Das Projekt "Teilprojekt: Prozesse der OBS-Transformation durch extreme Austrocknung und Wiederbefeuchtung untersucht durch substanz-spezifische Stabiliosotpenanalyse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Bodenbiogeochemie durchgeführt. In neuerer Zeit werden Extremklimaereignisse wie z. B. extreme Trockenheit gefolgt von heftigen Niederschlägen auch in Europa beobachtet, wie von Klimamodellen vorausgesagt wurde. Veränderungen im Niederschlagsregime können Veränderungen der Bodenstruktur und der Qualität und des Umsatzes an organischer Bodensubstanz zur Folge haben, insbesondere in Ökosystemen, die unter dem gegenwärtigen Klima eigentlich im Gleichgewicht sind wie z. B. Waldökosysteme. In der Literatur findet man widersprüchliche Ergebnisse, was die Effekte von Austrocknung und Wiederbefeuchtung diesbezüglich betrifft. Um diese Ergebnisse zu verifizieren, erscheint die Kombination von Radio- und stabilen Isotopen mit Biomarkeranalysen die Methode der Wahl. Hierzu werden wir Tracerexperimente (13C und 15N) in den Austrocknungs- und Wiederbefeuchungsflächen sowie unter kontrollierten Bedingungen im Labor (14C, 13C und 15N) durchführen und die Isotopensignatur nicht nur in den Gesamtproben, sondern auch in chemisch definierten Pools der organischen Bodensubstanz durchführen, wie z. B. pflanzlichen und mikrobiellen Zuckern, Phospholipidfettsäuren und Benzolpolycarbonsäuren. Die Kombination von Biomarker- und Isotopenanalyse erlaubt nicht nur den Umsatz an organischen Substanzen zu quantifizieren, sie dient auch der Identifizierung der daran beteiligten Prozesse und mikrobiellen Gruppen.
Das Projekt "Monitoring der Umweltwirkungen von gentechnisch veränderten Organismen in Baden-Württemberg - Methodenetablierung und Aufnahme der 'Baseline'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Ziel dieses Projektes ist die Definition einer Baseline zu bodenmikrobiellen Eigenschaften von 18 Grünlanddauerbeobachtungsflächen Baden-Württembergs als Grundlage zum Monitoring von gentechnisch veränderten Organismen (GVO). Daneben sollen Methoden etabliert werden, um künftig ein praktikables und kostengünstiges Verfahren des Umweltmonitorings zu ermöglichen. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die funktionelle Charakterisierung (Bodenenzymaktivität) der Mikroorganismengemeinschaft des Bodens gelegt. Es wurden die Aktivitäten von der ß- und á-D-Glucosidase, N-Acetyl-Glucosaminidase, Xylosidase, Cellobiosidase, sauren Phosphatase, L-Leucin- und L-Tyrosinaminopeptidase mittels Fluoreszenz-Methode bestimmt. Mithilfe dieser angewandten Fluoreszenz-Methode können gleichzeitig mehrere Bodenenzyme aus dem Kohlenstoff-, Phosphor- und Stickstoffkreislauf analysiert werden. Zudem lieferte diese elegante und zeitsparende Methode, ebenso wie die kolorimetrischen Bestimmungen der Invertase-, Xylanase- und Proteaseaktivität, gut reproduzierbare Daten. Die Variationskoeffizienten für beide Methoden bezüglich der analytischen Wiederholung lagen im üblichen Bereich für Bodenanalysen. Mittels Diskriminanzanalyse erfolgte die funktionelle Charakterisierung der Bodenmikroflora der unterschiedlichen Vegetationsgruppen. Die Halbtrockenrasen mit viel Bromus erectus sowie die versaumten Halbtrockenrasen zeigen deutliche Übereinstimmung. Die beweideten Magerrasen stehen den Halbtrockenrasen nahe, zeigen aber Unterschiede aufgrund der Düngeeffekte durch Beweidung. Von diesen drei Gruppen separieren sich deutlich die Magerrasen mit dominierend Molinia caerulea und die Borstgrasrasen. Diese Auftrennung der Vegetationseinheiten erfolgt hauptsächlich durch den pH-Wert und die Xylosidaseaktivität. Im Allgemeinen bestätigen Boxplots einzelner mikrobieller Eigenschaften diese Clusterbildung der verschiedenen Vegetationstypen. Im zweiten Projektteil werden zur Aufklärung der strukturellen Diversität die Phospholipidfettsäuren (PLFA) und die DNA (anhand der Denaturierenden Gradienten Gel Elektrophorese (DGGE)) untersucht und mithilfe der hierarchischen Clusteranalyse als Dendrogramme dargestellt. Weitere Probennahmen ermöglichen einen zuverlässigen Vergleich der Methoden und die Charakterisierung der Baseline im zeitlichen Verlauf. Zur ökologischen Bewertung der Vegetationseinheiten für umweltpolitische Entscheidungen (z.B. Risikoabschätzung) wird ein Fuzzy Logic Verfahren vorgeschlagen.
Das Projekt "Wechselwirkungen von Mikroorganismen und Schwermetallen in Mikrohabitaten des Bodens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Bodenbiologie durchgeführt. Schwermetallbelastungen der Bodenmikroflora führen zu funktionellen Störungen, Proteindenaturierung und Störungen der Integrität von Zellmembranen. Effekte der toxischen Wirkung von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen wurden in der Vergangenheit vornehmlich an Böden mittels funktioneller Parameter nachgewiesen, ohne die räumliche Anordnung von Mikroorganismen und deren strukturelle Diversität zu berücksichtigen. Ziel dieses Projektes ist es, die Wirkungen von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen in Mikrohabitaten (Sand-, Schluff- und Tonfraktion) zu untersuchen. Dabei wird zunächst in zwei unterschiedlich texturierten Böden überprüft, ob Pilze und Bakterien verschiedene Lebensräume im Boden besiedeln, in denen sie selektiv durch Schwermetalle beeinflusst werden können. Klärschlammbeaufschlagte Böden werden herangezogen, um der Frage der Maskierung der Schwermetallwirkung durch organische Substanz nachzugehen. Das Ziel dieser Untersuchungen wird es sein, die Wirkung der Schwermetalle von der Wirkung der organischen Substanz in Mikrohabitaten zu trennen. Strukturelle Parameter wie Phospholipidfettsäuremuster und DGGE-Profile werden Aussagen zur mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur von schwermetallbelasteten Böden und Korngrößenfraktionen liefern. Informationen zur funktionellen Diversität von Mikroorganismen in Mikrohabitaten werden durch die Bestimmung einiger ausgewählter Bodenenzyme gewonnen. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projektes einen umfassenden Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkungen von Schwermetallen und Bodenmikroorganismen auf der Ebene der Mikrohabitate leisten, wobei insbesondere die strukturelle Analyse der Organismengemeinschaft neue Erkenntnisse zur Interpretation funktioneller Störungen in Bodenökosystemen liefert.
Das Projekt "Teilprojekt: Charakterisierung der mikrobiellen Population während des Abbaus von Pflanzenölen im Boden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Bodenforschung durchgeführt. Ziel dieses Teilprojektes ist, die beim Restabbau der verbleibenden Pflanzenöle beteiligten Mikroorganismengruppen und deren Aktivität zu charakterisieren. Dazu soll in 13C natural-abundance-Experimenten die zeitliche Dynamik des Einbaues von pflanzenölbürtigem Kohlenstoffs in mikrobielle Phospholipidfettsäuren verfolgt werden. Anhand der Phospholipidfettsäuremuster und deren 13C Signatur können Rückschlüsse auf die primär abbauenden Mikroorganismengruppen und deren Abbauleistung gezogen werden. In weiteren Experimenten wird die Adaptationsfähigkeit der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur auf wiederholte Pflanzenölausbringung getestet. Abschließend werden mit 13C markierten PAKs Abbauversuche (mit und ohne Pflanzenöl) durchgeführt und deren Einbau in mikrobielle PLFAs untersucht.