Molekulare Fingerabdrücke von Ökosystemen

Titel: Frühwarnsystem für Ökosystem-Veränderungen: Der Einfluss der Vegetation auf die chemische Zusammensetzung und den Export von gelösten organischen Verbindungen

Art des Projekts: Forschungsprojekt des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie in Jena

Bearbeiterin: Dr. Vanessa-Nina Roth

Kooperationspartner: Prof. Dr. Gerd Gleixner, Forschungsgruppenleiter „Molekulare Biogeochemie“

Über das Projekt

Das Max-Planck-Institut für Biogeochemie in Jena erforscht globale Stoffkreisläufe, um das komplexe Zusammenspiel der Organismen auf und im Boden, der Treibhausgase in der Atmosphäre und den Einfluss des Menschen auf diese Prozesse besser zu verstehen. Es untersucht wie Ökosysteme auf Änderungen in Klima, Landnutzung und Artenvielfalt reagieren.

In diesem Projekt der Forschungsgruppe „Molekulare Biogeochemie“ unter der Leitung von Prof. Dr. Gerd Gleixner untersucht Dr. Vanessa-Nina Roth molekulare Fingerabdrücke von Ökosystemen. Da natürliche gelöste organische Substanzen im Bodenwasser eine Momentaufnahme der Prozesse eines Ökosystems repräsentieren (Roth et al. 2013-2015), sollen sie helfen, ein Frühwarnsystem für Ökosystem-Veränderungen zu etablieren. Im Projekt wird untersucht wie stark Umweltparameter die molekulare Zusammensetzung von gelösten organischen Verbindungen beeinflussen. Die Proben werden mit Hilfe von feinporigen Glassinterplatten aus verschiedenen Tiefen des Bodens gewonnen und in Bodenwassersammelkisten gesammelt (Abb.). In den Laboren des Max-Planck-Instituts für Biogeochemie und dessen Kooperationspartnern werden anschließend modernste Analysetechniken zur Untersuchung angewandt.

Bodenwassersammelkiste

Abb.: Bodenwassersammelkiste mit Sammelflaschen, die mit feinporigen Glassinterplatten in fünf Tiefen verbunden sind.

Bisherige Ergebnisse zeigen, dass der pH-Wert und die Temperatur eindeutige Signaturen hinterlassen (Roth et al. 2013-2015). Aber auch die Pflanzengemeinschaft könnte die Zusammensetzung der gelösten organischen Verbindungen steuern (Roth et al. 2014, 2015). Die Bedingungen um die Forschungsstation Linde helfen hier weiter voranzukommen. In den kommenden drei Jahren werden im Projekt vor allem die molekularen Fingerabdrücke von Eichen, Kiefern und Gras untersucht. Zur Aufnahme der notwendigen meteorologischen und hydrologischen Hintergrundinformationen wurde eine Wetterstation installiert, die den Richtlinien des Deutschen Wetterdienstes entspricht.

Literatur:

Roth, V.-N., Dittmar, T., Gaupp, R. & Gleixner, G. (2013): Latitude and pH driven trends in the molecular composition of DOM across a north south transect along the Yenisei River. – Geochimica et Cosmochimica Acta 123, 93-105.

Roth, V.-N., Dittmar, T., Gaupp, R. & Gleixner, G. (2014): Ecosystem-specific composition of dissolved organic matter. – Vadose Zone Journal, doi:10.2136/vzj2013.09.0162.

Roth, V.-N., Dittmar, T., Gaupp, R. & Gleixner, G. (2015): The molecular composition of dissolved organic matter in forest soils as a function of pH and temperature. – PLOS ONE 10(3): e0119188. doi: 10.1371/journal.pone.0119188.