Biodiversität und Funktionen von Kryo-Mikrobiomen mit dem Fokus auf Schnee- und Eisalgen-Gemeinschaften

Die wichtigsten Primärproduzenten auf Schnee- und Eisflächen sind Schnee- und Eisalgen. Sie sind poly-extremophile Mikroalgen, die eine Reihe von Anpassungen in Niedertemperatur-Umgebungen einschließlich der Einfrierung von Wasser, Austrocknung, Nährstoffmangel und hohe Lichtbestrahlung entwickelt haben. Um ihre photosystematischen Apparate vor der Photoinhibition zu schützen, produzieren sie eine Reihe von Pigmenten, die deutliche Färbungen von Schnee und Eis verursachen (z. B. grün, rot, braun, schwarz). Zusammen mit anderen Verunreinigungen (z. B. Staub, Mineralien, schwarzem Kohlenstoff) verursachen diese von Algen produzierten Pigmente eine Verdunkelung der Schnee- und Eisoberflächen, was wiederum die Albedo verringert und die Schmelzraten erhöht.

Dennoch sind die biogeographischen Verteilungsmuster, ihre Biodiversität und die biochemischen Strategien immer noch schlecht verstanden. Um ein besseres Verständnis zu erhalten, untersuchen wir die Schnee- und Eisalgen-Gemeinschaften und ihr zugehöriges Mikrobiom (d. H. Bakterien, Archaea, Pilze) in verschiedenen arktischen und alpinen Regionen mit einem multidisziplinären Ansatz. Wir führen Hochdurchsatz-Sequenzierung durch, um Gemeinschaftszusammensetzungen und Dynamiken zu erforschen. Die molekularen Ergebnisse werden mit den physikalisch-chemischen (z.B. pH) und geochemischen (z.B. Nährstoffen, Spurenmetallen) Randbedingungen korreliert. Weiterhin verwenden wir einen metabolomischen Ansatz, um zu verstehen, wie ihr Metabolom auf wechselnde Umweltbedingungen reagiert.

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Dr. Matthias Winkel
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