AG Mikrobielle Ökologie

„... das Verhältnis zwischen Mikroorganismen und ihrer Umgebung spielt eine zentrale Rolle in der Gesundheit des Planeten und all seiner Bewohner“
(Nature Microbiological Reviews, Editorial Board, 2008)

Unserer Arbeitsgruppe verfolgt das Ziel die Diversität von Mikroorganismen in ihrer Funktion und Aktivität im Meer zu verstehen. Mikroorganismen kommen fast überall im Meer vor und haben auch hier eine zentrale Rolle beim Abbau von organischem Material und im Nährstoffkreislauf. Und auch im Meer sind Bakterien mit höheren Organismen vergesellschaftet und können so u.a. als Nahrungsquelle, ihre Merkmale an höhere trophische Stufen (Phyto- und Zooplankton, Muscheln) weitergeben.

Unser Forschungsschwerpunkt liegt hauptsächlich in die Nordsee mit ihren verschiedenen Habitaten. Der Fokus liegt dabei auf Untersuchungen, wie verschiedene bakterielle Gruppen und Populationen durch den Klimawandel beeinflusst werden. Wir erweitern unsere Forschung allerdings momentan auch in die polaren und estuarinen Regionen.

Aktuelle Themen:

  • Mikrobielle Ökologie von methanotrophen Bakterien
  • Interaktionen im Nahrungsnetz
  • Veränderte Küsten
  • Langzeitdaten
Ozeanversauerung

Team

Dr. Ingeborg Bussmann

Dr. Gunnar Gerdts

Dr. Antje Wichels

Hilke Döpke (BTA)

Alexa Garin (Doktorandin)

Sidika Hackbusch (Doktorandin)

Inga Kirstein (Doktorandin)

Karl-Walter Klings (BTA)

Claudia Lorenz (Doktorandin)

Anna Matousu (Doktorandin)

Dr. Sebastian Primpke (Post Doc)

Livia Cabernard (Master Studentin)

Klara Lanz (Master Studentin)

Lisa Roscher (Master Studentin)

Vanessa Wirzberger (Master Studentin)

 

 

 

Forschungsthemen

Methan und Methan oxidierende Bakterien

Die Ziele meiner Gruppe sind mikrobiologische und geochemische Studien zum Methanverbrauch im Wasser und in Sedimenten. Wir beschreiben Seen und Küstengewässer in Bezug auf ihre Bedeutung als Methan-Senke oder Methan-Quelle, sowie die zeitliche und räumliche Verteilung und Dynamik von Methan, die Methanfreisetzung durch Emission und Blasen. Basierend auf diesen Grundlagen untersuchen wir das Potential und die Begrenzung von aeroben Methan oxidierenden Bakterien.

Mit Gaschromatographie und verschiedenen Methanisotopen erfassen wir die methanotrophen Aktivitäten. Im Labor kultivieren wir die Methan oxidierenden Bakterien und verifizieren mit Experimenten ihre Anpassungen an ihre natürliche Umgebung. In Zusammenarbeit mit der "Molekulare Ökologie" und "Geomikrobiologie"-Gruppe werden die Isolate auf molekularer Ebene charakterisiert.

Unser Forschungsgebiet reicht von Methanquellen im Süßwasser und Küstengewässern, sowie borealen und polaren Ästuaren (der Bodensee und vor Spitzbergen, Elbe-Mündung mit der Nordsee und das Lena-Delta mit der Laptev-See). Ausgehend von diesen verschiedenen geographischem Hintergrund können wir dann Rückschlüsse auf die ökophysiologischen Anpassungen der Methanoxidierenden Bakterien ziehen.

Zugehörigkeit in PACES: Topic 1 WP5 & Topic 2 WP1

Dr. Ingeborg Bussmann

Methanprojekt019 (Foto: Alfred Wegener Institut)

Marine Nahrungsnetze und Interaktionen

Bakterien kommen im Meer in großer Zahl vor, man findet sie nahezu überall, von der Meeresoberfläche bis in die Tiefsee. Bakterien werden häufig in die Untersuchungen von Nahrungsnetzen nicht einbezogen, sind aber auch hier tatsächlich sehr wichtige Partner. Sie sind sowohl direkt als auch indirekt auf allen Ebenen im Nahrungsnetz verbunden und sind in der Lage, sich sehr schnell und flexibel an sich ändernde Umweltbedingungen anzupassen. In den letzten Jahren standen die Interaktionen von Pro/ und Eukaryonten in vielen Projekten im Mittelpunkt. Dazu gehören Interkationen mit so unterschiedlichen Organismengruppen wie Mikroalgen, Zooplankton aber auch Quallen. Quallen haben gerade in den letzten Jahren eine größere Aufmerksamkeit aufgrund ihres häufigen Auftretens erlangt.

Zugehörigkeit in PACES: Topic 2 WP2

 

Abgeschlossene Projekte:

  • Bakterien assoziiert mit Quallen
Chrysaora

Küstenwandel - eine molekulare Sichtweise

Mikroplastik aus Seewasser, Foto: Oberbeckmann

Das Ökosystem der Deutschen Bucht ist nicht nur ein „Hot Spot“ in der Region, der besonders ausgeprägt durch den Klimawandel beeinflusst ist. Die Deutsche Bucht ist auch eine bedeutende wirtschaftliche Region mit sehr vielen Einflüssen durch den Menschen, wie Tourismus, Fischerei, Schiffsverkehr, Verschmutzung und Eutrophierung durch unterschiedlichste Quellen. Neue Belastungsquellen sind u.a. die Offshore Windparks. Mit einem Fokus auf die Mikroorganismen bearbeiten wir beide Aspekte, die Auswirkungen des Klimawandels aber auch die Bedeutung der wachsenden anthropogenen Einflüsse in dieser Region.

In diesem sensiblen Ökosystem gibt es verschiedene Programme, die Veränderungen in der Umwelt beobachten. Leider sind diese Programme nicht auf die Untersuchungen von Bakterien ausgelegt. Tatsächlich werden Mikroorganismen bisher in allen offiziellen Programmen der EU und des Bundes ignoriert. In mehreren Projekten befassen wir uns daher mit Themen der Umweltverschmutzung oder auch Gesundheitsgefährdungen, die mit Mikroorganismen verknüpft sind. Die Rolle der Bakterien versuchen wir so mehr in das öffentliche Bewusstsein zu bringen.

Zugehörigkeit in PACES: Topic 2 WP2

 

Abgeschlossene Projekte

  • Benthische Bakteriengemeinschaften in der Deutschen Bucht
  • Effekte von Ozeanversauerung auf marine Bakteriengemeinschaften
  • Potenziell pathogene Vibrionen in der Nord- und Ostsee
  • MICROPLAST (BMBF Projekt)

 

Aktuelle Projekte

  • Lytische und lysogene Vibriophagen: Hinweise auf lateralen Gentransfer auf den Wirt

·         Die Rolle von marinen Pilzen im Meer

  • Identität und Quantifizierung potentiell humanpathogener Vibrionen in situ und in Ballastwasser
  • Mikroplastik in aquatischen Systemen
  • Mikroplastik-Biofilme als Quelle für die Verbreitung potentiell pathogener Bakterien
  • Mikroplastik in marinen Sedimenten

Langzeituntersuchungen mariner Bakteriengemeinschaften

Foto: Jens Quasten

In der Deutschen Bucht, ca. 60 km nordwestlich des Elbe- und Weser-Aestuars liegt die Insel Helgoland (54°11.3’N, 07°54.0’E). Sie ist bekannt für ihre Artenvielfalt sowohl im Intertidal als auch in subtidalen Habitaten. Im Jahr 1962 wurde an der Biologischen Anstalt Helgoland (BAH) mit der täglichen Messung und Probenahme an der Station “Kabeltonne” der Helgoländer Reede, einer festen Position in der Nähe der Insel, eine Langzeitmessstation gegründet. Die täglich gemessenen physikalisch-chemischen Parameter sind Temperatur, Salinität, Secchi-Tiefe und die Konzentration der gelösten anorganischen Nährstoffe (Phosphat, Nitrat, Nitrit, Ammonium und Silikat). Die biologischen Parameter umfassen die qualitativen und quantitativen Daten des Phytoplanktons und des Picoplanktons. Inzwischen läuft diese Zeitreihe bereits über 40 Jahre und ist damit eine der längsten Zeitreihen weltweit.

Der Klimawandel mit den zu erwartenden steigenden Meerestemperaturen und der Ozeanversauerung des Meeres wird auch auf die Nischen der Mikroorgansimen verändern. Pathogene Bakterien nehmen eventuell zu, weil sie vom Klimawandel in den temperenten Gewässern der Nordsee stark profitieren. Vor diesem Hintergrund sind Langzeitstudien der bakteriellen Diversität und der Sukzession, kombiniert mit den hydrographischen und ozeanographischen Daten vor Ort, sehr wertvoll und bieten eine wichtige Informationsgrundlage, um Änderungen in der marinen Umwelt zu erkennen

PACES: Topic 2 WP2

 

Abgeschlossene Projekte:

  • Bakteriengemeinschaften in der Meeresluft
  • Mikrobielle Diversität, Metagenom Analyse und Ökosystem Monitoring an der Langzeitmessstation der Biologischen Anstalt Helgoland

 

Aktuelle Projekte:

  • Räumliche und zeitliche Dynamik der mikrobiellen Gemeinschaft in der Deutschen Bucht