Zum Einfluss des geothermalen Temperaturanstiegs auf die molekulare Zusammensetzung gelösten organischen Materials und das Leben in der tiefen Biosphäre vor Muroto, Nankai-Trog (IODP Expedition 370)

• Antragstellerin: Dr. Verena Heuer
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie ; Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387745511

IODP Expedition 370 - Temperature Limit of the Deep Biosphere off Muroto (T-Limit) - verfolgt das Ziel, die Grenzen des Lebens im tiefen Meeresboden an einer Lokation zu untersuchen, an der durch einen überdurchschnittlich hohen Temperaturgradienten bereits in etwa 1 km Tiefe Temperaturen erreicht werden, die die bekannte Obergrenze für mikrobielles Leben (~120°C) überschreiten. Solche Bedingungen treten vor dem Muroto Kap (Japan) im Nankai Graben auf. Dort wurden mit Hilfe des Bohrschiffs DV Chikyu Site C0023 in einer Wassertiefe von 4776 m eingerichtet, Sedimente und ozeanische Kruste bis zu einer Gesamttiefe von 1180 m durchteuft, 112 Bohrkerne gewonnen, und langfristige Temperaturmessungen gestartet (siehe auch: http://www.jamstec.go.jp/chikyu/e/exp370/index.html). Die wissenschaftlichen Ziele der Expedition bestehen darin, (a) in tiefen Sedimenten an der Grenze von biotischen und abiotischen Umweltbedingungen die Gegenwart oder Abwesenheit von Leben und biologischen Prozessen mit einer nie zuvor erreichten analytischen Empfindlichkeit und Genauigkeit zu bestimmen; (b) die Faktoren zu ermitteln, die Biomasse, Aktivität und Diversität der dort lebenden mikrobiellen Gemeinschaften bestimmen; und (c) zu untersuchen, wie sich kontinuierlicher oder episodischer Fluidfluss und der damit verbundene Eintrag von thermogenen oder geogenen Nährstoffen und Substraten auf die mikrobiellen Gemeinschaften im Nankai-Akkretionskomplex auswirken.Dazu wird dieses Projekt durch detaillierte Untersuchungen des gelösten organischen Materials (DOM) in Porenwässern beitragen, die aus Sedimentkernen gewonnen wurden. (1) Durch die Erstellung von hoch-auflösenden Tiefenprofilen für Konzentration und isotopische Zusammensetzung organischer Metabolite, wie z.B. Azetat und andere leichtflüchtige Fettsäuren, Methanol und Ethanol, möchten wir Einblick in mikrobielle Aktivität und Kohlenstofffluss gewinnen. (2) Durch die Etablierung von hochauflösenden Tiefenprofilen für fluoreszierende Komponenten des gelösten organischen Materials, wie z.B. huminartiges DOM, proteinartiges DOM und ihre Untergruppen, werden wir biologische Verfügbarkeit und Qualitätsänderungen des gelösten organischen Materials charakterisieren und ihren Einfluss auf die Aktivität und Abundanz von Mikroorganismen untersuchen. (3) Schließlich wird uns die detaillierte Untersuchung ausgewählter Proben mittels ultrahochauflösender Massenspektrometrie (FT-ICR-MS) erlauben, die elementare Zusammensetzung von gelöstem organischem Material auf molekularer Ebene zu beschreiben, dadurch mechanistische Einblicke in die Veränderungen organischen Materials während der tiefen Einbettung und Erhitzung von Sedimenten zu gewinnen, und darüberhinaus anhand molekularer Signaturen den Eintrag von organischem Material zu identifizieren, der durch den Fluss von Fluiden erfolgt, die bei hohen Temperaturen tief in der Subduktionszone generiert werden.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 527: Bereich Infrastruktur - "International Ocean Discovery Program" (IODP)