Die Ostsee leidet an Sauerstoffmangel. Schlechte Sauerstoffverhältnisse am Meeresboden bewirken, dass Tiere und Pflanzen sterben. Experten schlugen jetzt Alarm: Es sei dringend erforderlich, dass weniger Nährstoffe in die Ostsee geleitet werden. Vom Land zugeführte Nährstoffe sind die Hauptursache für die weite Verbreitung von Sauerstoffmangelgebieten. In der Ostsee hat sich die Fläche der sauerstoffarmen Todeszonen im vergangenen Jahrhundert mehr als verzehnfacht. Insgesamt wuchsen die Areale mit extremem Sauerstoffmangel zwischen 1898 und 2012 von 5000 auf 60 000 Quadratkilometer an. Die Ergebnisse dieser Studie von Forschern der Universitäten Aarhus, Lund und Stockholm wurden am 31. März 2014 in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.
Das Projekt "Citizen Science: Sailing for Oxygen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Citizen Science ist ein wechselseitiger Prozess, bei dem die Bürgerinnen und Bürger integraler Bestandteil der Weitergabe von Ergebnissen und Erkenntnissen innerhalb der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft werden. Im Rahmen dieses Projekts werden die Möglichkeiten der Ozean Citizen Science untersucht und gemeinschaftlich weiterentwickelt, so dass diese eine Rolle bei der Generierung von Wissen spielen kann. Die Zusammenarbeit mit Seglern und Sportbootfahrern in der südlichen Ostsee wird wichtige Daten über den Zustand der Wassersäule liefern, wobei der Schwerpunkt auf der Sauerstoffverteilung liegt. Es ist bekannt, dass es in diesem Gebiet vermehrt zu Sauerstoffmangel kommt, insbesondere im Spätsommer und Herbst, wenn der Sauerstoff verbraucht ist und die stabile Schichtung der Wassersäule die Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphäre verhindert. Diese sauerstoffarmen Bedingungen haben tiefgreifende Auswirkungen auf marine Ökosysteme und die Fischerei. Messgeräte werden bereitgestellt, die von den Besatzungen der Yachten bei Passagen in diesem Gebiet ins Meer abgesenkt werden können. Die Messgeräte-Einheit wird mit einem einfachen Ruten- und Rollensystem herabgelassen, die Daten der Messgeräte werden mit Hilfe einer App auf das Mobiltelefon übertragen, und in Echtzeit an ein Datenverwaltungsportal übermittelt. Die Messgeräte-Einheiten werden in einer Reihe wichtiger Yachthäfen in der Region stationiert. Die Bootsführer können eine Einheit in einem Hafen ausleihen und ihn bei ihrer Ankunft in einem anderen Hafen des Netzwerks zurückgeben.
Das Projekt "Der Einfluß der Bildung von Thioarsen-Spezies auf die Arsen-Komplexierung an natürliches organisches Material" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Bereich Umweltgeochemie durchgeführt. Unter anoxischen Bedingungen wird Arsen (As) in Form von Arsenit vermeintlich vollständig über Schwefel(S)-Gruppen an natürliches organisches Material (NOM) gebunden. Laborexperimente zeigten, dass selbst unter oxischen Bedingungen die Halbwertszeit mehr als 300 Tage betrug, damit sogar größer war als die von Arsenit an Eisen(Fe)(III)-Oxyhydroxiden. Global betrachtet heißt das, dass z.B. Moore, die reich an Organik und Sulfid sind, wichtige quantitative As-Senken sind. Allerdings wurden alle mechanistischen Studien bisher so durchgeführt, dass Arsenit einem zuvor gebildeten S(-II)-NOM zugegeben wurde. In einem System, das As(III), S(-II) und NOM enthält, spielt aber auch die As(III)-S(-II)-Komplexierung in Lösung unter Bildung von Thioarseniten ((H2AsIIIS-IInO3-n)-, n=1-3) und Thioarsenaten ((HAsVS-IInO4-n)2-, n=1-4) eine Rolle. Unsere zentrale Hypothese ist, dass die Kinetik der Thioarsen-Spezies-Bildung in Lösung schneller ist als die Sorption von As(III) und S(-II) an NOM und dass daher Thioarsen-Spezies das Ausmaß und die Kinetik der As-Sorption an Organik bestimmen. Auch die kompetitive Sorption an gleichzeitig auftretenden (meta)stabilen Fe-Mineralen wird vom bekannten Verhalten von Arsenit abweichen. Aufgrund ihrer Instabilität und einem Mangel an reinen Standards, ist über das Sorptionsverhalten von Thioarseniten bislang nichts bekannt. Für Thioarsenate gibt es keine Information zum Bindungsverhalten an NOM, aber es ist bekannt, dass die Sorption an verschiedenen Fe(III)-Mineralen geringer ist als die von Arsenit. Wir postulieren, dass Thioarsenate weniger und langsamer als Arsenit an S(-II)-NOM binden, da kovalente S-Bindungen in Thioarsenaten die Affinität für S(-II)-NOM Komplexierung verringern. An Fe(III)-NOM sollte die Bindung geringer sein in Analogie zur bekannten geringeren Affinität für Fe(III)-Minerale. Wir postulieren weiter, dass die Sulfidierung eine schnellere und größere As-Mobilisierung bewirkt als die zuvor untersuchte Oxidation, da abiotische Oxidation langsam ist, die As-S-Komplexierung in Lösung aber spontan und so As-Bindungen an NOM und Fe-Minerale schwächt. Um unsere Hypothesen zu testen, werden wir Batch-Experimente durchführen mit Mono- and Trithioarsenat-Standards und einem Arsenit-Sulfid Mix (der Thioarsenite enthält) bei pH 5, 7 und 9 an zwei ausgewählten NOMs (Federseemoor Torf und Elliott Soil Huminsäure; jeweils unbehandelt, S(-II)- und Fe(III)-komplexiert). Wir werden Sorptionsaffinität und -kinetik, sowie mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie Bindungsmechanismen bestimmen. Die Stabilität der (Thio)arsen-beladenen NOMs wird unter oxidierenden aber auch unter sulfidischen Bedingungen studiert und präferenzielle Bindung in binären Systemen (Kombinationen aus Fe-Oxyhydroxiden, Fe(III)-NOM, S(-II)-NOM und Fe-Sulfiden) untersucht. Ziel ist, As-Bindungsmechanismen in S(-II)-Fe(III)-NOM-Systemen besser zu verstehen, um vorhersagen zu können, unter welchen Bedingungen As Senken zu As Quellen werden können.
Das Projekt "Bestimmung partikelgebundener PAK, NPAK und 3-Nitrobenzanthron sowie ihre Verteilung auf verschiedene Ultrafeinstaubfraktionen von Emissionsquellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Technischen Umweltschutz, Fachgebiet Umweltchemie durchgeführt. Als ultrafeine Partikel werden Teilchen mit Durchmessern kleiner als 100 nm bezeichnet. Die ultrafeinen Partikel entstehen in Verbrennungsprozessen, die unter Sauerstoffmangel stattfinden. Hierbei sind u.a. der Straßenverkehr mit seinen unzähligen instationären Verbrennungen, Industrieprozesse und Hausbrand zu nennen. Partikel dieses Größenbereichs können sehr spezielle chemische oder physikalische Wechselbeziehungen mit der Umgebung eingehen. Man beobachtet bei ultrafeinen Partikeln vorwiegend Diffusion, wogegen sich größere Teilchen eher durch Anlagerung bzw. Sedimentation auszeichnen (Limbach, 2005). In der Europäischen Union gilt seit Januar 2005 ein Grenzwert für Feinstaub, d.h. für Partikel kleiner als 10ìm (PM10), vorgeschrieben. Für ultrafeine Partikel gibt es in Europa bisher keine eigenen Grenzwerte. In einem bis dahin einmaligen Projekt wurde die Entwicklung der Belastung mit ultrafeinen Partikeln in Erfurt über zehn Jahre quantitativ bestimmt. Dabei wurde ein deutlicher Anstieg festgestellt (Krug, 2005). Die Korngrößen des Ultrafeinstaubs können das menschliche Respirationssystem erreichen. Man spricht daher vom inhalierbaren Anteil des Feinstaubs. Partikel kleiner als 100 nm werden als noch gefährlicher eingestuft, da sie lungengängig sind. Wegen ihrer geringen Größe können einzelne ultrafeine Partikel ein Lungenepithel durchqueren. Ein Weitertransport zu Leber, Knochenmark oder Herz ist möglich. Die Ultrafeinpartikel können sich in der Lunge bis zu mehreren Monaten ablagern bzw. verbleiben (WHO,1997). Es sind einige Verfahren entwickelt worden, um die PAK-Belastung auf Menschen zu erfassen und ihre Auswirkungen zu beschreiben. Dabei wurde Benzo(a)Pyren oft als Indikator für die Präsenz von karzinogenen PAK in der Umwelt genutzt. Verbreitet ist zum Beispiel die Bestimmung von PAK in Blut oder Urin und die Untersuchung der Auswirkungen von PAK auf den Metabolismus in Organen wie Niere und Leber (Larsen, 1995). Die Exposition durch NPAK erfolgt hauptsächlich über die Luft. Es gibt bislang wenige Studien, welche die Langzeitwirkung der inhalativen Aufnahme untersuchen. Darüber hinaus gelten auch die Metaboliten der NPAK als kanzerogen (Uhl, 2007). Laut WHO gibt es erheblichen Forschungsbedarf hinsichtlich der Exposition der Menschen und der Wirkungen von NPAK auf die menschliche Gesundheit (IPCS 2003). Obwohl die NPAK nur einen Bruchteil (1 bis 10Prozent) der PAK ausmachen (Nielsen, 1984), ist spezielle Aufmerksamkeit wegen ihrer hohen biologischen Aktivität notwendig. Zahlreiche NPAK wirkten in Tierversuchen deutlich mutagen und kanzerogen (Fiedler et.al, 1990). Über ihr Verhalten und ihre Anreicherung in Boden und Staub ist bis jetzt noch sehr wenig bekannt. Ebenso wenig wie über deren Metabolismus und Akkumulation in biologischem Gewebe (Fiedler et al., 1991, Fieder und Mücke 1990). (...)
Das Projekt "Bedeutung des Bodenwasserhaushalts und der Sauerstoffverfügbarkeit bei der Ausbildung von Humusformen in Wäldern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie durchgeführt. Die Humusform ist das Resultat der am Standort wirkenden Faktoren einschließlich der dort tätigen Bodenorganismen. Die Humusformenansprache kann daher als integrierende Methode zur Bewertung von Standorten herangezogen werden. Bisher ist nur für die terrestrischen Humusformen die Wechselbeziehung zwischen Morphologie und Standortfaktoren genauer charakterisiert. Systematische Untersuchungen zu Feucht- und Nasshumusformen fehlen. Die an Feucht- und Nassstandorten in der Regel erfolgende Akkumulation organischer Substanz ist nicht primär auf den (zeitweise) herrschenden Wasserüberschuss, sondern auf den damit einhergehenden Sauerstoffmangel zurückzuführen. Eine getrennte Betrachtung der beiden Parameter ist daher notwendig. An acht verschiedenen feuchten und nassen Waldstandorten in Nordrhein-Westfalen soll die Humusform makro- und mikromorphologisch beschrieben und mit wesentlichen Standortmerkmalen in Beziehung gesetzt werden. Des weiteren soll die Regenwurmzönose, als wichtiger Vertreter der Zersetzergemeinschaft, aufgenommen und ihre Wechselwirkungen mit den Standorteigenschaften und der Humusform untersucht werden. Um den Einfluss des Sauerstoffs unabhängig vom Wassergehalt auf die Profilmorphologie nachzuweisen, sollen Langzeitversuche durchgeführt werden. Über Diffusionsversuche im Labor soll außerdem die Bedeutung der Profilmorphologie für die Sauerstoffverfügbarkeit ermittelt werden.
Das Projekt "Simultane Minimierung der Arsen Mobilisierung und N2O Emission in Reisfeldböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Geowissenschaften, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Arbeitsgruppe Umweltanalytik durchgeführt. Reis ist eine wichtige Nahrungsquelle für Millionen von Menschen in Asien. Die Qualität des Reises wurde oft wegen der Anreicherung von giftigem Arsen, welches sich durch die Bewässerung mit kontaminiertem Wasser in den Reiskörnern ansammelt, diskutiert. In vielen Regionen ist die Verunreinigung des Wassers mit Arsen natürlichen Ursprungs. Arsen wird durch Auswaschen von arsenreichen Gebirgszügen im Grundwasser akkumuliert. Traditioneller Nassreisanbau verhindert die Versorgung des Bodens mit Sauerstoff und erzeugt reduzierende Bedingungen, unter welchen mobiles reduziertes Arsen(III) im Pflanzengewebe aufgenommen und in den Reiskörnern angesammelt werden kann. Der Nassreisanbau hat weiterhin Auswirkungen auf die Produktion von Treibhausen wie N2O. Unter anoxischen Bedingungen kann N2O durch chemische und biotische Denitrifikationsprozesse erzeugt werden. Die Anwendung von Stickstoffdünger verschiebt die Redoxbedingungen im Reisfeldboden in Richtung Denitrifikation. Die mikrobielle Denitrifikation bewirkt die Bildung von Nitrit als Zwischenprodukt und N2 oder N2O als Endprodukt der Reaktion. In Eisen-reichen, reduzierten Reisfeldböden reagiert gelöstes Eisen (II) während des Prozesses der Chemodenitrifikation mit Nitrit und produziert eine enorme Menge des Treibhausgases N2O. Bei der Chemodenitrifikation bilden sich allerdings auch Eisen(III)-minerale, welche durch ihre hochreaktive Oberflächen Arsen sorbieren und somit immobilisieren können. In früheren Studien konnte gezeigt werden, dass die Bildung von Eisen(III)-mineralen im Reisfeldboden die Anreicherung an Arsen in den Reiskörnern vermindern kann. Die Anwendung von weniger oder keinem Stickstoffdünger im Nassreisanbau würde zu einer Verschiebung der Redoxbedingungen in Richtung Eisen(III)-Reduktion führen. Die mikrobielle Eisen(III)-Reduktion löst teilweise Eisen(III)-Minerale und re-mobilisiert somit toxisches Arsen im Boden, verhindert allerdings die Bildung von N2O durch (Chemo)Denitrifikation. Im beantragte Forschungsprojekt liegt der Fokus darauf den Einsatz von Stickstoffdünger so zu optimieren, dass man minimale Mengen an klimaschädlichem N2O im Reisfeldboden produziert und zeitgleich maximal die Immobilisierung von gesundheitsschädlichem Arsen durch Eisen(III)-Mineralbildung anstrebt. In diesem Zusammenhang werden wir experimentelle Datenerfassung mit theoretischer Umweltsystemanalyse kombinieren, um von den experimentellen Bedingungen Rückschlüsse auf natürliche Systeme im großen Maßstab zu ziehen.
Das Projekt "Spurenelement - Organisches Material Wechselwirkungen im Meerwasser: Erforschung der Auswirkungen der Meerwasserchemie auf die Speziation von Spurenmetallen in einem sich erwärmenden und versauernden Ozean" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Spurenmetalle (TMs), definiert als weniger als 1 mg kg-1, sind entweder wichtige essentielle Nährstoffe (Fe, Mn, Co, Cu, Ni, Zn) für das mikrobielle Wachstum oder toxisch (Cu, Pb, Cd) bei erhöhten Konzentrationen im Meerwasser. Der Ozean ist derzeit von Sauerstoffmangel, Versauerung, Schichtung und Erwärmung betroffen, was zu Veränderungen in der chemischen Speziation von TMs führt, die von den physikalisch-chemischen Bedingungen (z. B. pH-Wert, Temperatur und Salzgehalt) abhängig sind. Während die Kenntnis der gelösten und partikulären Metalle Informationen über die Gesamtbestände liefert und die Identifizierung wichtiger Quellen von TM in der Meeresumwelt ermöglicht, ist die Kenntnis der chemischen Speziation für das Verständnis der Biogeochemie und der Bioverfügbarkeit oder Toxizität von TM von wesentlicher Bedeutung. So haben frühere Arbeiten gezeigt, dass anorganisches Fe in sauerstoffhaltigem Meerwasser schlecht löslich ist, die Konzentrationen von gelöstem Fe jedoch aufgrund der Komplexbildung durch organische Stoffe höher sind als erwartet. Das derzeitige Wissen über die Speziation von TMs wird jedoch für eine bestimmte Probe unter Laborbedingungen beobachtet (z. B. pH=8,0 auf der NBS-Skala), und daher fehlt eine mechanistische Verbindung zu den intrinsischen physikalisch-chemischen Eigenschaften des Meerwassers und deren Einfluss auf die Metallbindung an organisches Material. Hier entwickle ich neuartige Analyse- und Modellierungswerkzeuge und nutze die Wechselwirkungen zwischen Metallen, Resinen und organischen Stoffen, um die Speziation von TM mittels ICP-MS über einen weiten Bereich von pH-Werten genau zu bestimmen. Ich kombiniere diese Messungen mit einem Modell für Ionenpaarung und organische Stoffe (NICA-Donnan), um eine mechanistische Beschreibung der Wechselwirkungen zu entwickeln und dadurch unser Verständnis der Rolle von z. B. pH-Wert, Temperatur und Ionenstärke für den TM-Zyklus im Meer zu verbessern. Sobald diese Methodik erreicht ist, wird sie es uns ermöglichen, zum ersten Mal die TM-Speziation für mehrere Metalle gleichzeitig zu bestimmen, einschließlich der bisher häufig untersuchten Metalle und der TMs, bei denen neuere Hinweise aus der Isotopenhäufigkeit auf eine wichtige Rolle der Bindung an organisches Material hinweisen. Die abgeleiteten thermodynamischen Konstanten werden auch in regionale biogeochemische Modelle einfließen, um Vorhersagen über den biogeochemischen Kreislauf der TM auf mechanistischer Ebene unter zukünftigen Ozeanszenarien zu erhalten.
Das Projekt "WTZ China: NECO - Naturgefahren und Reaktion des marinen Ökosystems - Kausalzusammenhang und Vorhersagbarkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum hereon GmbH durchgeführt. Naturgefahren sind natürlich vorkommende Ereignisse, die oft starke, zum Teil katastrophale Auswirkungen auf Mensch und Umwelt haben. Das Projekt NECO konzentriert sich auf die natürlichen Gefahren, die sich auf die Funktionsweise von Küsten- und Meeresökosystemen und die entsprechenden Kontrollen der Kohlenstoffspeicherung und -kreisläufe auswirken können. Insbesondere konzentrieren wir uns auf die Auswirkungen von Starkregen, Hochwasser, Hitzewellen und Stürmen auf die Entwicklung von schädlichen Algenblüten (HAB) und Sauerstoffmangel in zwei küstennahen Schelfmeeren, der Nordsee und dem ostchinesischen Meer, und untersuchen deren Vorhersagbarkeit. Wir wenden eine breite Palette von Analysetechniken an, die datengesteuerte künstliche Intelligenz und prozessbasierte numerische Modelle kombinieren. Wir identifizieren und charakterisieren Regionen, die anfällig für Naturgefahren erscheinen, um ein prozessbasiertes Verständnis der kausalen Zusammenhänge zwischen Naturgefahren und Störungen der marinen Ökosysteme und Kohlenstoffspeichern zu schaffen, und um die Vorhersagbarkeit von Naturgefahren und deren Auswirkungen auf küstennahe marine Ökosysteme auf saisonaler bis dekadischer Zeitskala zu verbessern. Ein fester Bestandteil und Ziel des Projekts ist die Verbesserung des Wissenstransfers, die Organisation des Dialogs mit den Interessenvertretern und die Erarbeitung politischer Empfehlungen. NECO wird somit eine fundierte Wissensbasis und Instrumente zur Bewertung der Funktionsweise der Ökosysteme der Nordsee und des Ostchinesischen Meeres als Reaktion auf Naturgefahren und deren Wechselwirkungen mit Ökosystemstrukturen und den Kohlenstoffkreisläufen bereitstellen.
Das Projekt "Zur Rolle der Nitratreduktion und der Stickstoffmonoxid (NO)-Bildung beim normoxischen/anoxischen/post-anoxischen Stoffwechsel von Wurzeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Fakultät für Biologie, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften mit Botanischem Garten durchgeführt. Nitratreduktion von Wurzeln hat positive Auswirkungen auf die Überflutungstoleranz, doch sind die Mechanismen nur unzureichend verstanden. Nitratreduktase(NR)-haltige Wurzeln eines Tabakwildtyps produzierten unter Anoxia viel weniger Ethanol und Lactat als Wurzeln einer Tabaktransformante (LNR-H), die keine lösliche NR in der Wurzel (aber normale NR-Aktivität in den Blättern) besitzt. Auch der cytosolische pH und der Energiezustand der Wurzeln waren in WT unter Anoxia besser und die Pflanzen zeigten im Gegensatz zur LNR-H keine Welkeerscheinungen. Wir wollen nun überprüfen, inwieweit Nitrat- und Nitritreduktion, Atmung und oxidativer Pentosephosphatzyklus um Metabolite konkurrieren, und weshalb unter Anoxia in WT-Wurzeln die NR-Expression gesteigert und/oder die Proteolyse gehemmt ist. nitratreduzierende Pflanzen ermittieren unter Anoxia auch vermehrt Stickstoffmonoxid (NO). Wir wollen die NO-Emission von Wurzeln unter Normoxia/Anoxia/Post-Anoxia quantifizieren und beteiligte Reaktionen identifizieren. Eine mögliche Korrelation zwischen NO- und Ethylenemission sowie eine vermutete Akkumulation von NO-Verbindungen (Nitrosothiole und Nitrotyrosin) soll untersucht werden. Alle Experimente werden mit dem WT, der LNR-H-Transformante sowie an der Nitritreduktaseantisensetransformante von Tabak durchgeführt.
Das Projekt "Untersuchungen des Methan Paradoxons in Seen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Methan ist ein höchst potentes Treibhausgas, dennoch ist das globale Methanbudget durch die vielen unbekannten CH4-Quellen und -senken sehr unsicher. Die Höhe der CH4-Anreicherung in der Wassersäule hängt von komplexen Interaktionen zwischen methanogenen Archaeen und methanotrophen Bakterien ab. Das bekannte Methan Paradoxon, das die CH4-Übersättigung im oxischen Oberflächenwasserkörper von Seen und Meeren darstellt, weckt Zweifel, dass die mikrobielle CH4-Bildung nur im anoxischen Milieu stattfindet. Im oligotrophen Stechlinsee haben wir eine wiederkehrende Methanübersättigung im Epilimnion gefunden. Unsere Studien zeigen, dass das CH4 aktiv in der oxischen Wassersäule produziert wird. Die Produktion scheint dabei an die autotrophe Produktion von Grünalgen und Cyanobakterien gekoppelt zu sein. Zur gleichen Zeit sind keine methanotrophen Bakterien im Epilimnion vorhanden, so dass das CH4 nicht oxidiert wird. Unsere Haupthypothese ist, dass pelagische Methanogene hydrogenotroph sind, wobei sie den Wasserstoff aus der Photosynthese und/oder Nitrogenaseaktivität nutzen. Unsere Untersuchungshypothesen sind:1) Die CH4-Produktion ist mit der Photosynthese und/oder N-Fixierung gekoppelt, wobei hydrogenotrophe methanogene Archaeen mit den Primärproduzenten assoziiert sind. Die Methanogenen können angereichert und kultiviert werden, um Mechanismen der epilimnischen CH4-Produktion detailliert zu untersuchen.2) Die CH4-Oxidation ist durch die Abwesenheit der Methanotrophen und/oder der Photoinhibition in den oberen Wasserschichten reduziert.3) Die CH4-Produktion innerhalb mikro-anoxischer Zonen, z. B. Zooplankton und lake snow, ist nicht ausreichend für die epilimnische CH4-Produktion.Die saisonale Entwicklung des epilimnischen CH4-Peaks soll in Verbindung mit den Photoautotrophen und der Seenschichtung im Stechlinsee untersucht werden. Dabei soll eine neu-installierte Mesokosmosanlage (www.seelabor.de) genutzt werden, um CH4-Profile bei unterschiedlichen autotrophen Gemeinschaften und Seenschichtungen zu studieren. Die Verknüpfung zwischen methanogenen Archaeen und den Photoautotrophen soll in Inkubationsexperimenten mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung und qPCR für funktionelle Gene untersucht werden. Methanotrophe werden quantifiziert und die Photoinhibition der CH4-Oxidation durch Inkubationsexperimente gemessen. In Laborexperimenten sollen die methanogenen Archaeen angereichert und kultiviert werden mittels dilution-to-extinction und axenischen Cyanobakterien und Grünalgen. Physiologische Studien an Anreicherungs- oder Reinkulturen sollen die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen ermitteln. Feld- und Laborexperimente sollen helfen, das Methan Paradoxon zu entschlüsseln, um die bisherige und potentiell wichtige CH4-Quelle zu charakterisieren und zu quantifizieren. Die Studien sollen helfen, unser Verständnis des globalen CH4-Kreislaufes zu verbessern, damit zukünftige Prognosen realistischer werden.
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