Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Der Einfluß von Landnutzungsintensität auf die Biodiversität und funktionelle Rolle biologischer Bodenkrusten unter besonderer Berücksichtigung der biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff, Stickstoff und Phosphor - CRUSTFUNCTION III

Description: Biologische Bodenkrusten (Biokrusten) sind Hotspots an mikrobieller Diversität und Aktivität, die als 'Ökosystemingenieure' biogeochemische Kreisläufe (N, P) kontrollieren und die Bodenoberfläche stabilisieren. Biokrusten sind ein komplexes Netzwerk vielfältiger, interagierender Mikroorganismen mit verschiedensten Lebensweisen. In den gemäßigten Breiten ist wenig über die Einflussfaktoren auf Struktur und Funktion der Biokrusten bekannt. Daher wollen wir die Diversität der Mikroorganismen in Biokrusten (Bakterien, Protisten, Pilze und Algen) und ihre biogeochemische Funktion in den Waldflächen der Biodiversitätsexploratorien (BE) entlang von Landnutzungsgradienten untersuchen, um deren Beeinflussung durch Landnutzung und Umweltfaktoren zu verstehen.Das zentral organisierte, neue Störexperiment in den Waldflächen ist eine hervorragende Möglichkeit, um die Entwicklung einer Biokruste unter natürlichen Bedingungen nach einer starken Störung zu verfolgen. Eine Teilfläche simuliert Kahlschlag (die Stämme werden entfernt), die andere Teilfläche einen zukünftig häufiger auftretenden Orkan (Stämme verbleiben auf der Fläche). Wir werden die Entwicklung der Bodenkrusten von einem jungen zu einem reifen Stadium visuell (Flächenbedeckung) und durch Probenahme (Biomasse, Nährstoffe, Bodenorganik, Mikrobiota) mittels Feld-, analytischen und molekularen Methoden regelmäßig über zwei Jahre verfolgen. Außerdem werden wir an der zentralen Bodenbeprobungskampagne in allen 150 Waldflächen teilnehmen und parallel Biokrusten sammeln. Wir werden die mikrobielle Biomasse in der Biokruste quantifizieren, ihre Gemeinschaftsstruktur mittels Hochdurchsatzsequenzierung beschreiben und dies mit dem Umsatz von Stickstoff- und Phosphorverbindungen verschneiden. Um Schlüsselorganismen dieser Prozesse zu identifizieren und in hoher räumlicher Auflösung zu visualisieren, wird zusätzlich ein Laborexperiment unter Anwendung von stable isotope probing und NanoSims durchgeführt. Die Daten zur Biodiversität und funktionellen Genomik werden mit den Nährstoffstatus der Biokrusten (Konzentration und chemische Speziierung von C, N und P) verknüpft. Das Laborexperiment mit stabilen Isotopen wird unser Verständnis von Biokrusten Schlüsselorganismen im N- und P-Nährstoffkreislauf und den Einfluss der räumlichen Heterogenität fundamental verbessern. Diese Daten erlauben zum ersten Mal die quantitative und qualitative Rekonstruktion der wichtigsten Stoffkreisläufe und mikrobiellen Interaktionsmuster in Biokrusten als Reaktion auf Landnutzung und Störung. Abschließend werden die ermittelten Daten in das gemeinsame bodenkundliche Netzwerk der BE integriert und dienen dann als Keimzelle für ein Synthese-Vorschlag mit dem Ziel, die Leistung der Biokruste quantitativ und qualitativ mit anderen Hotspots in Böden, wie Detritus- oder Rhizosphäre, zu vergleichen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Pflanzenökologie ? Phosphorverbindung ? Biogeochemie ? Orkan ? Detritus ? Holzeinschlag ? Kohlenstoff ? Nährstoff ? Phosphor ? Stickstoff ? Landnutzungsdaten ? Bodenkunde ? Isotopentechnik ? Keimzelle ? Fahrzeugreifen ? Rhizosphäre ? Bakterien ? Waldfläche ? Mikrobielle Vielfalt ? Gemäßigte Zone ? Kahlschlag ? Mikroorganismen ? Algen ? Pilz ? Laborversuch ? Biologische Aktivität ? Landbedeckung ? Nährstoffkreislauf ? Flächennutzung ? Forschung ? Fahrradfahren ? Biomasse ? Stoffkreislauf ? Probenahme ? Biodiversität ? Ökologischer Faktor ? Ökosystem ? Biodiversität der Pflanzen ? Stall ? Synthese ? Isotop ? Auflösungsvermögen ? Speziation [Chemie] ?

Region: Mecklenburg-Vorpommern

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt GmbH, Abteilung für vergleichende Mikrobiomanalysen (Mitwirkende)
• Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde (Mitwirkende)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften (Betreiber*in)
• Universität Rostock, Institut für Biowissenschaften, Lehrstuhl Angewandte Ökologie und Phykologie (Mitwirkende)
• Universität Rostock, Professur für Bodenkunde (Mitwirkende)

Time ranges: 2014-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub project: The effect of land use intensity on biodiversity and functional role of biological soil crust communities with an emphasis on the biogeochemical cycling of carbon, nitrogen and phosphorus - CRUSTFUNCTION III
  Description: Biological soil crusts (biocrusts) are microbial biodiversity and activity hotspots acting as 'ecosystem-engineers' that drive nutrient (N, P) turnover and stabilize soil surfaces. Biocrusts are characterized by complex community networks integrating various microorganisms with different life styles. However, drivers for the structure and function of biocrusts are fairly unknown, in particular in temperate regions. Thus, we will investigate diversity of biocrust microorganisms (bacteria, protists, fungi, algae) and their biogeochemical role in nutrient cycling in different forest plots of the Biodiversity Exploratories along a land use gradient, and understand how biocrusts are influenced by land use intensity and environmental factors.The centrally organized new disturbance experiment in forest plots offers great opportunity to study the structure and function of biocrusts by following their development from initial to mature stages after strong disturbance: one plot with the removed logs simulates a large clear-cut area, a widely applied method in forest-harvesting; the other plot, where the logs remain, simulates natural tree fall after a storm, extreme events that become more likely in Germany due to climate change. We will follow the structure and function of biocrusts at these experimental sites from young to mature stages over two years by regular inspection (biocrust areal coverage) and sampling (biomass, nutrients, soil organic matter, microbiota) using a combination of field, analytical and molecular methods. We will also participate in the joint soil sampling campaign, visit all 150 forest plots and sample biocrusts.We will quantify the microbial biomass in biocrusts, identify their community structure by high-throughput-sequencing/metagenomics, and link these results to the nutrient turnover of N and the poorly studied P-cycle by using a well-established qPCR approach. To identify and visualize key players with high spatial resolution in the nutrient cycling, we will conduct a lab experiment applying stable isotope probing and NanoSims. The obtained data on biodiversity and functional genomic will be linked to the nutrient status of the biocrusts, for which concentrations and most important chemical species of C, N and P will be quantified. The lab experiment with stable isotopes will lead to a fundamental understanding on the key players of nutrient cycling and their spatial heterogeneity. Finally, this allows for the first time the reconstruction of qualitative and quantitative major nutrient cycles and microbial interaction patterns in biocrusts in response to land use intensity and disturbance. The obtained data will be integrated into the joint soil network in the Biodiversity Exploratories, and will be the nucleus for a synthesis proposal, which aims to qualitatively and quantitatively compare the performance of biocrusts with other microbial hotspots in soils (detitrus-/rhizosphere). https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1084559

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/251685919 (Webseite)

Status

Aktiv

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