Die Auswirkung von Sauerstoffmangel auf die Anreicherung von gelöstem organischem Material in einem sich veränderndem Ozean

• Antragsteller: Dr. Gonzalo V. Gomez-Saez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491444019

Die Menge an Kohlenstoff, welcher in den Meeren als gelöstes organisches Material (dissolved organic matter, DOM) gespeichert ist, ist vergleichbar mit der Menge CO2 in der Atmosphäre. In den letzten 50 Jahren (1960 bis 2010) sind die Sauerstoffreserven in den Ozeanen um 2% gesunken, und das Volumen an sauerstoffarmen Gewässern hat sich vervierfacht. Dieser Sauerstoffmangel, welcher auf die globale Erderwärmung und die zunehmende Eutrophierung zurückzuführen ist, bewirkt eine Zunahme an sogenannten Sauerstoffminimumzonen (Oxygen Minimum Zones, OMZs). Diese enthalten höhere Konzentrationen an DOM (Kohlenstoff und Schwefel) als sauerstoffreiche Gewässer. Die Gründe für eine solche Anreicherung von DOM in OMZs sind noch nicht ausreichend geklärt. Allerdings ist es bekannt, dass mikrobielle Organismen für die Produktion, den Abbau und das Recycling von marinem DOM verantwortlich sind. Hochmoderne molekular-analytische Verfahren (u.a. Fourier-Transform Ionenzyklotronresonanzmassenspektrometrie, FT-ICR-MS) ermöglichen neue Einblicke in die Entstehung und die Geschichte von DOM. Zugleich sind Fortschritte in der Metatranskriptomik dafür verantwortlich, dass spezifische Funktionalitäten der mikrobiellen Gemeinschaften in deren natürlicher Umgebung nachgewiesen werden können. Die Kombination beider Ansätze ergibt Synergien, die es erlauben, mikrobielle Aktivität mit der Umsetzung von DOM in OMZs in Verbindung zu bringen. Damit wäre ein wichtiger Schritt getan, um die Folgen von Klimawandel und Sauerstoffmangel für dieses Kohlenstoffreservoir zu verstehen. Primärziel dieses Emmy Noether Forschungsprojekts ist es, die Effekte von Sauerstoffverarmung auf DOM Speicherung zu identifizieren, die aus den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und dem Kohlenstoff- bzw. Schwefelkreislauf resultieren. Geochemische und mikrobiologische Datensätze und Experimente sollen kombiniert werden um zu testen (1) ob DOM angereichert wird, weil anoxische Bedingungen die metabolische Aktivität von Mikroorganismen verringern; (2) ob die Konzentration von schwefelhaltigen Substanzen die Aktivität von mikrobiellen Gemeinschaften kontrolliert, die gelösten organischen Schwefel (dissolved organic sulfur, DOS) umsetzen; (3) ob aktive mikrobielle Gemeinschaften aus anderen Biomen das mutmaßlich refraktäre DOM aus OMZs abbauen können; und (4) ob die Schwefelung von DOM in OMZs eine erhöhte chemische Stabilität des DOMs zur Folge hat, die mikrobiellen Abbau effektiv verhindert. Dieses Vorhaben baut auf frühere eigene Forschungsarbeiten auf und zielt darauf ab, mittels modernster Methoden neue Zusammenhänge zwischen der mikrobiellen Biosphäre und der chemischen Diversität von DOM im Kontext eines sich verändernden, sauerstoffarmen Ozeans aufzuzeigen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen