Ammonium- und Nitrit-oxidierende Mikroorganismen in Seen

Nitrifikation ist die biologische Umwandlung von Ammoniak über Nitrit zu Nitrat und stellt einen Schlüsselprozess im Stickstoffkreislauf dar. Lange Zeit wurde angenommen, dass diese Transformation von zwei unterschiedlichen Gruppen von Bakterien katalysiert wird. Jüngste Forschungsergebnisse veränderten unsere Sichtweise auf die Nitrifikation allerdings dramatisch und erweiterten unser Verständnis für diesen Prozess. Bisher konzentrierten sich die meisten Untersuchungen im Zusammenhang mit der Nitrifikation auf technische Systeme wie Abwasserbehandlungsanlagen. Detaillierte Kenntnisse zu diesem Prozess und den beteiligten Organismen in natürlichen Ökosystemen, ins besonders in Seen, sind weit weniger erforscht. Dieses Projekt zielt darauf ab die räumliche und saisonale Verteilung nitrifizierender Gemeinschaften in vier sehr unterschiedlichen Seen zu erfassen und die Interaktion einzelner beteiligter Organismengruppen im Kontext unterschiedlicher Umweltfaktoren zu verstehen. Spezifisch wird auf Basis verschiedener methodischer Ansätze untersucht, wie das Auftreten von unterschiedlichen Ammoniak- und Nitrit- oxidierenden Mikroorganismen durch vertikale chemische und physikalische Gradienten in geschichteten Seen bestimmt wird und welchen Einfluss die Änderung der Umweltverhältnisse im jahreszeitlichen Verlauf für die Dynamik dieser Mikroorganismen hat. Die spezifische Erfassung von einzelnen Gruppen beteiligter Mikroorganismen und deren funktionelle Anpassungen und Aktivität sind dabei entscheidend. Dies soll durch Nukleinsäure-basierte quantitative Methoden und die Messung von Nitrifikationsraten erreicht werden. Ein weiterer Projektschwerpunkt soll Klarheit schaffen, ob die Besiedlung von partikulärem Material signifikante Vorteile mit sich bringt und zu stabileren Gemeinschaften innerhalb partikelgebundener Populationen führt, als dies bei freilebenden Vertretern der Fall ist. Obwohl das Projekt nicht spezifisch auf angewandte Forschung oder wasserwirtschaftliche Fragestellungen ausgerichtet ist, sind auch Seen von vielen aktuellen Veränderungen, die mit der globalen Erwärmung einhergehen, stark betroffen. So geht die Änderung des Temperaturregimes im See oft mit einer Verstärkung der Schichtungsprozesse, einer Abnahme von Sauerstoff im Tiefenwasser und einer Zunahme jahreszeitlicher Unterschiede einher. Basierend auf dem Verständnis wie die Erwärmung von Seen deren physikalische und chemische Dynamik beeinflusst, erwarten wir, dass die Ergebnisse des Projekts auch Aussagen erlauben, welche Auswirkungen diese Veränderungen auf die Nitrifikation und damit auf den ganzen Stickstoffkreislauf haben werden.