Antragsteller:in

Professor Dr. Michael Friedrich
Universität Bremen
Fachbereich 02 - Biologie und Chemie
Arbeitsgruppe Mikrobielle Ökophysiologie
Leobener Straße
28359 Bremen

Projektbeschreibung

Die klimabedingte Erwärmung hat die westliche Antarktische Halbinsel in den letzten 50 Jahren stark beeinflusst. An unserem Untersuchungsort Potter Cove (King George Island) hat das Abschmelzen der Gletscher dazu geführt, dass große Mengen an Schwebstoffen in die Bucht gelangt sind, und Makroalgen neue eisfreie Gebiete besiedelt haben. Diese Umweltveränderungen haben schwerwiegende Folgen für das gesamte Nahrungsnetz in der Bucht. Entwurzelte Algen landen auf dem Meeresboden und können sogar die oberste Sedimentschicht durch Abbauprozesse anaerob machen. Der erste Schritt des anaeroben Abbaus ist die Hydrolyse von organischen Polymeren und anschließende Vergärung von Monomeren durch gärende Mikroorganismen. Im Gegensatz zu Sulfatreduzierern, die für ca. 50% der anaeroben Oxidation organischer Stoffe in Meeressedimenten verantwortlich sind, ist über gärende Mikroorganismen, insbesondere in antarktischen Meeressedimenten, wenig bekannt. Erst die gebildeten Fermentationsprodukte ermöglichen jedoch Leben von sulfat- und eisenreduzierenden Mikroorganismen, die wir zuvor als Schlüsseltaxa in den Sedimenten der Potter Cove identifiziert haben. Das Hauptziel unseres Projekts ist es, die Ökologie der gärenden Mikroorganismen in antarktischen Meeressedimenten zu erforschen. Sie haben eine Schlüsselfunktion im Ökosystem, indem sie den anaeroben Abbau von polymeren organischen Stoffen in Gang setzen, doch ihre Identität in antarktischen Sedimenten und die Kontrolle ihrer Aktivität sind kaum bekannt. Wir werden uns darauf konzentrieren, (1) die wichtigsten gärenden mikrobiellen Populationen zu identifizieren, (2) ihre Verteilung, (3) ihre Häufigkeit und (4) ihre Aktivität in anoxischen Schichten der antarktischen Küstensedimente zu bestimmen. Wir werden Sedimente verwenden, die Hotspots für Umweltveränderungen sind und Unterschiede in Bezug auf Gehalte an Eisenoxiden, Sulfid und an organischen Stoffen einschließlich Kohlenhydraten, einer wichtigen Substratklasse für fermentierende Mikroorganismen, aufweisen. Die geochemischen Daten werden durch Hochdurchsatz-Sequenzierung des 16S rRNA-Gens und qPCR-Quantifizierung unter Verwendung neu gewonnener Sedimentproben mit der Zusammensetzung der Gemeinschaft verknüpft. Keystone-Gärer werden durch RNA-basierte Stabile Isotopen-Beprobung mit 13C-markiertem polymerem organischem Material identifiziert. Zur Abschätzung von zukünftigen Umweltänderungen werden wir mit Hilfe von Inkubationsexperimenten Faktoren untersuchen, die gärende Mikroorganismen kontrolliert könnten: Temperaturanstieg und extrazelluläre Elektronensenken (als Eisenoxide), die in Sedimenten reichlich vorhanden sind. Unser Projekt wird es ermöglichen zu klären, welche fermentierenden Mikroorganismen in den Sedimenten der Potter Cove vorkommen, die als Schlüsseltaxa unverzichtbare Dienste für die anaerobe mikrobielle Nahrungskette leisten, und somit zu einem besseren Verständnis der polaren Prozesse und Mechanismen beitragen.

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