Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, Korrelation zwischen der Zusammensetzung mikrobieller Biofilme und der Verwitterung exponierter Felsoberflächen (Biodeterioration) entlang eines klimatischen und zeitlichen Gradienten in Chile

Description: Mögliche Korrelationen zwischen der taxonomischen Zusammensetzung mikrobieller Biofilmen, die offene Felsen aus hartem magmatischen Gestein besiedeln, und einer Verwitterung bzw. Erosion der Felsoberflächen zu untersuchen sind wichtige Ziele dieses Projektes. Die Diversität sowohl phototrophe (Cyanobakterien, eukaryotische Algen) als auch heterotrophe (andere Prokaryoten und Mikropilze) Biofilm-Komponenten werden mit New Generation Sequencing (NGS) möglichst umfassend bestimmt. Zusätzlich werden auch Kulturen der phototrophen Biofilmorganismen untersucht. Veränderungen der mikrobiellen Lebensgemeinschaften auf und im Gestein werden entlang eines klimatischen Gradienten in Bezug auf Feuchtigkeit und Temperatur untersucht. Dazu dienen Proben von Biofilmen und Bohrkernen aus drei klimatisch unterschiedlichen Zonen in der Küsten-nahen Cordillera Region in Chile, d.h. den ausgewiesenen primären Schwerpunktuntersuchungsarealen des SPP 1803. Verschiedene Sukzessionsstadien der Biofilme ergeben zusammen mit Altersbestimmung anhand von 14C Beschleunigungs-Massenspektrometrie eine biologische Zeitskala. Für einen breiteren Einblick in die Funktionalität von Diversitätsveränderungen in den Biofilmen dienen sowohl hoch auflösende Flächenanalytik von Hartteilschnitten als auch biochemische Analysen zum Nachweis Signaturen mikrobiellen Stoffwechsels an der Schnittstelle Biofilm/Fels. Die räumliche Verteilung und relative Abundanzen der verschiedenen Organismengruppen innerhalb der Biofilme werden mithilfe der in situ Hybridisierung und Fluoreszenzmikroskopie untersucht. Parallel dazu werden exponierte künstliche Hartsteinsubstrate auf eine Entwicklung der Besiedelung und Verwitterung untersucht. Ebenfalls für das Erstellen einer biologischen Zeitskala der Verwitterung dienen Analysen von Detritus in nächster Nähe der untersuchten Felsen, d.h. Gesteinspartikel mit Biofilmen dar, die aufgrund der Verwitterung bereits vom Felskörper abgefallen sind. Die Zusammensetzung mikrobieller Gemeinschaften des Detritus gibt möglicherweise Hinweise auf den Beginn dessen Besiedlung und in einem späteren Stadium auch des Bodens, der sich aus dem Detritus bildet. Somit ergibt sich hier eine Schnittstelle von der biogenen Gesteinsverwitterung zur Besiedlung von Böden. Um Effekte der Erosion durch Biofilme untersuchen zu können und zur Etablierung einer geologischen Zeitskala dienen Analysen kosmogener Nuklide (CNA). Damit wird analysiert 1) ob und wenn ja welche Beziehungen zwischen der artlichen (OTU) Zusammensetzung der Biofilme und Erosion der Felsoberflächen bestehen und 2) eine graduelle Erosion der Oberfläche, d.h. Biodeterioration, stattfindet. In dem ariden nördlichen Untersuchungsgebiet (Atacama Wüste) sind auch Felsen ohne nachweisbaren Biofilm zu erwarten. Vergleiche der Konzentrationen kosmogener Nuklide von Proben mit und ohne Biofilm werden dann zeigen, ob und in wie fern Biofilme die Oberflächenverwitterung über lange Zeiträume hinweg beeinflussen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Besiedlung ? Biogeochemie ? Cyanobakterien ? Detritus ? Temperaturverteilung ? Erosion ? Chile ? Biofilm ? Biozönose ? Datierung ? Kristallographie ? Bohrkern ? Exposition ? Mineralogie ? Populationsdichte ? Taxonomie ? Wüste ? Algen ? Trockengebiet ? Küstenregion ? Verwitterung ? Stoffwechsel ? Feuchtigkeit ? Gestein ? Änderung ? Gesteinskunde ? Lagerstättenkunde ? Organische und Anorganische Geochemie ? Sequenzierung ?

Region: Niedersachsen

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Georg-August-Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften, Experimentelle Phykologie und Sammlung von Algenkulturen (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Göttingen, Geowissenschaftliches Zentrum, Abteilung Geobiolgie (Mitwirkende)
• Universität Göttingen, Institut für Mikrobiologie und Genetik, Abteilung Angewandte Mikrobiologie (Mitwirkende)
• Universität zu Köln, Institut für Geologie und Mineralogie (Mitwirkende)

Time ranges: 2015-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Correlation between composition of microbial biofilms and weathering of exposed rock surfaces (biodeterioration) along a climatic and temporal gradient in Chile
  Description: To test for a correlation between the taxonomic composition of microbial biofilms present on surfaces and inside of igneous hard rocks and the erosion (weathering) of the rock surfaces is the main subject of this project. The diversities of phototrophic (cyanobacteria, eukaryotic algae) as well as heterotrophic (other prokaryotes and microfungi) components of the biofilms will be determined comprehensively by using New Generation Sequencing (NGS). In addition, also cultures of phototrophic biofilm organisms will be studied. Changes in the biofilm composition will be analyzed along a climatic gradient of moisture and temperature. Therefore, biofilm and core drill samples will be collected from three different climatic zones in the Coastal Cordillera in Chile, i.e. the dedicated primary focus areas of the SPP 1803. From different successional stages of the biofilms and age determinations using 14C accelerator mass spectrometry a biological timescale will be established. Increased insights into the functionality of diversity changes of the biofilms will be achieved with high resolution imaging of rock hard part sections as well as biochemical analyses to trace signatures of microbial metabolic activity at the biofilm-rock interface. The spatial distribution and relative abundances of the organism groups within the biofilm successional stages will be examined using fluorescence in situ hybridization microcopy. Artificial hard rock surfaces will be exposed at the sampling sites for a parallel study of colonization by biofilms and erosion (weathering). To further develop the biological time scale of rock erosion detritus in the close vicinity of the rocks, i.e. rock particles with biofilms that already chipped of the rocks through deterioration, will be examined. Their biofilm microbial diversity may form the seeds for their colonization and, at an even later stage, the colonization of soil. This will provide an interface from rock deterioration to the development of microbial communities of the soil. To study the effects of biofilms on erosion and to establish a geological time scale Cosmogenic Nuclide Analyses (CNA) will be used. With CNA it will be tested 1) whether and if so to which extend there is a relationship between species (OTU) composition of the biofilms and rock erosion and 2) a gradual erosion of the surfaces (biodeterioration) is taking place. In the arid northern study area (Atacama Desert) also surfaces without detectable biofilm are expected. A comparison of concentrations of cosmogenic nuclides from samples with and without a biofilm will then assess whether biofilms exert a long-term control of surface deterioration. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1080606

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/280662823 (Webseite)

Status

Aktiv

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