Eisenverfügbarkeit im südlichen Ozean vor Tasmanien
Der Südliche Ozean spielt eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, da er rund 29 % des anthropogenen CO2 aufnimmt. Eine zentrale Komponente dieses Prozesses ist die Primärproduktion durch Phytoplankton, welche CO2 durch Photosynthese fixieren. Trotz hoher Makronährstoffkonzentrationen ist das Phytoplanktonwachstum im Südlichen Ozean jedoch stark limitiert – insbesondere durch die geringe Verfügbarkeit von Eisen. Hier setzt die Forschung von Thekla Clausen an, die von der Stiftung mit 1.300 Euro gefördert wird.
Antragstellerin
Thekla Clausen
Masterstudentin an der Universität Bremen
am Institut für Marine und Antarktische Studien (IMAS)
Projektbeschreibung
Eisen liegt in marinen Systemen hauptsächlich in gebundener Form vor, insbesondere in Verbindung mit organischen Liganden. Ein Ligand (Latein: ligare = binden) ist in der Chemie sowie in der Bioanorganik ein Atom oder Molekül, welches sich über eine spezielle Bindung mit einem zentralen Metallatom koordinieren kann. Diese Liganden unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Herkunft (biologisch, terrestrisch, mariner Ursprung) sowie ihrer chemischen Stabilität. Beide Faktoren beeinflussen, wie gut Eisen dem Phytoplankton tatsächlich zur Verfügung steht.
Ziel des Forschungsprojekts ist es, ein besseres Verständnis darüber zu erlangen, wie verschiedene Ligandentypen – in Abhängigkeit von ihrer Herkunft und Bindungsstärke – die Eisenverfügbarkeit im südlichen Ozean beeinflussen und somit biologische Prozesse wie bespielsweise die Frühjahrsblüte des Phytoplanktons steuern.
Ein Beispiel, wo dies besonders relevat ist, ist die Schmelze von Meereis, die im Frühling Liganden und Eisen freisetzt. Diese Prozesse sind essenziell für die Entstehung großflächiger Phytoplanktonblüten, die nicht nur die Grundlage der marinen Nahrungskette bilden, sondern auch maßgeblich zur CO2-Aufnahme beitragen. Durch den Klimawandel bedingte Veränderungen in Eisbedeckung und Schmelzdynamik könnten daher tiefgreifende Auswirkungen auf diese biologischen und biogeochemischen Prozesse haben.
Thekla Clausen geht von der folgenden Hypothese aus: Die Verfügbarkeit von bioverfügbarem Eisen im südlichen Ozean hängt maßgeblich von der chemischen Stabilität und Herkunft organischer Liganden ab. Liganden aus biologischer Produktion (z. B. Siderophore) tragen anders zur Eisenmobilisierung bei als terrestrischen oder aus marinem Detritus-Ursprung (z. B. Huminstoffe). Die Ligandenzusammensetzung beeinflusst somit direkt die saisonale Primärproduktion und deren Reaktion auf klimabedingte Umweltveränderungen wie Meereisschmelze.
Im Rahmen des Projekts werden ebenfalls Wasserproben aus dem südlichen Ozean, die im Vorfeld durch das IMAS im Zuge ozeanografischer Expeditionen gewonnen wurden, hinsichtlich der Eisenbindungskapazität organischer Liganden untersucht. Ergänzend werden Umweltparameter wie Salzgehalt, Temperatur und Nährstoffkonzentrationen in die Interpretation einbezogen, um den Kontext der Ligandenherkunft und ihre potenziellen Auswirkungen auf die Eisenverfügbarkeit zu analysieren.
Das Vorhaben liefert neue Erkenntnisse über die Rolle organischer Liganden bei der Regulierung der Eisenverfügbarkeit im südlichen Ozean. Durch die Untersuchung klimabedingter Veränderungen (z. B. Eisschmelze) und deren Einfluss auf Eisenkreisläufe leistet das Projekt einen wichtigen Beitrag zur Bewertung klimarelevanter Rückkopplungen und zur Prognose zukünftiger Entwicklungen.
Die Erkenntnisse ermöglichen es, Frühindikatoren für Veränderungen der Primärproduktion und damit der ökologischen Stabilität zu identifizieren. Langfristig können solche Indikatoren in Umwelt-Monitoring-Systeme integriert werden. Das Projekt trägt somit zur Stärkung der ökologischen Resilienz und zur Entwicklung von Anpassungsstrategien im Kontext des Klimawandels bei.