Etwa die Hälfte der weltweiten Primärproduktion erfolgt durch Phytoplankton und dessen Jäger-Beute-Interaktionen mit Zooplankton bilden die Grundlage der gesamten ozeanischen Nahrungskette. Die chemischen Signale, die diese Interaktionen vermitteln, sind bisher größtenteils unbekannt. Vor kurzem konnte die Arbeitsgruppe von Erik Selander erstmals eine Gruppe solcher chemischer Signale identifizieren, die Copepodamide. Copepodamide spielen eine entscheidende Rolle in der Interaktion von Ruderfußkebsen (Copepoda) als marine, zooplanktonische Räuber mit verschiedenen Phytoplanktonspezies, wie der Gattung Alexandrium, welche an der Entstehung der schädlichen Algenblüte beteiligt ist. Die vollständige Funktion von Copepodamiden und deren Wahrnehmung durch Phytoplankton ist jedoch noch weitestgehend unbekannt. Das geplante Forschungsprojekt konzentriert sich auf zwei Hauptziele. Das erste Ziel ist die Identifizierung weiterer, neuer Copepodamide und die Untersuchung spezifischer Copepodamidmuster in verschieden Copepodspezies. Für diesen Zweck ist die Anwendung eines breiten Spektrums chemischer Separations- und Detektionstechniken geplant. Das gastgebende Institut besitzt dazu eine einmalige Kombination aus Ausrüstung, Ausstattung und Wissen um dieses Projekt zu unterstützen und ermöglicht ein tiefgreifendes Training in chemischer Ökologie und NMR-Techniken. Das zweite Ziel ist die Identifikation von Copepodamid-Rezeptorproteinen in den Phytoplanktonspezies Alexandrium tamarense und Skeletonema marioni. Dazu soll zum einen in Kooperation mit der Arbeitsgruppe von Julia Kubanek (Georgia Tech, Atlanta, USA) eine Kombination aus zell-basierten Assays und Elektrophysiologie angewendet werden. Um diese Methoden zu erlernen, ist ein Besuch der Arbeitsgruppe von Julia Kubanek vorgesehen. Des Weiteren sollen Phagen-Display und Protein-Affinitäts-Chromatografie angewendet werden, um die Copepodamid-Rezeptorproteine sowie deren genomische Sequenz zu identifizieren.Die Jäger-Beute-Interaktionen zwischen Zooplankton und Phytoplankton sind von entscheidender Bedeutung für das ökologische Gleichgewicht der Ozeane. Vornehmlich werden diese Interaktionen durch chemische Signale reguliert. Die Identifizierung dieser Signale sowie der entsprechenden Rezeptoren liefert einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis planktonischer Interaktionen. Zudem hat das geplante Forschungsprojekt das Potential als ein Meilenstein bei der Entschlüsselung der einflussreichen, bisher jedoch unbekannter, chemischer Sprache der Ozeane zu dienen.
a) Zielstellung Dieses Vorhaben wird die räumliche und zeitliche Belastung der Meeresumwelt mit sprengstofftypischen Verbindungen in Umweltproben der Nord- und Ostsee untersuchen. Hierfür werden aktuelle Probenahmen genutzt sowie Archivproben der Umweltprobenbank. Das Vorhaben wird zur Klärung beitragen, inwieweit die Meeresumwelt an den deutschen Küsten mit nicht explodierter Munition sowie mit Munition aus vorsätzlicher Entsorgung kontaminiert ist. Diese Munition enthält organische Sprengstoffe sowie eine Vielzahl von Metallen und ist eine Quelle für chemische Verunreinigungen in Meeresgewässern. Die meiste Munition stammt aus den Weltkriegen zu Beginn des 20. Jahrhunderts. Die Metallgehäuse der Munition sind im Laufe der Jahrzehnte von starker Korrosion betroffen worden. Infolgedessen steigt das Risiko einer munitionsbedingten Schadstofffreisetzung in die Wassersäule und die Nahrungsnetze der marinen Ökosysteme. Das Abbauverhalten von Munitionsverbindungen wird in marinen Systemen nur wenig verstanden. Dieses Vorhaben wird dringend erforderliche Expositionsdaten zu sprengstofftypischen Verbindungen in Meeren liefern. b) Output - Räumliche Untersuchungen in Umweltproben (Miesmuscheln, ggf. auch Sediment) der Nord- und Ostseeküste zur Ermittlung repräsentativer Expositionsdaten sowie zur Ableitung von Hintergrundwerten (ggf. Synergien mit REFOPLAN 2020 Projekt zu Plastikuntersuchungen in Miesmuscheln, gemeinsame Probennahme mit Schadstoffmonitoring der Bundesländer in Miesmuscheln). - Ableitung von zeitlichen Trends zur Belastung von Muscheln und Fischen mit sprengstofftypischen Verbindungen in den letzten 30 Jahren (Umweltprobenbank des Bundes). - Daten zur Anreicherung in der Nahrungskette: Belastung von Muscheln und Fischen sowie der Anreicherung der Munitionsreste in Spitzenprädatoren, beispielsweise marinen Säugern und Seevögeln und der möglichen Belastung des Menschen durch den Verzehr von Meerestieren (ggf. Probenbeschaffung durch Thünen Institut, etc.).