Einflüsse der Speziation von organischem Kohlenstoff auf die Biogeochemie und mikrobielle Ökologie des hyporheischen Korridors

Der hyporheische Korridor (HK) umfasst das Fluss-Grundwasser-Kontinuum, in dem das Mischen von Grundwasser (GW) mit Flusswasser (RW) im HK biogeochemische Aktivitäten anregen kann. Hier schlagen wir einen neuartigen thermodynamischen Mechanismus vor, der diesem Phänomen zugrunde liegt, und zeigen breitere Auswirkungen auf gelösten organischen Kohlenstoff (DOC) und mikrobielle Ökologie auf. Wir zeigen, dass thermodynamisch begünstigter DOC in GW akkumuliert, trotz niedrigerer DOC-Konzentration, und dass RW thermodynamisch weniger begünstigten DOC enthält, jedoch in höheren Konzentrationen. Dies deutet darauf hin, dass GW-DOC durch die geringe Gesamtenergie innerhalb des DOC-Pools vor mikrobiellem Abbau geschützt ist, während RW-DOC durch die geringere thermodynamische Begünstigung der Kohlenstoffspezies geschützt ist. Wir schlagen vor, dass das Mischen von GW und RW diese Schutzmechanismen überwindet und die Atmung anregt. Mismodellierungen in Verbindung mit geophysikalischen und molekularen Analysen zeigen weiterhin Wendepunkte in der spatiotemporalen Dynamik von DOC und weisen auf bedeutende Rückkoppelungen zwischen Hydrologie, Biochemie und Mikrobiologie hin. Bisher unerkannte thermodynamische Mechanismen, die durch das Mischen von GW und RW reguliert werden, könnten daher die biogeochemischen und mikrobiellen Dynamiken in Flussökosystemen stark beeinflussen.