Das Projekt "Vorhaben: Biogeochemie und Habitatcharakterisierung natürlicher, CO2-reicher Riffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie durchgeführt. Es wird der von Einfluss von CO2-Austritten auf das Habitat, die biogeochemischen Prozesse und die mikrobielle Diversität untersucht. Da Lebensformen, Gemeinschaftsstrukturen und ihr Funktionieren adaptiv sein können, sind Feldarbeiten an natürlichen CO2-reichen Habitaten essentiell. Die Versauerung des Meerwassers durch CO2 wird von einer Vielzahl chemischer Veränderungen, wie z.B. höheren Konzentrationen von Spurenelementen und Nährstoffen, begleitet. Wir werden wichtige mikrobielle Prozesse, vor allem Primärproduktion, Sauerstoff- und Sulfatreduktion und Stickstoff-Fixierung im Sediment, in Biofilmen und in der Wassersäule entlang eines CO2-Gradienten untersuchen. Weiterhin erforschen wir die sozialen und wirtschaftlichen Konsequenzen für Küstenbewohner. Während zweier Ausfahrten zu CO2-Quellen in Papua-Neu Guinea werden ständig Messungen und Probennahmen vorgenommen. Die physikalisch-chemische Dynamik wird in situ mit Mikro- und Makrosensoren gemessen. Zudem werden Daten-Logger für Hydrodynamik, Temperatur, Licht, Sauerstoff, pH und pCO2 eingesetzt. Die Proben werden auf Nährstoffe und Metalle hin untersucht. Mikrobielle Prozessraten werden mit stabilen Isotopen, Mikrosensoren und optischen Verfahren untersucht. Mittels nanoSIMS wird der Einbau von stabilen Isotopen auf Zellebene analysiert, welches gleichzeitig eine Artbestimmung (mittels HISH) erlaubt. Außerdem wird die mikrobielle Diversität mittels DNA-Analysen untersucht. Der Effekt der Ozeanversauerung auf die mikrobielle Diversität wird durch statistische Methoden berechnet und mit den entsprechenden mikrobiellen Prozessraten in Verbindung gebracht. Experten der Umweltökonomie werden während der Ausfahrten untersuchen, in wie weit die Zukunftserwartungen der lokalen Bevölkerung durch die Abnahme der Biodiversität beeinflusst wird.
Das Projekt "Vorhaben: Modellanalysen der Daten aus Mesokosmosexperimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Geesthacht Zentrum für Material- und Küstenforschung GmbH, Institut für Küstenforschung durchgeführt. Untersuchungen innerhalb des Verbundprojektes tragen dazu bei, mögliche ökologische und biogeochemische Konsequenzen einer fortschreitenden Ozeanversauerung und eines begleitenden mittleren Temperaturanstiegs abschätzen zu können. Die Analyse, Synthese und Vermittlung von Einzelbeobachtungen für die Modellierung ist dabei eine wichtige Aufgabe, um zukünftige Änderungen des Ökosystems sowie biogeochemischer Kreisläufe bestmöglich auch regional (z.B. in der Deutschen Bucht und Ostsee) zu projizieren. Unsere Aufgabe ist die Analyse von Mesokosmosdaten unter Verwendung verschiedener Ökosystemmodelle. Ziel der Daten-Modell Synthese ist es, beobachtete 'Versauerungseffekte' in Beziehung zu setzen zur natürlichen Variabilität und zu Modellunsicherheiten. Damit werden wichtige Rahmenbedingungen bereitgestellt für sinnvolle Modellszenarien in der Nord- und Ostsee. Die anstehenden Arbeiten unterteilen sich in drei Abschnitte:1)Aufbereitung verfügbarer Mesokosmosdaten, 2)Konfiguration der Ökosystemmodelle für Simulationen verschiedener Mesokosmosexperimente, und 3) Daten-Modellsynthese zur Bewertung von Modellergebnissen und zur Identifizierung von Modellfehlern. Arbeiten zur Daten-Modellsynthese werden so ausgelegt, dass Verhältnisse zwischen Änderungen aufgrund von Versauerungseffekten und natürlichen Schwankungen quantifiziert werden können. Geplant ist, Informationen sowohl für Modelluntersuchungen in Konsortium 5 als auch für die Planung von neuen Mesokosmosexperimenten bereitzustellen.
Das Projekt "Vorhaben: Datenmanagement, Anpassungsmuster der Makrophytenleistung und der Gemeinschaftsstruktur an einer natürlichen CO2-Quelle, Auswirkungen der Ozeanversauerung auf Ökosystemdienstleistungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. In BIOACID Phase 1 lieferte das Projekt der Univ. Bremen eine Fülle von Erkenntnissen über die biologischen Konsequenzen der Ozeanversauerung für ausgewählte Organismen in Laborversuchen. Aufbauend auf diese Ergebnisse sollen nun in der zweiten Phase vertiefende integrative Ansätze verfolgt werden, die sich auf die Interaktionen innerhalb natürlicher Makrophytengemeinschaft an einer natürlichen CO2- Quelle konzentrieren. Um gesellschaftliche Konsequenzen der Ozeanversauerung besser abschätzen und darstellen zu können, werden die Experimente durch sozio-ökonomische Studien begleitet, speziell zur Kabeljaufischerei. Hinzu kommt das verbundübergreifende Datenmanagement und die Archivierung in der Datenbank PANGAEA.
Das Projekt "Leitantrag; Vorhaben: Koordination, Datenmanagement, Effekte in pelagischen Ökosystem und benthischen Gemeinschaften, Untersuchungen in natürlichen CO2-reichen Systemen, Interaktionen zwischen Spezies, Ökosystemdienstleistung des Ozeans" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Die wachsende Erkenntnis über mögliche biologische Konsequenzen der Ozeanversauerung legt nahe, dass sich hieraus eine ernsthafte Bedrohung für Meeresorganismen und -ökosysteme entwickeln kann. Trotz einer Fülle von Information über spezifische Effekte der Versauerung und damit verbundener Änderungen der Meerwasserchemie auf die Physiologie einer Vielzahl von Arten bleiben weiterhin viele Unsicherheiten. Da die Mehrzahl der bisher vorliegenden Studien auf Laborexperimente mit isolierten Organismen beruht, ist bisher wenig bekannt über mögliche Konsequenzen für natürliche Lebensgemeinschaften, Nahrungsnetze und Ökosysteme. Nur wenige Studien haben die Wechselwirkungen zwischen zeitgleich stattfindenden Umweltveränderungen untersucht, wie Ozeanversauerung, Erwärmung, sinkende Sauerstoffgehalte und Änderungen der Stratifizierung und des Nährstoffeintrags. Bislang ist darüber hinaus sehr wenig über das Potential zur evolutionären Anpassung an Ozeanversauerung bekannt. Um den Weg für eine umfassendere Abschätzung zukünftiger biologischer Reaktionen auf Ozeanwandel und seine möglichen sozio-ökonomischen Konsequenzen zu ebnen, ist für BIOACID Phase 2 geplant, - die Integration innerhalb des BIOACID Forscherverbunds weiter zu stärken, um realistischere Experimente an Lebensgemeinschaften und Feldstudien durchzuführen, - ein stärkeres Augenmerk auf Wechselwirkungen durch multiple Stressoren zu legen, - den Bereich der evolutionären Biologie auszubauen, um das Potential zur Anpassung an Ozeanversauerung anhand von Schlüsselorganismen zu untersuchen, - sozio-ökonomische Abschätzungen in das Projekt einzubinden und die Beteiligung von Interessensvertretern zu gewährleisten. Ziel von BIOACID II wird sein, die Kette von biologischen Mechanismen, über Reaktionen von Organismen, zu deren Auswirkungen auf Nahrungsnetze und Ökosysteme, bis hin zu den ökonomischen Konsequenzen zu erfassen und besser zu verstehen.
Das Projekt "Vorhaben: Effekte in pelagischen Ökosystemen und in benthischen Gemeinschaften, Untersuchungen in natürlichen CO2-reichen Systemen, Interaktionen zwischen Spezies" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. BIOACID lieferte in seiner ersten Phase eine Fülle von Erkenntnissen über die biologischen Konsequenzen der Ozeanversauerung für ausgewählte Organismen in Laborversuchen. In seiner zweiten Phase will BIOACID aufbauend auf diesen Ergebnissen vertiefende integrative Ansätze verfolgen, die sich auf die Interaktionen innerhalb natürlicher Lebensgemeinschaften und Nahrungsnetze, die Empfindlichkeiten verschiedener Lebensstadien und die Wechselwirkungen zwischen multiplen Stressoren wie Ozeanversauerung und -erwärmung konzentrieren. Um die gesellschaftlichen Konsequenzen der Ozeanversauerung besser abzuschätzen und darzustellen, werden die experimentellen Ansätze durch eng verknüpfte sozio-ökonomische Studien begleitet. Die zweite Phase von BIOACID gründet sich auf vier experimentelle Konsortien, die abgestimmt mit einem fünften Konsortium ('Services of the Oceans') agieren, das sozio-ökonomische Studien beinhaltet, aber auch Modellierungen die sich auf die experimentellen Ergebnisse aus BIOACID stützen. Diese Struktur ermöglicht es, über Konsortiengrenzen hinaus gemeinschaftliche Experimente durchzuführen und vorhandene Ausrüstung und Messkapazitäten zu nutzen sowie die gewonnenen Ergebnisse sowohl für wissenschaftliche Publikationen als auch für die Politikberatung aufzubereiten.