SurWiWa: Mixotrophie als Faktor für den Überwinterungserfolg von Phytoplankton im Südpolarmeer bei Erwärmung

• Antragstellerin: Dr. Antonia Ahme
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 561558431

Im Südlichen Ozean (SO) muss das Phytoplankton bis zu zwei Monate Dunkelheit überleben, was einen erheblichen energetischen Engpass darstellt und Überwinterungsstrategien erforderlich macht. Phytoplankton kann als Ruhestadium überwintern, aber viele polare Phytoplanktonarten können morphologisch unverändert und physiologisch aktiv bleiben. Das Überleben in diesem Zustand bei längerer Dunkelheit scheint durch drei verschiedene Strategien ermöglicht zu werden: 1) die Fähigkeit, extrem niedriges Licht zu nutzen; 2) Mixotrophie, einschließlich Phagotrophie und Osmotrophie; und 3) die Respiration von Speicherstoffen über Autophagie, begleitet von einer allgemeinen Herunterregulierung der Respiration. Die drei Überwinterungsmechanismen werden wahrscheinlich durch die globale Erwärmung beeinträchtigt: Die Respiration könnte zunehmen, was zu einem höheren Lichtbedarf und einem früheren Abbau der Speicherstoffe führen könnte. Mixotrophie könnte ein Schlüsselmechanismus sein, um diese höheren Stoffwechselanforderungen zu kompensieren, und einige funktionelle Gruppen nutzen diese Strategie möglicherweise besser als andere. Trotz der Bedeutung des überwinternden Phytoplanktons für die nächste Wachstumssaison fehlen jedoch noch weitgehend Daten darüber, wie SO- Phytoplankton wärmere Winter überlebt. Die Erwärmung kann auch das Invasionspotenzial von Phytoplankton aus gemäßigten Zonen in polare Ökosysteme erhöhen, aber es ist unklar, ob die neu eingeführten Arten mit der starken Saisonalität des Lichts zurechtkommen. Daher muss untersucht werden, ob Phago- oder Osmotrophie mit spezifischen Anpassungen an die Polarnacht verbunden sind und möglicherweise das Invasionspotenzial von Organismen aus gemäßigten Zonen beeinflussen. Um unser Wissen über das derzeitige und künftige Überleben von Phytoplankton während der Polarnacht zu erweitern, zielt dieses Projekt darauf ab, grundlegende Daten über die Rolle der Mixotrophie für überwinterndes Phytoplankton bei Erwärmung im Labor zu gewinnen und diese mit Feldbeobachtungen zu kombinieren. Das Projekt besteht aus drei Arbeitspaketen, die sich auf Folgendes konzentrieren werden: Das Potenzial zur Nutzung verschiedener Quellen gelöster organischer Stoffe (DOM) durch verschiedene Phytoplanktongruppen (WP1), der Überwinterungserfolg von SO, arktischen und gemäßigten Phytoplanktonstämmen (WP2) und die Lichtanforderungen von SO-Phytoplanktonstämmen (WP3) bei unterschiedlichen Temperaturen mit und ohne DOM-Quellen, einschließlich einer Bewertung der Phagotrophie.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Internationaler Bezug: Australien, Dänemark, Spanien
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Per Juel Hansen, Ph.D.; Professorin Dr. María Segovia Azcorra; Dr. Robert Strzepek, Ph.D.