Nanotechnologie spielt eine immer größere Rolle in der industriellen Produkt- und Prozess- Innova¬tion. Nanotechnologie birgt Umwelt- und Gesundheitsrisiken, was auf die spezifische Reaktivität von Nanopartikeln zurückgeführt werden kann. Durch den zunehmenden Einsatz synthetischer Nanomaterialien ist auch mit deren vermehrtem Eintrag in die Umwelt zu rechnen. Mögliche Eintragspfade von Nanopartikeln in Böden sind trockene und nasse Depositionen und die landwirtschaftliche Verwertung von Klärschlämmen. Die erste veröffentlichte Arbeit zu Effekten von Sibernanopartikeln (AgNP) in Böden zeigte eine signifikante Reduzierung der mikrobiellen Biomasse. Zudem wurden Hinweise auf Veränderungen der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft gefunden. Im Rahmen einer Dissertation im Graduiertenkolleg 1319 werden derzeit Effekte einer kombinierten Applikation von Klärschlamm und AgNP auf die Mikroorganismen, insbesondere auf die funktionelle Diversität, in Böden untersucht. Darüber hinaus liegen bereits Untersuchungen des antioxidativen Enzymsystems in Coelomocyten von Regenwürmern unter dem Einfluss von AgNP vor.

Hänsch, M., Emmerling, C. (2010): Effects of silver nanoparticles on the microbiota and enzyme activity in soil. Journal of Plant Nutrition and Soil Science, 173, 554-558.

Ansprechpartner:

Dipl. Biogeogr. Mathias Hänsch
Prof. Dr. Christoph Emmerling

GradMic - Veterinary Medicinal Effects on the Prokaryotic Structural Diversity in Soil Microcopartments. Subproject of the DFG Research Unit “Veterinary Medicines in soils: Basic research for risk analysis”.

Laufzeit: 01.05.2008 to 01.04.2014

Kurzbeschreibung

Antibiotika üben über Monate negative Wirkungen auf die Biomasse, Aktivität, strukturelle und funktionelle Diversität sowie Resistenz von Bodenmikroorganismen aus. Die FOR566 (2te Phase) hat dies für die Feldskale und –bedingungen bestätigt. Dabei verändern Umweltbedingungen, insbesondere die Bodenfeuchte, die antibiotischen Effekte in unbekannter Weise, was die Dateninter-pretation behindert. In der Rhizosphäre als Brennpunkt mikrobiellen Bodenlebens wurden bei Untersuchung spezifischer mikrobieller Gruppen und spezifischer Wurzelbereiche Effekte von Sulfadiazin (SDZ) auf die strukturelle Diversität ermittelt. Daher sollen im beantragten Projekt die Effekte von SDZ auf die Struktur der Bodenmikroorganismen-Gemeinschaft unter besonderer Berücksichtigung folgender Aspekte untersucht werden: (A) Der Einfluss von Bodenfeuchte-Gradienten und der Befeuchtung auf die Empfindlichkeit der mikrobiellen Gemeinschaft und (B) Effekte in Rhizosphärenboden und an der Rhizoplane von apikalen und alten Wurzelabschnitten. Dies erfolgt in einem dreifachen Ansatz: (i) Erfassung der Dynamik antibiotischer Effekte, moduliert durch Feuchte-Gradienten, durch zeitlich hochaufgelöste Beprobung, (ii) qualitative Bestimmung von SDZ- und Feuchte-Effekten auf die strukturelle Diversität durch vermehrte gruppenspezifische Analysen und (iii) quantitative Bestimmung von SDZ-Effekten mittels qPCR.
DFG TH678/13-1, FOR566 Leitung W. Amelung, INRES-Bodenkunde, RFW Universität Bonn

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Rüdiger Reichel ()
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn ()

Teilprojekt innerhalb des Verbundes

Biopolymer - Veränderungen im Umweltverhalten mit Cyanophycin ange­reicherter, transgener Ausfallkartoffeln im Boden

Ziel ist die Erfassung der möglichen Überdauerung und resultierender Umweltreaktionen transgener Ausfallkartoffeln im Boden. Dabei werden sowohl biologische Wirkungen auf Bodenmikroorganismen und ihre Stoffwechselleistung wie auch bodenchemische Parameter wie der pH-Wert, Redoxstatus und organische Bodensubstanzen untersucht. Darüber hinaus werden Lumbriciden als indikative Vertreter der Bodenfauna und die Dekomposition als integrative Größe organismischer Aktivität im Boden in die Untersuchung einbezogen. Dem vorangestellt ist eine analytische Nachweismethode für Cyanophycin im Boden zu entwickeln.
BMBF. Gemeinschaftsprojekt mit I. Broer und C. Unger, Agrobiotechnologie, Universität Rostock.

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Kerstin Lahl ()
Prof. Dr. Sören Thiele-Bruhn ();
Prof. Dr. Christoph Emmerling ()

Der Ausbau der Biomasseproduktion zur energetischen Nutzung steht zu anderen Flächen­nutzungsansprüchen in Konkurrenz, wie der Lebens- und Futtermittelproduktion, den Land­schafts- und Naturschutzflächen und dem Flächenbedarf für Siedlung, Erholung und Verkehr. Ein besonderer Gesichtspunkt des Flächennutzungswandels durch zunehmenden Energie­pflanzenanbau ist die Entwicklung der betroffenen Böden, insbesondere ihres Humusgehaltes, der Biodiversität und des Erodibili­tätspotenzials. Insbesondere der Humusgehalt und die damit verbun­dene biologische Aktivität sind zentrale Steuerungsgrößen für die C-Sequestrie­rung in Böden. Angesichts steigender Kohlendioxid-Konzentrationen in der Atmosphäre wird nach Möglichkeiten gesucht, CO₂ in Böden für längere Zeiträume festzulegen. Es ist bislang ungeklärt, ob und in wie fern durch den Anbau von nachwachsenden Rohstof­fen/Energiepflanzen eine Kohlenstoff-Festlegung in unterschied­lichen Böden möglich ist. Zu diesem Zweck soll die C-Dynamik im Boden unter verschiede­nen Energiepflanzen mit Hilfe der natürlichen ¹³C-Abundanz untersucht werden. Das Forschungsprojekt widmet sich darüber hinaus verstärkt den Wirkungen des Anbaus von Nachwachsenden Rohstoffen auf die Biodiversität ausgewählter Bodenorganismen.

Ansprechpartner:
Dipl. Biogeogr. Daniel Felten ();
Prof. Dr. Christoph Emmerling ()

Im Rahmen des Teilprojektes der Forschungsinitiative Rheinland-Pfalz wird untersucht, welche Effekte der Flächen­nutzungswandel durch verstärkten Anbau von Energiepflanzen auf ausgewählte Tierarten (Lumbricidae) auf verschiedenen Skalen­ebenen haben wird. Zur Beurteilung der Landschaftspermeabilität werden modernste direkte und indirekte Methoden angewandt, zum Beispiel die Genotypisierung von Individuen mit hochauflösenden genetischen Markersystemen (insb. Mikrosatelliten) sowie die daraus resultierende Schätzung des Genaustausches zwischen Populationen in Abhängigkeit von isolierenden Landschaftsstruk­turen. Es ist zu erwarten, dass verschiedene Arten und Arten­gemeinschaften aufgrund ihrer Biotop­bindungsmuster unterschiedlich auf die sich ändernde Komplexität von Umweltsystemen reagieren.
Basierend auf detaillierte Kartierungen werden durch populationsökologische und -genetische Methoden Habitat spezifische Parameter für wenig mobile Arten (Lumbriciden) ermittelt, welche im Rahmen von Populationsgefährdungsanalysen zur Ableitung der Habitattyp spezifischen Konnektivität einer Modelllandschaft herangezogen werden.

Ansprechpartner: Heiko Strunk; Prof. Dr. Christoph Emmerling E-Mail