Description: Das Südpolarmeer hat einen starken Einfluss auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und spielt daher eine zentrale Rolle im globalen Klimasystem. Antarktische Phytoplankter sind wichtige Motoren des globalen Kohlenstoffkreislaufs, da sie zu 20% zur globalen jährlichen Primärproduktion beitragen. Im Südpolarmeer wird die biologische Aufnahme von Kohlendioxid hauptsächlich über die Verfügbarkeit des Spurenmetalls Eisen (Fe) und Licht gesteuert, die essentiell für die Photosynthese sind. Während sich die meisten Studien zur Zeit damit beschäftigen, wie die Verfügbarkeit von Fe und Licht das Wachstum und die Produktivität von Phytoplankton beeinflusst, weiß man sehr viel weniger darüber, inwiefern andere Spurenmetalle potenziell limitierend oder co-limitierend mit Fe im Südpolarmeer sind. Es wurde die Hypothese aufgestellt, dass Mangan, welches für diverse zelluläre Prozesse in Phytoplanktonzellen benötigt wird, potenziell (ko-)limitierend mit Fe in bestimmten Regionen des Südpolarmeeres sein könnte. Zur Zeit ist nichts über den Einfluss einer Fe-Mn-Ko-Limitierung auf Wachstum, Photosynthese, oxidativen Stress und zellulären Bedarf von Fe und Mn in antarktischen Phytoplanktern bekannt. Dieses Forschungsprojekt hat zum Ziel, den Einfluss von unterschiedlichen Fe- und Mn-Konzentrationen zusammen mit verschiedenen Lichtbedingungen, welche unterschiedliche Klimaszenarien simulieren, auf die Phytoplanktonphysiologie und deren Implikationen auf die Ökologie und Biogeochemie im jetzigen und zukünftigen Südpolarmeer zu untersuchen. Hierzu wird ein interdisziplinärer Ansatz gewählt, der sowohl Biologie als auch marine Chemie durch Labor- und Feldarbeit miteinander kombiniert, und somit signifikant zu dieser Fragestellung beiträgt. Durch Laborexperimente mit ökologisch und biogeochemisch relevanten Phytoplanktonarten des Südpolarmeeres wird ein mechanistisches Verständnis über physiologische Prozesse wie Photosynthese und der zelluläre Bedarf von Fe und Mn gewonnen. Schiffsmanipulationsexperimente mit natürlichen Phytoplanktongemeinschaften von unterschiedlichen Regionen des Südpolarmeeres werden zudem das Vorkommen von einer Fe-Mn-Ko-Limitierung aufzeigen und Phytoplanktonarten identifizieren, die besonders sensitiv, aber auch tolerant gegenüber veränderten Spurenmetall- und Lichtbedingungen sind. Somit wird das vorgeschlagene Forschungsprojekt helfen, ökophysiologische Erklärungen zu liefern, um das räumliche Vorkommen von Phytoplanktonarten im jetzigen und zukünftigen Südpolarmeer zu verstehen. Ein besseres Verständnis über die Arbeitsweise und die Sensitivität des antarktischen Ökosystems ist fundamental, um unsere bestehenden Vorhersagewerkzeuge wie die Modellierung zu verbessern und unser Verständnis über die Mechanismen, wie das Südpolarmeer wiederum klimatische Prozesse auf globaler Ebene beeinflusst, zu erfassen.
Types:
SupportProgram
Tags:
Mangangehalt
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Mangan
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Lack
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Eisen
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Biogeochemie
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Biopharmazeutikum
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Fischer-Tropsch-Verfahren
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Nährstoff
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Ökologie
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Phytoplankton
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Biologie
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Kohlendioxid
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Photosynthese
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Spurenelement
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Metall
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Meereschemie
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Antarktis
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THG-Bilanzierung
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Antarktisforschung
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Kohlenstoffkreislauf
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Studie
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Vergleichsanalyse
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Laborversuch
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Spezies
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Modellierung
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Kryosphäre
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Forschungsvorhaben
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Motor
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Produktivität
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Südlicher Ozean
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Klimasystem
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Klimaszenario
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Stress
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Umweltveränderung
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Biomasseproduktion
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Produktivitätssteigerung
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Vermehrung
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Bram-Verfahren
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Region:
Bremen
License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (Stiftung AWI), Fachbereich Biowissenschaften - Funktionelle Ökologie (Projektverantwortung)
-
Deutsche Forschungsgemeinschaft (Finanzielle Förderung)
-
Umweltbundesamt (Bereitstellung)
Last harvest: 01.09.2026 01:25
Time ranges:
2018-01-01 - 2023-12-31
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: Iron manganese co-limitation – a potential driver of Southern Ocean phytoplankton ecology
Description: The Southern Ocean (SO) exerts a disproportional control on the global carbon cycle, thus affecting climate at a global scale. Southern Ocean phytoplankton are major drivers of global carbon cycling accounting for 20% of the global annual primary production. In the SO, the biological uptake of carbon dioxide is mainly controlled by the availability of the trace metal iron (Fe) and light, both being essential for photosynthesis. Whereas most studies so far focused on disentangling how Fe and light influence SO phytoplankton growth and productivity, almost nothing is known whether other trace metals such as manganese (Mn) also act as limiting or co-limiting nutrient in the SO. Mn is required for various cellular processes in phytoplankton cells and has been suggested to be (co-)limiting with Fe in some parts of the SO such as the Drake Passage. Currently, we lack information on growth, photosynthesis, oxidative stress and Mn and Fe requirements under Fe-Mn limitation for SO phytoplankton species. This research project aims to improve our understanding about the potential effects of Fe-Mn co-limitation on SO phytoplankton physiology and their implications for the ecology and biogeochemistry in the present and future SO. To this end, the responses of SO phytoplankton will be studied in response to altered Fe and Mn availabilities under different light conditions, simulating different climate change scenarios. A multidisciplinary approach will be followed that integrates biology and marine chemistry and combines laboratory and field work. Laboratory experiments with ecologically and biogeochemically important phytoplankton species of the SO will provide a mechanistic understanding on physiological processes such as photosynthesis and trace metal requirements. Shipboard manipulation experiments with natural SO phytoplankton assemblages of different regions of the SO will further reveal the occurrence of Fe-Mn co-limitation and will help to identify phytoplankton species in the field, which are particularly sensitive, but also tolerant towards altered trace metal and light availabilities. All together this research project will help to assess an ecophysiological explanation for the spatial distribution of SO key phytoplankton species in the present and the future SO. Improved knowledge on the functioning and the sensitivity of the SO ecosystem is pivotal to improve our existing predictive tools (e.g. modelling) and increase our understanding on the mechanisms, by which the SO affects climatic processes at global scale. Therefore, this research project will significantly contribute to the key research topic 2.2.4 Response to Environmental Change within the DFG Schwerpunktprogramm 1158 Antarktis-Forschung.
URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1117962
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