Mikroorganismen sind im Boden, in kryptogamen Gemeinschaften und in der Atmosphäre von zentraler Bedeutung. Verschiedene Spezies von Bakterien, Pilzen, Flechten und Pollen wurden bereits als Eiskeime, welche eine Eisbildung bei relativ hohen Temperaturen initiieren können, identifiziert, und besonders biologische Bestandteile aus dem Boden sind eine vermutlich bedeutsame Quelle atmosphärischer Eiskeime. Die genauen Quellen biologischer Eiskeime in der Atmosphäre sind jedoch kaum bekannt, obwohl ein potentieller Beitrag dieser, zur Eis- und Niederschlagsbildung mittlerweile von verschiedenen Studien untermauert wird. Aktuelle Untersuchungen verschiedener Boden- und Luftproben zeigen Hinweise, dass verschiedene eisaktive Pilze unterschiedlicher Phyla nicht nur im Boden und in der Luft vorhanden sind, sondern auch häufig in der kultivierbaren Fraktion vorkommen können. Aus diesem Grund befasst sich das vorgeschlagene Projekt mit der Suche nach weiteren bisher unbekannten eisaktiven Mikroorganismen und Bestandteilen aus dem Boden, von Pflanzen und kryptogamen Gemeinschaften und mit der Erforschung ihres Einflusses auf die Eiskeimaktivität des Bodens. Die nötigen Methoden für ein Screening verschiedenster Kulturen z.B. von Cyanobakterien sind in unserem Labor gut etabliert. Zudem sollen die jeweiligen Eiskeime der neu gefundenen eisaktiven Organismen auf molekularer Ebene charakterisiert werden.
Dieses Projekt untersucht mikrobiell vermittelte Schlüsselprozesse im Zuge des Nitrat-Eintrages in bzw. Stickstoffverlustes aus den Kalkstein-Aquiferen des Hainich CZE. Unsere Untersuchungen befassen sich mit Änderungen von Nitrifikationspotential und Nitrifikanten-Gemeinschaften von den Baumkronen bis hin zu den Aquiferen, inklusive einer Abschätzung der möglichen Rolle der vollständigen Nitrifikation (Comammox), sowie mit der Relevanz der anaeroben Ammonium-Oxidation (Anammox) im Vergleich zur Denitrifikation für Stickstoff-Verluste aus dem Grundwasser. Unter Verwendung von 15N-basierten Techniken, quantitativer PCR, Illumina Amplikon-Sequenzierungen und Single Cell Genomics werden Aktivitätsmessungen von Nitrifikation, Anammox und Denitrifikation zu räumlichen Verbreitungsmustern und transkriptioneller Aktivität der entsprechenden mikrobiellen Gruppen in Beziehung gesetzt.
Der mikrobielle Abbau Kohlenwasserstoffen findet hauptsächlich am Rand von Schadstofffahnen im Grundwasser statt. Dementsprechend kommt es in diesen Hot-Spots auch zu einem erhöhten Biomassewachstum und erhöhtem Nähstoffverbrauch (P, N). In diesem Projekt wollen wir untersuchen inwiefern mikrobielle Gemeinschaften eine potentielle Limitierung von P und N durch ein Nährstoffrecycling von toter Biomasse (Nekromasse) kompensieren können. Wir werden quantifizieren, inwiefern der Subsurface Microbial Loop zu einem höheren Abbau von Kohlenwasserstoffen führt. Da durch den Abbau von Nekromasse viele verschiedene Stoffe freigesetzt werden, untersuchen wir auch, ob es dadurch zu einer Erhöhung der Biodiversität von Mikroorganismen kommt. Um den Subsurface Microbial Loop und den Anteil der involvierten Mikroorganismen an der Gesamtbiomasse quantifizieren zu können, entwickeln wir eine neue Hochdurchsatzmethode um aktivitäts- und funktionsbasiert Zellen sortieren zu können. Durch die Kopplung von Raman-Mikroskopie mit Microfluidic wird die Funktion von Zellen aufgrund ihrer Inkorporation von stabilen Isotopen identifiziert und quantifiziert. Die Zellen werden dann mit der Microfluidic sortiert und einer molekularen Analyse zur phylogenetischen Identifizierung zugeführt.
Das Projekt Wasserdichte Daten untersucht den Umgang und die Steuerung wasserbezogener Risiken mit Fokus auf soziale und kulturelle Aspekte beim Einsatz von Daten. Klassischerweise fließen derzeit Daten von der lokalen Ebene zu (wissenschaftlichen) Kompetenzzentren. Dort werden diese zentral verarbeitet und fließen beispielsweise in Form von Überschwemmungswarnungen oder konkreten Einsatzplänen über lokale Verwaltungen zurück in die betroffenen Gemeinden. Im Rahmen dieses Projektes werden die existierenden hochwasserbezogenen Datenströme untersucht und überdacht, um nachhaltige, hochwasserresistente Gemeinschaften aufzubauen. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Art der Produktion dieser Daten. Der Schwerpunkt der Arbeiten des deutschen Teilprojektes wird auf der Integration und Pflege von Daten zur Entscheidungsunterstützung bzgl. des Hochwasserschutzes liegen (Arbeitspaket 3). Es entwickelt Methoden in den Feldern Geoinformatik und Geostatistik zur Integration heterogener hochwasserbezogener Daten. Es wird eine geo-basierte Berechnungsmethode entwickeln, um heterogene, hochwasserbezogene Daten qualitativer und quantitativer Natur aus 'zuverlässigen Quellen' von Kompetenzzentren (AP1) und Bürgern (AP2) zu integrieren. Diese Methode umfasst die Entwicklung von Schnittstellen zur Datenvisualisierung, die Entscheidungsprozesse verschiedener Endbenutzergruppen unterstützen können.
Mit dem Projekt sollen in der deutschen Wirtschaft 30 Klimaschutz- und Energieeffizienznetzwerke geschaffen werden. Ziel ist, den Energieverbrauch und die CO2-Emissionen in den beteiligten Unternehmen deutlich zu reduzieren. Bisherige Erfahrungen zeigen, dass dies in solchen Netzwerken um den Faktor 2 bis 3 besser gelingt als im Durchschnitt der deutschen Industrie. Insbesondere in mittelständischen Unternehmen wird das Thema Energie aufgrund der Konzentration auf Produktion und Lohnkosten immer noch vernachlässigt. Es fehlen Informationen und praktische Erfahrungen. Genau dort setzt das Projekt 30-Klimaschutznetzwerke an. Durch einen moderierten Erfahrungsaustausch in lokalen lernenden Netzwerken werden diese Hemmnisse wirksam abgebaut. Mit dem Projekt wird die Selbstorganisation der deutschen Wirtschaft im Klimaschutz gefördert. Heute verursacht die deutsche Wirtschaft CO2-Emissionen von rund 350 Mio. t (einschließlich der Emissionen bei der Stromerzeugung). Hier steckt ein großes CO2-Minderungs- und Energiekostensenkungs-Potential durch einen effizienteren Umgang mit Energie und durch Substitution der fossilen Energieträger. Am Ende dieser Entwicklung könnten bis 2020 etwa 400 bis 600 derartige Netzwerke entstehen, die ihre CO2-Emissionen trotz Produktionsausweitung um mehr als 10 Mio. t gesenkt haben. Das Projekt fördert zunächst 30 neue bundesweit entstehende Netzwerke mit etwa 400 Betrieben und die Weiterentwicklung eines bestehenden Netzwerk-Managementsystems. Jedes Netzwerk startet zunächst mit einer individuellen Bestandsaufnahme und Initialberatung. Außerdem wird eine große Anzahl von computergestützten Investitionsberechnungshilfen für Energieeffizienz-Investitionen und Investitionsmöglichkeiten in erneuerbare Energien entwickelt. Diese werden jedem beratenden Ingenieur zur Verfügung stehen. Dadurch soll die Schnelligkeit der Identifikation von rentablen Energieeffizienzpotentialen erhöht und eine hohe Qualität und Zuverlässigkeit der Berechnungen durch beratende Ingenieure gewährleistet werden.