Die Westliche Antarktische Halbinsel (engl. Western Antarctic Peninsula, WAP) umfasst ein hochproduktives Ökosystem und ist wohl eine der Regionen, die sich unter den Auswirkungen der globalen Erwärmung am schnellsten verändern. Natürliche zeitlich-räumliche Variabilitäten in Form von Meereis-Saisonalität, schelfübergreifendem Transport von warmem zirkumpolarem Wasser und submesoskaligen Wirbeln haben einen ausgeprägten Einfluss auf das chemische und biologische Umfeld des WAP. Daher könnten Umweltveränderungen wie das beschleunigte Abschmelzen der Gletscher, die verringerte Meereisbedeckung und die erhöhte Verfügbarkeit von UV-Licht enorme Auswirkungen auf die biogeochemischen Zyklen der Region haben. Die genaue Richtung der Veränderungen ist jedoch noch unklar, was vor allem auf den Mangel an Daten aufgrund des schwierigen Zugangs zurückzuführen ist. Klimarelevante Spurengase gehören zu hochrelevanten, noch nicht ausreichend untersuchten Verbindungen in den Polarregionen, insbesondere im WAP. Nicht nur mangelnde Datenerfassung, sondern auch ein detailliertes Verständnis der Kontrollmechanismen für den Transfer von Gasen aus der ozeanischen Mischschicht in die Atmosphäre macht es schwierig, ihre Gesamtemissionen in die Atmosphäre abzuschätzen. Die gemischte Wassermasse an der Oberfläche und die Atmosphäre sind durch natürlich vorkommende Oberflächenfilme getrennt, die die Austauschprozesse steuern. Daher ist bis heute nicht klar, ob der WAP eine Quelle oder Senke für Spurengase ist. Wir schlagen vor, eine ehrgeizige multidisziplinäre Studie durchzuführen, die darauf abzielt, die Produktion und die Austauschflüsse von Spurengasen in den Küstengewässern und im offenen Ozean des WAP zu quantifizieren. Insbesondere wollen wir: i) die Hauptproduktionswege von CH4, N2O, DMS und CO in der Region der Bransfield-Straße bewerten, ii) die Kontrollmechanismen für ihren Transfer über marine Oberflächenfilme in die Atmosphäre und ihre Variabilität während des Frühling-Sommer-Übergangs aufklären und iii) entschlüsseln, inwieweit submesoskalige Prozesse die Spurengaszyklen und Eigenschaften von Oberflächenfilmen beeinflussen. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, verankerte Beobachtungen, saisonale Probenahmen an einer ortsfesten Station und eine Prozessstudie mit hochauflösenden physikalischen, chemischen und biologischen Messungen mit autonomen Plattformen (z.B. ferngesteuerte Katamaran und Drifter) zu verwenden. Das vorgeschlagene Projekt wird Einblicke in die Hauptkontrollen der Emissionen von Spurengasen in die Atmosphäre im WAP geben und zukünftigen Modellstudien helfen, die Darstellung der Auswirkungen der beschleunigten Gletscherschmelze in Ozean-Atmosphären-Modellen zu verbessern.
Das aktuelle Klima der Erde verändert sich schneller, als von den meisten wissenschaftlichen Prognosen vorhergesagt wurde. Dabei erwärmen sich die Polargebiete schnellsten von allen Regionen der Erde. Die Polargebiete haben auch starke globale Auswirkungen auf das Erdklima und beeinflussen daher das Leben und die Lebensgrundlagen auf der ganzen Welt. Trotz der großen Fortschritte der Polarforschung der letzten Jahre gibt es nach wie vor schlecht verstandene Prozesse; einer davon ist die Aerosol-Wolke-Klima-Wechselwirkung, die daher auch nicht zufriedenstellend modelliert werden können. Wolken und deren Wechselwirkungen im Klimasystem sind eine der schwierigsten Komponenten bei der Modellierung, insbesondere in den Polarregionen, da es dort besonders schwierig ist, qualitativ hochwertige Messungen zu erhalten. Die Verfügbarkeit hochwertiger Messungen ist daher von entscheidender Bedeutung, um die zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen und in Modelle integrieren zu können. Im ersten Teil des hier vorgeschlagenen Projekts schlagen wir, d.h. TROPOS, vor, die bestehenden Aerosolmessungen an der Neumayer III-Station um in-situ Wolkenkondensationskern- (CCN) und Eiskeim- (INP) Messungen zu erweitern für einen Zeitraum von fast zwei Jahren. Die erfassten Daten wie Anzahl der Konzentrationen, Hygroskopizität, INP-Gefrierspektren usw. werden mit meteorologischen Informationen (z.B. Rückwärtstrajektorien) und Informationen über die chemische Zusammensetzung der vorherrschenden Aerosolpartikel verknüpft, um Quellen für INP und CCN über den gesamten Jahreszyklus zu identifizieren. In einem optionalen dritten Jahr wollen wir die Ergebnisse der südlichen Hemisphäre mit den TROPOS-Langzeitmessungen des CCN und INP aus der Arktis (Villum Research Station) vergleichen, welche uns im Rahmen dieses Projekts von DFG-finanzierten TR 172, AC3, Projekt B04 zur Verfügung stehen werden. Ein Ergebnis des beantragten Projekts wird ein tieferes Verständnis dafür sein, welche Prozesse die CCN- und INP-Population in hohen Breiten dominieren. Die im Rahmen des vorliegenden Projekts gesammelten quantitativen Informationen über CCN und INP in hohen Breiten werden öffentlich zugänglich veröffentlicht, z.B. für die Evaluierung globaler Modelle und Satellitenretrievals.
Gewinnen von Erkenntnissen zum Klima, zur Entwicklung und Oekologie, Zusammensetzung der fossilen Flora und Fauna eozaener palaearktischer Bernsteinwaelder. Erarbeiten neuer Methoden zur Praeparation (auch fuer EM-Technik), Determination, Dokumentation und Altersbestimmung von Inklusen des Baltischen Bernsteins. Weiterfuehrende taxonomische und systematische Erfassung der Athropoden Fauna.
Die Tages- und Jahreszeit abhängigen Lichtverhältnisse in den verschiedenen Breitengraden sind eines der stabilsten Umweltsignale und bestimmen zusammen mit den lokalen klimatischen Bedingungen und den biochemischen Wassereigenschaften die spektrale Lichtzusammensetzung und die Lichtintensität im Ozean. Meeresorganismen haben sich an diese lokalen Lichtbedingungen angepasst, was wiederum ihre Fitness erhöht und zum Fortbestand der jeweiligen Art beiträgt. Bei marinen Mikro-Eukaryoten ist eine Vielzahl von Photorezeptoren bekannt, die an diesem Prozess der Anpassung an das vorherrschende Lichtregime beteiligt sind. Es gibt jedoch keine Studien über spezifische Anpassungen von Photorezeptoren in polaren marinen Mikro-Eukaryoten, obwohl das polare Lichtfeld aufgrund seiner extremen Saisonalität, einschließlich langer Perioden der Dunkelheit und langer Perioden mit niedrigem Sonnenstand, eine Besonderheit darstellt. Unser Ziel ist es daher zu verstehen, wie die Photorezeptoren insbesondere von Primärproduzenten im Südlichen Ozean, die die Grundlage für wichtige Ökosystemprozesse bilden, an ihren Anpassungen an die lokalen Lichtverhältnisse beteiligt sind. Das Ziel dieses Projekts trägt zu 3 übergreifenden Themen bei: 1) Reaktionen auf den Klimawandel, 2) Verbindungswege zu den niederen Breiten und 3) Verbessertes Verständnis von polaren Prozessen und Mechanismen. Um das Projektziel zu erreichen, werden wir verschiedene Arten von Untersuchungen durchführen, deren Ergebnisse wissenschaftlich kohärente Informationen liefern werden. Dazu gehört die eine vergleichende Analyse von Blaulicht-Photorezeptoren, die auf neu generierten Sequenzdaten sowie öffentlich verfügbaren Genom-, Transkriptom- und Metatranskriptomdaten basiert. Dieser Ansatz wird es uns ermöglichen, biogeographische Grenzen spezifischer Blaulicht-Photorezeptor-Sequenzen zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir die Sequenzinformationen für eine biophysikalische Charakterisierung der Blaulicht-Photorezeptoren auf Proteinebene nutzen. Anhand der intrazellulären Signale, die von Blaulicht-Photorezeptoren ausgelöst werden, und der biophysikalischen Charakterisierung auf Proteinebene werden wir eine Beschreibung ihrer Empfindlichkeit gegenüber der spektralen Zusammensetzung des Blaulichtfeldes erstellen können. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projekts Aufschluss darüber geben, wie spezifisch die Rezeptoren im Südlichen Ozean in Bezug auf Sequenzevolution, Empfindlichkeit und Absorptionsverhalten sind. Im Hinblick auf die globalen Klimaveränderungen kann uns dies Aufschluss darüber geben, wie spezifische Anpassungen an lokale photische Bedingungen die Verschiebung von Verbreitungsgebieten begrenzen können, da die Temperaturen in den Polarregionen zweifellos steigen, die Sonneneinstrahlung jedoch nicht.
Das Forschungsvorhaben entstand aus der Forschungskooperation unserer beiden Arbeitsgruppen, die in den letzten Jahren auch durch die DFG im Rahmen von Arbeitsaufenthalten Dr. Ivanova s am HKI gefördert wurde. Das Ziel der Arbeiten ist die Untersuchung von Actinomyceten antarktischer Herkunft mit bekannter taxonomischer Zuordnung hinsichtlich ihres Bildungsvermögens für bekannte und neue Sekundärmetabolite unter Einsatz chromatografischer und instrumentalanalytischer Methoden (z.B. LC-MS, ESI-MS/CID-MS/MS). Folgende Ergebnisse werden erwartet:= Isolierung und Strukturaufklärung neuer bioaktiver Strukturen= Gewinnung von Aussagen über die genetischen Reserven antarktischer Actinomyceten bezüglich Bildung von Sekundärmetaboliten.= Gewinnung von Aussagen über die globale Verbreitung von Bildnern häufig vorkommender Sekundärmetabolite von Actinomyceten und Pilzen (z.B. Nactine, Polyether, Anthracycline und sesquiterpenoide Strukturen).