Hintergrund

Der Porenraum in Sedimenten und Klüften in magmatischem oder metamorphem Gestein bildet ein riesiges Ökosystem, das sich über den gesamten Planeten erstreckt. Trotz seiner enormen Größe haben wir immer noch geringe Kenntnisse über die Mikroorganismen in diesem Lebensraum, ihren Stoffwechsel und ihre Interaktion sowohl mit ihrer geologischen Umgebung als auch mit der Erdoberfläche.

Das Leben in dieser sogenannten tiefen Biosphäre weicht in vielen Aspekten stark ab vom Leben an der Oberfläche. Aufgrund der häufig extremen Nährstoffarmut und anderen extremen chemischen oder physikalischen Bedingungen haben sich die Mikroorganismen in diesen Ökosystemen entsprechend angepasst. Die Zelldichten in der tiefen Biosphäre sind deutlich niedriger als an der Oberfläche, darüber hinaus sind die Zellen deutlich kleiner und haben eine geringere Stoffwechselrate. Diese Bedingungen machen die Analyse solcher Proben zu einer technischen Herausforderung. Da viele Standardverfahren in der Mikrobiologie nicht empfindlich genug sind, liegt einer unserer Schwerpunkte auch in der Entwicklung von neuen Methoden.

Um Zugang zu unkontaminierten Proben aus der tiefen Biosphäre zu erhalten sind Bohrungen unerlässlich. Neben Bohrungen, die wir in Eigenregie oder in Kooperation mit anderen Arbeitsgruppen am GFZ durchführen, sind wir auch eingebunden in die beiden wissenschaftlichen Tiefbohrprogramme, das Integrated Ocean Drilling Program (IODP) und das International Continental Drilling Program (ICDP).

 Wissenschaftliche Fragestellungen

• Welche und wie viele Mikroorganismen bilden die mikrobiellen Gemeinschaften in der tiefen Biosphäre und wie haben sie sich an das Leben im tiefen Untergrund angepasst?
• Welche Stoffwechselprozesse laufen im tiefen Untergrund ab und mit welchen Raten?
• Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen der tiefen Biosphäre und der sie umgebenden Geosphäre?

Untersuchungsgebiete

• Lake Towuti, Sulawesi, Indonesien
• West Papua, Indonesien
• Eger Rift Gebiet, Tschechische Republik
• Nankai Graben, Japan 

Projekte

• DFG Schwerpunktprogramm ICDP (SPP 1006): Geomicrobiology of Ferrouginous Lake Towuti (GeoFeLT)
• DFG Schwerpunktprorgamm ICDP (SPP 1006): Formation of authigenic minerals associated with microbial activity in ferruginous sediment of Lake Towuti (FAMAFED) 
• DFG Schwerpunktprogramm ICDP (SPP 1006):  Microbial processes in the deep biosphere of the CO₂-dominated active fault zone in NW Bohemia
• RisetPro Stipendium: West Papua Lakes(http://risetpro.ristekdikti.go.id/)
• IODP Exp. 370, T-Limit of the Deep Biosphere off Muroto (http://www.jamstec.go.jp/chikyu/e/exp370/)  

Kooperationspartner (Auswahl)

Prof. Sean Crowe, University of British Columbia, Vancouver, Canada

Prof. Daniel Ariztegui, Université de Geneve, Genf, Schweiz

Dr. Fumio Inagaki, JAMSTEC, Yokohama, Japan

Dr. Yuki Morono, JAMSTEC, Kochi, Japan

Prof. Steven D’Hondt, University of Rhode Island, USA

Prof. Bo Barker Jørgensen, Arhus University, Dänemark

Dr. Verena Heuer, MARUM, Bremen, Deutschland

Prof. William Orsi, Ludwigs Maximilliam Universität, München, Deutschland

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

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