MetGrass2 - Verständnis der Auswirkung von langfristigen Dynamiken des Landnutzungsmanagements auf die Biodiversität des Methansenken-Mikrobioms in Grünland-, Wald- und Ackerböden

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Kolb; Dr. Sven Marhan; Professor Dr. Tim Urich
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Bodenwissenschaften ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512405836

Methan ist das zweitwichtigste Treibhausgas und ein Hauptverursacher der globalen Erwärmung. Zwei Gruppen von Mikroorganismen sind für den Methankreislauf entscheidend: Methanotrophe Bakterien fungieren als biologische Senke, indem sie atmosphärisches Methan oxidieren, während Methanogene Methan produzieren. In den vorangegangenen Projekten konnten wir die negativen Auswirkungen einer hohen Landnutzungsintensität auf methanotrophe Bakterien in Grünlandböden nachweisen und zeigen, dass sich die Funktion der Methansenke nach einer Verringerung der Landnutzungsintensität bereits nach drei Jahren erholt. In MetGrass2 werden wir unsere Untersuchungen zu den Auswirkungen der Grünlandextensivierung in den REX-Grünlandflächen (WP1) fortsetzen. Wir erwarten, dass nach 6 Jahren die Abundanz von Methanogenen weiter abnimmt und die verringerte Lagerungsdichte des Bodens Methanotrophe begünstigt. Grünlandflächen werden zunehmend nur noch gemäht, so dass sich eine Mulchschicht bildet. In WP2 wollen wir untersuchen, ob eine Mulchschicht die Flüsse von atmosphärischem Methan reduziert und damit die Methansenkenfunktion für einen bestimmten Zeitraum des Jahres verringert, oder ob die bei der Zersetzung der Streu freigesetzten Ressourcen Methanotrophe positiv beeinflussen und die Methansenkenfunktion zu anderen Zeiten des Jahres möglicherweise erhöhen kann. In WP3 werden wir die bisher unbekannten Auswirkungen von Landbewirtschaftungspraktiken (Bodenbearbeitung, Düngung, organisch - konventionell) auf die Methansenkenaktivität und das methanotrophe und methanogene Mikrobiom untersuchen. Kupfer ist ein bekannter und notwendiger Mikronährstoff für Methanotrophe, um Methan zu oxidieren, da das aktive Enzym, das Methan oxidiert, Kupfer benötigt. Wir werden die Gesamtmenge und den biologisch verfügbaren Gehalt an Kupfer und anderen Mikronährstoffen in allen 150 Grünlandböden untersuchen (WP4) und diese Daten mit den potenziellen Methanoxidationsraten und der Häufigkeit von Methan-verwertenden Mikroorganismen korrelieren. In diesem Zusammenhang werden wir spezielle methanotrophe Bakterien mittels Metagenomanalysen weiter identifizieren. In WP5 werden wir die einzigartigen Langzeitdatensätze (15 Jahre) von mikrobiellen Taxa zusammen mit den Klima- und Landnutzungsdaten aus den Biodiversitätsexploratorien verwenden, um die Auswirkungen langfristiger Veränderungen des Wetters und der Landnutzungsintensität auf die Mikrobiome von Methansenken in 150 Grasland- und 150 Waldböden zu entschlüsseln. Wir werden eine Kombination von hochmodernen Ansätzen verwenden, die den interdisziplinären Charakter des MetGrass2-Teams widerspiegelt. Das Projekt wird Daten generieren, die dringende Fragen zum Einfluss der Landnutzungsintensität, ihrer Extensivierung und der Rolle des Klimawandels auf die funktionelle Vielfalt und Aktivität methanotropher und methanogener Mikroorganismen in Grünland, Wald und Ackerböden beantworten.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1374: Biodiversitäts-Exploratorien