Verkarstete, zerklüftete unterirdische Aquifere sind wichtige Trinkwasserquellen. Der Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft hat jedoch zu einer Nitratinfiltration geführt. Der Konsum von nitrathaltigem Trinkwasser könnte zu gesundheitlichen Problemen führen, und die Europäische Union hat festgelegt, dass die Stickstoffkonzentration im Trinkwasser weniger als 50 mg/L betragen muss, um trinkbar zu sein. In landwirtschaftlich genutzten Regionen liegen die Nitratkonzentrationen jedoch häufig über diesem Grenzwert. So wurden beispielsweise im Einzugsgebiet der Ammer (Deutschland) Nitratkonzentrationen von bis zu 60 mg/l gemessen, während die Abflussgebiete nur 1 mg/l Nitrat enthielten. Diese Konzentrationsunterschiede lassen auf eine intensive Denitrifikation schließen. In unterirdischen oligotrophen Umgebungen können Mikroorganismen die Nitratreduktion mit der Eisen-/Schwefeloxidation koppeln. Die Bestimmung räumlicher Hot Spots, in denen Mikroben eine wichtige Rolle bei der Denitrifikation im Untergrund spielen, ist eine Herausforderung, und es ist daher nicht bekannt, ob die Denitrifikation nur in Klüften oder auch in der porösen Gesteinsmatrix stattfindet. Wir haben Gesteinskerne aus 70 m Tiefe entnommen - der gesättigten Zone der Bronnbachquelle (Deutschland). Das einzigartige Bohrloch ohne Verrohrung diente der Errichtung einer Grundwassermessstelle. Das erste Ziel dieses Projekts besteht darin, die Taxonomie und die funktionellen Fähigkeiten der denitrifizierenden Mikroorganismen zu bestimmen, die das Karbonatgestein bewohnen. Das zweite Ziel ist die Charakterisierung der mikrobiellen Besiedlung Pyrit-haltiger künstlicher und natürlicher poröser Gesteinsmatrixen und der Pyritoxidationsrate durch Laborexperimente. Für diese In-vitro-Studie werden Mikroorganismen verwendet, die zuvor aus Karbonatgestein angereichert wurden und die die Nitratreduktion mit (Eisen/Schwefel)-Oxidation verbinden. Das dritte Ziel besteht darin, die In-situ-Pyrit-Oxidationsrate in den künstlichen und natürlichen porösen Gesteinsmatrixen zu bestimmen. Dies wird durch die langfristige Inkubation von Pyrit-haltigen mikrobiellen Fallen (MTDs; mit Gesteinsmatrixen) im neu installierten Grundwasserbrunnen und durch die Überwachung der Veränderungen in der Zusammensetzung und der Funktionen der mikrobiellen Gemeinschaften, die die MTDs besiedeln, erreicht. Mittels der kombinierten Ergebnisse der Feld- und Laborarbeiten werden wir Folgendes ermitteln: i) die ökologischen Nischen der nitratreduzierenden Mikroorganismen im Grundwasserleiter des Einzugsgebiets der Bronnbachquelle, ii) die wichtigsten Mikroorganismen, die für den Nitratumsatz verantwortlich sind, iii) die Stoffwechseleigenschaften und Funktionen der nitratreduzierenden Mikroorganismen, iv) das Potenzial der Denitrifikanten, die poröse Gesteinsmatrix zu besiedeln, v) die Faktoren, die die Effizienz der Denitrifikation beeinflussen, und v) die Pyritoxidationsrate innerhalb der porösen Gesteinsmatrix.
<p> <p>In 2025 haben sowohl die Anzahl der Waldbrände als auch die betroffene Fläche im Vergleich zum Vorjahr wieder deutlich zugenommen. Dem gegenüber ist der Schaden je Hektar Waldbrandfläche merklich gesunken und fällt im Vergleich zum langjährigen Mittel unterdurchschnittlich aus. Neben finanziellen Schäden sind mit den Waldbränden aber auch ökologische Auswirkungen wie die Freisetzung von Treibhausgasen, Schadstoffen sowie Nährstoffverluste verbunden.</p> </p><p>In 2025 haben sowohl die Anzahl der Waldbrände als auch die betroffene Fläche im Vergleich zum Vorjahr wieder deutlich zugenommen. Dem gegenüber ist der Schaden je Hektar Waldbrandfläche merklich gesunken und fällt im Vergleich zum langjährigen Mittel unterdurchschnittlich aus. Neben finanziellen Schäden sind mit den Waldbränden aber auch ökologische Auswirkungen wie die Freisetzung von Treibhausgasen, Schadstoffen sowie Nährstoffverluste verbunden.</p><p> Waldbrände in Deutschland <p>Mit deutschlandweit 1.175 Waldbränden hat sich 2025 die Anzahl der Waldbrände im Vergleich zu 2024 mehr als verdoppelt. Damit bewegt sich das Waldbrandgeschehen mit Blick auf die Zahl der Brände wieder im Bereich des langjährigen Mittel der Jahre 1991 bis 2024 in Höhe von 1.139 Waldbränden. Demgegenüber liegt die betroffene Waldbrandfläche mit 2.626 Hektar etwa drei Mal so hoch wie das mehrjährige Mittel der Jahre 1991 bis 2024 (844 Hektar) und beträgt in etwa das Achtfache der betroffenen Waldfläche des Vorjahres. Nur in drei Jahren (1992, 2019 und 2022) war seit Erhebung der Waldbrandstatistik mehr Waldfläche von Bränden betroffen als in 2025 (siehe Abb. „Anzahl Waldbrände und Schadensfläche“). Während der finanzielle Schaden insgesamt mit 4,36 Mio. Euro im Jahr 2025 im Vergleich zum Vorjahr um ein Vielfaches gestiegen, liegt der finanzielle Schaden je ha Waldbrandfläche mit 1.660 Euro pro Hektar (Euro/ha) deutlich darunter. Somit ist das Waldbrandjahr 2025 wie die vergangenen Jahre hinsichtlich des Schadenswert je Hektar ein unterdurchschnittliches Jahr gewesen (langjähriges Mittel von 2.494 Euro/ha im Zeitraum 1991 bis 2024) (siehe Abb. „Durchschnittliche Schadensfläche und Schadenssumme“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/2_Abb_Waldbraende-Schadensfl_2026-08-26.png"> </a> <strong> Anzahl Waldbrände und Schadensfläche </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2_Abb_Waldbraende-Schadensfl_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (137,47 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_0.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,38 kB)</a></li> </ul> </p><p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/3_Abb_Durch-Schadensfl-Schadensum_2026-08-26.png"> </a> <strong> Durchschnittliche Schadensfläche und Schadenssumme </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/3_Abb_Durch-Schadensfl-Schadensum_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (141,28 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_6.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,33 kB)</a></li> </ul> </p><p> <p>Risikountersuchungen sagen für die kommenden Jahrzehnte ein steigendes Waldbrandrisiko für Deutschland voraus. Dies liegt im Wesentlichen an erhöhten Temperaturen und rückläufigen Niederschlägen in den Frühjahrs-, Sommer- und Herbstmonaten. Die Forstverwaltungen, aber auch die kommunalen und privaten Waldbesitzer haben hierauf auch unter dem Eindruck der Trockenjahre ab 2018 reagiert und die Aufwendungen zur Waldbrandvorbeugung und Kontrolle in den letzten Jahren deutlich erhöht (siehe Abb. „Ausgaben für Waldbrandvorbeugung und Kontrolle“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/4_Abb_Ausgaben-Waldbrandvorbeugung_2026-08-26.png"> </a> <strong> Ausgaben für Waldbrandvorbeugung und Kontrolle </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_Abb_Ausgaben-Waldbrandvorbeugung_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (149,49 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_1.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,35 kB)</a></li> </ul> </p><p> <p>Das Auftreten von Waldbränden ist in Deutschland aufgrund der klimatischen und hydrologischen Gegebenheiten und der vorherrschenden Waldbestockung regional unterschiedlich. Im Ergebnis sind weite Teile Nordostdeutschlands, das östliche Nordwestdeutschland und das Oberrheinische Tiefland häufiger von Waldbränden betroffen als andere Regionen Deutschlands. Im Jahr 2025 gab es die meisten Waldbrände in den Bundesländern Brandenburg, Nordrhein-Westfalen und Niedersachsen. Dabei wurden, wie bereits in den Vorjahren, in Brandenburg vor allem aufgrund der sandigen Böden, den vorherrschenden Kiefernwäldern und der Munitionsbelastung auf ehemaligen Truppenübungsplätzen erneut die meisten Brände (317) registriert. Die größte Brandfläche im Jahr 2025 mit insgesamt 1.894 Hektar war in Sachsen zu verzeichnen, dies entspricht fast zwei Drittel der Waldbrandfläche Deutschlands. Dies ist im Wesentlichen auf einen Großbrand in der Gohrischheide im Landkreis Meißen mit 1.867 ha betroffener Waldfläche zurückzuführen. Dieser Brand wurde nach Angaben der zuständigen Staatsanwaltschaft durch hitzebedingte Selbstentzündung von Altmunition ausgelöst. Die vorhandene Altmunition beeinträchtigte zudem die bodengebundenen Löscharbeiten stark. Mit gut 252 Hektar Waldbrandfläche folgt Brandenburg (siehe Abb. „Waldbrandgeschehen in den Bundesländern“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/5_Abb_Headmap-Waldbrandgeschehen-L%C3%A4nder_2026-08-26.png"> </a> <strong> Waldbrandgeschehen in den Bundesländern </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_Abb_Headmap-Waldbrandgeschehen-L%C3%A4nder_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (98,87 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_2.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,34 kB)</a></li> </ul> </p><p> Waldbrände und ihre Auswirkungen <p>Waldbrände beeinflussen, wie diverse andere Faktoren auch, die Stabilität und die Vitalität der Waldökosysteme. Das Ausmaß der Beeinflussung hängt unter anderem von der Dauer, der Intensität, dem Umfang und der <a href="http://www.wald.de/waldbrand/">Art des Waldbrands</a> ab.</p> <p>Sogenannte Erdfeuer oder Schwelbrände im Boden sind aufgrund der häufigen Zerstörung oder Beeinträchtigung von Wurzeln und Samen von hoher Bedeutung für die Vitalität der Waldbestände. </p> <p>Boden- oder Lauffeuer führen häufig zur Verbrennung der bodennahen Vegetation und der Streuauflage. Bäume werden dabei abhängig von der Baumart (Rindenstärke) geschädigt oder verbrennen. Durch diese Feuer wird außerdem der Mineralisierungsprozess der Streuauflage beschleunigt, wodurch es verstärkt zur Auswaschung von Nährstoffen kommt. Die Nährstoffaufnahme ist durch die Reduzierung der Vegetation sowie durch die Zerstörung von Pflanzenwurzeln und nährstoffbindenden Ton-Humus-Komplexen ebenfalls stark beeinträchtigt. Kurz- bis mittelfristig kann hierdurch die Vitalität und die Stabilität der Waldbestände aufgrund von Nährstoffmangel weiter herabgesetzt werden.</p> <p>Kronenfeuer und Vollfeuer entstehen, wenn die Bodenfeuer auf den Kronenbereich überschlagen. Diese haben häufig den Verlust des gesamten Bestandes zur Folge, da hierbei sowohl die Assimilationsorgane (Blätter und Nadeln) wie auch die Knospen der Bäume verbrennen, wodurch eine Regeneration deutlich erschwert ist.</p> <p>Unmittelbar während des Waldbrands kommt es wie bei jedem Verbrennungsprozess zu Emissionen, die auch die menschliche Gesundheit beeinträchtigen können. Hierbei werden vor allem Feinstaub, aber teilweise auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/dioxine">Dioxine</a> und andere Schadstoffe freigesetzt. Daneben werden auch Treibhausgase emittiert. So haben die eher unterdurchschnittlichen Waldbrände in 2024 knapp 3,3 kt CO2-Äquivalente an <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/treibhausgas-emissionen-in-deutschland/emissionen-der-landnutzung-aenderung">Treibhausgasen</a> freigesetzt, Daten für das Jahr 2025 liegen noch nicht vor. Zusätzlich wird die Senkenfunktion der Waldbestände für Kohlenstoff beeinträchtigt.</p> <p>Auf die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/biodiversitaet">Biodiversität</a> können Waldbrände hingegen positiven Einfluss haben, da hierdurch ökologische Nischen entstehen, die von besonders angepassten Arten genutzt werden.</p> </p><p> Ursachen für Waldbrände <p>Bei der Mehrzahl der Waldbrände, rund 46 %, konnte 2025 keine Ursache ermittelt werden. In Fällen, in denen eine Ursache bestimmt werden kann, sind im Wesentlichen zwei Faktorenkomplexe von besonderer Bedeutung für das Waldbrandgeschehen: Zum einen das menschliche Handeln (Brandstiftung und Fahrlässigkeit) und zum anderen das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a>- bzw. Witterungsgeschehen. Als Hauptursache für das Waldbrandgeschehen kann gemäß den Daten der <a href="https://www.bmel-statistik.de/forst-holz/waldbrandstatistik/">Waldbrandstatistik</a> menschliches Handeln identifiziert werden (sofern eine Ursache ermittelbar ist). Klima und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> hingegen beeinflussen zusammen mit den lokalen Gegebenheiten (wie dem Vorhandensein von brennbarem Material) die Disposition einer Waldfläche für die Entzündung und in Folge das weitere Brandgeschehen (Feuerausbreitung). Fahrlässigkeit und Vorsatz (das heißt Brandstiftung) waren im Jahr 2025 für rund 46 % der Waldbrände ursächlich. Bei den 319 im Jahr 2025 durch Fahrlässigkeit verursachten Bränden waren zu rund 46 % das unvorsichtige Verhalten von Waldbesuchern, Campern oder Kindern die Auslöser. In 26 % der Fälle von Fahrlässigkeit sind wirtschaftliche Aktivitäten (Landwirtschaft, Holzernte etc.) ursächlich. Natürliche Ursachen, wie zum Beispiel Blitzschlag, waren hingegen für nur 2 % der Waldbrände der Auslöser (siehe Abb. „Waldbrandursachen 2025“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_Waldbrandursachen_2026-08-26.png"> </a> <strong> Waldbrandursachen 2025 </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_Waldbrandursachen_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (276,44 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_3.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,32 kB)</a></li> </ul> </p><p> <p>Das Auftreten und die Ausbreitung von Waldbränden sind maßgeblich von der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> abhängig. Selbst im Winter kann es bei fehlender Schneedecke zu Waldbränden kommen. Ein jahreszeitlicher Schwerpunkt der Waldbrandgefährdung lag bisher zumeist im Spätfrühjahr und im Frühsommer. Nach Angaben des Deutschen Wetterdienstes war vor allem das Frühjahr 2025 von wenigen Niederschlägen geprägt. Zudem war das Jahr insgesamt eins der sonnigsten und ungewöhnlich warm und trocken. Dementsprechend begann die Waldbrandsaison im Jahr 2025 bereits im März und erst im September nahm das Waldbrandgeschehen merklich ab. Somit folgt das Waldbrandjahr eher dem seit einigen Jahren zu erkennendem Trend der Verlängerung und Verschiebung der sogenannten Waldbrandsaison in den Spätsommer und Herbst hinein (siehe Abb. „Waldbrände in einzelnen Monaten“).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_Headmap-Waldbr%C3%A4nde-Monate_2026-08-26.png"> </a> <strong> Waldbrände in einzelnen Monaten </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_Headmap-Waldbr%C3%A4nde-Monate_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (107,67 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_4.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,33 kB)</a></li> </ul> </p><p> <p>Neben der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> ist auch der Waldbestand von Bedeutung. Besonders jüngere und lichte Nadelwälder mit dichtem Unterwuchs und üppiger Bodenvegetation sind stark waldbrandgefährdet. Zudem spielen die Holzeigenschaften, wie beispielsweise das Vorhandensein von Harzen oder ätherischen Ölen, eine gewisse Rolle bei der Gefährdung. Dies zeigt sich auch in der Betrachtung der Waldbrände der Jahre 2014 bis 2025. Hier waren Nadelholzbestände (rechnerisch rund 54 % der Waldfläche), mit Ausnahme der Jahre 2017, 2023 und 2024, deutlich häufiger von Waldbränden betroffen als von Laubholzarten dominierte Waldbestände (siehe Abb. „Waldbrandfläche nach Bestandsart“). Der Umbau von Nadelbaummonokulturen in mehrschichtige Mischwälder mit hohem Laubholzanteil ist somit weiterhin auch ein wesentlicher Ansatz zum vorbeugenden Schutz vor Waldbränden. Im Jahr 2025 ist erstmals auch eine Fläche von rund 725 ha Nichtholzboden in der Waldbrandstatistik erfasst. Hierbei handelt es sich um nicht mit Waldbäumen bewachsene Flächen des Großbrandes in der Gohrischheide in Sachsen. </p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/8_Abb_Waldbrandflaeche-Bestandsart_2026-08-26.png"> </a> <strong> Waldbrandfläche nach Bestandsart </strong> Quelle: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung Downloads: <ul> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_Abb_Waldbrandflaeche-Bestandsart_2026-08-26.pdf">Diagramm als PDF (142,82 kB)</a></li> <li><a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/2-bis-8_Abb_Waldbraende_2026-08-26_5.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten (102,33 kB)</a></li> </ul> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Die morphologischen Merkmale einer Vogelart stellen häufig eine langfristige Reaktion auf den ökologischen Druck in ihrem Lebensraum dar. Mit der Evolution der Ökosysteme passen sich auch die Merkmale der Arten an, um die eröffneten Nischen zu füllen. Untersuchungen der Morphologie einer Art könnten daher Aspekte ihrer Ökologie klären und eine genauere Darstellung der Umweltbedingungen bieten, als durch ein direkteres Messen der ökologischen Nischen erreicht werden könnte. In dieser Studie untersuchen wir die Entwicklung ökomorphologischer Merkmale in acht Vogelfamilien. Wir kombinieren makroökologische und makroevolutionäre Perspektiven, um ein verbessertes Verständnis der Prozesse zu erzielen, die die Evolution der ökologischen Nischen gestalten. Letztlich wollen wir damit feststellen, ob es einen Zusammenhang zwischen der Entwicklung der klimatischen Nischen und den ökomorphologischen Merkmalen gibt. Die Ergebnisse dieses Projekts können verwendet werden, um ökologische Reaktionen auf Umweltveränderungen vorherzusagen (z.B. Verbreitungsänderungen). Darüber hinaus kann diese Studie wichtige Informationen zur Geschwindigkeit der Entwicklung dieser Merkmale in aktuellen Nischen bereitstellen und unser Verständnis der Prozesse, die diese Entwicklung beeinflussen, erweitern. Zusätzlich können die Ergebnisse dieser Studie für die Erhaltung gefährdeter Arten angewandt werden, indem das Hauptaugenmerk auf eine zentrale Nische gesetzt wird, in der die Art voraussichtlich weiterhin existieren wird, statt sich auf einen sehr variablen Teil der Nische mit hoher interspezifischer Konkurrenz zu konzentrieren. Dieses Projekt wird als Kooperation zwischen dem Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum in Frankfurt (BiK-F) und dem Zoologischen Forschungsmuseum Alexander Koenig (ZFMK) durchgeführt, wobei der Großteil der Daten an Exemplaren der Sammlung des ZFMK gesammelt wird.
Sinnesleistungen spiegeln häufig Anpassungen an die ökologische Nische einer Spezies wider. Während es im visuellen und im auditorischen System zahlreiche Beispiele für solche evolutiven Adaptationen gibt, sind Nachweise über entsprechende Spezialisierungen der chemischen Sinne, zumindest bei Vertebraten, bislang rar. Daher ist es Ziel des geplanten Projektes, auf Verhaltensebene zu untersuchen, ob es auch beim Geruchs- und Geschmackssinn einen Zusammenhang zwischen dem sensorischen Leistungsspektrum einer Spezies und ihrer Lebensweise gibt. Angesichts der engen funktionellen Verknüpfung von Chemoperzeption und Ernährung sind solche Anpassungen gerade in diesem Kontext zu erwarten und sollen daher einen Schwerpunkt der Untersuchungen bilden. Nicht-menschliche Primaten sind - trotz ihres Nimbus als 'typische Augentiere' - für diese Fragestellung eine besonders gut geeignete Tiergruppe, da sie neben Nahrungsgeneralisten eine große Vielfalt von Nahrungsspezialisten umfassen. Durch einen vergleichenden Ansatz, der neben verschiedenen Primatenarten auch Kaninchen - als Prototyp eines herbivoren Säugetiers - einschließt, soll zudem geprüft werden, ob die ökologische Nische einer Spezies oder ob die Nähe ihrer stammesgeschichtlichen Verwandtschaft zu anderen Arten entscheidend für Parallelen bzw. Unterschiede in olfaktorischen und gustatorischen Sinnesleistungen ist.
Das Chew Bahir Drilling Projekt (CBDP) erbrachte tropische Sedimente aus den letzten 650000 Jahren. DNA-Metabarcoding an diesen Proben erschließt ein einzigartiges paläolimnologisches Archiv bezüglich Zeitspanne und zeitlicher Auflösung. In einer Pilotstudie konnten wir mittels Hybridization-Capture-basiertem Metabarcoding eukaryotische DNA aus den ca. 280 m langen Chew Bahir-Kernen in Sedimenten bis 70m Tiefe (ca. 150000 Jahren) analysieren. Dabei werden Sedimentproben einer Taxon- und Gen-spezifischen DNA-Anreicherung mit spezifischen Sonden ('baits') unterzogen und mittels Next-Generation-Sequencing analysiert. Wir wollen das Potenzial des DNA-Metabarcodings in den langen CBDP-Kernen weiter untersuchen. Unsere grundlegenden wissenschaftlichen Fragen sind: (1) Wie reagiert das Ökosystem auf kurze, aber signifikante Störungen, z.B. Dürren oder erhöhte Feuchtigkeit? Wir testen die Hypothese, dass einzelne Störungen das Ökosystem dauerhaft verändern, indem wichtige Komponenten des Ökosystems ausgetauscht werden. Da wir die Gesamtheit der Eukaryoten erfassen, können wir die Effekte für die Biodiversität quantifizieren und Folgen für Ökosystemfunktionen ableiten. (2) Was sind die Folgen globaler und lokaler Klimaveränderung, z.B. an Kipppunkten (tipping points)? Hier untersuchen wir, ob und wie ein Ökosystem infolge einer Störung von einem stabilen Zustand in einen anderen übergeht. Ein spezieller Fokus ist, ob ökologische Nischen nach einer Störung von den gleichen Taxa wiederbesiedelt werden oder ob sie durch andere Taxa ersetzt werden, wodurch sich Eigenschaften des Ökosystems verändern können. (3) Welche Langzeit-Trends finden sich in den Lebensgemeinschaften in Chew Bahir und anderen afrikanischen Sedimentkernen? Wir werden zeitliche Trends unserer Ziel-Eukaryotentaxa ermitteln, sowohl bezüglich der Artzugehörigkeit als auch bezüglich kryptischer genetischer Variation und (halbquantitativ) relativer Abundanz. Dies umfasst als Proxies etablierte Planktonorganismen (Ostracoda, Cladocera, Rotatoria, Diatomeen), aber auch wichtige terrestrische Arten (Insekten, Nagetiere, Huftiere, höhere Pflanzen). (4) Wie lange zurück in der Zeit können DNA-Reste im Chew Bahir und anderen HSPDP-Kernen extrahiert und analysiert werden? Hier werden wir Möglichkeiten DNA-basierter Detektion von Organismen in tieferen Schichten der Kerne (unter 70m) evaluieren. Weiterhin werden wir unsere Analyseprotokolle optimieren, um die DNA-Ausbeute unserer Zieltaxa zu maximieren und methodische Verzerrungen zu minimieren. Darüberhinaus werden wir Möglichkeiten und Grenzen halbquantitativer Abundanzschätzungen mittels NGS und qPCR zwischen Kernschichten und Taxa evaluieren. Wir analysieren gezielt Sedimente vor, während und nach drastischen Umweltveränderungen (vor allem Transitionen zwischen Dürren und Feuchtperioden), die in lithologischen Untersuchungen unserer Kooperationspartner identifiziert werden.
Pflanzen-besiedelnde Mikroorganismen etablieren komplexe Netzwerke, in denen Pilze und Oomyceten entscheidend die Diversität von Pflanzen-assoziierten Bakterien beeinflussen. Andererseits konkurrieren Oomyceten und Pilze um die ökologische Nische „Pflanze“. Daher ist es von großer Bedeutung, die Wechselwirkungen beider Organismengruppen zu verstehen.Ein Schlüsselorganismus der Phyllosphäre ist der Oomycet Albugo laibachii. In Vorarbeiten identifizierten wir zudem die zu den Basidiomyceten gehörende Hefe Moesziomyces bullatus ex Albugo on Arabidopsis (MbA) als Antagonisten von A. laibachii. Mittels Gen-Deletion konnten wir eine Glucoside hydrolase-family 25 (GH25) aus MbA identifizieren, die für den Antagonismus gegen A. laibachii essentiell ist. In Arabidopsis -Experimenten zeigte rekombinant produziertes GH25, welches eine Lysozymaktivität besitzt, eine signifikante Inhibition gegen A. laibachii. Phylogenetische Analysen zeigten, dass GH25 in Basidiomyceten weit verbreitet ist und in 2 Kladen auf splittet. Einige Basidiomyceten besitzen jedoch kein GH25-Ortholog. Zu diesen gehören die Cystofilobasidiales, die wir als “core taxa“ der Arabidopsis-Phyllosphere identifizieren konnten. Cystofilobasidiales zeigen einen Antagonismus gegenüber A. laibachii vergleichbar mit MbA, was einen GH25-unabhängigen Mechanismus der Inhibition impliziert.In diesem Projekt soll die Rolle von GH25-vermitteltem Antagonismus in mikrobiellen Gemeinschaften untersucht werden. Zudem sollen GH25-unabhängige Mechanismen in basidiomyceten Hefen identifiziert werden. Wir untersuchen die funktionelle Konservierung von GH25 als Inhibitor verschiedener Oomyceten, Pilze und Bakterien. Weiterhin werden wir die Rolle der GH25 Aktivität für die Mikrobiom-Struktur untersuchen unter der Annahme, dass ein Verlust der GH25-vermittelten Inhibition zur Destabilisierung und damit erhöhten Fluktuation in mikrobiellen Gemeinschaften führt.GH25-Orthologe verschiedener Basidiomyceten werden in der MbA_GH25 Mutante exprimiert, um deren Funktion in der mikrobiellen Interaktion zu testen. Parallel werden wir Inhibitoren aus Cystofilobasidium identifizieren. Dabei untersuchen wir den Einfluss von MbA und Cystofilobasidium auf bakterielle Gemeinschaften in An- und Abwesenheit von A. laibachii, wobei uns insbesondere die Rolle von GH25 für die Fitness der Hefen in verschiedenen Interaktionen interessiert.Parallel dazu werden wir Algorithmen weiter entwickeln, die es uns ermöglichen, mikrobielle Eigenschaften wie deren Wirtsspezifität und Lebensweise vorherzusagen, um die Zusammensetzung mikrobieller Substrukturen sowie die Rolle einzelner Schlüsselgene wie GH25 für deren Ausbildung zu verstehen. Somit kombiniert dieses Projekt einen bioinformatischen Ansatz zur Analyse und Vorhersage mikrobieller Strukturen mit einer funktionellen Analyse spezifischer Interaktionen, um Assemblierung, Stabilität und Verhalten mikrobieller Gemeinschaften in der Phyllosphäre auf mechanistischer Ebene zu verstehen.
Mit der Unterzeichnung des UNEP Minamata Vertrages in 2013 haben Regierungen weltweit die Gefahr und Toxizität von Quecksilber (Hg) anerkannt und Maßnahmen zur Kontrolle und Reduzierung von Hg festgelegt. Obwohl Quecksilber in der Umweltforschung schon seit Jahrzehnten ein wichtiges Thema ist, gibt es noch offene Fragen zu den grundlegendsten Prozessen im globalen Hg Kreislauf und auch bezüglich der Transformation von Hg Spezies. Der Anteil von Hg aus hydrothermalen Quellen könnte einer der bedeutsamsten, natürlichen Beiträge zum globalen Hg Kreislauf sein, jedoch unterscheiden sich die Schätzungen um mehrere Größenordnungen von 20 bis 2000 t pro Jahr. Es gibt, wenngleich widersprüchliche, Daten über Hg Konzentrationen in hydrothermalen Quellen in der Tiefsee, wogegen hydrothermale Quellen in flacher, küstennaher Umgebung bisher jedoch ignoriert wurden. Gerade diese haben jedoch einen großen Einfluss auf die chemische Zusammensetzung der biologisch wichtigen Küstengewässer. Hydrothermale Quellen setzen nicht nur giftige Verbindungen frei, wie z.B. Schwefelwasserstoff und Arsenverbindungen, sondern liefern auch Nährstoffe wie Eisen und Kohlenstoffverbindungen und sind dadurch eine ökologische Nische für Organismen. Obwohl einige Studien diese hydrothermalen Systeme im Flachwasser als eine mögliche Quelle für Hg thematisierten waren die Ergebnisse nicht zufriedenstellend. Ein Grund könnte die herausfordernde Matrix der hydrothermalen Lösungen sein, sowie eine unzureichende Datenlage um Aussagen über den Gesamteintrag von Hg zu treffen. Noch wichtiger als die Gesamtmenge des Hg Eintrages ist die Verteilung der individuellen Hg-Spezies. Eine fundamentale Transformation ist die Methylierung von Quecksilber (MeHg) und die daraus resultierende Verstärkung der Toxizität. MeHg bioakkumuliert und biomagnifiziert sich innerhalb der marinen Nahrungskette und damit auch letztlich im Menschen. Die Methylierung von Quecksilber ist ein ozeanweites Phänomen. Die niedrigen Konzentrationen von Hg im offenen Gewässer machen das genaue Erforschen dieser biologisch-chemischen Reaktion jedoch schwierig. Hier können hydrothermale Quellen im Flachwasser als natürliche Laboratorien genutzt werden um die Umwandlungsraten von Hg-Spezies und deren Abhängigkeit von Umwelt Faktoren zu bestimmen. Dementsprechend schlagen wir vor, die Speziierung und den Eintrag von Hg für Flachwasser-Hydrothermalsysteme zu bestimmen, um damit bessere Schätzungen für den globalen Quecksilber Kreislauf zu bekommen. Die geplante Arbeit besteht aus 4 Teilen: (1) Probenahme an ausgewählten Standorten, (2) Vollständige Charakterisierung der freigesetzten Hg-Spezies (anorganisches Hg, MeHg und elementares Hg), (3) Bestimmung der Methylierungsrate und (4) eine Schätzung der mengenmäßigen Freisetzung von totalem und methyliertem Hg.
Fragmentation of the natural environment has contributed to major biodiversity loss in South East Asia. Reptiles represent a significant biomass and occupy important functions in our ecosystem. However, these organisms are highly sensitive to relatively minor changes in temperature and habitat alteration. In this study we will investigate the effects of habitat fragmentation and potentially climate change on agamids at several sites in Southeast Asia. We will identify the species richness of agamids, their habitat use, and their diet. By using morphometrics, we aim to correlate morphology and habitat use and diet to explore the ecological niches these lizards occupy. We will also test for microhabitat preferences and optima to understand the ecological impacts on these species caused by forest fragmentation. We hope to use this approach to lay the foundations for macro-ecological modelling proving insights into future distributions and the impact of habitat connectivity.
Pathogene Legionellenarten, wie Legionella pneumophila, können die Legionärskrankheit, eine schwere Lungeninfektion mit einer Sterblichkeit von 5-10 %, verursachen. Sie werden durch das Einatmen von Legionellen-kontaminierten Aerosolen aus künstlichen Wassersystemen, wie zum Beispiel Kühltürme, Trinkwassernetzwerke und Kläranlagen, übertragen. Die Legionärskrankheit hat in Europa in der Zeit von 2015 bis 2019 um 65 % zugenommen. Es ist davon auszugehen, dass die Legionärskrankheitsfälle, die aus Kläranlagen entspringen, aufgrund der zunehmenden Wiederverwendung von Abwasser und wegen des Klimawandels weiter steigen werden. Das Letztere wird sich insbesondere auf die Abwassertemperaturen und die mikrobielle Zusammensetzung von Abwässern auswirken. Eine Lösung zur Verhinderung der Legionellenvermehrung in Kläranlagen mit warmen Abwassertemperaturen (>23 °C) steht mangels Grundlagenforschung nach unserem Kenntnisstand nicht zur Verfügung. Das Ziel dieses Antrages ist es, die Temperaturbedingungen zu definieren, die das Wachstum von pathogenen Legionella spp. aus Kläranlagen begünstigen, unter Berücksichtigung konstanter und dynamischer Temperaturverhältnisse. Dafür sollen Isolate aus behandeltem Abwasser oder Belebtschlamm von fünf verschiedenen Kläranlagen, die warme Abwässer behandeln, bei fünf verschiedenen Temperaturen zwischen 20 °C und 40 °C kultiviert werden. Um die Wirkung dynamischer Temperaturbedingung zu untersuchen, soll die Temperatur in der Mitte der exponentiellen Wachstumsphase um 5 °C innerhalb einer kurzen Zeitspanne erhöht werden. Die Wachstumsparameter der getesteten Legionellenarten sollen vor und nach der Störung verglichen werden. Aufgrund unserer Erfahrungen bei vergangenen Überwachungsprojekten von Legionella spp. in Kläranlagen wurde ein schneller Temperaturanstieg von 5 °C ausgewählt. Die isolierten Legionellenarten sollen anhand der Kultivierungsmethode aus der biologischen Behandlungsstufe gewonnen werden. Die Arten der Isolate und die Legionellendiversität in der biologischen Stufe soll durch eine gattungsspezifische Next-Generation-Sequencing identifiziert werden. Für das Temperaturexperiment werden Isolate ausgewählt, die sowohl die Kerngemeinschaft der Legionellen, die in allen fünf Kläranlagen vorhanden ist, als auch die einzigartigen Stammtypen, die nur in bestimmten Kläranlagen vorkommen, abdecken. Die Integration der Ergebnisse der Abwasser-/Kläranlagencharakterisierung, der Legionellendiversität und des temperaturabhängigen Wachstums von den Legionellenisolate wird unser Verständnis über die Rolle von Kläranlagen als ökologische Nische für das Legionellenwachstum verbessern. Unsere Erkenntnisse können verwendet werden, um die Überwachung von Legionellen in Kläranlagen zu verbessern und sie sollen die Entwicklung von Strategien zum Umgang mit plötzlichen Temperaturänderungen in Kläranlagen und Abwasserwiederverwendungsanlagen unterstützen.
Das Projekt BE-Cult wird sich mit der Biodiversität von nitratammonifizierenden (syn. Dissimilatorischen Nitrat-zu-Ammoniumreduzierenden, DNRA) Bakterien in Böden von wenig und intensiv genutzten Grünländern der Biodiversitätsexploratorien (BEs) an allen Grünland-VIPs (very intensively studied plots) beschäftigen. Die Funktion Stickstoff (N) durch DNRA-Bakterien im Boden zu halten, wurde lange Zeit nur wenig wahrgenommen und die quantitative Rolle bei der Lachgas-Freisetzung aus Böden nicht untersucht. Aus diesem Grund gibt es umfassende Informationen zur Biodiversität und Ökophysiologie von denitrifizierenden aber nicht zu DNRA-Boden- Mikroorganismen. Die Konsequenz dieser historischen Entwicklung ist, dass heute wenig über die Ökophysiologie und Bedeutung der DNRA Bakterien im N-Kreislauf terrestrischer Ökosysteme bekannt ist. Im Gegensatz zu den DNRA-Bakterien, bilden Dentrifikanten N-haltige Gase als Endprodukt ihres Stoffwechsels, die substantiell zum N-Verlust in Böden beitragen. Dahingegen reduzieren DNRA Bakterien Nitrat hauptsächlich zu Ammonium, das im Boden verbleibt und als wichtiger Pflanzennährstoff dient. Beide Bakteriengrupppen bilden das potente Treibhausgas Lachgas und tragen damit zur globalen Erwärmung bei. Das Hauptanliegen des Projektes BE-Cult ist es den Einfluss der Landnutzungsintensität auf diese wichtigen Mikroorganismen im N-Kreislauf von Böden zu untersuchen. In einem Hochdurchsatz-Kultivierungs-Ansatz (einschl. MALDI TOF MS für eine schnelle Stammidentifikation und verschiedene Tests zur physiologischen Charakterisierung des Nitrat- Stoffwechsels) werden über 10.000 Reinkulturen charakterisiert und entsprechend ihrer Phylogenie und Nitrat-Physiologie gruppiert. Aus dieser Stammsammlung werden 100 Isolate genom-sequenziert. Basierend auf den genomischen Informationen werden PCR-Primer funktioneller Genmarker entwickelt und verbessert um dann die funktionellen Genmarker in DNA-Extrakten der Grünland-VIPs zu quantifizieren. Zusammen mit Partnern in den BEs wird die relative Bedeutung der DNRA-Bakterien (insbesondere ihrer relativen Aktivität im Vergleich zu Denitrifikanten) in Meta-Transkriptom Datensätzen evaluiert. Letztendlich werden die so gewonnen Daten in multivariaten Analysen bestehend aus funktionellen Genmarker-Abundanzen, physiologischen 'traits' und auch abiotischen wie biotischen Parametern verwendet um die Verteilungsmuster von DNRA Bakterien in Böden zu erklären und ihre ökologischen Nischen besser definieren zu können.
| Organisation | Count |
|---|---|
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