Antarktische Phytoplanktonökologie und Biogeochemie

Die CO₂-Aufnahme durch Phytoplankton im Südpolarmeer wird hauptsächlich durch den begrenzten Eintrag von Spurenmetallen, insbesondere Eisen und Mangan, eingeschränkt. Da die Bioverfügbarkeit von Spurenmetallen durch ihre Chemie und ihre biologischen Aufnahmestrategien bestimmt wird, verändern biologische Aktivitäten auch die Spurenmetallchemie im Meerwasser. Das Hauptziel der EcoTrace-Gruppe ist es, zu verstehen, wie sich der globale Wandel auf die Ökologie und Biogeochemie des Phytoplanktons im Südpolarmeer auswirken wird. Die Folgen klimatischer Veränderungen, insbesondere auf die Versorgung und den Kreislauf von Eisen und anderen Spurenmetallen (Mangan, Zink, Kobalt) und ihre Auswirkungen auf die Produktivität im Südpolarmeer, sind essentiell für das Verständnis des komplexen Gleichgewichts von biogeochemischen Kreisläufen und Klimarückkopplungsmechanismen. Vorhersagen darüber, wie das antarktische Phytoplankton auf diese Störungen auf zellulärer und Ökosystemebene reagieren könnte, sind eine große Herausforderung in der Erforschung des globalen Wandels.

Dr. Scarlett Trimborn - Gruppenleiterin
Dr. Silke Thoms - Zellmodelliererin
Christian Völkner - Chemieingenieur
Ricarda Kluge - Biologische Technikerin

Doktorandinnen:
Alexandra Bettinelli
Elisabeth Rosselli
Jasmin Stimpfle

Master Studentin:
Diya Pallipad

Topic 6: Marines und polares Leben: Erhalt der Biodiversität, biotischer Interaktionen und biogeochemischer Funktionen

• Subtopic 6.2 Anpassung des Meereslebens
• Subtopic 6.3 Die zukünftige biologische Kohlenstoffpumpe 

• In-situ-Probenahmen von natürlichen Phytoplanktongemeinschaften und ihre physiologische Charakterisierung zusammen mit der detaillierten Analyse der Meerwasserchemie ermöglichen es uns, primäre und sekundäre Parameter zu identifizieren, die das Ökosystem des Südpolarmeers antreiben.

• Manipulationsexperimente mit natürlichen Phytoplanktongemeinschaften, die vorhergesagte Klimawandelszenarien simulieren, entschlüsseln zukünftige Auswirkungen auf die Artenzusammensetzung, Produktivität und Biogeochemie des Südpolarmeeres.

• Laborexperimente mit ökologisch relevanten Spezies liefern ein mechanistisches Verständnis der physiologischen Prozesse (Photosynthese, Kohlenstoff- und Spurenmetallaufnahme) als Reaktion auf den Klimawandel.

• Im Rahmen von Wettbewerbsexperimenten wird untersucht, wie sich die Ressourcenbeschränkung (Spurenmetalle) und die Wechselwirkungen zwischen den Arten auf die Struktur der Phytoplanktongemeinschaften im Südpolarmeer auswirken. 

• Mathematische Modelle liefern ein Prozessverständnis für die dynamische Regulierung der Photosynthese und des Kohlenstofferwerbs für die verschiedenen Phytoplanktonarten als Reaktion auf Licht- und Nährstofflimitationen (einschließlich Spurenmetalle). Die Modellentwicklung auf zellulärer Ebene umfasst auch den Lebensraum des Phytoplanktons, wie z. B. die Bildung von Solekanälen im Meereis als Lebensraum von Eisalgen.
   

• Unsere Ergebnisse werden in multidisziplinären Kontexten genutzt, die von physiologischen bis hin zu ökologischen Prozessen reichen, was wiederum die Entwicklung und Validierung von Zellmodellen.

Ebenfalls zum Setup der Ultra-Clean-CTD gehört ein Reinraum in einem 20 Fuß Container, um auch hier die größtmögliche Mobilität und Flexibilität zu gewährleisten. Der Reinraum ist vollständig metallfrei, das heißt es gibt keine offenen Metalloberflächen im Inneren des Reinraumes. Neben dem Platz, um alle 24 Flaschen der CTD an einer Wand zu montieren, verfügt der Container über zwei Werkbänke und einen dritten offenen Arbeitsbereich, der mit sauberer Luft gespült wird. Um die Flaschen in den Reinraum einzubringen, ist der Container mit einer zusätzlichen Schleuse ausgestattet. In dieser Schleuse werden die CTD-Flaschen mit deionisiertem Wasser gewaschen, um Salzwasser und Staub abzuspülen.