Die Erhaltung von organischem Kohlenstoff in Meeresablagerungen war lange Zeit eine ungeklärte Schlüsselfrage zum Verständnis des langfristigen Kohlenstoffkreislaufs auf der Erde.
Eine Zusammenarbeit zwischen der Forschungsgruppe von Prof. Fengping Wang an der Shanghai Jiao Tong University und Prof. Kai-Uwe Hinrichs am MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften und dem Fachbereich Geowissenschaften der Universität Bremen hat kürzlich neue Erkenntnisse über den dynamischen Kreislauf von eisengebundenem organischem Kohlenstoff in Sedimenten unter dem Meeresboden gewonnen, der veröffentlicht In Naturkommunikation.
Auf geologischen Zeitskalen übt die Ablagerungsrate von organischem Kohlenstoff in Sedimenten großen Einfluss auf die Konzentrationen von Sauerstoff und Kohlendioxid in der Atmosphäre aus und beeinflusst damit die Umweltbedingungen der Erde erheblich. In Meeresablagerungen sind etwa 20 % des organischen Kohlenstoffs direkt an reaktive Eisenoxide (FeR) gebunden.
Das Schicksal des reaktiven eisengebundenen organischen Kohlenstoffs (FeR-OC) in Sedimenten unter dem Meeresboden und seine Verfügbarkeit für Mikroorganismen bleiben jedoch ungeklärt.
Um dies zu untersuchen, rekonstruierte das Team kontinuierliche FeR-OC-Aufzeichnungen in zwei Sedimentkernen des nördlichen Südchinesischen Meeres, die die suboxischen bis methanischen biogeochemischen Zonen umfassen und ein Höchstalter von etwa 100.000 Jahren erreichen.
Die Studie zeigt, dass in der Sulfat-Methan-Übergangszone (SMTZ) mit hoher mikrobieller Aktivität FeR-OC während mikrobiell vermittelter Eisenreduktionsprozesse remobilisiert und in der Folge durch Mikroorganismen remineralisiert wird. Die erzeugte Energie kann einen erheblichen Teil des mikrobiellen Lebens in der etwa einen Meter dicken SMTZ unterstützen.
Mit Ausnahme der SMTZ überlebt ein relativ stabiler Anteil des gesamten organischen Kohlenstoffs die mikrobiellen Abbauprozesse als FeR-OC und wird über geologische Zeiträume in Meeresablagerungen gespeichert.
Dr. Yunru Chen, Erstautor der Studie, sagt: „Das bedeutet, dass das geschätzte globale Reservoir an FeR-OC in mikrobiell aktiven quartären Meeresablagerungen 18 bis 45 Mal größer sein könnte als der atmosphärische Kohlenstoffpool.“
Diese Studie leistet einen entscheidenden Beitrag zur Bewertung der Stabilität sedimentärer FeR-OC als Reaktion auf post-depositionelle mikrobielle Aktivitäten und gibt Aufschluss über deren dynamischen Kreislauf und Persistenz in Sedimenten unter dem Meeresboden. Die Ergebnisse werden in den Exzellenzcluster Ocean Floor einfließen, der am MARUM koordiniert wird.
Weitere Informationen:
Yunru Chen et al., Kreislauf und Persistenz von eisengebundenem organischem Kohlenstoff in Sedimenten unter dem Meeresboden, Naturkommunikation (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-50578-5
Bereitgestellt vom Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen