The influence of plankton food-web structure on the efficiency of the biological carbon pump

The biological carbon pump (BCP) is a complex suite of processes responsible for transporting organic matter produced in the surface ocean to depth. As such, it is an important mechanism in controlling the sequestration of atmospheric carbon dioxide (CO2) and its storage on time scales of decades to centuries. This receives special attention in light of the rising anthropogenic CO2 emissions, which are unprecedented in the recent geological history of this planet. Despite its importance, we are still lacking a mechanistic understanding of the processes controlling the efficiency of the BCP. Over the past decade, the focus has increasingly shifted towards illuminating the effect of differences in ecosystem structure on organic matter export. This doctoral dissertation thus aimed and succeeded to reveal patterns in the relation between food-web structure changes and the efficiency of the BCP and circumstantiated recent concepts in this field of research. Furthermore, this work exemplifies that the methodological approach of utilizing in situ mesocosms can make a significant contribution to BCP research, for it allows answering questions that conventional methods have not been able to address. Die biologische Kohlenstoffpumpe (BKP) ist ein komplexes Zusammenspiel aus Prozessen, welche in ihrer Gesamtheit für den Transport von organischer Materie aus dem Oberflächenozean in die Tiefe verantwortlich ist. Als solches spielt sie gleichzeitig eine wichtige Rolle in der Sequestrierung von atmosphärischem Kohlenstoffdioxid (CO2) und seiner Speicherung in der Tiefe über Zeiträume von Jahrzehnten bis Jahrtausenden. Dies hat besondere Bewandtnis im Anbetracht der steigenden anthropogenen CO2 Emissionen, welche beispiellos sind in der jüngsten geologischen Geschichte dieses Planeten. Trotz ihrer zweifelslosen Bedeutung sind wir noch immer in Ermangelung eines mechanistischen Verständnisses der Prozesse, welche die Effizienz der BKP kontrollieren. Im Laufe der letzten zehn Jahre hat sich der Fokus zunehmend auf das Verständnis des Zusammenhangs zwischen Ökosystem-Strukturen und Export von organischer Materie verlagert. Zusammenfassend hat die vorliegende Doktorarbeit Muster in dem Verhältnis zwischen Nahrungsnetz-Struktur und der Effizienz der BKP aufgezeigt, jüngste Konzepte bestätigt und erweitert. Außerdem verdeutlicht diese Arbeit, dass der methodische Ansatz von in situ Mesokosmenexperimenten einen wichtigen Beitrag in der Erforschung der BKP leisten kann und die Beantwortung von Fragen ermöglicht, welche mit herkömmlichen Methoden bisher nicht ohne weitere Annahmen möglich war.