ELICASeq - Untersuchungen von Lipid-Kohlenstofffluss Dynamiken mit Hilfe von Next Generation Sequencing

• Antragstellerin: Dr. Nora-Charlotte Pauli
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 502024352

Der Südliche Ozean, verantwortlich für etwa 40 % der anthropogenen CO2-Aufnahme, spielt eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, in dem sinkende Partikel, in erster Linie Phytoplanktonaggregate und Fäkalpellets (FP) von Zooplankton, den Kohlenstoffexport in tiefere Wasserschichten dominieren. Lipide, die 10 bis 30 % des Kohlenstoffs im Phytoplankton und bis zu 25 % in FP ausmachen, sind wichtige, aber bisher kaum verstandene Komponenten dieses Kohlenstoffflusses, zumal sie mit zunehmender Tiefe deutlich abnehmen. Im Rahmen des von der DFG im SPP 1158 geförderten Projektes ELICA, haben wir die Lipidzusammensetzung des vertikalen Kohlenstofffluss an der Antarktischen Halbinsel (AP) und in der Region um Südgeorgien (SG) untersucht. Dazu haben wir das Lipidom von Sedimentfallen, Oberflächenplanktongemeinschaften, sowie Krill und Copepoden-FP untersucht und festgestellt, dass Chloroplastenlipide (Glykolipide) und Pigmente den vertikalen Lipidfluss bis hinunter zu 400 m dominieren. In 100 m machte Lipid-Kohlenstoff bis zu 26 % des gesamten organischen Kohlenstoffs aus, der in 400 m auf 20 % abnahm, wobei Pigmente und intakte polare Lipide die Hauptkomponenten bildeten. Obwohl FP in diesen Regionen wichtige Kohlenstoffexporteure sind und mehr als 60 % zum gesamten Kohlenstofffluss beitragen, haben wir beobachtet, dass sich die Lipidzusammensetzung der FP deutlich vom Oberflächenplankton unterscheidet, da sie reich an Phospholipiden sind, während Chloroplastenlipide und Pigmente weitgehend abgebaut oder verdaut wurden. Mit diesem Folgeprojekt wollen wir dazu beitragen, unser Verständnis der für den Lipid-Kohlenstoff-Fluss verantwortlichen Faktoren zu verbessern. Dazu werden wir 16S- und 18S-Metabarcoding der Wassersäule und in Sedimentfallen-Proben nutzen, um die Zusammensetzung von Bakterien, Protisten und Phytoplankton-Gemeinschaften zu ermitteln und Verbindungen zwischen Taxonomie und einzelnen Lipidklassen herstellen. Zusätzlich werden wir mit Hilfe von mikroskopische Analysen von Gel-Fallen-Einsätzen sinkende Partikeltypen und Phytoplanktonreste charakterisieren und so den Einblick in die Prozesse verbessern, die den Lipid-Kohlenstoff-Export im Südlichen Ozean bestimmen.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Morten Iversen