Coccolithophoriden sind eine Gruppe von ca. 200-300 marinen Phytoplanktonarten, die in allen Weltmeeren vorkommt. Sie besitzen die besondere Fähigkeit eine Kalkschale (Coccosphäre) zu bauen, die sie aus vielen kleinen Kalkplättchen (Coccolithen) zusammensetzen. Aufgrund ihrer Fähigkeit zu kalzifizieren sind sie ein wichtiger Bestandteil im Klimasystem, denn die Produktion von Kalk nahe der Meeresoberfläche führt zu einem vertikalen Gradienten der Seewasseralkalinität, beschleunigt den Kohlenstoffexport in die Tiefsee und erhöht die Rückstrahlung von einfallender Sonnenenergie von der Erdoberfläche ins Weltall. Trotz intensiver Forschung an der Physiologie der Kalzifizierung und dessen biogeochemischer Relevanz konnten wir eine der entscheidenden Fragen immer noch nicht beantworten: Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Die Beantwortung dieser Frage ist von außerordentlicher Bedeutung, denn solange wir nicht wissen wozu die Kalkschale dient können wir auch nicht vorraussagen in welchem Maße sich die durch die Ozeanversauerung zu erwartende Abnhame in der Kalzifizierung negativ auf die Fitness dieser Lebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auswirkt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir die Frage nach der Bedeutung der Kalzifizierung erforschen, indem wir untersuchen ob die Coccosphäre einen Schutz gegen planktonische Räuber, Bakterien und Viren darstellt. Dazu haben wir eigens einen experimentellen Ansatz entwickelt wobei kalzifizierte und dekalzifizierte Coccolithophoridentzellen zusammen mit deren Fressfeinden und Pathogenen kultiviert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns folgende Fragestellungen zu untersuchen: 1) Sind kalzifizierte Zellen besser in der Lage sich gegen Fraß und Infektion zu schützen als Zellen ohne Coccosphäre? 2) Bevorzugen Fressfeinde und Pathogene solche Zellen, bei denen die Coccosphäre entfernt wurde, wenn ihnen beides angeboten wird? 3) Sind Wachstum und Reproduktion von Fressfeinden und Pathogenen verlangsamt, wenn sie kalzifizierte Zellen fressen oder infizieren?
Methan ist ein höchst potentes Treibhausgas, dennoch ist das globale Methanbudget durch die vielen unbekannten CH4-Quellen und -senken sehr unsicher. Die Höhe der CH4-Anreicherung in der Wassersäule hängt von komplexen Interaktionen zwischen methanogenen Archaeen und methanotrophen Bakterien ab. Das bekannte Methan Paradoxon, das die CH4-Übersättigung im oxischen Oberflächenwasserkörper von Seen und Meeren darstellt, weckt Zweifel, dass die mikrobielle CH4-Bildung nur im anoxischen Milieu stattfindet. Im oligotrophen Stechlinsee haben wir eine wiederkehrende Methanübersättigung im Epilimnion gefunden. Unsere Studien zeigen, dass das CH4 aktiv in der oxischen Wassersäule produziert wird. Die Produktion scheint dabei an die autotrophe Produktion von Grünalgen und Cyanobakterien gekoppelt zu sein. Zur gleichen Zeit sind keine methanotrophen Bakterien im Epilimnion vorhanden, so dass das CH4 nicht oxidiert wird. Unsere Haupthypothese ist, dass pelagische Methanogene hydrogenotroph sind, wobei sie den Wasserstoff aus der Photosynthese und/oder Nitrogenaseaktivität nutzen. Unsere Untersuchungshypothesen sind:1) Die CH4-Produktion ist mit der Photosynthese und/oder N-Fixierung gekoppelt, wobei hydrogenotrophe methanogene Archaeen mit den Primärproduzenten assoziiert sind. Die Methanogenen können angereichert und kultiviert werden, um Mechanismen der epilimnischen CH4-Produktion detailliert zu untersuchen.2) Die CH4-Oxidation ist durch die Abwesenheit der Methanotrophen und/oder der Photoinhibition in den oberen Wasserschichten reduziert.3) Die CH4-Produktion innerhalb mikro-anoxischer Zonen, z. B. Zooplankton und lake snow, ist nicht ausreichend für die epilimnische CH4-Produktion.Die saisonale Entwicklung des epilimnischen CH4-Peaks soll in Verbindung mit den Photoautotrophen und der Seenschichtung im Stechlinsee untersucht werden. Dabei soll eine neu-installierte Mesokosmosanlage (www.seelabor.de) genutzt werden, um CH4-Profile bei unterschiedlichen autotrophen Gemeinschaften und Seenschichtungen zu studieren. Die Verknüpfung zwischen methanogenen Archaeen und den Photoautotrophen soll in Inkubationsexperimenten mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung und qPCR für funktionelle Gene untersucht werden. Methanotrophe werden quantifiziert und die Photoinhibition der CH4-Oxidation durch Inkubationsexperimente gemessen. In Laborexperimenten sollen die methanogenen Archaeen angereichert und kultiviert werden mittels dilution-to-extinction und axenischen Cyanobakterien und Grünalgen. Physiologische Studien an Anreicherungs- oder Reinkulturen sollen die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen ermitteln. Feld- und Laborexperimente sollen helfen, das Methan Paradoxon zu entschlüsseln, um die bisherige und potentiell wichtige CH4-Quelle zu charakterisieren und zu quantifizieren. Die Studien sollen helfen, unser Verständnis des globalen CH4-Kreislaufes zu verbessern, damit zukünftige Prognosen realistischer werden.
In bog ecosystems, vegetation controls key processes such as the retention of carbon, water and nutrients. In northern hemispherical bogs, a shift from Sphagnum- to vascular plant-dominated vegetation is often traced back to Climate Change and increased anthropogenic nitrogen deposition and coincides with substantially reduced capacities in carbon, water and nutrient retention. In southern Patagonia, bogs dominated by Sphagnum and vascular plants coexist since millennia under similar environmental settings. Thus, South Patagonian bogs may serve as ideal examples for the long-term effect of vascular plant invasion on carbon, water and nutrient balances of bog ecosystems. The contemporary balances of carbon and water of both a bog dominated by Sphagnum and vascular plants are determined by CO2- H2O and CH4 flux measurements and an estimation of lateral water losses as well as losses via dissolved organic and inorganic carbon compounds. The high time resolution of simultaneous eddy covariance measurements of CO2 and H2O in both bog types and the strong interaction between climatic variables and the physiology of bog plants allow for direct comparisons of carbon and water fluxes during cold, warm, dry, wet, cloudy or sunny periods. By the combination with leaf-scale measurements of gas exchange and fluorescence, plant-physiological controls of photosynthesis and transpiration can be identified. Long-term peat accumulation rates will be determined by carbon density and age-depth profiles including a characterization of peat humification characteristics. A reciprocal transplantation experiment with incorporated shading, liming and labeled N addition treatments is conducted to explore driving factors affecting competition between Sphagnum and vascular plants as well as the interactions between CO2-, CH4-, and water fluxes and decisive plant functional traits affecting key processes for carbon sequestration and nutrient cycling. Decomposition rates and driving below ground processes are analyzed with a litter bag field experiment and an incubation experiment in the laboratory.
Im Rahmen der Forschergruppe TERSANE (Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions) wird dieses Projekt vorgeschlagen, um in zwei Taxa von marinen Muscheln die physiologischen Wirkungen der sogenannten Temperature-related stresses (TRS: Erwärmung, Versauerung und Sauerstoffmangel) zu untersuchen. Biv-TRS folgt der Hypothese, dass den Auswirkungen des Klimawandels auf marine Fauna in Phasen der Erdgeschichte und in der Neuzeit dieselben physiologischen Prinzipien zugrunde liegen. Daher sollen im Rahmen von Biv-TRS (1) an rezenten Pectinoiden und Ostreoiden aus europäischen Meeren die physiologischen Auswirkungen von Temperaturänderungen allein und im Zusammenwirken mit den anderen Klimafaktoren untersucht werden. Beide Muschelgruppen haben einen reichen Fossilienbestand und waren von mehreren Aussterbeereignissen betroffen. Unter den Pectinoiden sind die Pectiniden (Kammmuscheln) durch ihre einzigartige Schwimmfähigkeit gekennzeichnet. Dagegen haften viele sessile Ostreoiden (Austern) dem Meeresboden fest an, bilden dichte Austernbetten und sind damit Ökosystem-Ingenieure. Im Unterschied zu den Kammmuscheln leben Austern auch in der Gezeitenzone und sind toleranter gegenüber veränderlichen Umgebungsbedingungen. Biv-TRS wird auch (2) untersuchen, wie sich die Prinzipien der Sauerstoff- und Kapazitäts-limitierten Temperaturtoleranz (OCLTT) in den beiden Gruppen auswirken und wie und in welchem Umfang Verschiebungen der frühesten (sublethalen) Temperaturgrenzen durch Ozeanversauerung und Hypoxie oder die kombinierten Wirkungen der TRS verursacht werden können. Weitere Untersuchungen sollen auf organismischer, Gewebe- und zellulärer Ebene die Mechanismen aufklären, die die Temperaturgrenzen festlegen und ihr Verschieben im Zusammenwirken der Faktoren begründen. Die Konzentration auf zwei ökologisch sehr unterschiedliche Muscheltaxa mit reichem Fossilienbestand wird (3) den Vergleich der physiologischen mit paläobiologischen Daten erleichtern. Vorarbeiten legen nahe, dass Austern auf langen Zeitskalen weniger empfindlich auf TRS reagieren als Kammmuscheln und dass die größere physiologische Plastizität der Austern sich auch auf evolutionären Zeitskalen wiederfindet. Die physiologischen Befunde von Biv-TRS werden daher mit Zeitreihen zum Schicksal der beiden Gruppen während Massensterben verglichen, die in anderen Projekten dieser Forschergruppe wie TRS-data und J-Evo erhoben werden.
Coccolithophoriden und kalkiges Nannoplankton dominieren das marine kalzifizierende Phytoplankton seit den letzten ca. 200 Millionen Jahren, beeinflusst durch lang- und kurzfristige globale klimatische Umbrüche. Charakteristische Eigenschaften von Coccolithophoriden-Vergesellschaftungen während warmzeitlicher Perioden mit variablen Hintergrundbedingungen erlauben Einblick in mögliche Reaktionen existierender Spezies auf Veränderungen der Umwelt, die im Zuge des zukünftigen Klimawandels relevant sein werden. Die Herausforderung ist es von fossilen Vergesellschaftungen entsprechende Informationen zu erhalten, um diese Gemeinschaften von kurzlebigen Individuen zu erfassen, deren Fitness und biologischer Erfolg durch die zellulären Vorraussetzungen und ihre Physiologie gesteuert wird. Traditionell ist letzterer Ansatz das Bestätigungsfeld von Biologen und weniger von Mikropaläontologen. Nichtsdestotrotz, ein reichhaltiges Archiv an Zellen, die von Kalzitplättchen umgeben sind - sogenannte Coccosphären - und intakt im fossilen Rekord auftreten, erlaubt es uns, wichtige Informationen über die lebende Zelle, deren Größe, Biomasse, Karbonat, Ontogenese und Wachstumsphasen daraus abzuleiten. Dieses Projekt hat zum Ziel, dass anhand neuer innovativer Methoden die Größe und biogeochemische Charakteristika von Coccolithophoriden-Gemeinschaften im Pazifischen Ozean während des 'warmen' Eishauses des Oligozäns untersucht werden. Um dies zu erreichen, werden neue Datensätze von IODP Site U1553, die im Januar 2020 im Südpazifik gewonnen worden sind, für die Erfassung von Coccolithophoriden-Morphologie und -Zellgrösse während des Oligozäns erarbeitet. Dies wird in Kombination mit Datensätzen zur Größe und Zusammensetzung der Coccolithophoriden-Vergesellschaftungen, der Größe der Coccolithophoriden, Biomasse und Karbonatproduktion erarbeitet werden. Die Größe der Coccolithophoriden-Vergesellschaftungen wird des Weiteren auf Grundlage eines Datensatzes aus den mittleren Breiten des Pazifiks, sowie von zwei Datensätzen der niedere Breiten des Pazifiks erarbeitet werden, um die Einflüsse von Temperatur- und Nährstoffgradienten auf die Struktur von Vergesellschaftungen zu bestimmen. Die durch dieses Projekt geschaffene zelluläre Perspektive, erlaubt es, die wechselnde Präsenz verschiedener Arten während vergangener Warmphasen und deren Auswirkung auf die unterschiedliche Biomasse und Karbonatproduktion zu bestimmen. Dieses Wissen ist von grundlegender Bedeutung für unser Verständnis von Ökosystemen und und biogeochemischen Veränderungen in modernen Phytoplankton Gemeinschaften.
Teilprojekt E9 entwickelt einen theoretisch-methodischen Rahmen für Schlüsselkonzepte des SFB und fokussiert Interdependenzen zwischen Materialität, menschlichem Handeln und Umwelt (soziale und physische). Theorien und Konzepte der Ethnographie und Sozialwissenschaften werden mit solchen aus der Archäologie integriert, um Konzepte wie 'archäologische Industrien', 'produzierende Wirtschaftsweise', 'Mobilität' und 'Migration' zu untersuchen. Das E9-Projekt bietet damit eine erkenntnistheoretische Plattform für die kritische Bewertung von Schlüsselbegriffen und -konzepten, die in den relevanten Disziplinen häufig verwendet, aber selten kritisch reflektiert werden.
Aktinien (Nesseltiere) sind physiologisch und strukturell ausgezeichnet daran angepasst, direkt mit der Koerperoberflaeche aus dem Meere geloeste organische Verbindungen aufzunehmen und zu verwerten. Es ist danach zu fragen, welche generelle Bedeutung dieser Seitenzweig in der marinen Nahrungskette bzw. im Energiefluss hat.
Die Versorgung der Bevoelkerung mit ernaehrungsphysiologisch hochwertigen Pflanzenfetten ist ein wichtiges Anliegen zur Gesunderhaltung der Menschen. Mit dem Ziel der Verbesserung der Fettsaeuremuster in den wichtigsten oelliefernden Pflanzen wird gearbeitet mit: Winterraps, Sommerraps, Rueben, Lein, Sojabohnen, Sonnenblumen.
Es sollen Aussagen moeglich werden ueber die Beeinflussung membrangebundener Steuerungsvorgaenge durch Fremdstoffe.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 513 |
| Europa | 6 |
| Land | 17 |
| Wissenschaft | 276 |
| Zivilgesellschaft | 8 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Förderprogramm | 513 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 513 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 444 |
| Englisch | 111 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Dokument | 1 |
| Keine | 405 |
| Webseite | 107 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 308 |
| Lebewesen und Lebensräume | 496 |
| Luft | 275 |
| Mensch und Umwelt | 514 |
| Wasser | 272 |
| Weitere | 500 |