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Projekt
Die Bedeutung von diazotrophen Cyanobakterienblüten für die Ausbreitung von Bodenwasserhypoxia in der holozänen und weichselzeitlichen Ostsee
Antragsteller
Professor Dr. Thorsten Bauersachs; Professor Dr. Lorenz Schwark
Fachliche Zuordnung
Paläontologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261181348
Blüten von N2-fixierenden Cyanobakterien sind in der heutigen Ostsee ein regelmäßig auftretendes Phänomen, das durch die Verbreitung von hypoxischen Bedingungen (gelöster Sauerstoff <2 mg/L) erhebliche Gefahren für das aquatische Ökosystem der Ostsee und seiner Organismen darstellt. Obwohl der steigende anthropogene Eintrag von Nährstoffen (insbesondere Phosphat) als einer der Hauptgründe für die zunehmende cyanobakterielle Aktivität in der Ostsee angesehen wird, ist nur wenig über die Umweltbedingungen bekannt, die die Ausbreitung von Cyanobakterienblüten begünstigen und wie der massive Export von cyanobakterieller Biomasse die Wasserchemie, die Nährstoffkreisläufe und das Ökosystem der Ostsee beeinflusst. Sedimente, die während IODP Expedition 347: Baltic Sea Paleoenvironment gewonnen wurden, stellen kontinuierliche Umwelt- und Klimaarchive dar, die es erstmalig erlauben, den Zusammenhang zwischen cyanobakterieller Blütenbildung und Ausbreitung von hypoxischen Bedingungen von der letzten Vereisungsphase bis in die Moderne zu verfolgen. Innerhalb der ersten Phase dieses Projekts haben wir Sedimente, die am Landsort Tief (M0063), dem Bornholm Becken (M0065) und dem Kleinen Belt (M0059) abgelagert wurden, auf ihre bulk-geochemischen Charakteristiken und Lipidverteilungsmuster untersucht und im Zuge dessen detaillierte Aufzeichnungen über cyanobakterielle Aktivitäten und Veränderungen der Oberflächenwassertemperatur der Ostsee gewinnen können. Resultate unserer Untersuchungen zeigen, dass sich Cyanobakterienblüten, zumindest in den letzten 7000 Jahren, wiederholt in der Ostsee ausbreiteten und, dass das Auftreten dieser Blüten an Zeiten mit einer erhöhten aquatischen Primärproduktion und einer Ausbreitung von hypoxischen Bodenwässern geknüpft ist. Interessanterweise zeichnen sich Zeitintervalle, die durch das Auftreten von Cyanobakterienblüten gekennzeichnet sind, durch vergleichsweise hohe Oberflächenwassertemperaturen aus, die im Mittel einen Wert von 16°C übersteigen. Veränderungen der Wassertemperatur werden daher als ein maßgebender Faktor angesehen, der die Ausbreitung von Cyanobakterienblüten in der Ostsee begünstigt. Dies ist vor dem Hintergrund einer globalen Klimaerwärmung von besonderer Bedeutung und legt den Schluss nahe, dass Cyanobakterienblüten in der Ostsee in Zukunft massiv zunehmen könnten. Die Untersuchungen, die im Zuge dieses Fortsetzungsantrages geplant sind, sollen gezielt die Fragen beantworten, wie sich ein veränderndes Klima auf die Häufigkeit und Intensität sowie die zeitliche und räumliche Verteilung von Cyanobakterienblüten auswirkt und in welchem Umfang Cyanobakterienblüten das aquatische Ökosystem der Ostsee und dessen Lebewesen beeinflussen. Das ultimative Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, mit deren Hilfe präzisere Vorhersagen über die zukünftigen Auswirkungen von Cyanobakterienblüten auf das Ökosystem der Ostsee unter einem sich erwärmendem Klima möglich sind.
DFG-Verfahren
Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Niederlande, Schweden
Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner
Professor Dr. Bo Gustaffson; Professorin Dr.-Ing. Caroline P. Slomp
