AP2: Struktur, Stabilität und Herkunft des organischen Materials

Im Mittelpunkt von Arbeitspaket 2 stehen die Zusammensetzung und Rekalzitranz (Stabilität gegenüber Abbau) von gelöstem und partikulärem organischem Material in der Wassersäule und im Sediment (inkl. Porenwasser) aller untersuchten Ökosysteme.

Gelöstes organisches Material bildet einen der größten Kohlenstoffspeicher im Meer und setzt sich aus einer Vielzahl organischer Verbindungen aus unterschiedlichen Quellen zusammen. Der Eintrag ins Meer kann z.B. durch Phytoplankton, Zooplankton, Bakterien, terrestrische Vegetation und die in sea4soCiety näher untersuchten Künstenökosysteme erfolgen. Durch die hohe Heterogenität werden die verschiedenen Bestandteile des organischen Materials unterschiedlich schnell abgebaut. Besonders labile Verbindungen können innerhalb kürzester Zeit abgebaut werden, während die als rekalzitrant bezeichneten Bestandteile über Jahre bis Jahrtausende hinweg im Wasser oder im Sediment verweilen können. Dieses stabile gelöste organische Material bildet einen Großteil des marinen organischen Kohlenstoffspeichers. Trotz seines großen Potentials wurde gelöstes organisches Material bei Ansätzen zur Kohlenstoffdioxidspeicherung bisher wenig berücksichtigt.

Entsprechend wird partikuläres organisches Material aus verschiedenen Quellen im Sediment von Küstenökosystemen abgelagert. Seine Herkunft und chemische Zusammensetzung bestimmen seine Rekalzitranz und damit seine Stabilität als Kohlenstoffspeicher im Sediment über die Zeit.

Ziel von Arbeitspaket 2 ist daher eine umfassende chemische Charakterisierung der Bestandteile des gelösten und partikulären organischen Materials in den vier unterschiedlichen Vegetationstypen von Küstenökosystemen. Dazu werden Feldproben aus den verschiedenen Systemen durch die Partner des Arbeitspakets untersucht. Die Diversität der Molekülgrößen wird dabei durch eine Bandbreite verschiedener biochemisch analytischer Verfahren abgedeckt. In den Laboren des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie werden Wasserproben auf niedermolekulares gelöstes organisches Material hin untersucht. An der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg werden quantitative Analysen des gelösten organischen Kohlenstoffs durchgeführt und dessen molekulare Zusammensetzung ermittelt. An der Universität Bremen werden hochmolekulare Polysaccharide untersucht. Mittels Inkubationsversuchen in Mesokosmen werden anschließend chemische Veränderungen des gelösten organischen Materials unter klimarelevanten erhöhten Temperaturen und UV-Einstrahlungen untersucht.  Das Leibniz Zentrum für Marine Tropenforschung, Bremen, wird, gemeinsam mit der Universität Hamburg, die Quantität und Qualität, sowie den Ursprung, des partikulären organischen Materials analysieren. 

Das gewonnene Wissen über die Qualität und Quantität dieses gelösten und partikulären organischen Materials dient anschließend der Erstellung eines Budgets darüber, welches Kohlenstoffbindungspotential die einzelnen Vegetationstypen in den verschiedenen Regionen besitzen. Dies wird dazu beitragen, abschätzen zu können, welcher Vegetationstyp in welcher Region verstärkt entwickelt werden sollte, um eine höhere Kohlenstoffspeicherung durch Küstenökosysteme zu erreichen.