Das Projekt "Teilprojekt: Response of belowground carbon, sulphur and iron cycling in fen soils" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Lehrstuhl für Hydrologie, Limnologische Forschungsstation durchgeführt. Klimamodelle sagen eine Zunahme von Sommertrockenheit mit Starkregenereignissen in mittleren und nördlichen Breiten vorher, die das hydrologische Regime von Feuchtgebieten, einem Kohlenstoffspeicher von globaler Bedeutung verändern. Die Auswirkungen von verstärkter Austrocknung und Wiederbefeuchtung, sowie möglicher Vernässung, auf Produktivität, Bodenatmung, Methanemissionen und die Kopplung des Kohlenstoffkreislaufes an Redoxprozesse im Boden ist bislang ungenügend verstanden. Im Projekt wird das hydrologische Regime eines Niedermoores experimentell verändert und die Konsequenzen für die wesentlichen Umsetzungen analysiert die zum Kohlenstoffkreislauf beitragen. Zu diesem Zweck wird die Veränderung in Bodenwassergehalten, -temperaturen und -respiration quantifiziert. Die Verfügbarkeit, Produktion und der Verbrauch von relevanten Elektronenakzeptoren für die Bodenatmung wird bestimmt, da diese die Methanbildungsrate im Boden maßgeblich beeinflussen. Eine Laborstudie dient der Untersuchung der Wirkung einer Bandbreite von Austrocknungsbedingungen auf Respirationsraten. Diese und zuvor gewonnen Datensätze werden genutzt um Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf mit dem Ökosystemmodell ECOSYS zu analysieren. Hierbei steht zunächst die kausale Prozessanalyse und schließlich die Simulation von zu erwartenden Veränderungen auf der Zeitskala von Jahrzehnten im Vordergrund.
Das Projekt "Auswirkung von Austrocknung und Wiederbefeuchtung auf Kohlenstoff, Schwefel und Eisenkreislauf in Niedermoorböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Geowissenschaften, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Hydrologie durchgeführt. Klimamodelle sagen eine Zunahme von Sommertrockenheit mit Starkregenereignissen in mittleren und nördlichen Breiten vorher, die das hydrologische Regime von Feuchtgebieten, einem Kohlenstoffspeicher von globaler Bedeutung verändern. Die Auswirkungen von verstärkter Austrocknung und Wiederbefeuchtung, sowie möglicher Vernässung, auf Produktivität, Bodenatmung, Methanemissionen und die Kopplung des Kohlenstoffkreislaufes an Redoxprozesse im Boden ist bislang ungenügend verstanden. Im Projekt wird das hydrologische Regime eines Niedermoores experimentell verändert und die Konsequenzen für die wesentlichen Umsetzungen analysiert die zum Kohlenstoffkreislauf beitragen. Zu diesem Zweck wird die Veränderung in Bodenwassergehalten, -temperaturen und -respiration quantifiziert. Die Verfügbarkeit, Produktion und der Verbrauch von relevanten Elektronenakzeptoren für die Bodenatmung wird bestimmt, da diese die Methanbildungsrate im Boden maßgeblich beeinflussen. Eine Laborstudie dient der Untersuchung der Wirkung einer Bandbreite von Austrocknungsbedingungen auf Respirationsraten. Diese und zuvor gewonnen Datensätze werden genutzt um Auswirkungen auf den Kohlenstoffkreislauf mit dem Ökosystemmodell ECOSYS zu analysieren. Hierbei steht zunächst die kausale Prozessanalyse und schließlich die Simulation von zu erwartenden Veränderungen auf der Zeitskala von Jahrzehnten im Vordergrund. Hauptauftragnehmer im Ausland: University Guelph; Guelph; Kanada.
Das Projekt "Teilprojekt: Structural and Functional Links between Denitrifiers, Fermenters and Methanogens: Impact on Greenhouse Gases" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Mikrobiologie (ifmb) durchgeführt. Niedermoore emittieren die Treibhausgase Methan (CH4) und Distickstoffmonoxid (N2O). Im Niedermoor das in der ersten Förderperiode untersucht wurde, waren CH4-Konzentrationen im Porenwasser und CH4-Bildungspotenziale nach der experimentellen Austrocknung in 2006 niedriger, wohingegen oberflächennahe Nitratkonzentrationen, N2O Emissionen, und anaerobe CO2-Bildungspotenziale höher waren. Die Austrocknung hatte also Auswirkungen auf die methanogene Nahrungskette und Denitrifikation. In der neuen Förderperiode sollen folglich die Effekte verstärkter Austrocknung und Wiederbefeuchtung, sowie andauernder Flutung auf die Struktur und Aktivität der (i) Gärer, (ii) Methanogenen und (iii) Denitrifikanten identifiziert werden. Die Diversität der Denitrifikanten wird mit Hilfe funktioneller Genmarker (narG und nosZ) und Kultivierungsmethoden untersucht. Neue Organismen werden ökphysiologisch charakterisiert und taxonomisch validiert. Vergleichende mRNA- und DNA-basierte T-RFLP Analysen funktioneller Gene, qPCR, und 16S rRNA-basierte Microarray Analysen werden zur Untersuchung von Veränderungen in der mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur eingesetzt. Michaelis-Menten-Kinetiken von Gärern, Methanogenen, und Denitrifikanten werden eingesetzt, um strukturbedingte Änderungen in der Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen, und damit Struktur-Funktionsbeziehungen bedeutender, an der Treibhausgasbildung beteiligter Mikroorganismengruppen aufzuklären.)
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.