Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikrooganismen werden als treibende Faktoren für die Zusammensetzung und Diversität von Pflanzengemeinschaften angesehen. Oomyceten (z.B. Pythium) und Cercozoen (z.B. Plasmodiophora) gehören zu den weltweit bedeutendsten Pflanzenparasiten. Neben Feldfrüchten besiedeln sie ein weites Spektrum von Wirtspflanzen und üben darüber wahrscheinlich einen wichtigen, bisher aber nicht erforschten Einfluss auf die Diversität von natürlichen Pflanzengemeinschaften aus. Trotz ihrer funktionellen Bedeutung wurde ihre Verbreitung in natürlichen Lebensräumen noch nie systematisch untersucht. Molekulare Sequenziermethoden erlauben es nun die Diversität und Verbreitung mikrobieller Pathogene in nie dagewesener Genauigkeit in Böden und Pflanzen zu bestimmen. In Böden aller 300 experimenteller Plots in Grünland und Wäldern der Biodiversitätsexploratorien und in Rhizosphärenproben des BELOW Subprojekts sollen über High-troughput Illumina Sequenzierung die Diversität und die natürlichen Reservoirs von zwei Protistengruppen, Oomyceten und Cercozoen , untersucht werden. Beide Protistengruppen sind funktionell hochdivers und decken ein breites Spektrum von fakultativen zu obligatorischen Pflanzenparasiten bis hin zu freilebenden Bakterivoren ab, wobei manche parasitische Taxa einen Teil ihres Lebenszyklus als Saprotrophe verbringen. Die Biodiversitätsexploratorien bieten die Möglichkeit den Einfluss der Intensivierung von Landnutzung auf die Verbreitung von Pflanzenparasiten in verschiedenen geographischen Regionen Deutschlands zu untersuchen. Netzwerkanalysen ermöglichen es komplexe Gemeinschaften interagierender Mikroorganismen zu analysieren und potenzielle Hubs d.h. zentral agierende Pflanzenpathogene, mögliche pathogen-unterdrückende Bodengemeinschaften, und ihre Beziehung zu Wurzelmetaboliten und Pflanzentraits zu identifizieren. Erstmal würde eine großflächige Studie zur Verbreitung dieser hochdiversen und funktionell bedeutenden Pflanzenpathogene in natürlichen Habitaten durchgeführt. Diese Studie wird einen wichtigen Beitrag leisten um Faktoren zur Unterdrückung von Pflanzenparasiten durch Bewirtschaftungsverfahren zu identifizieren und Hinweise für Pathogenausbrüche liefern.
In dem Projekt werden Diversität und funktionelle Eigenschaften von mikrobiellen Gemeinschaften erfassten, die im unterirdischen Teil der 'Critical Zone (CZ)' terrestrischer Lebensräumen leben, entlang eines Gradienten von Aridität, d.h. dem EarthShape Transekt in der küstennahen Cordillera in Chile. Es wird überprüft, ob (1) der terrestrische unterirdische Lebensraum verbunden mit der oberirdischen CZ und damit von klimatischen Bedingungen beeinflusst ist. Die CZ ist eine dünne lebende Schicht der Erde, die Atmosphäre und Geosphäre verbindet. Sie wird zunehmend von menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Der unterirdische Teil der CZ mit der Verwitterungszone ist ein aktiver Teil der tiefen Biosphäre, die aus Lebensräumen unterhalb der Erdoberfläche besteht und zu den am wenigsten verstandenen Lebensräumen der Erde zählt. Verwitterungsprozesse transformieren hartes und biologisch inertes Muttergestein zu brüchigem verwitterten Gestein, das eine hervorragende Grundlage für Organismen darstellt und aus dem sich Boden entwickelt. Daher ist die Verwitterung von Gestein ganz entscheidend für die Aufrechterhaltung des Lebens, da sie Nährstoffe für die Organismen bereitstellt. Mit Gestein verbundene Lebensformen haben vermutlich Schlüsselrollen, um die Erde so zu gestalten, dass Leben möglich ist. Außerdem wird das Projekt untersuchen, (2) ob die Artenvielfalt und die damit verbundene Abundanz der mikrobiellen Verwitterungsprozesse an der Verwitterungsfront in der Tiefe zunehmen. Die mikrobiellen Gemeinschaften in der Übergangszone von Muttergestein zu Saprolit könnten einen gemeinsam phylogenetischen Ursprung mit nicht-photoautotrophen Organismen von Felsoberflächen haben. Dagegen könnten Gemeinschaften, die zu Verwitterungsprozessen im Saprolit in Bezug stehen, einen phylogenetischen Ursprung mit den mikrobiellen Gemeinschaften aus Böden teilen. (3) Pro- und eukaryotische Mikroorganismen bilden ein Netzwerk, das die Auflösung von Mineralien hauptsächlich an der Verwitterungsfront und in tiefen Saproliten-Profilen steuert. Tiefe taxonomisch Einblicke auf Artniveau werden durch DNA-Sequenzierung (pair-end reads), die auf Amplikon-basiertem Metabarcoding beruht, möglich. Gensequenzen funktioneller Gene werden verwendet, um Abundanzen und phylogenetische Diversität von Aktivitäten der Biomassebildung und Mineralienverwitterung zu bestimmen. Ein neuartiges aufwändiges Protokoll zur Extraktion von DNA wird verwendet, das intrazelluläre DNA lebender Zellen von dem extrazellulären DNA Pool und Dauerstadien (bakteriellen Endosporen) abzutrennen erlaubt. Das ist wichtig, um die Hypothese, ein Fortschreiten der Verwitterungsfront sei ein rezentes Merkmal, das auch heute noch evolviert, entlang des EarthShape-Transekts zu evaluieren. Das Projekt nutzt die Bohrkampagne wie von der DeepEarthshape-Gruppe vorgeschlagen, d.h. eine Bohrung durch Boden und Saprolit bis zum unverwitterten Mutterboden an den vier Untersuchungsgebieten entlang des Ariditätsgradienten.
Der Abbau von Totholz stellt einen wichtigen Prozess im globalen Kohlenstoffkreislauf der Wälder dar. Die biotischen Hauptagenten des Holzabbaus sind Mikroorganismen und Insekten, aber während Insekten in den Tropen den Holzabbau beschleunigen, wirken sie in der gemäßigten und borealen Zone neutral oder sogar negativ auf den Holzabbau. Insekten interagieren eng mit holzzersetzenden Mikroorganismen, einschließlich symbiotischer Assoziationen, Facilitation und Konkurrenz. Es ist jedoch unklar, wie sich die Auswirkungen von Insekten auf mikrobielle Gemeinschaften entlang globaler Klimagradienten verändern. Während lokale Feldstudien und Laborexperimente gezeigt haben, dass Insekten-Mikroorganismen-Interaktionen den Holzabbau sowohl beschleunigen als auch verlangsamen können, wurde bisher nicht untersucht, ob dieser Mechanismus erklärt, warum sich die Auswirkungen von Insekten auf den Abbau so stark von tropischen zu borealen Wäldern ändern. In dem vorgeschlagenen Projekt werden wir die erste globale Studie zu Insekten-Pilz-Interaktionen in Totholz durchführen, indem wir Holzproben aus einem globalen Experiment verwenden, das Behandlungen umfasste, die entweder Insekten Zugang gewährten oder Insekten ausschlossen (Seibold et al. 2021, Nature). Die Holzproben wurden bereits gesammelt und nun sollen die Pilz- und Bakteriengemeinschaften durch DNA-Sequenzierung bestimmt werden, um die Effekte der Insekten zu untersuchen. Dieser Ansatz ermöglicht es zu untersuchen, wie globale Klimagradienten die Interaktionen zwischen Insekten und holzzersetzende Pilzen und Bakterien beeinflussen. Dies wird zu einem besseren Verständnis darüber beitragen, wie Insekten die mikrobielle Biodiversität beeinflussen und wie sich diese Effekte auf den Holzabbau übertragen. Wir werden fünf Hypothesen testen bezüglich der Effekte von Insekten auf Mikroorganismengemeinschaften in Relation zu globalen Klimagradienten. Dabei werden wir Diversität auf verschiedenen Ebenen (alpha- und beta-Diversität), sowie Maße für Spezialisierung basierend auf Netzwerkanalysen und phylogenetische Diversität betrachten.Angesichts des globalen Klimawandels und des anhaltenden Verlusts an Biodiversität, einschließlich unter den Waldinsekten, ist ein besseres Verständnis der Effekte des Klimas auf die komplexen Beziehungen zwischen holzbewohnenden Insekten und Mikroorganismen erforderlich, um die Zukunft der globalen Kohlenstoffsenke im Wald vorherzusagen. Wir sind zuversichtlich, dass das vorgeschlagene Projekt ein wichtiger Schritt ist, um diese Wissenslücke zu schließen und damit nicht nur für die Wissenschaft, sondern auch für die Umwelt- und CO2-Politik von großer Bedeutung sein wird.
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.
Dieses Koordinatorprojekt unterstützt die Koordinatorin und das steering committee bei der wissenschaftlichen Ausrichtung, der Organisation und der Verwaltung des Schwerpunktprogrammes (SPP) 1704. Sein Hauptziel ist es, das Zusammenspiel von trait Diversität und ökologischen Dynamiken in multitrophischen mikrobiellen planktischen oder Biofilm-assoziierten Lebensgemeinschaften durch die Kombination von Experimenten, Freilanduntersuchungen und mathematische Modelle zu untersuchen. Das Koordinatorprojekt unterstützt die interdisziplinäre Kooperation, wissenschaftliche Synergien und die Bildung von Netzwerken innerhalb des SPP 1704 sowie seine internationale Sichtbarkeit, die Entwicklung und Pflege einer informativen Homepage einschließlich einer Literaturdatenbank und eines Intranet für den intensiven Informationsaustausch innerhalb des SPP 1704. Es ist verantwortlich für die Organisation der Jahrestreffen und der internationalen Konferenzen sowie der Workshops und Summer Schools des SPP 1704 und der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses und der Gleichstellung. Es unterstützt die internationalen Gäste des SPP 1704 und ist verantwortlich für die Verwaltung von Reisemitteln und Publikationskosten innerhalb des SPP 1704.
The Arctic Greening Database v0.1 is an open access database created as part of the ETH+ project "Unraveling biogeochemical, microbial and vegetation feedbacks driving soil development and Arctic greening under a warming climate". The database contains data on soil, vegetation, microbial, and environmental properties from 14 active-layer tundra sites sampled in 2022 and 2023 on Svalbard. The spatially-explicit field observations, field and laboratory measurements provides an interdisciplinary collection of data from a remote and data-poor region to study linkages between vegetation, microbiome and pedogenesis in the context of Arctic Greening. The database is structured hierarchically with four connected levels: site, plot, sample, and species. At the site level, aggregated data are provided (e.g. GHG fluxes). This is followed by plot-level data (e.g. plant functional type cover) that connects to sample-level data (soil organic matter content) and species-level data. Tables at the same level are connected via one-to-one relationships, from a broader to finer level one-to-many relationships are in place. Sampling and measurement procedures are described in Section 2 of the database description. The metadata file accompanying a specific .csv file provides further information on data creation, sample processing and units. The current version of the dataset consists of a reduced set of tables that will be updated soon with more curated data from Svalbard and Northern Norway (Finnmark). A more extensive overview of the data will be published as a data paper in the future.
Der Wurzelgallennematode Meloidogyne javanica und der Erreger der Fusariumwelke, Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici sind bedeutende Welkeerreger im Gemüsebau des Mittleren Ostens wie auch weltweit. In der Praxis treten beide Erreger häufig gemeinsam auf und verursachen synergistische Ertragsverluste. Die Bekämpfung beider Pathogene gestaltet sich als äußerst schwierig, wobei eine völlige Ausschaltung beider Pathogene in der Regel kaum möglich ist. In den vergangenen Jahren wurde das durch die beiden Pathogene hervorgerufene Welkesyndrom primär durch Bodenbegasung mit Methylbromid bekämpft. Die völlige Abhängigkeit von diesen zwar wirkungsvollen, aber auch umweltschädigenden Pflanzenschutzmitteln hat die Entwicklung alternativer Bekämpfungsverfahren über Jahre verhindert. Der Einsatz von Methylbromid wird ab dem Jahre 2001 verboten, da dieses Pestizid das Bodenleben zu 90 Prozent abtötet und in erheblichem Maße zur Zerstörung der Ozonschicht beiträgt. Die Entwicklung wirkungsvoller und umweltfreundlicher Bekämpfungsverfahren stellt eine der aktuellen Herausforderungen in der Phytomedizin dar. Eine der Möglichkeiten soll in dem vorliegenden Projekt näher untersucht werden. Durch Steigerung der Effektivität antagonistischer Mikroorganismen sowie gleichzeitiger Applikation von Mikroorganismen mit unterschiedlichem Wirkungsmechanismus wird die Bekämpfung des Welkesyndroms an Tomaten untersucht. Im einzelnen ergeben sich folgende Ziele: 1) Verbesserung der Wirksamkeit der antagonistischen Mikroorganismen Pseudomonas fluorescens T58 und Bacillus megaterium 25-6, sowie Trichoderma harzianum T-35 und T-203, 2) Optimierung von Formulierung und Applikation der Antagonisten, und 3) grundlegende Untersuchungen zur Wirkung der verbesserten Stämme auf Pflanzenentwicklung, Befallsverlauf und mikrobielle Diversität im Boden. Die Antragsteller verfügen über langjährige Erfahrungen zum Einsatz antagonistischer Mikroorganismen und der Bekämpfung des Welkesyndroms.
Neue Pilotstudie des European Molecular Biology Laboratory (EMBL) untersucht unerforschte mikrobielle Vielfalt, Auswirkungen von Schadstoffen und Vorkommen von Antibiotikaresistenzen entlang des Rheins – Ziel ist, Zustand von Ökosystemen europäischer Wasserwege besser zu verstehen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des EMBL untersuchen Biodiversität und Ökosysteme des Rheins, seiner Nebenflüsse und umliegender Seen in Rheinland-Pfalz. „Mit Hilfe modernster biomolekularer Technologien (Multinomics) möchten wir mit dem EMBL die komplexen Einflüsse verschiedenster Schadstoffe auf die Biodiversität und die Ökosysteme am Rhein erfassen. Unser Ziel ist es, genau zu verstehen, was auf mikrobieller Ebene geschieht, damit wir Schutzmaßnahmen noch gezielter und wissensbasiert anpassen können – eingebettet in einen europäischen Wissenschaftsrahmen. Wir sind zuversichtlich, dabei auch mikrobiellen Aktivitäten zu begegnen, die zum Abbau von Schadstoffen beitragen können“, sagte Klimaschutzministerin Katrin Eder beim Besuch in Worms anlässlich einer Zeremonie zur Übergabe des Zuwendungsvertrags. Im Anschluss erfolgten Probenentnahmen direkt vor Ort. „Wir freuen uns sehr über die direkte Unterstützung durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz für diese Arbeiten am Rhein“, sagte Prof. Peer Bork, Interim Generaldirektor des EMBL und wissenschaftlicher Direktor der Traversing Ecosystems (TREC)-Initiative. „Wie schon bei unserer europäischen Küstenexpedition steht auch hier die enge Zusammenarbeit mit unseren Partnern im Zentrum unserer Bemühungen, Biodiversität und Ökosysteme auf molekularer und zellulärer Ebene zu verstehen.“ Der Fokus des Projekts liegt auf den Mikrobiomen in Gewässern und dem diese umgebenden Erdreich in Gegenden mit unterschiedlich hoher Belastung durch menschliche Aktivitäten. Der Rhein ist einer der längsten Flüsse Europas und fließt durch sechs zentraleuropäische Länder, bevor er in die Nordsee mündet. Entlang seines Verlaufs beherbergt er eine enorme, meist unsichtbare Vielfalt an mikrobiellen Lebensgemeinschaften. Organismen und Lebensgemeinschaften sind Teil komplexer Netzwerke aus biologischen Wechselwirkungen und Umweltfaktoren. Ein umfassendes Verständnis dieser komplexen Verflechtungen zwischen Mikroben, größeren Organismen und geochemischen Prozessen ist entscheidend, um ökologische Zusammenhänge zu verstehen. Das Projekt steht exemplarisch für die Vision des EMBL, das Leben im Kontext zu verstehen – durch molekulare Ansätze und internationale Zusammenarbeit und ist Teil der gesamteuropäischen TREC-Initiative. Die Pilotstudie untersucht daher die mikrobielle Biodiversität sowie die Auswirkungen von Umweltveränderungen – etwa durch Verschmutzung – auf mikrobielle Ökosysteme. Forschende des EMBL analysieren Boden-, Sediment- und Wasserproben, um das Metagenom – also das gesamte genetische Material aller Organismen in einer Umweltprobe – zu entschlüsseln und das Vorkommen von Antibiotikaresistenzgenen zu bestimmen. So kann erfasst werden, welche Arten vorkommen, in welcher Häufigkeit, und wie sich Resistenzen zwischen verschiedenen Ökosystemen verbreiten. Darüber hinaus werden Schadstoffe wie Pestizide, synthetische Hormone, Arzneimittelrückstände, Mikroplastik und sogenannte „Forever Chemicals“ (PFAS) identifiziert, um ihre Auswirkungen auf Biodiversität und Ökosysteme zu kartieren. Die Untersuchungen tragen auch zur Bewertung mikrobieller Aktivitäten bei, die potenziell zum Abbau solcher Substanzen beitragen können. In Rheinland-Pfalz wird das interdisziplinäre Expeditionsteam an insgesamt sieben Standorten Proben entnehmen. Mithilfe modernster Technologien, können die Forschenden das mikrobielle Leben – die Grundlage vieler ökologischer Prozesse – mit bisher unerreichter Präzision untersuchen. Um langfristige Veränderungen in der Wasser- und Bodenqualität zu erkennen, werden systematische Zeitreihen eingerichtet. Diese ermöglichen die frühzeitige Erkennung schleichender ökologischer Veränderungen und die Entwicklung gezielter Gegenmaßnahmen. Professor Bork ergänzte: „Wir möchten neueste Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung rasch in praxisrelevante Anwendungen überführen. Das EMBL liefert datenbasierte Erkenntnisse zu zentralen Umweltaspekten wie Verschmutzung und antimikrobieller Resistenz, die Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträgern helfen können, wissenschaftlich fundierte Maßnahmen zu ergreifen. Mit dieser Pilotstudie legt das EMBL den Grundstein für zukünftige europaweite Expeditionen zu Süßwasserökosystemen – Forschung mit hoher gesellschaftlicher Relevanz.“ Die Erweiterung der EMBL-Expeditionsforschung auf Süßwasserökosysteme wird von der Klaus Tschira Stiftung unterstützt. Das Pilotprojekt in Rheinland-Pfalz wird durch das Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz im Rahmen des Projekts „Nutzung von Mikroben für den Umweltschutz und für die Zukunftsfähigkeit des Lebens im Rheingebiet von Rheinland-Pfalz“ gefördert. „Von der Artenvielfalt bis zur Trinkwassergewinnung – das Leben spielt sich am Fluss ab und so profitieren alle von einem gesunden Ökosystem Rhein“, schloss Eder.
Böden sind als Standort für Pflanzen und Lebensraum für eine Vielzahl von Mikroorganismen ein integraler Bestandteil von Ökosystemen. Das Kernprojekt Boden stellt grundlegende Daten über Bodeneigenschaften und Bodenfunktionen bereit. Wir organisieren zudem koordinierte Bodenprobenahmen auf den Experimentier-Flächen (EP) und beteiligen uns an der Synthese in den Biodiversitäts Exploratorien (BE). Im Vordergrund steht dabei die Fragestellung, wie sich Landnutzung und Biodiversität auf den Eintrag, die Speicherung und die Stabilität von Kohlenstoff und Nährstoffen im Boden auswirken. In der vergangenen Projektphase der BE haben wir 2017 die koordinierte Bodenprobenahme auf allen EP wiederholt und grundlegende Bodenparameter für weitere Projekte zur Verfügung gestellt. Wir haben zudem das Monitoring des Streufalls auf allen Waldflächen fortgesetzt. Wir konnten zeigen, dass der Streufall in den ungenutzten Wäldern größer als in genutzten Wäldern war, wozu insbesondere die größere Menge an Zweigen, Ästen und Früchten im ungenutzten Wald beitrug. Die Umsatzzeiten von Kohlenstoff in der organischen Auflage zeigen, dass diese sowohl durch den Standort (z.B. pH Wert, Nährstoffverfügbarkeit) als auch durch die Qualität der Streu beeinflusst werden. Der Abbau von organischer Substanz wurde auf allen Experimentier-Flächen in situ durch Messung der Bodenatmung bestimmt. Durch die Trockenheit im Sommer 2018 waren die gemessenen Bodenatmungsraten gering. Trotzdem konnten im Wald Effekte der Untersuchungsregion, der Landnutzung und der Hauptbaumart nachgewiesen werden. Die Nährstoffauswaschung wurde mit Austauscherharzen im Jahr 2018/19 kumulativ bestimmt, so dass die Analyse noch nicht abgeschlossen ist. In der kommenden Projektphase werden wir das Bodenmonitoring auf allen EP fortsetzen. In enger Kooperation mit anderen Projekten werden wir eine weitere Bodenprobenahme auf allen 300 EP organisieren. Diese Probenahme wird dann auch die neu etablierten Wald- und Grünlandexperimente einschließen. Auf allen Flächen werden wir grundlegende Bodeneigenschaften und Indikatoren für die Bodenqualität bestimmen, auch um die Vergleichbarkeit der neuen Versuchsflächen mit den bisherigen Untersuchungsflächen (den Kontrollflächen) sicherzustellen. Wir werden das Bodenprobenarchiv sowie das Streufall-Monitoring in den BE fortführen. Da die zentrale Frage des Waldexperiments ist, inwiefern ein Lückenschlag durch geänderte Resourcenverfügbarkeit die Biodiversität beeinflusst, werden wir in den neu etablierten Lücken sowohl den Streueintrag, als auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden bestimmen. Wir werden überprüfen, ob diese Änderungen in der Nährstoffverfügbarkeit durch den Abbau von organischer Bodensubstanz bedingt werden. Dazu werden wir die Bodenatmung, Enzymaktivitäten, den Streuabbau und die Aktivität der Bodenfauna bestimmen. Zusätzlich zu unseren bisherigen Synthese-Aktivitäten werden wir dann zur gemeinsamen Bewertung des Waldexperimentes beitragen.
Totholzstämme repräsentieren eine kohlenstoff- (C) und energiereiche aber zugleich stickstoff-(N)arme Ressource in Waldökosystemen. Biologische N2-Fixierung durch freilebende diazotrophe Mikroorganismen trägt zur N-Anreicherung im Totholz bei. Über die Funktion der Diazotrophen für die N-Versorgung von totholzbewohnenden Organismen und für den Totholzabbau ist bislang wenig bekannt. In den Biodiversität-Exploratorien existieren unterschiedliche Bedingungen für diazotrophe Mikroorganismen durch Totholzstämme von 13 Baumarten, die im BeLongDead-Experiment auf 30 Flächen exponiert sind. Ein Ziel des Projektantrags ist den Beitrag der N2-Fixierung zur N-Anreicherung zu quantifizieren und die aktiven diazotrophen Gemeinschaften in den Totholzstämmen des BELongDead-Experiments zu identifizieren. Ein weiteres Ziel ist die experimentelle Überprüfung von Einflussfaktoren auf die N2-Fixierung, Quantität und Diversität der aktiven diazotrophen Gemeinschaft und auf den Transfer von fixierten N zu holzabbauenden Mikroorganismen. Unsere Hypothesen sind, (1) N2-Fixierungsrate und Diversität von Diazotrophen im Totholz unterscheiden sich zwischen den 13 Baumarten, der Intensität des Forstmanagements und den Exploratorien, (2) diazotrophe Gemeinschaften und N2-Fixierung unterscheiden sich entlang des radialen Gradienten in den Totholzstämmen von außen nach innen, (3) Diversität und Aktivität von Diazotrophen und holzabbauenden Pilzen sind stark assoziiert aufgrund ihrer gegenseitigen Abhängigkeit von C und N Ressourcen. Die letztere Beziehung moduliert die Aktivität und Zusammensetzung von diese Gemeinschaften im initialen und forstgeschrittenen Abbaustadium. Ferner testen wir die Hypothese, dass (4) externe N-Quellen die N2-Fixierung und die Quantität von Diazotrophen reduzieren. Zur Überprüfung der Hypothesen werden wir innovative und etablierte Methoden sowie Felduntersuchungen und Laborexperimente kombinieren. N2-Fixierungsraten werden mit dem 15N2 Ansatz und die funktionellen nifH-Gene mit spezifischer quantitativer PCR und Amplicon-Sequenzierung bestimmen. Struktur und Aktivität der diazotrophen Gemeinschaft werden mit einer Bromodeoxyuridintrennung sowie dem Stabilen Isotopen Beprobungsansatz (SIP) von 15N-markierter RNA analysiert, und beide Ansätze mithilfe der Amplicon-Sequenzierung kombiniert. Schließlich wird der Einfluss verschiedener Einflussfaktoren Parameter auf die Struktur und Aktivität der diazotrophen Gemeinschaft untersucht. Unsere Expertisen ermöglichen es die Wechselwirkungen zwischen N2-Fixierung, Abundanz und Diversität der Diazotrophen und kontrollierenden Faktoren für den Totholzabbau neu zu bewerten. Durch die Zusammenarbeit in einem koordinierten und vollständig replizierten Experiment mit 30 Waldökosystemen erwarten wir belastbare Ergebnisse mit großer wissenschaftlicher Bedeutung und Nutzen für die Totholzforschung.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 164 |
| Europa | 2 |
| Land | 6 |
| Weitere | 2 |
| Wissenschaft | 126 |
| Zivilgesellschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 11 |
| Förderprogramm | 162 |
| Repositorium | 1 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 175 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 140 |
| Englisch | 82 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 5 |
| Bild | 1 |
| Datei | 6 |
| Dokument | 8 |
| Keine | 83 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 146 |
| Lebewesen und Lebensräume | 180 |
| Luft | 92 |
| Mensch und Umwelt | 180 |
| Wasser | 108 |
| Weitere | 177 |