Struktur- und Funktionszusammenhänge von Metabolismus und Biomineralisation in mikrobiellen anaerob Methan-oxidierenden Lebensgemeinschaften

• Applicants: Privatdozent Dr. Michael Hoppert; Professor Dr. Joachim Reitner
• Subject Area: Mineralogy, Petrology and Geochemistry
• Term: from 2008 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 69281401

Entlang des italienischen Orogengürtels (z. B. Apennin) befindet sich eine Vielzahl terrestrischer Schlammvulkane, die bemerkenswerte geologische Gemeinsamkeiten aufweisen (wie z. B. Bildungs-bedingungen der Fluide), aber auch in sich abgeschlossene biologische Systeme darstellen. Schlammvulkane eröffnen damit Einblicke in Prozesse der tiefen terrestrischen Biosphäre, die sich jedoch an geographisch weit auseinanderliegenden Orten weitgehend voneinander unabhängig ent-wickelt haben. Ziel des Projektes ist es daher, diese Systeme hinsichtlich ihrer biogeochemischen Prozesse zu verstehen und die Unterschiede (mikrobielle Diversität, mikrobiologische Prozesse) zwi-schen einzelnen Schlammvulkan-Systemen herauszuarbeiten.Von Interesse als mikrobielle Lebensräume sind dabei zunächst die mit Wasser und denn darin gelös-ten gasförmigen Kohlenwasserstoffen, hauptsächlich Methangas, gefüllten Porenräume der Ton-schichten. Dieses Material bildet die Matrix für die mikrobielle Lebensgemeinschaft. Die strukturelle Organisation einer solchen Lebensgemeinschaft muss sich deutlich von den bisher bekannten mikro-biellen Matten oder Biofilmen unterscheiden und wird Gegenstand von Modell-Analysen sein.An den Fluidaustritten ändern sich die Verhältnisse jedoch: (1) das Redox-Potential steigt schnell an, (2) die aufsteigenden Fluide mischen sich mit den umgebenden Sedimenten und (3) können Orga-nismen wie eukaryotische Algen dominieren. An dieser Schnittstelle (anoxisch/oxisch) werden sich dann entsprechend die Organismen und Prozesse der tiefen Biosphäre mit den Oberflächen-nahen mikrobiellen Gemeinschaften und Prozessen konkurrieren und/oder sich überlagern.Schlammvulkane im nördlichen Apennin (Salse di Nirano und Puianello), dem Zentralapennin (Pineto) und auf Sizilien (Maccalube di Aragona, Paternò) sollen geochemisch, organo-geochemisch, geophy-sikalisch und mikrobiologisch untersucht werden, um so (1) die geochemischen und sedimentologi-schen Gegebenheiten der Schlammvulkane, insbesondere im Hinblick auf seine Bedeutung als mik-robielles Habitat, zu beschreiben, (2) die mikrobielle Diversität und die damit verbundenen Stoffwech-selaktivitäten in der tiefen terrestrischen Biosphäre anhand dieser Systeme zu verstehen; und (3) die Wechselwirkungen und mikrobiologischen Prozesse an der Schnittstelle zwischen tiefer und terrestri-scher Biosphäre (am Fluidaustritt) zu untersuchen.Um die Verhältnisse in der tiefen Biosphäre in zwei geographisch weit auseinander liegenden Objekten vergleichend zu untersuchen, soll zusätzlich zu den Schlammvulkansystemen Italiens ein System in China (Baiyanggou) untersucht werden. Dieses System ist, im Gegensatz zu den Schlammvulkanen Italiens, kaum marin beeinflusst.

• DFG Programme: Research Grants