Marine Kreisläufe von Spurenmetallen und Silizium sind Forschungsthemen

Mit Dr. Bianca Torres Liguori Pires und Dr. Corinna Mori erhalten zwei junge ICBM-Wissenschaftlerinnen aus dem Programmhaushalt des Präsidiums der Universität Oldenburg eine jeweils 24-monatige Förderung. "Zwei sehr vielversprechenden Wissenschaftlerinnen wird durch die universitäre Förderung die Möglichkeit gegeben, an einem Antrag für ein eigenes Drittmittelprojekt zu arbeiten”, freut sich Prof. Dr. Katharina Pahnke-May, Leiterin der ICBM-Arbeitsgruppe Marine Isotopengeochemie, in deren Bereich beide Forscherinnen arbeiten. Diese Unterstützung stelle junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler somit kurz nach ihrer Promotion auf eigene Beine und erlaube es ihnen, Erfahrungen in der Drittmittelakquise, im Projektmanagement und eigenständiger Forschung zu sammeln. Das böte ihnen die Chance, sich zusätzlich zu profilieren.

Spurenmetalle und Organik
Mori, die in ihrer Dissertation über ausgewählte Spurenmetalle in der südlichen Nordsee gearbeitet hat, legt den Schwerpunkt ihrer zukünftigen Forschung auf sogenannte giftige Spuren- und Ultraspurenmetalle im Küstenozean, deren Kreislauf mit dem des organischen Materials gekoppelt ist. Spurenmetalle kommen, wie ihr Name bereits andeutet, in der Natur normalerweise in geringen Konzentrationen vor. Sind ihre Mengen äußerst gering, spricht man von Ultra-Spurenmetallen. „Küstenozeane wie die südlichen Nordsee sind nicht nur geprägt von einem hohen Aufkommen an organischem Material”, sagt Mori, „sondern stehen auch sehr unter dem Einfluss anthropogener Elementflüsse”. Die intensive Umwälzung organischen Materials und die Anhäufung von toxischen (Ultra-)Spurenmetallen könne hier letztlich auch zu Konzentrationen führen, die marine Lebensgemeinschaften schädigten. Mori wird sich insbesondere auf das giftige Thallium und die Gruppe der Seltene Erden Elemente konzentrieren, zu denen etwa Gadolinium und Neodym zählen.

Details über die biogeochemischen Kreisläufe dieser Spurenmetalle sind bisher nicht bekannt. Ihre Toxizität und weiter steigender Einfluss des Menschen auf die Küstengebiete machen deutlich, dass ein besseres Verständnis ihrer biogeochemischen Stoffkreisläufe dringend geboten ist. Ein zentraler Aspekt der Arbeiten Moris ist es daher, den Einfluss organischer Stoffkreisläufe auf die Konzentrationen der (Ultra-)Spurenmetalle in Küstengewässern zu untersuchen. Dazu kann sie auf das hochmoderne und umfangreiche analytische Instrumentarium des ICBM zurückgreifen, das neben Labor- und Feldversuchen auch Mesokosmen und insbesondere die vielseitigen und disziplinübergreifenden Möglichkeiten der Meereschemischen Analytik (MCA) am ICBM einbezieht.

Lücken schließen im Wissen um eines der häufigsten Elemente
Bianca Liguori will in ihrem zukünftigen Projekt Siliziumisotope nutzen, um eine bedeutsame Lücke im Verständnis des marinen Siliziumkreislaufs zu schließen. Bereits in ihrer Promotionsschrift hatte sie unter anderem über Siliziumisotope die Nutzung von Kieselsäure im arktischen Ozean untersucht. – Isotope eines chemischen Elements enthalten bei gleicher Anzahl an Protonen mehr oder weniger Neutronen. Sie haben damit nahezu identische chemische Eigenschaften, variieren jedoch in der Masse und werden daher in unterschiedlichem Maße in biologisches Material eingebaut.

„Gelöstes Silizium wird von Kieselalgen für den Aufbau ihrer Kieselschalen benötigt und ist daher einer der wichtigsten Makronährstoffe im Ozean“, sagt Liguori. Die sogenannten Diatomeen seien die dominanten Primärproduzenten im Ozean. Das heißt, dass diese mikroskopisch kleinen Algen am Beginn der Nahrungsnetze im Meer stehen, indem sie anorganisches Kohlenstoffdioxid in organisches Material überführen. Da sie während ihres Wachstums der Atmosphäre ganz erheblich CO₂ entziehen, sind sie wichtige Spieler im globalen Klimageschehen und Hauptakteure im Kohlenstoff- und Siliziumkreislauf.

Sterben die Diatomeen ab, werden die Silikatschalen, biogener Opal, am Meeresboden abgelagert. „Bisher weiß man allerdings nur wenig über die Faktoren, die Opal in marinen Sedimenten halten,“ so Liguori weiter. Um diese Siliziumsenke und mögliche geochemische Modifikationen im Sediment besser zu verstehen, wolle sie Siliziumisotope und -konzentrationen in Porenwasserproben messen. Dazu werde sie zwei Regionen im Südpazifik vergleichen, die gegensätzliche Bedingungen für Primärproduktion aufweisen und untersuchen, wie diese unterschiedlichen Bedingungen die Erhaltung von biogenem Opal in marinen Sedimenten beeinflussen.