API src

Found 11 results.

Nitrate uptake kinetics for Thalassiosira gravida and Thalassiosira rotula

15N nitrate uptake assays were conducted using tracer additions of highly enriched (98%) 15N-labeled nitrate for four Arctic-adapted strains of Thalassiosira gravida and three temperate-adapted strains of Thalassiosira rotula. The experiments were carried out to understand the nitrate uptake kinetics of these strains under controlled laboratory conditions. The conduction of the assays comprised in this dataset took place between 2022-03-09 and 2022-07-15 at the Alfred Wegener Institute, Bremerhaven, Germany. Prior to the experiment, the Arctic strains were maintained at 4°C and the temperate strains at 15°C in climate chambers, with a light intensity of 30 µmol photons m-2s-1 and a photoperiod of 16:8h light:dark. The cultures were kept in exponential growth by semi-continuous dilution with K-medium, enriched with silicon and devoid of ammonium. For precultivation, 2L batch cultures of each strain were grown in ESAW medium at a light intensity of 25 µmol photons m-2 s-1 and a light:dark cycle of 16:8h. Arctic strains were cultivated at 9°C, while temperate strains were grown at 16°C, representing their respective lowest optimum temperatures. The initial nitrate concentration in the medium was set to approximately 100 µM L-1 (equivalent to 1/5 K-medium) to ensure sufficient biomass for subsequent 15N isotope analysis. Upon reaching mid-exponential growth phase, a nitrogen depletion procedure was implemented. This involved decanting 90% of the supernatant from the batch culture flasks and resuspending the sedimented cells in nitrate- and ammonia-free modified ESAW medium. This process was repeated twice more over the course of 48 hours, allowing cells to sediment between each dilution step. This dilution series resulted in a calculated final nitrate concentration of 0.1 µM NaNO3 L-1 at maximum, not accounting for ongoing nitrogen uptake by the diatoms, which likely further depleted the dissolved nitrate concentrations. This approach was deemed the best compromise between maintaining a sufficiently dense culture and achieving nitrogen depletion. 24 hours after the final dilution with nitrogen-free medium, the uptake assay was prepared. Aliquots of 40 ml culture from the batch cultures were transferred into 50 ml culture flasks for the nitrate addition treatments. The experimental design included seven nitrate levels (each with four replicates) and a nitrate-depleted control treatment. The seven nitrate concentrations tested were 0.1, 0.4, 0.8, 2, 10, 50, and 100 µmol NaNO3 L-1. For concentrations of 2 µmol NaNO3 L-1 and below, a 1:1 ratio of 14N:15N was used, while a 9:1 ratio was employed for concentrations above 2 µmol NaNO3 L-1. The experimental units were incubated for 40 minutes under the same conditions as the batch cultures. Following incubation, the samples were filtered onto pre-combusted glass microfiber filters (Whatman GF/F, Maidstone, UK). To reduce dissolved 15N contamination on the filter, an additional 100 ml of nitrate-free medium was filtered through each sample. The filters were then dried at 60°C for 48 hours before being folded into tin capsules and stored in the dark until further analysis. Particulate organic carbon (POC), particulate organic nitrogen (PON), and the particulate 15N:14N ratio were measured using an elemental analyzer (Flash 2000, Thermo Scientific, Karlsruhe, Germany) coupled to an isotope ratio mass spectrometer (IRMS, Thermo Scientific, Karlsruhe, Germany), following the methodology described by Morrien et al. (2017).

Gas exchange and isotopic data of Scots pine seedlings exposed to heat and hot drought stress and a recovery phase

The data describes plant gas exchange dynamics and isotopic signatures of respiration, tissues and compounds of Pinus sylvestris seedlings exposed to a control, heat and combined drought-heat treatement as well as a recovery period. The experiment was performed in individual tree chambers in a scientific glasshouse facility at KIT IMK-IFU Garmisch-Partenkirchen, Germany.

Observational carbon and nitrogen zooplankton stable isotope and environmental data in the North Atlantic Ocean from 2009-2018

Calanus (copepod) sampled by the Continuous Plankton Recorder (CPR) survey (https://www.cprsurvey.org/) in the North Atlantic from 2009-2018 were analysed for stable carbon (d13C) and nitrogen (d15N) isotopes. The stable isotope analysis was done by the Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC) as part of National Environmental Isotope Facility (NEIF). Samples were loaded into an Elementar (Hanau, Germany) Pyrocube elemental analyser, which converted carbon and nitrogen in the samples to carbon dioxide (CO2) and nitrogen (N2) gases. δ13C and δ15N of evolved gases were measured on a Thermo-Fisher-Scientific (Bremen, Germany) Delta XP Plus isotope ratio mass spectrometer. The system was calibrated using laboratory standards and then independently checked for accuracy using USGS 40 glutamic acid reference material (Qi et al., 2003; Coplen et al., 2006). Measurement precision was assessed by running replicates of laboratory standards and resulted in a standard deviation (SD) consistently < 0.1‰ and 0.2‰ for δ13C and δ15N, respectively.This observational dataset was used together with environmental variables (sea surface temperature, mixed layer depth, chlorophyll a, wind speed) to develop Bayesian spatial models and to produce yearly and seasonal isoscapes (spatial modelling of stable isotope ratio) for 1998-2020 (Espinasse 2022).

TOC, TIC, TN and TS contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained saltmarsh deposits of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea Coast

The dataset compiles total organic carbon (TOC), total inorganic carbon (TIC), total nitrogen (TN) and total sulfur (TS) contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained deposits (clay, loam) over sandy subsoils of the saltmarsh of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea coast. Sampling was performed in September 2016 along three transects spanning from the high saltmarsh to the pioneer zone. At each sample point, soil samples were taken from the first 5 cm of the upper part (top samples) and from the deepest 5 cm of the lower part (bottom samples) of the fine-grained deposit. If the fine-grained deposit layer had a thickness < 10 cm, only one bulk soil sample (single samples) was taken for the depth range equal to the deposit thickness. Samples were ground to fine powder. TIC was measured on oven-dried samples coulometrically with an Analytik Jena multi EA 4000 analyzer. The total carbon (TC), TN, and TS were analyzed using a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer. The TOC contents were calculated as the difference between TC and TIC. TOC, TN, and TS contents are reported based on the original dry mass. For isotope analysis, dried and homogenized samples were weighed in tin cups and combusted in a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer, connected to a Thermo Finnigan MAT 253 gas mass spectrometer via a Thermo Conflo IV split interface. The δ13C values of TOC were measured after decalcification of the ground powders with p. a. grade HCl. The TN and δ34S analysis were carried out on a separate aliquot of sample powder. The isotope results are given in the conventional δ-notation.

TOC, TIC, TN and TS contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained saltmarsh deposits of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea Coast

The dataset compiles total organic carbon (TOC), total inorganic carbon (TIC), total nitrogen (TN) and total sulfur (TS) contents and stable isotope signatures (δ13C of TOC, δ15N, δ34S) of fine-grained deposits (clay, loam) over sandy subsoils of the saltmarsh of the barrier island Spiekeroog at the southern North Sea coast. Sampling was performed in September 2016 along three transects spanning from the high saltmarsh to the pioneer zone. At each sample point, soil samples were taken from the first 5 cm of the upper part (top samples) and from the deepest 5 cm of the lower part (bottom samples) of the fine-grained deposit. If the fine-grained deposit layer had a thickness < 10 cm, only one bulk soil sample (single samples) was taken for the depth range equal to the deposit thickness. Samples were ground to fine powder. TIC was measured on oven-dried samples coulometrically with an Analytik Jena multi EA 4000 analyzer. The total carbon (TC), TN, and TS were analyzed using a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer. The TOC contents were calculated as the difference between TC and TIC. TOC, TN, and TS contents are reported based on the original dry mass. For isotope analysis, dried and homogenized samples were weighed in tin cups and combusted in a Thermo Scientific Flash EA Isolink Elemental Analyzer, connected to a Thermo Finnigan MAT 253 gas mass spectrometer via a Thermo Conflo IV split interface. The δ13C values of TOC were measured after decalcification of the ground powders with p. a. grade HCl. The TN and δ34S analysis were carried out on a separate aliquot of sample powder. The isotope results are given in the conventional δ-notation.

Analyse der räumlichen Sedimentverteilung in der Laguna Potrok Aike (ASADO)

Durch die Kartierung der Oberflächensedimente der Laguna Potrok Aike (Argentinien) können Erkenntnisse über die Prozesse gewonnen werden die die räumliche Verteilung der Sedimente, ihre geochemischen Eigenschaften und die Verfügbarkeit von Nährstoffen in einem rezenten Maarsee kontrollieren. Als Vorbereitung auf die geplante Tiefbohrung im Rahmen des ICDP (International Continental Scientific Drilling Program) ist ein solches Prozessverständnis nötig für eine verbesserte Interpretation der zu erbohrenden langen Sedimentkerne aus dem zentralen Seebecken. Mit der Kartierung werden fünf Aspekte der räumlichen Sedimentverteilung untersucht: (1) Welche Ablagerungsprozesse sind wichtig für die Sedimentverteilung im See und ist es möglich Partikel zu identifizieren, die einen langen äolischen Transportweg hatten? (2) Änderungen der Redox Bedingungen spiegeln sich im Fe/Mn-Verhältnis wider. Kann das Fe/Mn-Verhältnis somit als Proxy für Seespiegelschwankungen in der Vergangenheit verwendet werden? (3) Es wird angenommen, dass die Konzentration von Phosphor sich mit der Wassertiefe ändert. Wo ist die Quelle dieser hohen Phosphorwerte und wie beeinflussen Änderungen die Biologie des Sees und die seeinterne Ausfällung von Karbonaten? (4) Die Eignung der stabilen Isotope (13C, 15N) als Indikator für die Nähe der Uferlinie zur Kernposition wird überprüft. (5) Mit der Kartierung wird überprüft, ob die Pollenvergesellschaftung in den Sedimenten räumlich variiert und somit ein vergleichbares Paläoklimasignal für alle untersuchten Kernpositionen liefern kann.

Die Rolle der aktiven organischen Substanz als dynamischer Speicher im Stoffumsatz

Anhand dem Verbleib der stabilen Isotope 13C und 15N in verschiedenen organischen Bodenkompartimenten, in der Bodenloesung und der Atmosphaere wurden im Teilprojekt Humusdynamik C- und N-Transformationsprozesse organischer Substanzen im Boden bilanziert und deren Umsatzraten abgeleitet. Als Steuergroessen hierfuer wurde die Struktur der mikrobiellen Biomasse, unterschiedliche pedogene Ausgangsbedingungen (Bodenart) und verschiedene Bodenbearbeitungsvarianten betrachtet. Die Kenntnis der Dynamik des mikrobiell gesteuerten Stoffumsatzes organischer Substanzen soll eine nachhaltige Landbewirtschaftung sowie die Prognose von Humusgehaltsaenderungen ermoeglichen. Die Untersuchungen mit praxisorientierten und methodischen Fragestellungen fanden auf Laborebene (Batch-Inkubation) und im Freiland statt. Die bisherigen Laboruntersuchungen zeigen, dass Bodenart und Bodenbearbeitung einen deutlichen Einfluss auf die Struktur von Mikroorganismen in ihrer Funktion im C- und N-Umsatz haben. Ueber Minimalbodenbearbeitung (Mulch), wie sie im integrierten Pflanzenbau in Scheyern praktiziert wird, werden die Naehrstoffe im Boden konserviert, zumal die Mineralisation insgesamt geringer war und die Zersetzerorganismen eine hoehere pilzliche Biomasse und hoehere C-Ausnutzungseffizienzen aufwiesen im Vergleich zur konventionellen Bodenbearbeitung (oekologischerLandbau). Desweiteren traten besonders bei konventioneller Bodenbearbeitung hohe positive C- und N-priming-Effekte auf, die zu einer zusaetzlichen Mineralisierung von organischer Bodensubstanz fuehrten. Im Feldversuch konnte die Senkenfunktion der mikrobiellen Biomasse nach der Einarbeitung von 15N-markiertem Kleematerial gezeigt werden. Waehrend der Vegetationsperiode wurde ein N-Fluss (14N und 15N) von ca. 110 kg ha hoch minus 1 berechnet. Hohe Gehalte an organischem 15N im Unterboden (70 kg ha hoch minus 1) zur Ernte weisen darauf hin, dass ueber die Rhizodeposition des Winterweizens waehrend der Vegetationsperiode bedeutende Mengen an N in den Boden eingetragen wurden. Die Resultate stuetzen die These, dass Aufgrund einer N-Schleife im System Boden-Pflanze der tatsaechliche N-Fluss aus dem Boden in die Pflanze den apparenten N-Fluss uebersteigt. Das Projekt liefert Basisdaten zur Validierung von C- und N-Umsatzmodellen und nimmt damit eine zentrale Stellung bei der Bewertung von Boeden als Pflanzenstandorte und den dadurch moeglichen Belastungen des Grundwassers und der Atmosphaere ein.

Biologische Verfahren zur Bodensanierung^Teilverbund 5 - Teilvorhaben 4: Analyse der Bindungsstukturen nicht extrahierbarer TNT-Transformationsprodukte, Teil 5: Langzeit- und Remobiliserungsverhalten von Schadstoffe - TV 3: Analyse der Bindungstrukturen gebundener TNT-Rueckstaenden im Boden nach biologischer Behandlung und Remobilisierungsversuche

Bedeutung der pflanzlichen Rhizodeposition für die Bildung und Stabilisierung der organischen Bodensubstanz

Während der Vegetation können bis zu 20 Prozent der Netto-CO2-Assimilation ( 10 t ha a(-1)) durch Pflanzenwurzeln wieder an den Boden freigesetzt werden. Diese Rhizodeposition ist von beträchtlicher bodenökologischer Relevanz. Sie beeinflußt die pflanzliche Nährstoffaneignung ebenso wie die mikrobielle Besiedlung der Wurzeln. Demgegenüber ist der Umsatz dieser freigesetzten Verbindungen im Boden und insbesondere deren Beitrag zur Bildung und Stabilisierung der organischen Bodensubstanz (OBS) weitgehend unklar. Das vorliegende Teilprojekt soll einen Beitrag zur Klärung leisten. In Modellzeitreihenversuchen mit Boden aus ausgewählten Varianten der Hallenser und Bad Lauchstädter Dauerversuche sollen in sog. Doppelkompartimentgefäßen (getrennter, gasdichter, sterilisierbarer Sproß- und Wurzelraum) Pflanzensprosse simultan mit 14CO2 und 15NH3 begast und danach der 14C- bzw. 15N-Netto-Einbau in die verschiedenen physikalischen und chemischen OBS-Fraktionen verfolgt werden. Die Untersuchungen sollen Aufschluß über den Mengenanteil und den zeitlichen Verlauf der Umwandlung der Rhizodeposition in die OBS ermöglichen und ordnen sich daher in die Teilaspekte 4 (Umsatz verschiedener C-Pools) sowie 2 (Wechselwirkungen mit der Mineralphase) und 3 (Stabilisierung durch physikalische Trennung) des Schwerpunktprogrammes (SPP) 1090 ein.

Biologische Verfahren zur Bodensanierung, Teilverbund 5 - Teilvorhaben 4: Analyse der Bindungsstukturen nicht extrahierbarer TNT-Transformationsprodukte

1 2