Photo-oxidation von terrigenem, gelösten Material

Der in aquatischen Systemen vorhandene organische Kohlenstoff liegt zu etwa 50 (in grossen Flüssen) bis 90% (im Ozean) in gelöster Form vor. Ursprung und Alter dieses gelösten, organischen Kohlenstoffs bestimmen im wesentlichen seine Verweildauer in der Oberflächenschicht der Ozeane, wo Austauschprozesse mit der Atmosphäre von globaler Bedeutung sind. Bakterioplankton spielt bei diesen Prozessen eine bedeutende Rolle, da es die Aufnahme und Umsetzung des in gelöster Form vorliegenden Kohlenstoffs ermöglicht. Somit ist das Bakterioplankton Bindeglied zwischen dem Pool an gelöstem, organischem Material und Organismen höherer trophischer Niveaus im Nahrungsnetz aquatischer Ökosysteme. Sonneneinstrahlung, insbesondere ultraviolette (LJV) Strahlung, kann die Menge und die Verfügbarkeit von gelöstem, organischem Material für das Bakterioplankton verändern. Photochemische Reaktionen, hervorgerufen durch die Wechselwirkung zwischen organischen Verbindungen und energiereicher, kurzwelliger UV-Strahlung können einerseits zu einer Reduktion des gelösten, organischen Kohlenstoffs (direkte Photo-oxidation), andererseits eine qualitative Veränderung des gelösten Kohlenstoffs bewirken, was zu einer Zunahme mikrobieller Abbauprozesse führen kann (indirekte Photo- oxidation). Terrigenes organisches Material wird über Flüsse dem Meer zugeführt. Die jährliche Fracht an terrigenem, organischem Material würde ausreichen, um das gesamte Reservoir des marinen Kohlenstoffs innerhalb von 3 000 Jahren zu ersetzen. Isotopenmessungen zeigen jedoch, dass das Alter von gelöstem Kohlenstoff aus der Tiefsee bei etwa 6000 Jahren liegt und darüberhinaus können kaum Spuren (Biomarker) von terrigenem Material im Meer nachgewiesen werden. Dies wirft die Frage nach dem Verbleib von terrigenem Material beim Eintritt ins Meer auf. Das vorliegende Forschungsvorhaben geht der Frage nach, ob direkte und indirekte Photo-oxidation in diesem Zusammenhang eine wesentliche Rolle spielen. Anhand chemischer Analysen soll terrigener und mariner organischer Kohlenstoff charakterisiert werden und im weiteren soll die Auswirkung von natürlichem Sonnenlicht auf die Konzentration und die Zusammensetzung der unterschiedlichen Kohlenstoff-Reservoirs bestimmt werden. Wachstumsraten von natürlichen Bakterioplankton-Gemeinschaften sollen Aufschluss geben über die Verfügbarkeit des gelösten, organischen Kohlenstoffs (jeweils vor und nach der Strahlungs-Exposition). Die Beprobung soll an verschiedenen Flüssen (terrigener gelöster, organischer Kohlenstoff) in South Carolina erfolgen, während Phytoplankton-Kulturen charakteristisch marinen gelösten, organischen Kohenstoff zur Verügung stellen sollen.