Die Biodiversität der Antarktis wurde aufgrund harscher Umweltbedingungen lange unterschätzt, aber aktuelle Untersuchungen zeigen, dass die organismische sowie ökologische Diversität weit über den früheren Schätzungen liegt und es eindeutig biogeographisch strukturierte Verbreitungsmuster gibt. In antarktischen marinen Ökosystemen sind insbesondere die Mikroorganismen und deren Biodiversität und Funktionen in Nahrungsnetzen, sowie die Mechanismen die eine räumliche und zeitliche Verbreitung beeinflussen, noch weitgehend unerforscht. Durch den globalen Klimawandel ist die Biodiversität in den Polargebieten stark gefährdet, bevor ihre Struktur und Funktion auch nur ansatzweise verstanden sind.

Weltweit bilden benthische Diatomeen als Schlüssel-Organismen mikrophytobenthischer Gemeinschaften die produktivste Biomasse flacher Küstengewässer. Sie sind aufgrund ihrer hohen Primärproduktion Hauptnahrungsquelle von Suspensions-/Sedimentfressern, stellen an der Sediment/Wasser Grenzschicht eine selektive Barriere für vertikale Sauerstoff- und Nährstoffflüsse dar, und reduzieren durch die Abgabe klebriger Exopolymere die hydrodynamische Erosion der Sedimente. Obwohl marine benthische Diatomeen eine Schlüsselkomponente in den Nahrungsnetzen der meisten Küstengebiete darstellen, ist ihre Biodiversität und Biogeographie in den Polargebieten bisher kaum untersucht worden.

Entsprechend dem Konzept des SPP 1158 widmet sich unser Projekt drei der übergeordneten Forschungsfragen: I. Linkages to lower latitudes, II. response to environmental change and III. improved understanding of polar processes and mechanisms. Zur Beantwortung dieser Fragen planen wir: 1.) die unbekannte Biodiversität benthischer Diatomeen in der Potter Cove (Antarktis) und im Kongsfjorden (Arktis) auf höchstem taxonomischen Niveau, mit Hilfe eines kombinierten Ansatzes aus Feldbeschreibungen, und kulturabhängiger und -unabhängiger Methoden zur phänotypischen und genotypischen Arterkennung zu identifizieren; 2.) die Etablierung einer taxonomisch validierten Referenzbibliothek für Polare benthisch-marine Diatomeen, welche umfassende Informationen über Habitat, Morphologie und DNA Barcode zur eindeutigen Artidentifikation beinhaltet; 3.) die Nutzung der neuen Referenzdatenbank für die Anwendung von eDNA Metabarcoding zur Erfassung der Diversität und taxonomischen Abdeckung verschiedener Diatomeengruppen in der Antarktis und Arktis; 4.) die Bereitstellung eines umfassenden Biodiversitätsdatensatz als Basis für die Rekonstruktion von Paläo-Umwelten und für zukünftige Veränderungen Polarer Küstenregionen (Küstenerosion etc.).

Durch diesen Ansatz wird geklärt, ob und wie sich marine benthische Diatomeen der flachen Küstengewässer der Antarktis und Arktis unterscheiden (Grad des Endemismus), durch welche Faktoren die räumliche Verbreitung dieser ökologischen Schlüsselgruppe beeinflusst und wie diese Daten für die Detektion zukünftiger Szenarien des globalen Klimawandels eingesetzt werden können.