Die Bedeutung von diazotrophen Cyanobakterienblüten für die Ausbreitung von Bodenwasserhypoxia in der holozänen und weichselzeitlichen Ostsee
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die massenhafte Vermehrung von N2-fixierenden Cyanobakterien sind ein regelmäßig wiederkehrendes Phänomen in der heutigen Ostsee. Das vermehrte Auftreten solcher Blüten hat seit der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts zu einer deutlichen Ausbreitung von hypoxischen Bedingungen gesorgt, so dass etwa ein Drittel der rezenten Ostsee einer „ökologischen Todeszone“ gleicht. Der anthropogene Eintrag an Nährstoffen (insbesondere Phosphor) wird gemeinhin als Hauptursache für die Ausbreitung von N2-fixierenden Cyanobakterien in der Ostsee angesehen. Andere Faktoren, die Blüten von Cyanobakterien begünstigen könnten, sind hingegen nur wenig untersucht. Mit der Zielsetzung die Entwicklung von Cyanobakterienblüten in der Ostsee und deren treibenden Faktoren seit der letzten Vereisungsphase nachzuvollziehen, wurden in dieser Studie Sedimente von IODP Expedition 347: „Baltic Sea Paleoenvironment“ mit Hilfe von Bulk- und Isotopengeochemischen Methoden als auch Lipid Biomarkern untersucht. Die so gewonnen Daten zeigen, dass es sich bei der postglazialen Ostsee um ein vornehmlich gering produktives Environment mit einer gut durchlüfteten Wassersäule gehandelt hat. Mit der Bildung von brackischen Bedingungen vor ca. 8000 Jahren, erlebt die Ostsee eine Zunahme in der Aktivität von Cyanobakterien und wiederkehrende Phase in denen es zur massiven Blütenbildung bei gleichzeitiger Ausbreitung von sauerstoffarmen Bodenwässer kam. Gemeinsames Merkmal dieser Phasen ist ein gradueller Temperaturanstieg des Oberflächenwassers auf über 15°C. Dieser Umstand belegt einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen einem sich erwärmenden Klima und der Bildung von Cyanobakterienblüten. Extrapolation dieser Daten auf die moderne Ostsee lassen erwarten, dass der kombinierte Effekt aus anthropogen Nährstoffüberangebot und steigenden Oberflächentemperaturen zu einer signifikanten Zunahme an Cyanobakterienblüten in der nahen Zukunft führen wird, mit dramatischen Konsequenzen für das Ökosystem der Ostsee.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2015) IODP expedition 347: Baltic Sea basin paleoenvironment and biosphere. Scientific Drilling 20, 1-12
Andrén, T., Barker Jørgensen, B., Cotterill, C., Green, S., Andrén, E., Ash, J., Bauersachs, T., Cragg, B., Fanget, A.S., Fehr, A., Granoszewski, W., Groeneveld, J., Hardisty, D., Herrero-Bervera, E., Hyttinen, O., Jensen, J.B., Johnson, S., Kenzler, M., Kotilainen, A., Kotthoff, U., Marshall, I.P.G., Martin, E., Obrochta, S., Passchier, S., Quintana Krupinski, N., Ridinger, N., Slomp, C., Snowball, I., Stepanova, A., Strano, S., Torti, A., Warnock, J., Xiao, N., Zhang, R.
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(2017) A multi-proxy study of climate and environmental change from the Bornholm Basin (Baltic Sea). 28 th International Meeting on Organic Geochemistry. Prague, Czech Republic
Lorbeer, N., Schwark, L., Bauersachs, T.
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(2017) Climate change led to the formation of massive cyanobacterial blooms in the Holocene Baltic Sea. 28th International Meeting on Organic Geochemistry. Prague, Czech Republic
Bauersachs, T., Lorbeer, N., Schwark, L.
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(2017) Lipid biomarker signatures as tracers for harmful cyanobacterial blooms in the Baltic Sea. PLoS ONE 12, e0186360
Bauersachs, T., Talbot, H.M., Sidgwick, F., Sivonen, K., Schwark, L.
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(2017) Reconstructing Holocene temperature and salinity variations in the western Baltic Sea region: A multi-proxy comparison from the Little Belt (IODP Expedition 347, Site M0059). Biogeosciences 14, 5607-5632
Kotthoff, U., Groeneveld, J., Ash, J.L., Fanget, A.S., Quintana Krupinski, N., Peyron, O., Stepanova, A., Warnock, J., van Helmond, N.A.G.M., Passey, B.H., Clausen, O.R., Bennike, O., Andrén, E., Granoszewski, W., Andrén, T., Filipsson, H.L., Seidenkrantz, M.S., Slomp, C.P., Bauersachs, T.
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(2018) Climate warming and its effect on the formation of diazotrophic cyanobacterial blooms in the Baltic Sea. 13 th European Nitrogen Fixation Conference. Stockholm, Sweden
Bauersachs, T., Foster, R., Lorbeer, N., Schwark, L.
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(2018) Controls on the onset and termination of past hypoxia in the Baltic Sea. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 490, 347-354
Papadomanolaki, N.M., Dijkstra, N., van Helmond, N.A.G.M., Hagens, M., Bauersachs, T., Kotthoff, U., Sangiorgi, F., Slomp, C.P.
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(2018) Holocene history of the Ångermanälven Estuary. Boreas 47, 593-608
Warnock, J.P., Bauersachs, T., Kotthoff, U., Brandt, H.T., Andrén, E.
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(2019) Cyanobacteria and Anoxia in the Baltic Sea: High-resolution community profiling. 29th International Meeting on Organic Geochemistry. Gothenburg, Sweden
Bauersachs, T., Lorbeer, N., Dieck, P., Schwark, L.
