Anorganischer Stickstoff spielt eine Schl眉sselrolle unter den N盲hrstoffen der die Prim盲rproduktion in vielen marinen 脰kosystemen begrenzt. In dem hochproduktiven Humboldt-Auftriebssystem (HUS) vor der K眉ste Perus und Chiles wird angenommen, dass die Produktivit盲t abh盲ngt von der Verf眉gbarkeit von anorganischem Stickstoff (N), der durch windgetriebenen Auftrieb am Schelf an die Oberfl盲che gebracht wird (siehe auch CUSCO-Projekt). Auf dem Weg zur lichtdurchfluteten Oberfl盲chenschicht des Ozeans geht jedoch durch Denitrifikation und anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox) in einer sauerstoffarmen Zone unterhalb der durchmischten Schicht (OMZ = Sauerstoffminimumzone) bioverf眉gbares N in gro脽er Menge verloren. Um das Stickstoff-Reservoir wieder aufzuf眉llen, kann N durch biologische N2-Fixierung diazotropher Mikroorganismen gewonnen werden.
Die bisher h枚chsten N2-Fixierungsraten wurden in flachen K眉stengew盲ssern direkt 眉ber sauerstoffarmen Wasserschichten gemessen, was auf einen engen r盲umlichen Zusammenhang zwischen Verlust und Gewinn von fixiertem N hinweist (Abb. 1, N-Kreislauf, Meyer et al. 2017, Paul et al. in Vorbereitung). Einige Studien gehen davon aus, dass die r盲umliche N盲he zwischen der N2-Fixierung, welche die Produktion organischer Stoffe im Oberfl盲chenozean befeuert, und der Remineralisierung in der darunterliegenden OMZ zu einem 鈥瀉u脽er Kontrolle geratenen Feedback鈥� im N-Kreislauf f眉hren w眉rde. Aufgrund eines st枚chiometrischen Ungleichgewichts erh枚ht die Denitrifikation von neu fixiertem Stickstoff den N-Verlust, was die N2-Fixierung weiter stimuliert. Diese R眉ckkopplung zwischen N2-Fixierung und Denitrifikation kann einen Kipppunkt in der Prim盲rproduktivit盲t f眉r das Humboldt-Aufw盲rtssystem darstellen (Abb. 1).
Um stabilisierende R眉ckkopplungen zu erm枚glichen, m眉sste das neu fixierte N in weniger bioverf眉gbaren Formen wie gel枚stem organischem Stickstoff (Abb. 1, Weg 2) gespeichert werden, oder die N2-Fixierung und die damit verbundene Produktion organischer Stoffe m眉ssten r盲umlich von Regionen mit Denitrifikation getrennt werden (Fig. 1, Weg 3). Aufgrund eines sehr sp盲rlichen Datensatzes zur N2-Fixierung im HUS ist es derzeit schwierig, ihre Gr枚脽e, zeitliche und r盲umliche Variabilit盲t abzusch盲tzen, sowie m枚gliche R眉ckkopplungen beim N-Umsatz in dieser Region genau zu bewerten. Mithilfe von r盲umlich und zeitlich gut aufgel枚sten Untersuchungen des Humboldt-Auftriebssystems und in Zusammenarbeit mit peruanischen Wissenschaftlern wollen wir i) die Dynamik der Prozesse bei denen N gewonnen wird und die verantwortlichen Mikroorganismen besser verstehen und ii) die drei m枚glichen Wege sowie die potenziellen biogeochemischen und 枚kologischen Kipppunkte im HUS beurteilen.
Beteiligte Wissenschaftler: Prof. Ulf Riebesell, Dr. Allanah Paul, Leila Kittu in Zusammenarbeit mit Dr. Michelle Graco von IMARPE Per煤
Projekt: Project, 1
