Die Effizienz des Kohlenstoffumsatzes im Boden hängt vom Ausgangssubstrat und den Bodenbedingungen ab, die zusammen die Stoffwechselwege steuern und zu einer charakteristischen Kohlenstoff- und Energienutzungseffizienz führen. In der ersten Projektphase lag der Fokus auf der Nutzung einfacher Substrate (Glukose, Cellobiose, Cellulose) in homogenisiertem Boden, um eine umfassende Charakterisierung des Substratabbaus mit Aktivitätsmessungen spezifischer Enzyme und kalorespirometrischen Messungen zu ermöglichen. Dabei zeigten sich interessante zeitliche Muster, wie die Entkopplung der Wärme- und CO2-Flussspitzen, und räumliche Effekte, wie die Veränderung der Abbaukinetik bei unterschiedlichem Substrateinbaugrad. In der zweiten Phase wollen wir diese Erkenntnisse in zwei Hauptrichtungen vertiefen. Zunächst streben wir eine breitere Auswahl von Substraten mit gleichem Kohlenstoffgehalt (6 Kohlenstoffatome; Glucose, Cellobiose, Lysin, Phenol), aber unterschiedlichen Verbrennungsenthalpien und Gibbs-Energien an, um den Einfluss dieser Substrateigenschaften auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz sowie auf Enzymaktivitäten und mikrobielle Gemeinschaften in vergleichenden Inkubationen zu untersuchen. Diese Aufgabe ist im Kernexperiment „E-ComPLEX“ gebündelt, an dem mehrere Projekte beteiligt sind und das unter der Leitung dieses Projekts durchgeführt wird. Das Hauptziel von E-ComPLEX ist es zu verstehen, wie effizient das Mikrobiom das Primärsubstrat nutzt, indem es Kohlenstoff und Energie in seiner eigenen Biomasse fixiert und Bausteine aus diesem Sekundärsubstrat recycelt. Ergänzend zu E-ComPLEX führen wir Experimente mit Mischsubstraten durch, um den Einfluss der Stöchiometrie der verfügbaren Nährstoffe im Boden, insbesondere der Stickstoffverfügbarkeit, auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Nutzung von C6-Substraten zu untersuchen. Der weitere Schwerpunkt des Projekts in der zweiten Phase liegt auf Experimenten mit intakten Bodenkernen anstelle von homogenisiertem Boden. Es ist bekannt, dass die Position des Substrats im Porenraum die Zugänglichkeit für das Mikrobiom sowie die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen und damit die Umsatzkinetik des Substrats steuert. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss der natürlichen Substratverteilung auf den Kohlenstoff- und Energieumsatz bei der Wiedervernässung trockener Böden zu untersuchen. Obwohl die Ausgangssubstrate in intakten Böden unbekannt sind, sind Vergleiche mit neu verdichteten Referenzproben gleicher Lagerung, Feuchtigkeit und labiler C-Menge möglich. Mittels Röntgen-CT kann die räumliche Heterogenität erkannt und mit Unterschieden in der Umsatzkinetik in Verbindung gebracht werden. Das Projekt Microheat-2 leistet zudem in vielfältiger Weise wichtige Beiträge zum Schwerpunktprogramm 2322: Es führt Kalorimetermessungen für andere Projekte durch, steuert Röntgen-CT-Messungen bei und stellt Messdaten für Modellierungsprojekte bereit.
Pflanzen produzieren eine große Zahl an primären und spezialisierten Metaboliten, welche zum Teil über die Wurzel in die Erde abgegeben werden. Diese Metaboliten beeinflussen andere in der Erde lebenden Organismen, inklusive Tiere, Pflanzen oder Mikroben. Mikroben reagieren besonders empfindlich auf die Menge und das Verhältnis pflanzlicher Metabolite in ihrer Umgebung, da die Anwesenheit dieser Metabolite typischerweise auf die Gegenwart eines möglichen Wirts und dessen physiologischen Zustand hinweist. Allerdings scheiden Pflanzen auch Metabolite aus, die das Wachstum von anderen Organismen behindern, z.B. als spezifische Antibiotika wirken und unter Umständen sogar das Wachstum anderer Pflanzen hemmen. Vom Standpunkt einer Pflanze sind fremde Metabolite potentielle Xenobiotika, im Falle einer wachstumshemmenden Wirkung werden sie auch als Allelochemikalien bezeichnet. Süßgräßer, zu denen auch wichtige Nutzpflanzen wie Mais, Gerste und Weizen gehören, stellen eine spezielle Klasse von spezialisierten Metaboliten her: die Benzoxazinoide. Benzoxazinoide sind Allelochemikalien und haben einen starken und nachhaltigen Einfluss auf Bodenbakterien, welche wiederum die Entwicklung nachfolgender Pflanzengenerationen beeinflussen.In Rahmen dieses Projekts wird untersucht, wie Benzoxazinoide die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaft auf Pflanzenwurzeln beeinflussen und wie diese Veränderungen wiederum den Phänotyp der Wirtspflanze beeinflussen. Das Ziel ist es, die genetischen Komponenten zu identifizieren und zu charakterisieren, die die spezifische Antwort in einzelnen Bakterienstämmen auf die Gegenwart von Benzoxazinoiden determinieren. Darüber hinaus wird untersucht, wie sich diese Gene auf die Zusammensetzung von bakteriellen Gemeinschaften auswirken, die sich an und auf Wurzeln etablieren, wenn diese Gemeinschaften Benzoxazinoiden ausgesetzt werden. Hierzu werden metagenomische und andere molekularbiologische Analysen durchgeführt, um zu ergründen wie sich Veränderungen in der Zusammensetzung dieser Gemeinschaften auf die Entwicklung von Pflanzen auswirken.
Methan (CH4) ist das zweitwichtigste Treibhausgas und trägt wesentlich zur globalen Erwärmung bei. Im Jahr 2021 wurden weltweit politische Anstrengungen beschlossen, um die stark angestiegenen Methanemissionen einzudämmen. Das Bodenmikrobiom ist die wichtigste terrestrische Methansenke und stark von der Landnutzung beeinflusst. Eine große Herausforderung für die Landwirtschaft ist die Anpassung der Landnutzungsintensität von Grünländern, um produktive und gleichzeitig nachhaltige Produktionssysteme zu gewährleisten. Zwei grundlegend unterschiedliche Gruppen von Mikroben sind für den CH4-Kreislauf entscheidend. Methanotrophe Bakterien wirken als biologische Senke, indem sie atmosphärisches CH4 oxidieren, während methanogene Archaea in anoxischen Zonen, Aggregaten und tieferen Bodenschichten Methan produzieren. Im Rahmen des vorangegangenen Projekts haben die Partner (1) die negativen Auswirkungen von hoher Landnutzungsintensität auf methanotrophe Bakterien in Grünlandböden und (2) die hohe saisonale Dynamik des Mikrobioms aufgezeigt, die entscheidet, ob Grünland eine Quelle oder eine Senke für CH4 ist. Im Rahmen des neuen Projektantrages MetGrass werden wir daher die Auswirkungen einer geringeren Intensität der Grünlandnutzung auf Methanotrophe und Methanogene untersuchen. Hierfür werden wir uns an den etablierten gemeinsamen Grünlandexperimenten REX und LUX beteiligen. Wir werden vier komplementäre Hypothesen testen, mit den übergeordneten Zielen, festzustellen, (1) wie die De-Intensivierung zu Veränderungen in der Artenzusammensetzung und Abundanz von Methanotrophen und Methanogenen führt, (2) wie dies mit veränderten Methanflüssen zusammenhängt und (3) wie schnell diese Veränderungen sind. In Arbeitspaket (AP) 1 werden wir die langfristigen Erholungseffekte der CH4-Senkenfunktion und der Methanotrophen in Grünlandböden nach einer De-Intensivierung untersuchen. WP2 untersucht die kurzfristigen Reaktionen von Methanotrophen und Methanogenen auf einzelne Bewirtschaftungsmaßnahmen (z. B. Düngung und Mahd). In WP3 wollen wir ein mikrobiombasiertes Vorhersagemodell für Methanflüsse in Grünlandböden entwickeln. WP4 wird den Kipp-Punkt der Methan-Senkenfunktion eines Grünlandbodens bei steigenden Düngungsraten identifizieren und dadurch ein mechanistisches Verständnis der zugrunde liegenden Mikrobiomdynamik liefern. Wir werden eine einzigartige Kombination methodischer Ansätze anwenden, die den interdisziplinären Charakter des MetGrass-Teams widerspiegelt. MetGrass wird in der Lage sein, (a) drängende Fragen zu den Auswirkungen einer De-Intensivierung der Landnutzung auf die funktionelle Vielfalt und Aktivität dieser wichtigen Bodenmikroorganismen in Grünländern zu beantworten und (b) die Grundlage für die Verbesserung der Grünlandbewirtschaftung im Hinblick auf eine nachhaltige Landnutzung zu liefern.
Gelatinöses Zooplankton (GZP), darunter pelagische Ctenophoren, Nesseltiere und Salpen, gelten als Gewinner des Klimawandels. In mehreren marinen Ökosystemen weltweit hat ihre Zahl in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Diese so genannte "Gelierung" gilt auch für die sich erwärmende Region des Südpolarmeers mit ihrer bekannten Verschiebung von einem krillbasierten zu einem salpenbasierten Ökosystem. Abgesehen von den Salpen werden andere gelatinöse Zooplankter der Antarktis kaum untersucht, da diese schwer erfassbaren Vertreter des pelagischen Lebensraums aufgrund methodischer Beschränkungen mit den traditionellen Netzbeprobungen nicht bzw. kaum nachweisbar sind. Entsprechend wird die Vielfalt des GZPs bislang nicht erhoben, ihre Biodiversität und Abundanz unterschätzt. Wenn man bedenkt, dass das GZP einen großen Teil der pelagischen Biomasse ausmacht und noch zentraler im Kontext der Ozeanerwärmung wird, könnte ihre ökosystemare Bedeutung als Nahrungsressource für höhere tropische Ebene zunehmen. Bis vor kurzem galt GZP allerdings als "trophische Sackgasse". Diese klassische Sichtweise ist darin begründet, dass durch die schnelle Verdauung des wässrigen, weichen Gewebes von GZP, diese - ebenso wie in den Netzfängen - nicht mehr in den Verdauungsorganen von Beutetieren nachweisbar sind. Erste neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass viele Taxa routinemäßig GZP im gesamten Weltozean konsumieren. Mit diesem DFG-Antrag wollen wir diesen Paradigmenwechsel für pelagische und demersale Ökosysteme des Südpolarmeers validieren. Zu diesem Zweck werden wir die räumlich-zeitliche Variation in der Nahrungszusammensetzung und das Auftreten von GZP-Räubern für Amphipoden- und Fischarten mit Hilfe eines DNA-Metabarcoding-Ansatzes untersuchen.Anschliessend wollen wir auf der Grundlage der Millionen von DNA-Messwerten, die mit dieser Methode und bioinformatischer Entrauschung gewonnen wurden, eine metaphylogeographische Studie durchführen. Damit wollen wir die genetische Struktur und die Populationskonnektivität der sonst schwer zu beprobenden gallertartigen Zooplanktonarten untersuchen.
Die Westantarktis ist eine der Regionen der Erde, die am sensibelsten auf den aktuellen Klimawandel reagiert. Ein Zusammenbruch dieses Eisschildes in einem wärmeren Klima würde dramatische Folgen für den globalen Meeresspiegelanstieg haben. Dabei spielt nicht nur der Anstieg der globalen Mitteltemperatur eine Rolle, sondern in gleichem Maße auch Veränderungen der Klimavariabilität. Diese Veränderungen können das labile westantarktische System an Kipppunkte bringen, die wiederum zu unwiderruflichen eisdynamischen Prozessen führen. Um diese zum Teil abrupten Veränderungen in Zukunft besser einschätzen zu können, müssen diesbezügliche Modellprojektionen auf einer soliden Datenbasis stehen. Paläoklimatische Zeitreihen, in diesem Fall aus Eisbohrkernen, bieten solch eine Datengrundlage. Besonders interessant sind hierbei Zeitreihen, die zurückreichen in das letzte Glazial, oder idealerweise in die davorliegende letzte natürliche Warmzeit (ca. 110 000 - 130 000 Jahre vor heute). Solche langen Zeitreihen aus der Westantarktis sind allerdings bisher nur spärlich vorhanden. Im Rahmen des WACSWAIN Projekts (WArm Climate Stability of the West-Antarctic Ice sheet in the last iNterglacial) wurde kürzlich ein neuer Eiskern auf Skytrain Ice Rise gebohrt, der einen Zeitraum bis 126 000 Jahre vor heute abdeckt. Umfassende kontinuierliche Datensätze der stabilen Wasserisotope, der chemischen Spurenstoffe und der physikalischen Parameter wurden im Rahmen von WACSWAIN erhoben und stehen nun für weitere Analysen zur Verfügung. Außerdem wurden zum ersten Mal parallel zu den kontinuierlichen Messungen ausschnittweise Abschnitte des Kerns mit der ultra-hochauflösenden Methode der Laser Ablation (LA-ICP-MS) auf ihren Spurenstoffgehalt untersucht. Dies erlaubt die Analyse von Veränderungen in bisher nicht verfügbarer Detailliertheit. Das Ziel des hier vorgestellten Projektes ist es diese hochaufgelösten Signale zusammen mit den kontinuierlichen zu nutzen, um die Veränderungen der Klimavariabilität in dieser Region der Westantarktis in beispielloser Genauigkeit für den letzten glazialen Zyklus statistisch zu analysieren. Ein besonderer Fokus wird dabei auf Phasen mit abrupten Änderungen in den Temperatur- und Eisbedeckungsproxies, wie zum Beispiel einem signifikanten Anstieg der marinen Ionenkonzentration und der Wasserisotope im frühen Holozän, liegen. Die statistischen Analysen der vergangenen Klimavariabilität (Varianz, Amplitude, Skalierungsfaktoren) werden im Folgenden genutzt, um die aktuell zu beobachtenden Veränderungen in der Westantarktis besser verstehen zu können. Dies wird zusätzlich unterstützt durch das Testen der wissenschaftlichen Hypothesen über die Ursachen der Veränderungen mittels spezifischer, isotopengetriebener globaler Zirkulationsmodelle, sowie chemischer Transportmodelle atmosphärischer Spurenstoffe. Dieses Projekt wird somit einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der westantarktischen Klimasystems in der Vergangenheit und Zukunft leisten.
Süßwasserökosysteme gelten als Hotspots der Biodiversität, da sie nur einen kleinen Teil der Erdoberfläche bedecken aber eine Vielzahl von Arten beherbergen. Gleichzeitig sind die Populationen von Süßwasserarten in den letzten Jahrzehnten rapide zurückgegangen. Um den negativen Trend zu verlangsamen oder gar umzukehren, ist eine solide Ausgangsbasis für den aktuellen Zustand der Süßwasser-Biodiversität dringend erforderlich, mit der die Veränderungen verglichen werden können. In dieser Hinsicht ist die räumliche Süßwasser-Biodiversitätsforschung von großer Bedeutung, um neue Informationen über die Verbreitung der Arten und für die Naturschutzplanung zu liefern. Das einzigartigste Merkmal von Süßwasserökosystemen ist die longitudinale Vernetzung der Binnengewässer, die jedoch gleichzeitig das am meisten vernachlässigte Merkmal in Biodiversitätsanalysen in Süßwasserökosystemen ist. In dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt beleuchten wir insbesondere diesen Aspekt, indem wir die neuesten Ansätze der Graphentheorie und der Art-Arealmodellierung anwenden, um die Muster der Arten- sowie funktionellen Diversität der südamerikanischen Süßwasserfischfauna besser zu verstehen. Diese Fischfauna umfasst etwa ein Drittel der weltweiten Fischarten, womit sie als ein ideales und repräsentatives Beispiel herangezogen werden kann. Konkret werden wir (i) die räumlichen Muster der hydrographischen Netzwerkstruktur auf dem gesamten Kontinent untersuchen, um abzuschätzen, wie die Binnengewässer räumlich verbreitet und miteinander verbunden sind. Diese Informationen werden in (ii) sog. Graph-Learning-Art-Arealmodellen verwendet, die sich die räumliche Netzwerkstruktur zunutze machen und zusammen mit einer umfangreichen Datenbank mit geografischen Fischdaten Schätzungen der Artenvielfalt von Fischen in ganz Südamerika liefern werden. Schließlich werden wir (iii) Informationen über funktionelle Merkmale mit den Schätzungen der Artenverbreitung verknüpfen, um Einblicke in räumliche Muster der funktionellen Vielfalt der Fische in ganz Südamerika zu erhalten. Das Projekt hat das Potenzial, neue Erkenntnisse über die räumlichen Muster der Süßwasser-Biodiversität einer kontinentalen Fischfauna zu liefern, indem es die Rolle der zugrunde liegenden Netzwerkstruktur für die Schätzungen der Fischvielfalt nutzt. In Anbetracht des großen räumlichen Gradienten erwarten wir, dass die Ergebnisse in hohem Maße verallgemeinerbare Einblicke in die Diversitätsmuster einer kontinentalen Süßwasserfischfauna bieten und einen Eckpfeiler für die Naturschutzplanung darstellen.
Für Milliarden Menschen weltweit, vor allem aber für jene in Küstengebieten, ist Grundwasser die primäre Quelle für Trinkwasser. Weltweit sind die verfügbaren Grundwasserressourcen durch steigende Wasserentnahmen gefährdet, dies gilt vor allem für küstennahe Aquifere, da diese zusätzlich von Salzwasserintrusion bedroht sind. Gleichzeitig ist der Grundwasserabfluss in die Ozeane ein wichtiger Prozess für aquatische Ökosysteme. Das sich wandelnde Klima und die steigenden Meeresspiegel werden die Küstengrundwasserdynamiken weiter verändern.Kürzlich entwickelte globale Grundwassermodelle bieten die Möglichkeit, diese globalen Herausforderungen sichtbar werden zu lassen. COASTGUARD stellt sich zur Aufgabe die Parametrisierung dieser neuartigen Modelle an der Randbedingung Ozean genauer zu untersuchen und dabei Unsicherheiten zu quantifizieren. Die Projektergebnisse werden der Forschungsgemeinschaft weltweit helfen, großskalige Küstengrundwasserprozesse besser zu verstehen und diese mit lokalen Erkenntnissen in Zusammenhang zu setzen. COASTGUARD wird nicht nur zu einem besseren Verständnis der Dynamiken von Küstengrundwasserprozessen beitragen, sondern auch Implikationen für die zukünftige Frischwasserverfügbarkeit zulassen. Außerdem wird COASTGUARD weltweit Regionen aufzeigen, welche besonders durch ein sich änderndes Klima betroffen sind.COASTGUARD bietet damit die einmalige Gelegenheit: (1) Unsicherheiten der globalen Grundwassermodellierung zu untersuchen und deren Parametrisierung an der so wichtigen Schnittstelle Ozean zu verbessern, (2) neue Erkenntnisse darüber zu liefern, welche Prozesse bezüglich der Dynamik zwischen Grundwasser und Meer auf einer globalen Skala dominant sind sowie (3) die weltweite Quantifizierung von Salzwasserintrusion und Grundwasserabfluss im Kontext von Klimawandel und dem steigenden Meeresspiegel darzustellen.
Die Asiatische Hornisse (Vespa velutina) wurde 2004 erstmalig nach Frankreich eingeschleppt und breitet sich seitdem in Europa und zunehmend auch in Deutschland als invasive Art aus. Wie alle Hornissen ernährt sie sich räuberisch von anderen Insekten, darunter auch Bestäuber, und schadet dadurch der heimischen Biodiversität. Insbesondere in ihrer Rolle als Schädling der Honigbiene (Apis mellifera) ist sie sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Ge-sichtspunkten problematisch. V. velutina fängt nicht nur sammelnde Honigbienen aus der Luft, sondern dringt auch in Bienenvölker ein und richtet dort erhebliche Schäden an, die zum Zusammenbruch der Völker führen können. Im Rahmen des Projekts sollen daher effektive Maß-nahmen zur Regulierung von V. velutina entwickelt werden, um die Schäden für Landwirtschaft und Ökosystem auf ein tolerierbares Maß zu begrenzen. In diesem bundeslandübergreifenden Forschungsvorhaben sollen Erfahrungen zur Bekämpfung von V. velutina aus anderen europäischen Ländern auf ihre Anwendbarkeit in Deutschland geprüft und um regional spezifische Erkenntnisse ergänzt werden. Neben baulichen Maßnahmen zum Schutz von Bienenvölkern sollen auch Strategien zum frühzeitigen Aufspüren von Nestern getestet und optimiert werden. Zudem sollen Verfahren zur Haltung von V. velutina in Flugzelten etabliert werden, um so kontrollierte Verhaltensversuche z.B. zum Test von Ködersubstanzen durchführen zu können. Auch saisonale und regionale Einflüsse auf das Nahrungsspektrum von V. velutina sollen untersucht werden. Um das Schadenspotenzial für Honigbienen einschätzen zu können, sollen Schadschwellen identifiziert und eine Statuserhebung zur vorschädigenden Pathogenbelastung bei Bienenvölkern durchgeführt werden. Die Projektergebnisse sollen genutzt werden um Handlungsempfehlungen für Imkerei, Landwirtschaft und Politik abzuleiten und darüber hinaus eine Grundlage für die Entscheidung über die Notwendigkeit zusätzlicher gesetzlicher Maßnahmen schaffen.
Die Asiatische Hornisse (Vespa velutina) wurde 2004 erstmalig nach Frankreich eingeschleppt und breitet sich seitdem in Europa und zunehmend auch in Deutschland als invasive Art aus. Wie alle Hornissen ernährt sie sich räuberisch von anderen Insekten, darunter auch Bestäuber, und schadet dadurch der heimischen Biodiversität. Insbesondere in ihrer Rolle als Schädling der Honigbiene (Apis mellifera) ist sie sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Ge-sichtspunkten problematisch. V. velutina fängt nicht nur sammelnde Honigbienen aus der Luft, sondern dringt auch in Bienenvölker ein und richtet dort erhebliche Schäden an, die zum Zusammenbruch der Völker führen können. Im Rahmen des Projekts sollen daher effektive Maß-nahmen zur Regulierung von V. velutina entwickelt werden, um die Schäden für Landwirtschaft und Ökosystem auf ein tolerierbares Maß zu begrenzen. In diesem bundeslandübergreifenden Forschungsvorhaben sollen Erfahrungen zur Bekämpfung von V. velutina aus anderen europäischen Ländern auf ihre Anwendbarkeit in Deutschland geprüft und um regional spezifische Erkenntnisse ergänzt werden. Neben baulichen Maßnahmen zum Schutz von Bienenvölkern sollen auch Strategien zum frühzeitigen Aufspüren von Nestern getestet und optimiert werden. Zudem sollen Verfahren zur Haltung von V. velutina in Flugzelten etabliert werden, um so kontrollierte Verhaltensversuche z.B. zum Test von Ködersubstanzen durchführen zu können. Auch saisonale und regionale Einflüsse auf das Nahrungsspektrum von V. velutina sollen untersucht werden. Um das Schadenspotenzial für Honigbienen einschätzen zu können, sollen Schadschwellen identifiziert und eine Statuserhebung zur vorschädigenden Pathogenbelastung bei Bienenvölkern durchgeführt werden. Die Projektergebnisse sollen genutzt werden um Handlungsempfehlungen für Imkerei, Landwirtschaft und Politik abzuleiten und darüber hinaus eine Grundlage für die Entscheidung über die Notwendigkeit zusätzlicher gesetzlicher Maßnahmen schaffen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 127 |
| Land | 6 |
| Wissenschaft | 77 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 123 |
| unbekannt | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 124 |
| Unbekannt | 3 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 124 |
| Englisch | 91 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Keine | 57 |
| Webseite | 70 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 91 |
| Lebewesen und Lebensräume | 120 |
| Luft | 72 |
| Mensch und Umwelt | 127 |
| Wasser | 63 |
| Weitere | 127 |