Arbeitspaket 3 - Benthisch-pelagische Kopplung

Der dynamische Energieeintrag in flachen Gewässern und dessen ausgeprägte Rolle für biogeochemische Prozesse sowie die Sediment-Wasser-Kopplung wurden bereits beschrieben. Die Struktur des Meeresbodens ist für die biogeochemischen Prozesse ebenso wichtig wie die Art der Sedimente. Sedimente sind ein eigenständiger, vielfältiger Lebensraum, der stark von der Besiedlung durch die Meio- und Makrofauna bestimmt wird. Darüber hinaus sind sie Orte intensiver Abbau- und anderer mikrobieller Prozesse, die mit physikalischen und sedimentologischen Prozessen interagieren. Wenn kleinskalige Bodenformen, z.B. Sedimentrippeln vorhanden sind, erzeugt die Wasserströmung über den Sedimenten Druckgradienten, die Nährstoffe und organisches Material mit sich führen und mikrobielle Prozesse in den Porenwässern unterstützen (siehe Abbildung). Sobald die Sedimentrippel zu wandern beginnen, können sich die Porenwasserströme umkehren und das Eindringen von Sauerstoff wird sogar reduziert. Der Nährstoffkreislauf in kohäsiven und sandigen Sedimenten zeigt eine hohe und noch nicht verstandene Komplexität in den vielen Variablen, die die Vielfalt der Fauna beeinflussen.
 
Das Arbeitspaket 3 untersucht folgende Hypothesen:

• Die Art und Eigenschaften der Sedimente (Korngröße, Gehalt an organischen Stoffen, Durchlässigkeit) bestimmen die Stoffflüsse der biogeochemischen Bestandteile, die auf räumlichen und zeitlichen Skalen variieren und eine neuartige, zeitlich und örtlich hoch aufgelöste Datenerfassung erfordern.
• Physikalische Einflüsse, die auf den Klimawandel zurückzuführen sind (Hitzewellen, Sturmereignisse, Auftrieb von anoxischem Wasser usw.), führen sowohl zu lokalen als auch zu langfristigen Veränderungen der Sediment-Wasser-Flüsse und der Sedimentfunktionen.
• Resuspensionsbedingte Transporte von Nährstoffen aus den flachen Regionen in die (nicht von Wellen beeinflussten) tiefen Schichten spielen eine bedeutende Rolle.
• Die Variabilität der Heterogenität des Untergrunds und der Mikrotopographie des Meeresbodens hat erhebliche Auswirkungen auf die Filterfunktionen der Küsten und damit auf den gesamten Offshore-Transport von Nährstoffen und organischem Material.
• Die Kohlenstoff-/Stickstoffflüsse und -umsätze in der Küstenzone sind für die Schließung der Kohlenstoff-/Stickstoffbudgets in der Ostsee von wesentlicher Bedeutung.
• Ablagerungs- und Erosionsprozesse, die saisonale Verfügbarkeit von organischem Material und die tageszeitliche Lichtverfügbarkeit tragen zur Variabilität der benthischen Kohlendioxid- und Methanflüsse bei. Die Berücksichtigung der CH4- und CO2-Flüsse aus der Küstenzone ist eine Voraussetzung für die Bewertung der Netto-GHG-Bilanz der gesamten Ostsee und der einzelnen Ostseebecken.
• Die spezifische Zusammensetzung der natürlichen organischen Substanzen an verschiedenen Küstenstandorten wirkt sich auf den Abbau relevanter organischer Spurenstoffe aus. Polyphenole, die als Photosensibilisatoren wirken, spielen eine wichtige Rolle. Sowohl die Zusammensetzung der organischen Substanz als auch die Konzentrationen organischer Schadstoffe ändern sich im Laufe des Jahreszyklus, was zu unterschiedlichen Verbindungen im Laufe der Zeit führt.
• Der Klimawandel wird sich auf den terrigenen Eintrag und die autochthone Produktion auswirken und damit auch auf die OM- und Nährstoffzusammensetzung. Dies wird sich ebenfalls auf die DOM-Schadstoffe auswirken.