Biogeochemie im Erdsystem
Die Arbeitsgruppe „Biogeochemie im Erdsystem“ erforscht biogeochemische Prozesse im Ozean (Wassersäule und Sediment) und deren Bedeutung in globalen Stoffkreisläufen (z.B. von Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen und anderen bioaktiven Elementen). Durch die Quantifizierung von Stoffumsatzraten und Stoffflüssen auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen tragen wir zu einem besseren Verständnis der Dynamik von Stoffkreisläufen innerhalb des Erdsystems bei. Basierend auf dem Verständnis heutiger Prozesse treffen wir Vorhersagen über die Entwicklung von Stoffkreisläufen im Zuge gegenwärtiger und künftiger Klima- und Umweltveränderungen. Darüber hinaus nutzen wir unser Verständnis rezenter mariner Systeme zur Rekonstruktion von Umweltveränderungen und der damit verbundenen Dynamik von Stoffkreisläufen in der geologischen Vergangenheit. Ein Großteil unserer Forschung basiert auf Probenahme- und Messkampagnen auf See. Im Rahmen von Schiffsexpeditionen bieten wir auch Studierenden die Gelegenheit zur Teilnahme an wissenschaftlicher Feldarbeit.
Forschungsteam: Prof. Dr. Florian Scholz, PD Dr. Birgit Gaye, Dr. Niko Lahajnar, Dr. Nicole Burdanowitz, Louise Foster, Frauke Langenberg, Marc Metzke, PD Dr. Tim Rixen, Dr. Gesa Schulz, Dr. Timo Spiegel, Filipa Viegas, Dr. Mark Zindorf.
Die Arbeitsgruppe steht in enger Kooperation mit Kolleg:innen am Helmholtz-Zentrum Hereon (Aquatische Nährstoffkreisläufe, Anorganische Umweltchemie), dem GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (Marine Geosysteme, Paläo-Ozeanographie) und dem Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT) in Bremen (Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe).
Übergeordnete Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe:
Quantifizierung partikulärer Stoffflüsse im Ozean
Sammlung von Partikelproben mithilfe von driftenden und stationären Sinkstofffallen in der Wassersäule sowie Wasserschöpfern in der bodennahen Grenzschicht; Analyse der natürlichen und vom Menschen beeinflussten Muster der vertikalen und bodennahen Partikelflüsse anhand mineralogischer, geochemischer und isotopischer Eigenschaften der Sinkstoffe, suspendierter Materialien und Oberflächensedimente.
Porenwasser -Sedimentwechselwirkungen und Frühdiagenese
Charakterisierung und Quantifizierung biogeochemischer Prozesse (Stoffumsatz, Minerallösung und -Fällung) in marinen Sedimenten in Schelfregionen, am Kontinentalhang und in der Tiefsee; Quantifizierung und Regionalisierung von Stoffakkumulationsraten und Stoffflüssen über die Sediment-Wassergrenzfläche.
Stofftransport zwischen Land und Meer
Analyse von Haupt- und Spurenelementen sowie der Isotopensignaturen von Kohlenstoff und Stickstoff (partikular und gelöst, organisch und anorganisch) in Böden, Flüssen, Ästuaren und Kontinentalrandsedimenten; Auswirkung natürlicher und anthropogen herbeigeführter Umweltveränderungen an Land auf biogeochemische Prozesse im Ozean.
Entwicklung paläo-ozeanographischer Proxys und Paläo-Umweltrekonstruktion
Einfluss biogeochemischer Prozesse in der Wassersäule und im Sediment (Frühdiagenese) auf die Element- und Isotopensignatur (z.B. von Stickstoff, Eisen, Molybdän) sedimentärer Archive; Rekonstruktion von Paläoumweltbedingungen und der Dynamik biogeochemischer Stoffkreisläufe in der geologischen Vergangenheit.