Der Einfluss von Licht auf die mikrobielle Eisen(II)-Oxidation in Süßwassersedimenten

Description: Der biogeochemische Eisenkreislauf stellt ein wichtiges Reaktionsnetzwerk dar, welches einen direkten Einfluss auf umweltrelevante Prozesse in Sedimenten hat. Eisen(II)-oxidierende und Eisen(III)-reduzierende Bakterien kontrollieren zu großen Teilen die (Im)Mobilisierung von Eisen in Sedimenten. Unser klassisches Verständnis vom sedimentären Eisenkreislauf beschreibt, dass die Hauptsubstratquelle (Eisen(II) für Eisen(II)-oxidierende Bakterien die mikrobiellen Eisen(III)-reduktion ist, welcher typischerweise in tieferen Zonen von Redox-stratifizierten Sedimenten ansässig ist. Bislang wurde der Prozess der Eisen(III)-Photoreduktion nicht als signifikante Eisen(II) Quelle in limnische Sedimente betrachtet. In dem beantragten Forschungsprojekt, stellen wir die Hypothese auf, dass die Photoreduktion von Eisen(III) in limnischen Sedimenten eine zusätzliche Eisen(II)-Quelle für Eisen(II)-oxidierende Bakterien in den obersten (teilweise) oxischen und Lichtdurchfluteten Sedimentschichten darstellt. Zu diesem Zweck werden wir hochaufgelöste Licht und geochemische Messungen (O2, gelöstes Fe(II), pH, H2O2) mit Mikrosensoren durchführen und die Eisenmineralogie als Funktion der Lichtqualität (Wellenlänge) und Lichtquantität (Intensität) in Süßwassersedimenten bestimmen. Darüber hinaus werden wir den Einfluss von natürlichen organischen Material auf die Eisen(III)-Photoreduction untersuchen. Zusätzlich werden wir die Rolle von reaktiven Sauerstoffspezies auf die Bioverfügbarkeit von produzierten Eisen(II) in oxischen Sedimenten bestimmen. Dieses Forschungsprojekt untersucht einen Prozess der bislang in Sedimenten vernachlässigt wurde und öffnet die Türen zu einem neuen Verständnis des biogeochemischen Eisenkreislaufs und den assoziierten Eisen(II) Stoffflüssen entlang sedimentärer Redoxgradienten.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Wasserstoffperoxid ? Eisen ? Geochemie ? Licht ? Seensediment ? Umweltauswirkung ? Hydrogeologie ? Organisches Material ? Bakterien ? Bioverfügbarkeit ? Hydrochemie ? Limnologie ? Oxidation ? Siedlungswasserwirtschaft ? Sediment ? Sedimentdynamik ? Forschungsprojekt ? Hydrologie ? Stoffstrom ? Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung ? Wellenlänge ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Geomikrobiologie (Betreiber*in)

Time ranges: 2018-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: The impact of light on microbial iron(II) oxidation in freshwater sediments
  Description: Biogeochemical iron cycling has been recognized as an important reaction network that affects a series of environmentally relevant processes in sediments. Iron(II)-oxidizing and iron(III)-reducing bacteria control to large extent the turnover and the (im)mobilization of iron. In the classical view of the sedimentary biogeochemical iron cycle iron(II)-oxidizing bacteria are fed by an iron(II) flux that originates from the zone of microbial iron(III) reduction, typically located in deeper depth of redox stratified sediments. Although studied for open water systems, the process of iron(III) photoreduction and the consequent provision of iron(II) has so far been neglected for sedimentary systems. In the proposed study, we hypothesize that iron(III) photoreduction provides additional iron(II) as substrate for the iron(II)-oxidizing community in the top sunlit layers of sediments - in a zone that is currently characterized by the oxidative processes and the formation of iron(III). Along these lines we will measure light and geochemical parameters (oxygen, dissolved iron(II), H2O2 and pH) with microsensors and iron(III) mineralogy (Mössbauer and acid extraction) on high spatial and temporal resolution as a function of illumination in freshwater sediment cores. In addition to that we will examine how natural organic matter drives iron(III) photoreduction and the availability of iron(II) for microbial oxidation in sedimentary systems. Furthermore, reactive oxygen species will be detected as a function of aeration and their effect on the stability and availability of iron(II) for microbial oxidation will be assessed. The proposed research project will open doors towards a so far neglected reaction mechanisms and heads towards revision of our current understanding of the biogeochemical iron cycle and related substrate fluxes across redox gradients in sediments. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083757

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/413659503 (Webseite)

Status

Aktiv

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