Der Ozeanboden

Nach dem Erfolg im Exzellenzwettbewerb wird der Exzellenzcluster „Ozeanboden – unerforschte Schnittstelle der Erde“ im Januar 2026 in die zweite Förderperiode starten.

Als eines der weltweit führenden Zentren für marine Erdsystemforschung wird der neue Cluster die Funktion des Ozeanbodens innerhalb des Erdsystems, seinen Kohlenstoffkreislauf und seine Biodiversität systematisch erforschen und verstehen lernen.

Der Cluster führt geologisches, paläobiologisches und ökologisches Fachwissen zusammen. Die Forschenden wenden dabei erstmals moderne molekulare Methoden auf Proben vom Ozeanboden an und kombinieren neueste Forschungsansätze, die Aufschlüsse über Umweltvariabilität und ökologische Stabilität erlauben. Ziel ist es, besser zu verstehen, wie die Biodiversität auf ein sich wandelndes Klima reagiert hat, und künftig reagieren könnte.

Ein starker Fokus am MARUM liegt auf der (Weiter-) Entwicklung von Technologien, die in der Tiefsee eingesetzt werden. Dazu gehören zum Beispiel ferngesteuerte und autonome Unterwasserroboter sowie mobile Meeresboden-Bohrgeräte. Zur Infrastruktur gehören auch eines von weltweit drei Bohrkernlagern für das internationale Ozeanbohrprogramm sowie die Forschungsdatenbank PANGAEA.

Der Cluster wird von 2026 bis 2032 von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Dabei bauen die Forschenden nicht nur auf der ersten Förderphase von 2019 bis 2025 auf, sondern auch auf der Spitzenforschung aus mehr als zwei Jahrzehnten im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder.

Beteiligte Einrichtungen:

Das Team im Exzellenzcluster „Ozeanboden“ arbeitet standortübergreifend, beteiligt sind mit Oldenburg und Bremen zwei Universitäten.

Zu den Einrichtungen, die in die Clusterforschung eingebunden sind, gehören neben dem MARUM – Zentrum für Marine Umweltwissenschaften der Universität Bremen und dem ICBM – Institut für Chemie und Biologie des Meeres an der Universität Oldenburg auch die folgenden:

Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Bremerhaven (AWI)
Constructor University, Bremen (CU)
Hanse-Wissenschaftskolleg, Delmenhorst (HWK)
Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie, Bremen (MPI-MM)
Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung, Bremen (ZMT)
Helmholtz-Institut für Funktionelle Marine Biodiversität (HIFMB)

Forschungsfelder:

Die Wissenschaftler:innen erforschen die Austauschprozesse am Ozeanboden als wichtige und dynamische Grenzfläche, die weitreichende Funktionen für das gesamte Erd- und Klimasystem erfüllt.

Wissenschaftliche Zielvorgaben, die in den kommenden sieben Jahren bearbeitet werden sollen:

1. Um die Prozesse zu verstehen, die die Eigenschaften und Flüsse biogener Partikel auf ihrem Weg zum Ozeanboden verändern, erforschen wir, wie die chemische Zusammensetzung organischer Materie und biologische Prozesse die biologische Kohlenstoffpumpe beeinflussen.
2. Neue Erkenntnisse über laterale Transporte erlauben, Flüsse von Kohlenstoff und anderen Elementen zum und am Ozeanboden unter aktuellen und vergangenen Zuständen des Erdsystems zahlenmäßig zu erfassen.
3. Durch Analysen von Umweltbedingungen über räumliche und zeitliche Veränderungen identifizieren wir, wie Biodiversität und Biogeochemie gekoppelt sind.
4. Durch die umfassende Entschlüsselung der Umwelt und Biodiversitätssignale aus aktuellen und vergangenen warmen Klimabedingungen entwickeln wir Szenarien für eine wärmere Welt.
5. Ein neuer SYNTHESIS HUB lädt (inter)nationale Forschende ein, mit uns die Integration von Daten und Modellergebnissen umzusetzen, die für die Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Politik benötigt werden.
6. Der Cluster schöpft das gesamte Forschungspotenzial der Partnerinstitutionen aus, um sich gemeinsam als international anerkannte marine Exzellenzregion weiterzuentwickeln. Gleichzeitig etablieren wir neue Strukturen, um die Umsetzung von Vielfalt, Gleichberechtigung, Inklusion und Zugehörigkeit sowie die Ausbildung und das Engagement herausragender Forschender bei den Partnern in der Region voranzutreiben.

Wissenschaftlich ist der Cluster in drei Forschungsbereiche gegliedert: RECEIVER, der Prozesse in der Wassersäule betrachtet; REACTOR, der Prozesse am und unter dem Ozeanboden analysiert; und RECORDER, der den Ozeanboden als Archiv für die Erdgeschichte nutzt.

Die Basis der Forschung im Cluster sind Schiffsexpeditionen, in-situ Experimente und Unterwasser-Technologien, die am MARUM entwickelt werden, sowie chemische Analysemethoden und umfassende Modellierungssysteme.

Um die wissenschaftlichen Hauptziele zu erreichen, ist der Cluster in vier Forschungsbereiche gegliedert:

RECEIVER nähert sich dem Ozeanboden mit einem Blick nach unten durch die Wassersäule und untersucht, wie Materie zwischen Schelf und offenem Ozean aufgeteilt, auf ihrem Weg zum Meeresboden transportiert und umgewandelt wird. In Phase II des Clusters wird ein Schwerpunkt auf Bindungsprozessen von Kohlenstoff sowie Element- und Energieflüssen liegen.

REACTOR konzentriert sich auf geochemische und biogeochemische Reaktionen am und im Ozeanboden. Das betrifft zum Beispiel biologische Gemeinschaften, die diese Reaktionen in ihren Lebensräumen nutzen, sowie Stoffflüsse in den darüber liegenden Ozean hinein und aus ihm heraus.

Clusterphase II konzentriert sich auf die Dynamik von submarinen hydrothermalen Systemen und Sedimentbecken und deren Auswirkungen auf die Ozeanversauerung. Wie wirken sich zum Beispiel Stoffflüsse an untermeerischen Schloten und Sickerstellen auf die biologische Kohlenstoffpumpe aus? Und wie reagieren Ökosysteme am Ozeanboden auf sich ändernde Umweltbedingungen?

RECORDER wirft einen Blick in die Vergangenheit und entschlüsselt die in Sedimentaufzeichnungen gespeicherten Proxy-Informationen. So werden Forschende versuchen, die Beziehungen zwischen physikalischen Klimaprozessen, Störungen und marinen Ökosystemen aufzuklären. Ziel ist ein besseres Verständnis des Klimasystems und seiner Mechanismen zu ermöglichen. Cluster Phase II wird sich unter anderem auf die biologische Kohlenstoffpumpe unter wärmeren Bedingungen, die biologische Vielfalt der Ozeane in einer wärmeren Welt, Antriebe, Rückkopplungen und Schwellenverhalten sowie die Abhängigkeit der Klimavariabilität vom klimatischen Hintergrundzustand konzentrieren.

Für die Cluster-Phase II wird ein neu entwickelter SYNTHESE-HUB clusterweite Synthese-Produkte bereitstellen und den Wissensaustausch mit der breiteren internationalen Gemeinschaft ermöglichen.

Team (Phase II)

Mehr Infos:

Interview mit dem Sprecherteam (Up2Date)

Exzellenz-Podcast (Exzellent-erklärt)