Schalen von Süßwassermuscheln - Hydrologisches Archiv für Abflußmengen-Erzeugungsprozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Bernd R. Schöne
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 574902602

Süßwasserökosysteme borealer, Schnee-dominierter nordischer Landschaften reagieren besonders sensibel auf anthropogene Klima- und Umweltänderungen. Insbesondere das Anlegen von Entwässerungsgräben, Erwärmung und modifizierte Niederschlagsmuster verändern die Wege des Niederschlagswassers durch die Landschaft und deren Verweilzeit im Boden – mit gravierenden Folgen für Ökosystemgesundheit, Wasserqualität, atmosphärische CO2-Konzentration, Energieerzeugung aus Wasserkraft, Forst- und Landwirtschaft sowie das Dürre- und Flutrisiko. In der Hydrologie werden chemische Tracer eingesetzt, mit denen sich nicht nur Qualität und Sauerstoffgehalt des Wassers, sondern auch die variierenden Anteile von Oberflächen-, Boden- und Grundwasser verschieden Alters in Flüssen rekonstruieren lassen. In hohen Breiten wurden zahlreiche Rekonstruktionen solcher Abflußmengen-Erzeugungsprozesse durchgeführt, aber wegen der Kürze (< 30 Jahre) und geringen Zahl verfügbarer instrumenteller Messreihen lassen sich hydrologische Modelle nicht validieren. Mit dem beantragten Projekt wollen wir Schalen der langlebigen (> 200 Jahre) Süßwasserperlmuschel, Margaritifera margaritifera als saisonal bis interannuell aufgelöstes paläohydrologisches Archiv etablieren. Hauptziel ist, zu erarbeiten, wie sich die elementchemische Signatur von Flußwasser aus Schalen quantifizieren lässt. Mögliche Effekte der Temperatur sowie des Lebensalters und der Zuwachsrate der Muscheln auf den Einbau von Elementen in die Schalen werden untersucht. Im Zentrum stehen Proportionen, die in der Hydrologie als Tracer für Abflußrouten eingesetzt werden: Sr/Ca, Ba/Sr, 87Sr/86Sr. Wir werden auch prüfen, ob sich Mn/Ca als Proxy für Grundwasser einsetzen lässt, welches typischerweise arm an Sauerstoff ist. Außerdem werden wir prüfen, ob sich andere Elemente im Wasser aus Schalen quantitativ ermitteln lassen und so Einblicke in zeitliche Änderungen von Kontamination geben. Wir werden die Hypothese prüfen, nach der sich Versauerung in sinkenden Konzentrationen von schweren Elementen und radiogenem Sr in den Schalen abbildet. Falls korrekt, sollten auch Schalenzuwachsrate, Biomineralgröße und δ13C-Werte sinken und Na/Ca zunehmen. Nach Abschluss der extensiven Kalibrierungs- and Validierungsphase, werden wir exemplarisch die hydroklimatische Variabilität in Nordschweden seit Beginn des 19. Jahrhunderts untersuchen (Trends und niederfrequente Änderungen der Speicherung und Freigabe von Wasser, Wasserqualität und pH-Wert). Das hier eingesetzte Toolset kann als Vorlage für Folgeprojekte mit anderen Muschelarten in anderen Regionen genutzt werden. Es umfasst den Multiproxy-Ansatz (Isotope, Elemente, Zuwachsrate, Ultrastruktur), analytische Methoden (Bulk- versus komponentenspezifische chemische Analyse) und Trendbereinigung (mathematische Elimination von Lebensalter- und Zuwachsraten-abhängigen chemischen Trends). Das geplante Projekt birgt signifikantes transformatives Potential für die Sclerochronologie und Hydrochronologie.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen