Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ozeanversauerung verändert klimarelevante Funktionen in der obersten Mikroschicht

11.11.2014

Ozeanversauerung kann klimarelevante Funktionen verändern, die in der obersten Schicht des Ozeans ablaufen, erklärt eine Gruppe von Wissenschaftlern im Fachmagazin “Journal of Geophysical Research: Oceans”.

Laut einer Studie, die unter Leitung des GEOMAR Helmholtz Zentrum für Ozeanforschung Kiel stattfand, spiegelt die Chemie in der obersten Mikroschicht biologische Prozesse aus der darunterliegenden Wassersäule.


Mit einer Plexiglasplatte gewinnen Wissenschaftler Proben aus der Wasseroberfläche der Mesokosmen.

Foto: Sonja Endres, GEOMAR

Die Veränderungen könnten Wechselwirkungen zwischen Ozean und Atmosphäre beeinflussen, etwa den Austausch von Gasen oder die Emission von Gischt-Aerosolen, die Sonnenstrahlen streuen oder zur Wolkenbildung beitragen können.

Wie eine Haut trennt die oberste Mikroschicht das Meer von der Atmosphäre. Mit dem Austausch von Gasen und der Freisetzung von Aerosolen aus der Gischt laufen hier gleich zwei Prozesse ab, die unser Klima maßgeblich mitbestimmen.

Während eines Mesokosmen-Experiments beobachteten Wissenschaftler des GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, des Alfred Wegener Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und des Leibniz-Instituts für Ostseeforschung Warnemünde (IOW) zum ersten Mal, wie der Ozeanwandel die speziellen physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften dieses Biofilms verändern kann.

Ihre Ergebnisse beschreiben die Forscher im Fachmagazin „Journal of Geophysical Research: Oceans“. Erstautorin ist Dr. Luisa Galgani, die die Studie als Teil ihrer Doktorarbeit am GEOMAR und am AWI durchführte.

„Viele Experimente haben bereits gezeigt, wie Ozeanversauerung – eine Veränderung in der Ozeanchemie, die durch die Aufnahme menschengemachten Kohlendioxids ausgelöst wird – das Wachstum und die Effizienz mariner Bakterien und das Absinken kohlenstoffhaltiger Partikel beeinflusst“, fasst Dr. Luisa Galgani zusammen.

„Wir wissen, dass sich in der obersten Mikroschicht das selbe organische Material und die selben Mikroorganismen ansammeln, die auch in der Wassersäule darunter zu finden sind. Darum hatten wir erwartet, dass die Mikroschicht Veränderungen wiederspiegelt, die im Zuge der Ozeanversauerung in der Wassersäule stattfinden. Die Prozesse in diesem Mikromilieu zu verstehen ist wichtig, weil sie Auswirkungen auf unser Klima haben können.“

Um die Folgen der Ozeanversauerung zu untersuchen, simulierten die Wissenschaftler verschiedene zukünftige Szenarien in den KOSMOS Mesokosmen (KOSMOS: Kiel Off-Shore Mesocosms for future Ocean Simulations), die sie im Raunefjord in Norwegen platziert hatten. Die neun Schwimmkonstruktionen, von denen jede 75.000 Liter Meerwasser isoliert, wurden auf verschiedene Kohlendioxid-Niveaus gebracht, die für die kommenden Jahrzehnte und Jahrhunderte erwartet werden. Einen Monat lang beprobte das Team um Dr. Galgani die Wasseroberfläche in sechs Mesokosmen mit einer Plexiglasplatte.

Analysen der Proben belegten die Hypothese, dass die organischen Verbindungen an der obersten Mikroschicht die Entwicklung in der Wassersäule abbilden. Außerdem war bei höheren Kohlendioxid-Konzentrationen mehr Bakterioneuston zu finden, marine Bakterien, die an der Wasseroberfläche leben. Die saureren Bedingungen förderten Veränderungen in der Dynamik von organischem Material. Vor allem eiweißhaltige marine Gelpartikel blieben kleiner; sie waren jedoch häufiger vorhanden und dienten als Nährsubstrat. Mikroorganismen waren in größerer Zahl vertreten und konnten das organische Material, das während der Planktonblüte entstand, effizienter umsetzen.

„Aus früheren Studien wissen wir, dass zusätzliches Kohlendioxid marine Bakterien stimuliert“, erklärt Dr. Galgani. „Angesichts unserer Beobachtungen nehmen wir jetzt an, dass dieser Effekt sehr bedeutsam werden kann: Er kann bedeuten, dass Teile des Lebens im Ozean positiv auf die Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre reagieren – indem der Stoffwechsel der Mikroben an der Grenzschicht zwischen Luft und Wasser angeregt wird.“

Ein gesteigerter bakterieller Abbau könnte auch die organische Zusammensetzung neu entstehender Gischt-Partikel stark beeinflussen. Von ihrer Komposition hängt ab, inwiefern sie als marine Aerosole mit dem Klimasystem interagieren können. Über den Beitrag der marinen Aerosole zum Klima ist noch immer wenig bekannt.

„Wir sind noch weit davon entfernt, zu verstehen, in welcher Weise der Ozean Bausteine für die Wolkenbildung liefert“, betont Prof. Dr. Anja Engel, Leiterin der Gruppe Mikrobielle Biogeochemie am GEOMAR. „Dennoch sind wir davon überzeugt, dass diese Studie uns einen deutlichen Schritt weitergebracht hat. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Struktur und die Dynamik in der Grenzschicht zwischen Luft und Wasser genauer zu untersuchen. Dann können wir auch besser abschätzen, wie sich die Wechselwirkungen zwischen dem Ozean und der Atmosphäre in der Hoch-CO2-Welt gestalten.“

Die Arbeiten wurden durch die vom Bundesminsterium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekte SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene) und BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification) unterstützt und fließen in das internationale Projekt SOLAS (Surface Ocean - Lower Atmosphere Study) ein.

Originalpublikation:
Galgani, L., Stolle. C., Endres, S., Schulz, K. G., Engel, A. (2014), Effects of ocean acidification on the biogenic composition of the seasurface microlayer: Results from a mesocosm study, J. Geophys. Res. Oceans, 119, doi:10.1002/2014JC010188.

Bildmaterial:
Unter www.geomar.de/n2157 steht Bildmaterial zum Download bereit. Video-Footage auf Anfrage.

Ansprechpartner:
Prof. Dr. Anja Engel (GEOMAR FB2/BI) Tel. 0431 600-1510, aengel@geomar.de
Maike Nicolai (GEOMAR Kommunikation & Medien) Tel. 0431 600-2807, mnicolai@geomar.de


Weitere Informationen:

http://www.geomar.de  GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel
http://www.bioacid.de  BIOACID (Biological Impacts of Ocean Acidification)
http://sopran.pangaea.de  SOPRAN (Surface Ocean Processes in the Anthropocene)
http://www.solas-int.org  SOLAS (Surface Ocean - Lower Atmosphere Study)
http://www.awi.de  Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
http://www.io-warnemuende.de  Leibniz-Institut für Ostseeforschung Warnemünde

Dr. Andreas Villwock | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften