Die Herkunft von Maleinsäureimiden in rezenten Sedimenten - Quellen, Bildungsprozesse und Bedeutung für Umweltrekonstruktionen

• Antragsteller: Sebastian Näher, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mineralogie, Petrologie und Geochemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253132634

Chlorophylle und Bakteriochlorophylle sind die häufigsten und wichtigsten Pigmente der Erde. Diese Verbindungen sowie ihre Umwandlungsprodukte (Chlorine, Porphyrine, Metalloporphyrine und Maleinsäureimide) können in rezenten limnischen und marinen Sedimenten erhalten bleiben, wodurch sie wertvolle Indikatoren ehemaliger Umweltbedingungen und Umweltveränderungen darstellen können. Maleinsäureimide (1H-Pyrrol-2,5-dione), die vermeintlichen Oxidationsprodukte von Tetrapyrrolen (z.B. Chlorophylle, Bakteriochlorophylle, deren Derivate, Häme, Phycobiline) wurden bisher kaum in rezenten Sedimenten untersucht, da sich die meisten Studien bisher mit viel älteren Ablagerungen befassten. Die Bildungsprozesse von Maleinsäureimiden sind noch immer sehr unvollständig verstanden und deren ursprüngliche Ausgangsstoffe sind oft nicht bekannt. Dieses Projekt widmet sich der Charakterisierung von Maleinsäureimiden in aquatischen Systemen mit unterschiedlicher biogeochemischer Geschichte um das sehr begrenzte Wissen bezüglich derer Quellen und Bildungswege zu erweitern. Dieses Projekt bildet einen wichtigen Schritt zur zukünftigen Anwendung von Maleinsäureimiden als Biomarker für Umweltrekonstruktionen. Diese Moleküle könnten zukünftig zum Beispiel dazu benutzt werden, Veränderungen der Produktivität und dem Kohlenstoffkreislaufs zu erfassen, die Strukturen mikrobieller Gemeinschaften zu untersuchen, sowie Wassersäuleneigenschaften (z.B. permanente bzw. periodische anoxische und euxinische Bedingungen in der photischen Zone, Wassertiefe der Chemokline) zu rekonstruieren. Ausserdem könnten Sedimentations- und Diageneseprozesse studiert werden. Das Ziel dieses Projektes ist die Identifizierung der Quellen und Bildungsprzesse von Maleinsäureimiden. Weiterhin werden Tetrapyrrole in den gleichen Proben untersucht, welche die vermeintlichen Ausgangsstoffe von Maleinsäureimiden darstellen. Bisherige analytische Prozeduren, durch die Maleinsäureimide mit unpolaren funktionalen Gruppen bestimmt werden können, werden erweitert, um auch die Analyse von polaren Maleimiden zu ermöglichen. Daher ist dies das erste Projekt, das unpolare Maleinsäureimide in rezenten Umweltproben bestimmt. Ausserdem werden die Signaturen von stabilen Kohlenstoff- und Stickstoffisotopen in Maleinsäureimiden in Umweltproben untersucht. Diese Analysen werden das Verständnis des Kohlenstoff- und Stickstoffkreislaufs erweitern. Die Ergebnissen werden auch dazu dienen, Veränderungen der Produktivität, des Nährstoffkreislaufs und Nahrungsnetzbeziehungen in aquatischen Systemen zu rekonstruieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeberin: Professorin Kliti Grice