Saisonale Tang-Primärproduktion an einem Felsküstenstandort: Integration von Physiologie und Biochemie in eine ökologische Modellierung

• Antragsteller: Professor Dr. Ulf Karsten, seit 4/2019
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407670545

Die wichtigsten Primärproduzenten gemäßigter Felsküsten sind submarine Tangwälder, die aufgrund ihres schnellen Wachstums und hohen Biomasse einen großen Kohlenstoff-Eintrag und somit trophischen Einfluss in diesen Küstenökosystemen leisten. Tangwälder bilden einen dreidimensionalen, heterogen strukturierten Lebensraum und bieten somit Nahrung und Schutz für die assoziierte marine Flora und Fauna. Jedoch sind die Tangwälder vieler Meeresgebiete aufgrund der Erderwärmung massiv bedroht, da Tang niedrige Wassertemperaturen benötigt. Seit den 1960er Jahren hat sich das Oberflächenwasser der Nordsee um Helgoland im Jahresmittel bereits um mehr als 1°C erwärmt und dieser Trend soll sich bis ins nächste Jahrhundert weiter fortsetzen. Trotz der immensen ökologischen Bedeutung dieser Tangwälder existieren nur punktuelle Daten zu ihrer Biomasse und Verbreitung auf denen grobe Hochrechnungen der Primärproduktion beruhen. Der Untersuchungsstandort Helgoland gehört jedoch zu den Regionen, die bereits eine gute Datenbasis zur Biomasse, zum Wachstum und zur vertikalen Verbreitung dieser Großalgen aufweisen. Zwei wesentliche Wissenslücken für eine genaue Berechnung der Tang-Primärproduktion sind allerdings bis heute nicht bearbeitet: (1) die präzise Umrechnung der photosynthetischen Sauerstoffproduktion in fixierten Kohlenstoff und (2) der Einfluss steigender Temperaturen auf die saisonale Photosyntheseleistung zur dynamischen Bestimmung der Primärproduktion. Beide Prozesse sind nicht nur für Tange in gemäßigten Breiten sondern weltweit für alle Großalgen unbekannt. Daher ist ein Hauptziel dieses Projekts die erstmalige Bestimmung der sich saisonal ändernden Primärproduktion und des Kohlenstoffbudgets durch eine Kombination von verschiedenen Methoden (O2- und 14C-Methode), sowie physiologischer und biochemischer Messungen der tatsächlichen Kohlenstofffixierung mit modernsten chromatographisch-massenspektroskopischen Methoden. Weiterhin soll die Auswirkung der prognostizierten Erderwärmung auf die Primärproduktion saisonal erfasst werden. Diese fundamental neuen Ergebnisse sowie bereits vorhandene Daten werden dann für die Entwicklung eines Tang-Primärproduktionsmodells (dynamisches physiologisches Box-Modell) eingesetzt - als Werkzeug zur Simulation verschiedener Szenarien des globalen Wandels - um biologische Empfindlichkeiten und mögliche Schwellenwerte zu identifizieren. Ein solch breiter Ansatz wurde noch nie zuvor für diese submarinen Wälder angewandt und bringt daher ein hohes Innovationspotential mit sich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Spanien
• Mitverantwortliche: Dr. Inka Bartsch; Dr. Katharina Zacher-Aued
• Kooperationspartner: Professor Dr. Francisco Gordillo
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Angelika Graiff, bis 3/2019