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.
Innerhalb des letzen Jahrzehnts kam es zu einer explosionsartigen Verbreitung von Technologien, die die Bewegung mobiler Endgeräte registrieren. Dazu gehören Mobilfunknetze sowie Anwendungen im Bereich von GPS und RFID-Funkchips. Diese Daten bergen eine Fülle von Informationen, die einen hohen Nutzen beispielsweise für die Stadt- und Verkehrsplanung, Umweltüberwachung oder Bereitstellung neuer mobiler Dienste besitzen. Gleichzeitig sind Bewegungsdaten und -muster von Personen hoch sensibel, da sie individuelle Gewohnheiten und Verhaltensmuster widerspiegeln.Vor diesem Hintergrund hat die Europäische Kommission bereits im Jahr 2005 das Projekt GeoPKDD ins Leben gerufen. GeoPKDD steht für: 'Geographic Privacy-aware Knowledge Discovery and Delivery' Ziele: GeoPKDD ist ein EU Forschungsprojekt, dessen Ziel die Wissensgewinnung aus Raum-Zeit-Trajektorien unter Erhaltung der Privatsphäre ist. Das Projekt erarbeitet Theorien, Techniken und Modelle für die Aufbereitung, Analyse und Speicherung von Bewegungsdaten, so genannten 'Trajektorien (GPS- und GSM Daten) sowie die Visualisierung raum-zeitlicher Zusammenhänge. GeoPKDD leistet einen wichtigen Beitrag zur konstruktiven Nutzung von Mobilitätsdaten und dem verantwortlichen Umgang mit sensitiver Information. Anwendungsfelder: Die von Fraunhofer IAIS im EU-Projekt entwickelten bzw. eingesetzten Technologien zur Aufbereitung und Analyse von Trajektorien sowie der Visualisierung raum-zeitlicher Zusammenhänge wird derzeit vom IAIS in mehreren Auftragsprojekten der Industrie eingesetzt: Beispielsweise kommt das Know-how zum Einsatz bei der Berechnung von Leistungswerten für Außenwerbeflächen aus GPS-Tracks im Auftrag der schweizer SPR+ (Swiss Poster Research Plus) oder der deutschen ag.ma (Arbeitsgemeinschaft Media-Analyse e.V.).