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Kalzium als Schlüssel zum Klima

erstellt von redaktion zuletzt verändert: 23.08.2007 14:28

CASIOPEIA: Ein neues Projekt am IFM-GEOMAR untersucht biochemische Prozesse der Kalziumaufnahme in Verbindung mit früheren Temperaturbedingungen im Ozean.

Was haben Foraminiferen, die zu den kleinsten kalkbildenden Lebewesen im Meer gehören und der Knochenschwund im Menschen (Osteoporose) gemeinsam? Über das Schlüsselelement Kalzium, ein Hauptbestandteil von Kalk, können Wissenschaftler wichtige Erkenntnisse über biologische Vorgänge gewinnen. Mit einem am Kieler Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) entwickelten Verfahren können die verschiedenen Formen des Kalziums, dessen so genannte Isotopen, erstmalig präzise gemessen werden. Aus dem Verhältnis der verschiedenen Kalzium-Isotope können die Kieler Meeresforscher Informationen über die Meereswassertemperatur der Vergangenheit gewinnen. Doch die Physiker und Biologen wollen darüber hinaus ihre Erkenntnisse auf andere Gebiete wie die Medizin und die Ernährungswissenschaften übertragen.


(c) Blümel, IFM-Geomar

CASIOPEIA bringt Forscher aus verschiedenen europäischen Ländern zusammen, die Koordination des Gesamtprojekts liegt bei Prof. Anton Eisenhauer vom IFM-GEOMAR. Die European Science Foundation (ESF) fördert von 2006 an gemeinsam mit der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) das Kieler Institut mit drei Doktorandenstellen sowie Sach- und Investitionsmitteln. Die Einschätzung der internationalen Gutachterkommission zeigt die Priorität, die diesem Forschungsansatz eingeräumt wird: Von 102 Vorschlägen erhielt CASIOPEIA die höchste Punktzahl und wurde damit als bestes Projekt gewählt.

In erster Linie hoffen die Meeresforscher vom IFM-GEOMAR, wertvolle Erkenntnisse über die Temperatur des Ozeans vergangener Jahrmillionen zu gewinnen. Das Verhältnis, mit dem bestimmte Foraminiferen die verschiedenen Kalzium-Isotope aufnehmen, hängt stark von der Temperatur ab. Das Hauptziel von CASIOPEIA: Die Beziehung zwischen den beiden Faktoren Isotopenwert und Temperatur, die so genannte Kalibrierung, herzustellen. Diese Kalibrierung dient den Wissenschaftlern als Thermometer für vergangene Umweltbedingungen.

Neben der Rekonstruktion der Meerestemperatur kann die Messung der Isotopenverhältnisse Aufschluss über einen weiteren wichtigen Prozess liefern: die Biomineralisation. Dieser Begriff bezeichnet das biochemische Verfahren, mit dem kalzifizierende Lebewesen wie die Foraminiferen im Meer, aber eben auch der Mensch, ihr Skelett bilden. Dieser Prozess konnte bis heute nicht entschlüsselt werden. Ein Rätsel bleibt zum Beispiel die Frage, wie funktioniert der Mechanismus, mit dem Foraminiferen die notwendigen Materialien für ihr Kalkgerüst aus dem Meerwasser ziehen? Die präzisen Isotopenmessungen liefern wertvolle Einblicke, die auch einen Beitrag zum Verständnis von Vorgängen im menschlichen Körper leisten können, unter anderem von Krankheiten wie Kalziummangel bei Kleinkindern und Osteoporose.

"Casiopeia ist ein schönes Beispiel dafür, wie Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung Anwendung in vielen Bereichen des täglichen Lebens finden", erläutert Projektleiter Anton Eisenhauer. Zurzeit laufen Kooperationen zwischen dem IFM-GEOMAR und verschiedenen anderen Instituten, darunter die medizinische Fakultät der Universität Heidelberg und die Bundesanstalt für Milchforschung.

Verantwortlich für den Text: Mona Botros,
IFM-Geomar, Leibniz-Institut für Meereswissenschaften, Kiel