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26. April 2016   125/16   Forschung

Oldenburger Wissenschaftler erkunden Kohlenstoffspeicher der Meere
Große Fortschritte dank neuer Messverfahren – Übersichts-Artikel in PNAS lotet Perspektiven aus

Oldenburg. Der Anteil von Kohlenstoffdioxid (CO2) in der Atmosphäre steigt, was den Treibhauseffekt verstärkt. Als aktiver Kohlenstoffspeicher spielen die Ozeane eine entscheidende Rolle. Wie groß dieses Reservoir ist und in welchem Austausch es mit der Umwelt steht, erkunden Forscher weltweit. Auf dem Gebiet der marinen Geochemie leistet das Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg einen entscheidenden Beitrag. Zum Expertenkreis des ICBM gehört auch Dr. Jutta Niggemann: Als einzige in Deutschland forschende Wissenschaftlerin zählt sie zu den Autoren eines aktuellen Übersichtsartikels der renommierten Zeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
Das Meer speichert ähnlich viel Kohlenstoff wie die Erdatmosphäre. Nicht als CO2, sondern in Form von gelöster organischer Substanz („dissolved organic matter“, kurz: DOM). Nimmt man alle Ozeane zusammen, beträgt die Gesamtmenge von Kohlenstoff im DOM 700 Milliarden Tonnen. Als Stoffwechsel- und Abbauprodukt mariner Organismen wie Algen bildet es die Lebensgrundlage von Meeresbakterien. Weiter abgebaut, wird der enthaltene Kohlenstoff schließlich in Form von CO2 in die Atmosphäre freigesetzt.
Die genaue Zusammensetzung von DOM ist weitgehend unbekannt. Ebenso ungeklärt ist, warum ein Großteil des Materials nicht von Mikroorganismen genutzt wird, sondern mehrere tausend Jahre lang im Meerwasser überdauert und als Kohlenstoffspeicher fungiert. Was, wenn sich die „Vorlieben“ der Mikroorganismen unter neuen Umweltbedingungen verändern? Welche klimatischen Auswirkungen hätte das?
Um diese Fragen beantworten zu können, muss man wissen, was genau auf der „Speisekarte“ der Bakterien steht. An dieser Fragestellung arbeitet auch die Forschungsgruppe für Marine Geochemie am ICBM. Ihnen steht Deutschlands leistungsfähigstes Massenspektrometer zur Verfügung: eine Apparatur zur exakten Bestimmung von Molekülmassen. Die Ergebnisse sind bahnbrechend: Die ultrahochauflösenden Messungen liefern die genaue Summenformel einzelner DOM-Moleküle und offenbaren so die enorme Vielfalt des gelösten organischen Materials.
Eben jene neue Verfahren und Erkenntnisse sind es, die im jüngst publizierten „Perspective Paper“ der PNAS zusammengefasst werden. Quintessenz: Die innovativen Messtechniken der Geochemie und Mikrobiologie haben zu einem Durchbruch in der DOM-Forschung geführt. Und: „Für weitere Fortschritte müssen die Daten über Methoden der Bioinformatik miteinander verknüpft werden. Damit wir mehr darüber erfahren, welche Rolle Mikroorganismen im Kohlenstoffkreislauf der Meere wirklich spielen“, so Niggemann.
Das ICBM widmet sich bereits auch dieser Frage: aus einer Kooperation der Geochemie mit den mikrobiologischen Arbeitsgruppen des Instituts und des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereichs „Transregio Roseobacter“ ist bereits eine wissenschaftliche Veröffentlichung hervorgegangen. Die aktuelle Studie der Oldenburger zeigt, wie mit neuen Methoden DOM-Daten mit genetischen Daten verknüpft werden können.

„Deciphering ocean carbon in a changing world” – ein „Perspective Paper“, Mary Ann Morana et al., Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), doi: 10.1073/pnas.1514645113.

ⓚ	Kontakt: Dr. Jutta Niggemann, Tel.: 0441/798-3365, E-Mail: jutta.niggemannuni-oldenburg.de