Identification of ecosystem-specific markers in terrestrial dissolved organic matter (DOM) by Orbitrap mass spectrometry

The production and export of terrestrial DOM is intimately related to processes in soils and the critical zone, and society relies on the sustained functioning of these systems (Küsel et al., 2016). Understanding mechanisms of SOM turnover and DOM production are thus crucial for proper management of ecosystems. Advancements in analytical technology namely in soft ionization techniques coupled to ultrahigh resolution Fourier transform mass spectrometers have revolutionized our view of ubiquitous and ultra-complex organic mixtures and have made the analysis routine in biogeochemistry (Minor et al., 2014; Smith et al., 2018; Zark and Dittmar, 2018). Knowledge about terrestrial DOM remains scarce, compared to advances in the fields of aquatic and marine sciences. Although terrestrial DOM is now seen as a valuable indicator and integrator of fast ecosystem responses (Roth et al., 2015, 2014), our understanding of molecular ecosystem imprints and potential new source or process markers is still limited.Die Produktion und der Export von gelöstem organischen Material (DOM) steht in engem Zusammenhang mit Bodenprozessen, und die Gesellschaft ist in vielerlei Hinsicht auf die nachhaltige Funktion von Böden angewiesen (Küsel et al., 2016). Ein gutes Verständnis der Mechanismen, die den Umsatz der Bodenorganik und damit der DOM-Produktion steuern, ist daher maßgebend für ein ordnungsgemäßes Ökosystem-Management. Fortschritte in der instrumentellen Analytik – insbesondere der Kopplung sanfter Ionisationstechniken mit der hochauflösenden Fourier-Transformations-Massenspektrometrie (FTMS) – haben unsere Sicht auf diese allgegenwärtigen und hochkomplexen organischen Gemische revolutioniert. Dadurch ist die FTMS-Analytik trotz ihrer hohen Kosten zur gefragten Routinemethode avanciert, wenn es um die molekulare Aufklärung komplexer Gemische in der Biogeochemie geht (Minor et al., 2014; Smith et al., 2018; Zark and Dittmar, 2018). Im Vergleich zu den Fortschritten auf den Gebieten der Limnologie und der Ozeanographie ist unser Verständnis der Dynamik von DOM in Böden und im Grundwasser jedoch noch als gering einzuschätzen. Obwohl DOM heute als wertvoller Indikator und Integrator für rapide Ökosystemveränderungen angesehen wird (Roth et al., 2015, 2014), ist unser Wissensstand von molekularen Ökosystemabdrücken oder potenziellen neuen Prozessmarkern im DOM daher noch begrenzt