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Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas (GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit 2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an. Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt, inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen.


Wir haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen, methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt. Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitäts-Exploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen beeinflusst.


Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei Arbeitspaketen (WP) überprüfen.

Innerhalb von WP1 wollen wir untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat, und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt.

In WP2 wollen wir die Jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird. Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen liegen. Unser Projekt BE_CH4 wird zu dem dringend benötigten Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik des Methanflusses aus, und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.


Doc
Interactions of Predatory Myxobacteria with Soil Microbes and Nematodes
Interaktionen von prädatorischen Myxobakterien mit Bodenmikroorganismen und -nematoden
Groß V. (2020): Interactions of Predatory Myxobacteria with Soil Microbes and Nematodes. Master thesis, University Greifswald
Doc
Täumer J., Kolb S., Boeddinghaus R. S., Wang H., Schöning I., Schrumpf M., Urich T., Marhan S. (2021): Divergent drivers of the microbial methane sink in temperate forest and grassland soils. Global Change Biology 27 (4), 929-940. doi: 10.1111/gcb.15430
Mehr Informationen:  doi.org

Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen

PD Dr. Steffen Kolb
Projektleiter
PD Dr. Steffen Kolb
Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V.
Dr. Sven Marhan
Projektleiter
Dr. Sven Marhan
Universität Hohenheim
Prof. Dr. Tim Urich
Projektleiter
Prof. Dr. Tim Urich
Universität Greifswald
Jana Täumer
Mitarbeiterin
Jana Täumer
Universität Greifswald
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