Mechanismen und Auswirkungen des benthischen biogeochemischen Eisenzyklus in vergletscherten Fjorden

• Antragstellerin: Dr. Katja Laufer-Meiser
• Fachliche Zuordnung: Geologie ; Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 490822598

Gletscher sind neben Flüssen, hydrothermalen Quellen und Staub eine wichtige Quelle von Fe, ein für das Leben im Ozean essentielles aber häufig limitierendes Element. Bis zu 95 % des glazialen Fe werden jedoch in Sedimenten nahe der Gletscher abgelagert. Was nach der Ablagerung in den Sedimenten mit dem Fe passiert, d. h. ob es in diesen Sedimenten eingelagert oder recycelt und/oder wieder mobilisiert und in das Bodenwasser freigesetzt wird, ist nicht bekannt. Der biogeochemische Fe-Zyklus wird durch ein komplexes Zusammenspiel von biotischen und abiotischen Reaktionen angetrieben, durch welche er mit vielen anderen Elementzyklen verbunden ist. Unser Verständnis wie sich der biogeochemische Fe-Zyklus in Fjorden auf eng verbundene Nährstoffe wie Si, P oder Mn auswirkt, ist ebenfalls begrenzt. Polarregionen und insbesondere Fjordökosysteme sind am stärksten vom Klimawandel betroffen. Bisher haben jedoch nur wenige Studien dessen Auswirkungen auf sedimentäre biogeochemische Zyklen in Fjorden untersucht, sodass die tatsächlichen Auswirkungen weitgehend unbekannt sind.In meiner vorherigen Arbeit auf Spitzbergen konnte ich zeigen, dass Fjordsedimente wichtige aktive Grenzflächen zwischen dem Land und dem Ozean sind, in welchen glaziales Fe in potenziell bioverfügbares Fe umgewandelt wird. Jedoch konnte ich auch zeigen, dass der Gletscherrückzug die Biogeochemie der Sedimente verändern und somit dessen Potenzial als Quelle für potenziell bioverfügbares Fe verringern kann. Die Ziele des beantragten Projekts sind die Prozesse (biotisch und abiotisch) zu identifizieren, welche glaziales Fe in Sedimenten umwandeln, sowie die Auswirkungen dieser Umwandlung auf die Freisetzung oder Einlagerung von Fe, Si, P und Mn zu quantifizieren. Außerdem sollen mögliche Folgen des Klimawandels auf die Sedimentbiogeochemie erfasst werden. Dies soll durch eingehende Untersuchungen der Geochemie, Fe-Mineralogie und Mikrobiologie sowie durch Messung der Flüsse von Fe, Si, P und Mn in Fjorden auf Spitzbergen mit Meereisgletschern sowie mit Gletschern, die sich bereits auf das Land zurückgezogen haben (Kongsfjord bzw. Dicksonfjord), erreicht werden. Ein weiteres Ziel dieses Projekts wird es sein, die geografische Verbreitung und Relevanz benthischer Fe-Transformationen zu untersuchen. Dazu werde ich zwei weitere Fjorde auf Spitzbergen und das angrenzende Schelf sowie Fjorde in Ostgrönland und Südgeorgien untersuchen. Ich werde mit Biogeochemikern, Geochemikern, Mikrobiologen, Paläoozeanographen und Modellierern zusammen arbeiten, sodass sich unsere Arbeit ergänzen wird und wir in der Lage sein werden, ein detailliertes Verständnis der Menge und Eigenschaften von glazialem Fe sowie dessen Transport- und Transformationswege in der Sediment- und Wassersäule zu erlangen. Die Ergebnisse werden ein besseres Verständnis des Transfers von Nährstoffen aus der Kryosphäre in den Ozean und eine Abschätzung der möglichen Folgen des Klimawandels ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen