Die neuartige Grus-Kruste: Taxonomie und Wiederbesiedelung von Atacamas dunklem Leben (GRIT LIFE)
Physische Geographie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Grus-Kruste (grit crust) ist ein kürzlich entdeckter Lebensgemeinschaftstypus von Biokruste in der Küstenregion der Atacama-Wüste (Chile), die aus Mikroorganismen besteht, welche auf und in granitoidem Verwitterungsgrus wachsen. Aufgrund dieser geologischen Besonderheit eines fortgeschrittenen Verwitterungszustands positioniert sich diese biologische Bodenkruste zwischen epedaphischer und lithophytischer Lebensweise mit unterschiedlichen Besiedlungsmuster, was zu einem ausgeprägten Schachbrettmosaik auf Landschaftsebene führt. Dieses Mikrobiom erbringt eine breite Palette von Ökosystemleistungen, wie z. B. biologische Verwitterung, Kohlenstofffixierung und eine anfängliche Pedogenese, die alle durch die Nebel- und Tau-induzierte photosynthetische Aktivität angetrieben werden. Hauptziel des Projektes war es, die mikrobielle Biodiversität und ihre räumlich- zeitliche Dynamik zu verstehen, z. B. das Erholungspotenzial der Grus-Kruste nach einer Störung. Zu diesem Zweck wurde ein zweijähriges Wiederbesiedlungsexperiment an 11 Standorten mit 22 Parzellen von je einem Quadratmeter mit Isolations- und Metabarcoding-Techniken kombiniert. Darüber hinaus wurden Mikroklimadaten und weitere abiotische Daten zu verschiedenen Bodeneigenschaften erfasst. Während des Projekts wurden mehr als 300 Isolate mit neuen Arten von Cyanobakterien, Grünalgen und Pilzen sowie Flechten-Photobionten gewonnen und ihre phylogenetische Position herausgearbeitet, was die generierten Metabarcoding-Daten unterstützte und korrigierte. Es wurde gezeigt, dass die Grus Kruste hauptsächlich von einer Population von Flechten der Familie Caliciaceae gebildet wird, die Photobionten der Grünalgengattung Trebouxia teilen. Vergleicht man die organismische Zusammensetzung der Grus Kruste mit anderen Biokrusten weltweit, so ist letztere die einzige bekannte zusammenhängende Bodenschicht mit einer signifikanten landschaftsbedeckenden Ausdehnung von mindestens 440 km2, die überwiegend von einer symbiotischen Algengattung (Trebouxia) beherrscht wird. Diese Eigenschaften spiegelten sich auch in der Erholung der Grus Kruste wider, denn alle erhobenen Daten zeigten, dass die Mikroorganismen nach einem Zeitraum von zwei Jahren mit Wiederbesiedlung jeder Parzelle eine hohe Erholungsrate erreichten. Als Erstautor habe ich im Rahmen der Sachbeihilfe 16 internationale peer-review Publikationen in Q1-Fachjournalen publiziert. Als Mitautor war ich an weiteren 7 Peer-Review Publikationen beteiligt. Des Weiteren konnte ich mehrere komplementierende Fördermittel einwerben (INCb, Carl-Zeiss Wildcard) sowie ein internationales Netzwerk zur Forschung an Cyanobionten mit über 21 Kooperationspartnern aus 11 Ländern aufbauen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2.3 Lichens as pioneers on rock surfaces. Life at Rock Surfaces, 141-160. De Gruyter.
Jung, Patrick & Büdel, Burkhard
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Emendation of the Coccoid Cyanobacterial Genus Gloeocapsopsis and Description of the New Species Gloeocapsopsis diffluens sp. nov. and Gloeocapsopsis dulcis sp. nov. Isolated From the Coastal Range of the Atacama Desert (Chile). Frontiers in Microbiology, 12.
Jung, Patrick; Azua-Bustos, Armando; Gonzalez-Silva, Carlos; Mikhailyuk, Tatiana; Zabicki, Daniel; Holzinger, Andreas; Lakatos, Michael & Büdel, Burkhard
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Book Chapter: Soil Algae. In: Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Elsevier.
Bauman, K. & Jung, P.
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The grit crust: A poly-extremotolerant microbial community from the Atacama Desert as a model for astrobiology. Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 9.
Jung, Patrick; Lehnert, Lukas W.; Bendix, Jörg; Lentendu, Guillaume; Grube, Martin; Alfaro, Fernando D.; Rio, Camilo del; Gutiérrez, Alvarado José Luis; van den Brink, Liesbeth & Lakatos, Michael
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Chilean biocrusts: an impetus for national park management. Trends in Microbiology, 31(6), 544-547.
Jung, Patrick; van den Brink, Liesbeth & Gutiérrez, Alvarado José Luis
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The dark side of orange: Multiorganismic continuum dynamics within a lichen of the Atacama Desert. Mycologia, 116(1), 44-58.
Jung, Patrick; Baumann, Karen; Emrich, Dina; Schermer, Michael; Eckhardt, Kai-Uwe; Jandl, Gerald; Leinweber, Peter; Harion, Felix; Wruck, Andreas; Grube, Martin; Büdel, Burkhard & Lakatos, Michael
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Roccellinastrum, Cenozosia and Heterodermia: Ecology and phylogeny of fog lichens and their photobionts from the coastal Atacama Desert. MycoKeys, 98, 317-348.
Jung, Patrick; Werner, Lina; Briegel-Williams, Laura; Emrich, Dina & Lakatos, Michael
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A direct PCR approach with low-biomass insert opens new horizons for molecular sciences on cryptogam communities. Applied and Environmental Microbiology.
Jung, Patrick; Briegel-Williams, Laura; Werner, Lina; Jost, Emily; Schultz, Matthias; Nürnberg, Dennis J.; Grube, Martin & Lakatos, Michael
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The symbiotic alga Trebouxia fuels a coherent soil ecosystem on the landscape scale in the Atacama Desert. Environmental Microbiome, 19(1).
Jung, Patrick; Brand, Rebekah; Briegel-Williams, Laura; Werner, Lina; Jost, Emily; Lentendu, Guillaume; Singer, David; Athavale, Rujuta; Nürnberg, Dennis J.; Alfaro, Fernando D.; Büdel, Burkhard & Lakatos, Michael
