Hintergrund

Mikrobielle Gemeinschaften der Erdoberfläche und des Untergrundes sind verantwortlich für die Bildung und den Verbrauch von Treibhausgasen wie Kohlendioxid und Methan. Sie sind somit ein Schlüssel für klimainduzierte Rückkopplungen auf unserer Erde, die den globalen Wandel beschleunigen oder abschwächen können. Um abzuschätzen, wie Mikroorganismen auf den globalen Wandel reagieren und sich an eine veränderte Umwelt anpassen, identifizieren und charakterisieren  wir mikrobielle Quellen und Senken von Treibhausgasen, bestimmen deren Prozessraten und untersuchen, inwieweit und wie schnell sich mikrobielle Gemeinschaften taxonomisch und funktionell verändern. Wir untersuchen mikrobielle Mechanismen, die die Treibhausgasflüsse an der Erdoberfläche bestimmen und schließen dabei den mikrobiellen Kohlenstoffkreislauf des Untergrundes mit ein. Das Thema der mikrobiellen Kohlenstoffdynamik im Klimasystem konzentriert sich auf Standorte von hoher Relevanz für den terrestrischen Kohlenstoffkreislauf wie Permafrostgebiete und natürliche sowie gestörte Moore. Auf methodischer Ebene kombiniert dieser Themenbereich molekulare Methoden wie NGS und Metagenomik mit Prozessstudien, Biogeochemie, Bioinformatik und multivariate Statistik. Insbesondere die prozessbasierten Daten dienen zum Kalibrieren von Modellen zum Kohlenstoffumsatz.

Wissenschaftliche Fragestellungen

•  Was sind klimatisch relevante mikrobielle Quellen und Senken von Treibhausgasen an der Erdoberfläche und im Untergrund?
• Wie ändern sich taxonomische und funktionelle Strukturen, Abundanzen und Prozessraten dieser mikrobiellen Treibhausgasquellen und –senken im Zuge des Globalen Wandels?
•  Auf welchen Zeitskalen erfolgen diese Änderungen und wie sind sie synchronisiert?

Untersuchungsgebiete

• Lena Delta, polygonale Tundra und tiefe Permafrostsedimente Sibiriens, Russland
• Alaska, Thermokarstsedimente und Permafrost, USA
• Herschel Island, Böden und Permafrostsedimente, Kanadische Hocharktis
• Finnmark und Spitzbergen, arktische und subarktische Moore, Norwegen
• Nordostdeutsches Tiefland (wiedervernäßte Moore des TERENO-NO Observatoriums)

Projekte

• Helmholtz Nachwuchsgruppe MicroCene (VH-NG-919): Mikrobielle Gemeinschaften des terrestrischen Untergrunds 
• BMBF Verbundprojekt KoPF: Kohlenstoff im Permafrost: Kohlenstoffumsatz und Treibhaugasfreisetzung aus tauendem Permafrost Nordostsibiriens unter sich ändernden Umwelt- und Klimabedingungen
• EU Innovatives Trainings Netzwerk MicroArctic (ITN): Mikroorganismen in einer wärmer werdenden Arktis
• HGF Internationale Forschergruppe ArcBiont (HIRG0007): Mikrobielle Symbionten von Bryophyten Arktischer Moore und deren Bedeutung für den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf 

Kooperationspartner

Dr. Christian Knoblauch, Institut für Bodenkunde, Universität Hamburg, Deutschland

Prof. Mette Marianne Svenning, Arktische Universität Norwegens, Norwegen

Dr. Alexander Tøsdal Tveit, Arktische Universität Norwegens, Norwegen

Prof. Katey Walter Anthony, Universität Fairbanks, Alaska, USA

Dr. Paul Overduin, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Deutschland

Dr. Jens Strauß, Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz Zentrum für Polar- und Meeresforschung, Deutschland

Dr. Joanne Heslop, Queen's Universität, Kanada

Dr. Elizaveta Rivkina, Russische Akademie der Wissenschaften, Pushchino, Russland

Prof. Torsten Sachs, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Deutschland

Dr. Gerald Jurasinski, Universität Rostock, Deutschland

Prof. Alex Anesio, Universität Bristol, Großbritannien

Dr. Gary Barker, Universität Bristol, Großbritannien

Dr. Catherine Larose, Université de Lyon, Frankreich

Prof. David Pearce, Northumbria Universität, Großbritannien

Prof. Birgit Sattler, Universität Innsbruck, Österreich

Dr. Beat Frey, Eidg. Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft (WSL), Schweiz

Dr. Carsten Jacobsen, mBioInform, Dänemark

Prof. Nina Gunde Cimerman, Universit Ljubljana, Slovenien

Dr. Cristina Purcarea, Universität Bukarest, Rumänien

Dr. Oddur Vilhelmsson, Universität Akureyri, Island

Dr. Florian H. H. Brill, Dr. Brill + Partner GmbH, Deutschland

Prof. Janet Rethemeyer, Universität zu Köln, Deutschland

Dr. Tomáš Hájek, Südböhmische Universität in Budweis, Tschechien

Dr. Kai Mangelsdorf, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Deutschland

Prof. Liane G. Benning, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Deutschland

Priv. Doz. Dr. Judith Schicks, Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Deutschland