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Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

TMAP-SH: Contaminants in blue mussel (in CD) - Station: NBNF2 (NBMNF2) - Parameter: gamma hexachlorocyclohexane

TMAP parameter group: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee The trilateral Monitoring and Assessment Program was established in 1994 and contains 28 chemical, biological, geological and common parameter. Analyses enable an assessment on the trilateral agreed ecological targets. Results are published as Quality status report regularly. Investigations are done with regard to the following issues of concern primarily (Kellermann, A. et al. 1994): - Effects of climate change on the morphology, - Effects of pollutant inputs (nutrients and contaminants) on processes, species and communities, - Effects of fisheries on species and communities, - Effects of recreational activities on species, - Effects of agricultural utilization on salt marsh communities.#locale-ger:TMAP Parameter Gruppe: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee Das 1994 zum Schutz des Wattenmeeres eingeführte Trilateral Monitoring and Assessment Program (TMAP, deutsch: Trilaterales Monitoring und Bewertungsprogramm) umfasst ein Monitoring von insgesamt 28 chemischen, biologischen, geologischen und allgemeinen Parametern. Eine Auswertung der Monitoringdaten ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes im Wattenmeer vor dem Hintergrund der trilateral vereinbarten ökologischen Entwicklungsziele. Die Ergebnisse werden etwa alle fünf Jahre im Qualitätszustandsbericht veröffentlicht. Dabei stehen Erhebungen zu folgenden Komplexen im Vordergrund (Kellermann, A. et al. 1994): - Folgen möglicher Klimaänderungen auf Hydrologie, Morphologie und Habitate des Wattenmeeres, - Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffeinträgen auf geochemische und biologische Prozesse sowie auf Arten und Lebensgemeinschaften des Wattenmeeres, - den Auswirkungen der Muschel- und Garnelenfischerei auf Arten und Lebensgemeinschaften, - Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf Arten (vor allem Vögel und marine Säuger) sowie - Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf die Lebensgemeinschaften der Salzwiesen.

TMAP-SH: Contaminants in bird eggs (in CD) - Station: Trischen (IT) - Parameter: 2,2',3,3',4,5',6'-heptachlorobiphenyl

TMAP parameter group: Contaminants in bird eggs (in CD). Measurement of chemical contamination in bird eggs. Parameters include heavy metals as well as multiple organic substances, e.g. PCB's. The trilateral Monitoring and Assessment Program was established in 1994 and contains 28 chemical, biological, geological and common parameter. Analyses enable an assessment on the trilateral agreed ecological targets. Results are published as Quality status report regularly. Investigations are done with regard to the following issues of concern primarily (Kellermann, A. et al. 1994): - Effects of climate change on the morphology, - Effects of pollutant inputs (nutrients and contaminants) on processes, species and communities, - Effects of fisheries on species and communities, - Effects of recreational activities on species, - Effects of agricultural utilization on salt marsh communities.#locale-ger:TMAP Parameter Gruppe: Contaminants in bird eggs (in CD). Measurement of chemical contamination in bird eggs. Parameters include heavy metals as well as multiple organic substances, e.g. PCB's. Das 1994 zum Schutz des Wattenmeeres eingeführte Trilateral Monitoring and Assessment Program (TMAP, deutsch: Trilaterales Monitoring und Bewertungsprogramm) umfasst ein Monitoring von insgesamt 28 chemischen, biologischen, geologischen und allgemeinen Parametern. Eine Auswertung der Monitoringdaten ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes im Wattenmeer vor dem Hintergrund der trilateral vereinbarten ökologischen Entwicklungsziele. Die Ergebnisse werden etwa alle fünf Jahre im Qualitätszustandsbericht veröffentlicht. Dabei stehen Erhebungen zu folgenden Komplexen im Vordergrund (Kellermann, A. et al. 1994): - Folgen möglicher Klimaänderungen auf Hydrologie, Morphologie und Habitate des Wattenmeeres, - Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffeinträgen auf geochemische und biologische Prozesse sowie auf Arten und Lebensgemeinschaften des Wattenmeeres, - den Auswirkungen der Muschel- und Garnelenfischerei auf Arten und Lebensgemeinschaften, - Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf Arten (vor allem Vögel und marine Säuger) sowie - Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf die Lebensgemeinschaften der Salzwiesen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Algivore Cercozoa prägen die Zusammensetzung der Gemeinschaft von Bodenkrusten, der dominanten Vegetation in Polarregionen

Räuber-Beute-Beziehungen zwischen Bakterien und ihren eukaryotischen Räubern werden seit langem in der terrestrischen Ökologie untersucht, jedoch werden die Interkationen zwischen Mikroeukaryoten oft vernachlässigt. Mikroalgen nehmen eine Schlüsselposition als phototrophe Organismen in den marinen und Süßwasserökosystemen der Antarktis und Arktis ein; die meiste Energie und die meisten Nährstoffe werden durch diese zu höheren trophischen Ebenen kanalisiert. In diesem Kontext fehlen Studien in den terrestrischen Ökosystemen der Antarktis. Die terrestrische Vegetation der Antarktis wird dominiert durch kryptogamen Bewuchs mit einer Vielzahl und hoher Abundanz von Mikroalgen. Bis zu 55% des eisfreien Bodens der antarktischen Halbinsel und bis zu 70% im arktischen Spitzbergen werden von biologischen Bodenkrusten (Biokrusten) bedeckt. Diese Zahlen werden zukünftig auf Grund des Klimawandels und der daraus folgenden Erwärmung der Polarregionen steigen (“Arctic Greening”). Man kann daher annehmen, dass ein großer Anteil der Primärproduktion in den Polarregionen durch Mikroalgen in Biokrusten realisiert wird. Dennoch fehlt die Verbindung zu höheren trophischen Ebenen; insbesondere, wenn man bedenkt, dass in der Antarktis algenfressende Metazoen selten und artenarm sind. Cercozoa sind eine der häufigsten algenkonsumierenden einzelligen Eukaryoten (Protisten) in terrestrischen Systemen; vorläufige Ergebnisse zeigen: algenkonsumierende Cercozoa dominieren die mikrobielle Gemeinschaft in den Biokrusten der Polarregionen. Wir werden zum ersten Mal die Räuber-Beute-Beziehung in Biokrusten zwischen den Algen als Primärproduzenten und den wichtigsten Algenkonsumenten erforschen, um so ein vollständigeres Bild des terrestrischen Nahrungsnetzes in den beiden Polarregionen zu erhalten. Um das zu erreichen, kombinieren wir einen Barcode-basierten Hochdurchsatz-Illumina Ansatz mit klassischen Kulturexperimenten, welche Aufschluss über ökologische Funktionen der einzelnen Organismen liefern. Damit erhalten wir erstmalig ein umfassendes Bild der Räuber-Beute-Beziehung zwischen Mikroalgen und ihren Räubern, den Cercozoa, für das terrestrische Ökosystem in Arktis und Antarktis. Diese Daten werden zur Beantwortung der folgenden Fragen beitragen: Wie wichtig ist das terrestrische Nahrungsnetz in den Polarregionen? Und hat die Klimaerwärmung das Potential diese Interaktionen zu verändern?

TMAP-SH: Contaminants in blue mussel (in CD) - Station: NBNF1 (NBMNF1) - Parameter: silver

TMAP parameter group: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee The trilateral Monitoring and Assessment Program was established in 1994 and contains 28 chemical, biological, geological and common parameter. Analyses enable an assessment on the trilateral agreed ecological targets. Results are published as Quality status report regularly. Investigations are done with regard to the following issues of concern primarily (Kellermann, A. et al. 1994): - Effects of climate change on the morphology, - Effects of pollutant inputs (nutrients and contaminants) on processes, species and communities, - Effects of fisheries on species and communities, - Effects of recreational activities on species, - Effects of agricultural utilization on salt marsh communities.#locale-ger:TMAP Parameter Gruppe: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee Das 1994 zum Schutz des Wattenmeeres eingeführte Trilateral Monitoring and Assessment Program (TMAP, deutsch: Trilaterales Monitoring und Bewertungsprogramm) umfasst ein Monitoring von insgesamt 28 chemischen, biologischen, geologischen und allgemeinen Parametern. Eine Auswertung der Monitoringdaten ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes im Wattenmeer vor dem Hintergrund der trilateral vereinbarten ökologischen Entwicklungsziele. Die Ergebnisse werden etwa alle fünf Jahre im Qualitätszustandsbericht veröffentlicht. Dabei stehen Erhebungen zu folgenden Komplexen im Vordergrund (Kellermann, A. et al. 1994): - Folgen möglicher Klimaänderungen auf Hydrologie, Morphologie und Habitate des Wattenmeeres, - Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffeinträgen auf geochemische und biologische Prozesse sowie auf Arten und Lebensgemeinschaften des Wattenmeeres, - den Auswirkungen der Muschel- und Garnelenfischerei auf Arten und Lebensgemeinschaften, - Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf Arten (vor allem Vögel und marine Säuger) sowie - Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf die Lebensgemeinschaften der Salzwiesen.

TMAP-SH: Contaminants in blue mussel (in CD) - Station: NBNF2 (NBMNF2) - Parameter: 2,4,4'-trichlorobiphenyl

TMAP parameter group: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee The trilateral Monitoring and Assessment Program was established in 1994 and contains 28 chemical, biological, geological and common parameter. Analyses enable an assessment on the trilateral agreed ecological targets. Results are published as Quality status report regularly. Investigations are done with regard to the following issues of concern primarily (Kellermann, A. et al. 1994): - Effects of climate change on the morphology, - Effects of pollutant inputs (nutrients and contaminants) on processes, species and communities, - Effects of fisheries on species and communities, - Effects of recreational activities on species, - Effects of agricultural utilization on salt marsh communities.#locale-ger:TMAP Parameter Gruppe: Contaminants in blue mussel (in CD). Gemeinsames Bund/Länder-Messprogramm für die Nordsee Das 1994 zum Schutz des Wattenmeeres eingeführte Trilateral Monitoring and Assessment Program (TMAP, deutsch: Trilaterales Monitoring und Bewertungsprogramm) umfasst ein Monitoring von insgesamt 28 chemischen, biologischen, geologischen und allgemeinen Parametern. Eine Auswertung der Monitoringdaten ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes im Wattenmeer vor dem Hintergrund der trilateral vereinbarten ökologischen Entwicklungsziele. Die Ergebnisse werden etwa alle fünf Jahre im Qualitätszustandsbericht veröffentlicht. Dabei stehen Erhebungen zu folgenden Komplexen im Vordergrund (Kellermann, A. et al. 1994): - Folgen möglicher Klimaänderungen auf Hydrologie, Morphologie und Habitate des Wattenmeeres, - Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffeinträgen auf geochemische und biologische Prozesse sowie auf Arten und Lebensgemeinschaften des Wattenmeeres, - den Auswirkungen der Muschel- und Garnelenfischerei auf Arten und Lebensgemeinschaften, - Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf Arten (vor allem Vögel und marine Säuger) sowie - Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf die Lebensgemeinschaften der Salzwiesen.

Naturschutzgebiete (Landkreis Leer)

Flächen aller im Landkreis Leer vorhandenen Naturschutzgebiete (NSG)

Project OTC-Genomics: Environmental and microbial time series data from the Warnow estuary and the Baltic Sea coast

Estuaries and coasts are characterized by ecological dynamics that bridge the boundary between habitats, such as fresh and marine water bodies or the open sea and the land. Because of this, these ecosystems harbor ecosystem functions that shaped human history. At the same time, they display distinct dynamics on large and small temporal and spatial scales, impeding their study. Within the framework of the OTC-Genomics project, we compiled a data set describing the community composition as well as abiotic state of an estuary and the coastal region close to it with unprecedented spatio-temporal resolution. We sampled fifteen locations in a weekly to twice weekly rhythm for a year across the Warnow river estuary and the Baltic Sea coast. From those samples, we measured temperature, salinity, and the concentrations of Chlorophyll a, phosphate, nitrate, and nitrite (physico-chemical data); we sequenced the 16S and 18S rRNA gene to explore taxonomic community composition (sequencing data and bioinformatic processing workflow); we quantified cell abundances via flow cytometry (flow cytometry data); and we measured organic trace substances in the water (organic pollutants data). Processed data products are further available on figshare.

TMAP-SH: Measurement of organic micro pollutants in sediment (in CD) - Station: Langeneß, Norderaue (220022) - Parameter: beta hexachlorocyclohexane

TMAP parameter group: Measurement of organic micro pollutants in sediment (in CD). Organic compounds contamination in sediment The trilateral Monitoring and Assessment Program was established in 1994 and contains 28 chemical, biological, geological and common parameter. Analyses enable an assessment on the trilateral agreed ecological targets. Results are published as Quality status report regularly. Investigations are done with regard to the following issues of concern primarily (Kellermann, A. et al. 1994): - Effects of climate change on the morphology, - Effects of pollutant inputs (nutrients and contaminants) on processes, species and communities, - Effects of fisheries on species and communities, - Effects of recreational activities on species, - Effects of agricultural utilization on salt marsh communities.#locale-ger:TMAP Parameter Gruppe: Measurement of organic micro pollutants in sediment (in CD). Organic compounds contamination in sediment Das 1994 zum Schutz des Wattenmeeres eingeführte Trilateral Monitoring and Assessment Program (TMAP, deutsch: Trilaterales Monitoring und Bewertungsprogramm) umfasst ein Monitoring von insgesamt 28 chemischen, biologischen, geologischen und allgemeinen Parametern. Eine Auswertung der Monitoringdaten ermöglicht eine Beurteilung des Zustandes im Wattenmeer vor dem Hintergrund der trilateral vereinbarten ökologischen Entwicklungsziele. Die Ergebnisse werden etwa alle fünf Jahre im Qualitätszustandsbericht veröffentlicht. Dabei stehen Erhebungen zu folgenden Komplexen im Vordergrund (Kellermann, A. et al. 1994): - Folgen möglicher Klimaänderungen auf Hydrologie, Morphologie und Habitate des Wattenmeeres, - Auswirkungen von Nähr- und Schadstoffeinträgen auf geochemische und biologische Prozesse sowie auf Arten und Lebensgemeinschaften des Wattenmeeres, - den Auswirkungen der Muschel- und Garnelenfischerei auf Arten und Lebensgemeinschaften, - Auswirkungen von Freizeitaktivitäten auf Arten (vor allem Vögel und marine Säuger) sowie - Auswirkungen landwirtschaftlicher Nutzung auf die Lebensgemeinschaften der Salzwiesen.

Visualisierung mikrobieller Gemeinschaften auf marinem Mikroplastik: Identifikation, Interaktionen und Auswirkungen

Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.

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