Biologische Bodenkrusten (Biokrusten) sind Hotspots an mikrobieller Diversität und Aktivität, die als 'Ökosystemingenieure' biogeochemische Kreisläufe (N, P) kontrollieren und die Bodenoberfläche stabilisieren. Biokrusten sind ein komplexes Netzwerk vielfältiger, interagierender Mikroorganismen mit verschiedensten Lebensweisen. In den gemäßigten Breiten ist wenig über die Einflussfaktoren auf Struktur und Funktion der Biokrusten bekannt. Daher wollen wir die Diversität der Mikroorganismen in Biokrusten (Bakterien, Protisten, Pilze und Algen) und ihre biogeochemische Funktion in den Waldflächen der Biodiversitätsexploratorien (BE) entlang von Landnutzungsgradienten untersuchen, um deren Beeinflussung durch Landnutzung und Umweltfaktoren zu verstehen.Das zentral organisierte, neue Störexperiment in den Waldflächen ist eine hervorragende Möglichkeit, um die Entwicklung einer Biokruste unter natürlichen Bedingungen nach einer starken Störung zu verfolgen. Eine Teilfläche simuliert Kahlschlag (die Stämme werden entfernt), die andere Teilfläche einen zukünftig häufiger auftretenden Orkan (Stämme verbleiben auf der Fläche). Wir werden die Entwicklung der Bodenkrusten von einem jungen zu einem reifen Stadium visuell (Flächenbedeckung) und durch Probenahme (Biomasse, Nährstoffe, Bodenorganik, Mikrobiota) mittels Feld-, analytischen und molekularen Methoden regelmäßig über zwei Jahre verfolgen. Außerdem werden wir an der zentralen Bodenbeprobungskampagne in allen 150 Waldflächen teilnehmen und parallel Biokrusten sammeln. Wir werden die mikrobielle Biomasse in der Biokruste quantifizieren, ihre Gemeinschaftsstruktur mittels Hochdurchsatzsequenzierung beschreiben und dies mit dem Umsatz von Stickstoff- und Phosphorverbindungen verschneiden. Um Schlüsselorganismen dieser Prozesse zu identifizieren und in hoher räumlicher Auflösung zu visualisieren, wird zusätzlich ein Laborexperiment unter Anwendung von stable isotope probing und NanoSims durchgeführt. Die Daten zur Biodiversität und funktionellen Genomik werden mit den Nährstoffstatus der Biokrusten (Konzentration und chemische Speziierung von C, N und P) verknüpft. Das Laborexperiment mit stabilen Isotopen wird unser Verständnis von Biokrusten Schlüsselorganismen im N- und P-Nährstoffkreislauf und den Einfluss der räumlichen Heterogenität fundamental verbessern. Diese Daten erlauben zum ersten Mal die quantitative und qualitative Rekonstruktion der wichtigsten Stoffkreisläufe und mikrobiellen Interaktionsmuster in Biokrusten als Reaktion auf Landnutzung und Störung. Abschließend werden die ermittelten Daten in das gemeinsame bodenkundliche Netzwerk der BE integriert und dienen dann als Keimzelle für ein Synthese-Vorschlag mit dem Ziel, die Leistung der Biokruste quantitativ und qualitativ mit anderen Hotspots in Böden, wie Detritus- oder Rhizosphäre, zu vergleichen.
Die kostengünstige und sichere Versorgung mit Strom und Wärme mit Hilfe erneuerbarer Energien ist ein wichtiges Ziel der Energiewende. Ein Mittel, um dieses Ziel zu erreichen, ist eine intelligente Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch innerhalb einer Energieregion mit Hilfe eines virtuellen Kraftwerks. Das funktioniert vor allem in ländlichen Regionen nur, wenn auch kleine Erzeuger und Verbraucher eingebunden werden. Vor diesem Hintergrund werden im Projekt Methoden und Instrumente entwickelt und übertragbar zusammengestellt, mit denen wirtschaftliche Umsetzungen von Kleinanlagen in virtuellen Kraftwerken transdisziplinär erarbeitet werden können, so dass Keimzellen für solche Energieregionen entstehen. Die Arbeiten der SiPE konzentrieren sich auf die Entwicklung und Inbetriebnahme eines virtuellen Kraftwerks für die zu erwartenden kleinen Leistungen. Mit diesem Werkzeug soll eine energiewirtschaftliche Optimierung auch für kleinere Leistungen umgesetzt werden.
Die kostengünstige und sichere Versorgung mit Strom und Wärme mit Hilfe erneuerbarer Energien ist ein wichtiges Ziel der Energiewende. Ein Mittel, um dieses Ziel zu erreichen, ist eine intelligente Abstimmung von Erzeugung und Verbrauch innerhalb einer Energieregion mit Hilfe eines virtuellen Kraftwerks. Das funktioniert vor allem in ländlichen Regionen nur, wenn auch kleine Erzeuger und Verbraucher eingebunden werden. Vor diesem Hintergrund werden im Projekt Methoden und Instrumente entwickelt und übertragbar zusammengestellt, mit denen wirtschaftliche Umsetzungen von Kleinanlagen in virtuellen Kraftwerken transdisziplinär erarbeitet werden können, so dass Keimzellen für solche Energieregionen entstehen. Die Arbeiten des IQIB konzentrieren sich neben der Leitung des Projekts auf die Entwicklung und Anwendung von Analyse- und Visualisierungsinstrumenten zur Erstellung multikriteriell optimierter Szenarien, die transdisziplinär in deliberative-diskursiven Prozessen für die Erarbeitung von Konzepten der Keimregionen auf Basis virtueller Kraftwerke genutzt werden. Die Arbeiten gliedern sich in einzelne Arbeitspakete (s.u.). Die zu entwickelnden und anzuwendenden Gestaltungsinstrumente bestehen aus verschiedenen Elementen. Einen wesentlichen Teil stellen die Instrumente für Analysen und Visualisierung der Szenarien dar, die in der Anwendung die jeweiligen Möglichkeiten aufzeigen und diskutierbar machen (AP2). Diese werden ergänzt um Methoden und Instrumente in anderen Teilen: Analyse von Rahmenbedingungen der Keimzellen, Konzeption und Umsetzung, Monitoring und Transfer.
Fuer den Menschen relevante Umweltchemikalien, z. B. Arzneimittel, Lebensmittelzusatzstoffe, beim Kochen von Speisen entstehende Stoffe, werden auf mutagen Wirkung untersucht. Hierfuer werden zahlreiche Methoden und prokaryotische und eukaryotische Organismen eingesetzt: Tests an Bakterien (Ames-Test, Host-mediated assay), Test an Soma- und Keimzellen von Drosophila melanogaster, cytogenetische Tests am Knochenmark von Kleinsaeugern (Mikrokerntest, SCE-Test u.a.), Specific-locus-Test an embryonalen Pigmentzellen der Maus (Fellfleckentest) sowie als weiterer Test auf transplazentare Mutagenese der Mikrokerntest an embryonalem Blut der Maus.