Der Prozess, durch den Nährstoffe (insbesondere Nitrat, Ammonium, Phosphat und Silikat) aus organischer Substanz oder mineralischen Phasen innerhalb von Sedimenten in die Porenwässer und schließlich in die darüber liegende Wassersäule freigesetzt werden, angetrieben durch mikrobielle Zersetzung, Redox-Reaktionen und diagenetische Umwandlungen.

Prinzip

Abgelagerte organische Substanz wird mikrobiell abgebaut und chemisch umgewandelt; unter verschiedenen Redoxbedingungen konvertiert dieser Abbau organische Nährstoffpools in gelöste anorganische Formen, die nach oben diffundieren oder advectiert werden können und so bioverfügbare Nährstoffbestände regenerieren.

Demonstration

In Schelf-Sedimenten unter produktiven Gewässern ist die Sauerstoffpenetration flach, was ammonifikative und denitrifizierende Prozesse in tieferen Lagen fördert, während Ammonium in Porenwässern akkumuliert und aufwärts diffundiert, die bentho-pelagischen Nährstoffaustäusche antreibt und die Primärproduktivität unterstützt.

Fehlanwendung

Zu glauben, alle abgelagerten Nährstoffe würden sofort und gleichmäßig in die Wassersäule zurückkehren; viele regenerierte Nährstoffe werden verbraucht, ausgefällt oder in authigenen Mineralen gebunden, und Zeitpunkt sowie Speziation der Freisetzung variieren mit mikrobiellen Wegen und Sedimenteigenschaften.

Konsequenz

Das Verständnis sedimentärer Nährstoffregeneration klärt interne Nährstoffhaushalte, erklärt anhaltende Produktivität in einigen Becken trotz geringer externer Zufuhren und informiert Modelle zu Eutrophierung, Kohlenstoffkreislauf und Rückkopplungen zwischen Sedimenten und Wassersäule.

Umkehrung

Das Gegenteil ist die dauerhafte Begrabung von Nährstoffen in refraktärer organischer Substanz oder authigenen Mineralsenken, wo regenerierte bioverfügbare Formen vernachlässigbar sind und Sedimente langfristig als Senken agieren.

Abgrenzung

Dieses Konzept bezieht sich auf Umwandlungen innerhalb des Sediments und den Austausch mit der darüber liegenden Wassersäule; es schließt rein pelagische Nährstoffrecycling-Prozesse in der Wassersäule aus und fokussiert auf Prozesse von der Sediment–Wasser-Grenzfläche bis zur biogeochemisch aktiven Zone.

Semantische Spannung

Es besteht Spannung mit dem Begriff ‚Remineralisierung‘, der von Ozeanographen und Biogeochemikern unterschiedlich gebraucht wird; der sedimentäre Regenerationsrahmen betont Austausch- und diagenetische Kontrollen, die sich vom rein planktonischen Prozess unterscheiden.

Synthese

Sedimentäre Nährstoffregeneration umfasst mikrobielle und chemische Prozesse, die abgelagerte organische und mineralische Nährstoffpools in gelöste anorganische Formen umwandeln, welche Porenwässer auffüllen und die darüber liegende Wassersäule wieder nährstoffversorgen können, gesteuert von Redoxzustand, Mineralogie und Transportwegen.