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Projekt
Organisches Material: Abiotische Umwandlungen und mikrobielle Interaktionen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Thorsten Dittmar; Dr. Jutta Niggemann; Dr. Hannelore Waska
Fachliche Zuordnung
Physik, Chemie und Biologie des Meeres
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431491505
DynaDeep Phase 2 wird sich mit neuen Forschungsfragen beschäftigen, die in Phase 1 an unserem Kernarbeitsgebiet Spiekeroog (südliche Nordsee, Deutschland) entstanden sind. Ziel ist es, die Funktionalität tiefer subterraner Ästuare (STE) unter Hochenergiestränden und ihre Bedeutung für die Land-Ozean-Kopplung zu entschlüsseln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden sieben Teilprojekte in einem integrativen Ansatz mit gemeinsamen Feldkampagnen, experimentellen Arbeiten und mathematischer Modellierung zusammenarbeiten. Teilprojekt P3 wird die relative Bedeutung der Quellen organischen Materials (OM) und abiotische und biotische Transformationen untersuchen, die durch die Morphodynamik und standortspezifische Bedingungen in den STEs von Spiekeroog und ausgewählten Validierungsstandorten beeinflusst werden. Der Schwerpunkt liegt dabei auf dem Eintrag von altem (Jahrtausende) und rezentem OM, und der Bewertung der Rolle von STEs unter Hochenergiestränden als global relevante organische Kohlenstoffsenken. Wir werden das Konzept des kohlenstofflimitierten Bioreaktors in Frage stellen und das Paradoxon niedriger Transformationsraten trotz eines scheinbaren Überangebots an organischen Substraten untersuchen. Unsere Forschung wird von der übergreifenden Hypothese geleitet, dass die scheinbare Stabilität von OM in STEs zum Teil eine intrinsische Eigenschaft der organischen Substanz ist, zum Teil aber auch aus STE-spezifischen Umweltprozessen resultiert. Darüber hinaus stellen wir die Hypothese auf, dass die Prozesse, die zur intrinsischen und emergenten Stabilität von OM führen, universell und auf andere hochenergetische Strandsysteme übertragbar sind. Zentrale Forschungsbereiche sind die Adsorption und Desorption von OM an und von Mineralen, abiotische molekulare Reaktionen mit reaktiven Sauerstoffspezies und reduziertem Schwefel sowie der Umsatz von OM durch freilebende und sedimentgebundene Mikroorganismen. Dazu werden wir regelmäßige und ereignisgetriebene Feldkampagnen auf Spiekeroog und an den beiden Validierungsstandorten Truc Vert (Frankreich) und De Panne (Belgien) durchführen. Zudem werden wir in Laborexperimenten die Mobilisierung und molekulare Transformation von gelöstem OM (DOM) aus organischen Ablagerungen in STEs untersuchen, einschließlich Prozessen wie Eisenreduktion, Fenton-Reaktionen und mikrobiellem Umsatz verschiedener DOM-Quellen. Mittels modernster ultrahochauflösender Massenspektrometrie und zweidimensionaler Hochfeld-Kernresonanzspektroskopie werden wir molekulare Muster identifizieren, die mit diesen Prozessen assoziiert sind, und so zu einem mechanistischen biogeochemischen Verständnis der Dynamik von STEs in Hochenergiestränden beitragen. Unser Teilprojekt wird essentielle Daten und Prozessverständnis zu OM Transformationsraten und Inventar liefern, die zusammen mit den Ergebnissen der anorganischen und mikrobiologischen Studien die Grundlage für reaktive Transport- und globale Stoffflussmodelle bilden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
Internationaler Bezug
USA
Kooperationspartner
Professor Dr. Timothy J. Shaw
