Beurteilung des biogeochemischen Nährstoffkreislaufs im Südlichen Ozean in den letzten Jahrhunderten

• Antragsteller: Dr. Simone Moretti
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529282003

Da sich anthropogener Kohlenstoff weiterhin im System „Ozean-Land-Atmosphäre“ anreichert, ist das Verständnis der zukünftigen Entwicklung der Ozeane von zentraler Bedeutung. Etwa die Hälfte des anthropogenen Kohlenstoffs wird vom Ozean aufgenommen – 40% davon im Südlichen Ozean. Die Aufnahmekapazität hängt dabei maßgeblich von der Effizienz des Phytoplanktons ab, verfügbare Nährstoffe zu nutzen. Der Südliche Ozean beherbergt zahlreiche endemische Arten mit einzigartigen physiologischen Anpassungen an eine sich rasch wandelnde Umgebung. Historische Beobachtungen und Modellierungen zeigen, dass sich dort bereits komplexe Veränderungen vollziehen, die sowohl marine Ökosysteme als auch ihre Funktionen bedrohen. Die derzeitige Datenbasis reicht meist nur wenige Jahrzehnte zurück, wodurch sich natürliche und anthropogene Einflüsse schwer voneinander trennen lassen. Meine vorherige Arbeit hat entscheidend zur Schließung dieser Lücke beigetragen. So zeigen Isotopenmessungen an organischem Stickstoff, der in den Frusteln von Diatomeen (DB-δ15N, aus der Westantarktis) und Karbonaten von Tiefseekorallen (CB-δ15N, aus dem Rossmeer) eingeschlossen ist, deutliche Veränderungen im Nährstoffverbrauch und in der Nahrungsnetzstruktur im letzten Jahrhundert. Gemeinsam mit einem Projektpartner konnte ich außerdem anhand derselben Proben eine bislang nicht dokumentierte Größenverkleinerung benthischer Foraminiferen in der Antarktis über die letzten 150 Jahre nachweisen – ein Hinweis auf zunehmenden metabolischen Stress infolge kombinierter Effekte von Erwärmung und Sauerstoffmangel in der Westantarktis. Daraus ergeben sich drei zentrale Fragen: 1) Wie weitreichend und räumlich bedeutend sind diese Veränderungen? 2) Welche Mechanismen sind hierfür verantwortlich? 3) Welche Folgen haben diese für die benthischen Ökosysteme? Im Rahmen dieses Antrags plane ich diese Fragen anhand von fünf hochauflösenden Sedimentarchiven aus unterschiedlichen Regionen der Antarktis zu untersuchen. Diese decken ein breites Spektrum an Längengraden und küstennahen Umgebungen über das vergangene Jahrtausend ab. Zunächst werde ich einen zirkumpolaren DB-δ15N-Datensatz aus diesen gut datierten Archiven erarbeiten. Parallel dazu werden mir die Kooperationspartner bei der Erstellung einer verlässlichen Chronologie und unabhängiger geochemischer Proxies behilflich sein, um die Interpretation von Stickstoffisotopen zu verbessern – etwa durch Th-normalisierte Massenflüsse, autogene Uran- und Foraminiferengrößenanalysen. Das Projekt wird somit eine Bewertung der zirkumpolaren biogeochemischen Veränderungen zum gegenwertigen Zeitpunkt basierend auf der historischer Einordnung im Südlichen Ozean und ihrer Rolle als Ökosystemstressoren im Anthropozän ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr. Alfredo Martínez García