Mikrobieller Methan-Zyklus in aquatischen Ökosystemen

Aquatische Ökosysteme sind eine wichtige Quelle für Methan, welches ein sehr starkes Treibhausgas ist. Mikroorganismen sind für die Produktion und den Abbau von Methan verantwortlich und kontrollieren so, wie viel davon in die Atmosphäre gelangt. Menschliche Aktivitäten wie der Einsatz von Düngemitteln in der Landwirtschaft, die Viehzucht und Abwässer können zu einem übermäßigen Nährstoffeintrag in die Ökosysteme der Küstenmeere und Seen führen und Algenblüten verursachen (=Eutrophierung). Derzeit ist unklar, wie sich solche Veränderungen der Umweltbedingungen auf die verschiedenen Mikroorganismen auswirken, die am Methankreislauf beteiligt sind. Zu verstehen, wie die Eutrophierung das Gleichgewicht zwischen der Produktion und dem Abbau von Methan beeinflussen könnte, ist von zentraler Bedeutung für eine bessere Vorhersage künftiger Klimaentwicklungen. Die mikrobielle Methanproduktion galt lange Zeit als rein anaerober Prozess, der ausschließlich in Abwesenheit von Sauerstoff abläuft. Ein Teil der Methanemissionen aus aquatischen Ökosystemen in die Atmosphäre findet jedoch auch in sauerstoffreichen Oberflächengewässern in unmittelbarer Nähe der Atmosphäre statt (=Methanparadoxon). Ein Hauptziel des Projekts ist die Klärung der grundlegenden Frage nach dem Ursprung von Methan in Oberflächengewässern und dem Einfluss der Eutrophierung auf dessen Produktion. Darüber hinaus werden wir die Identität, die Aktivitäten und die unterschiedlichen Stoffwechselwege der am Methankreislauf beteiligten Mikroorganismen entschlüsseln, um zu verstehen, wie die Dynamik der mikrobiellen Lebensgemeinschaften die Prozesse der Methanproduktion und des Methanabbaus unter veränderten Umweltbedingungen beeinflusst. Um diese offenen Fragen zu klären, werden wir eine Kombination aus ausgefeilten methodischen Ansätzen verwenden,darunterUmweltmessungen,Inkubationsexperimenteunterkontrollierten Laborbedingungen und molekulare Instrumente zur Analyse mikrobieller Gemeinschaften. Die aus diesem Projekt hervorgehenden Resultate versprechen grundlegend neue Einblicke in den aquatischen Methankreislauf, insbesondere aufgrund des breiten Umfangs, der Messungen in kontrastierenden Meeres- und Süßwasserlebensräumen über verschiedene räumliche und zeitliche Gradienten hinweg umfasst.