| 2231 | Methane Dynamics of Kettle Holes in a Postglacial Agricultural Landscape –Microbial Ecology and Biogeochemistry | Methane Dynamics of Kettle Holes in a Postglacial Agricultural Landscape –Microbial Ecology and Biogeochemistry | 01.07.2021 00:00:00 | 31.12.2025 00:00:00 | laufend | current | Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ | Research Area 1 „Landscape Functioning“ | x3x13x12x | Hoffmann, Mathias; Kolb, Steffen; Kynast, Danica | x1274x1932x2919x | <div class='ntm_PB1'>PB1</div> | | <a href="https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/465808595">https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/465808595</a><BR /> | 2021 | Methane Dynamics of Kettle Holes in a Postglacial Agricultural Landscape –Microbial Ecology and Biogeochemistry Methane Dynamics of Kettle Holes in a Postglacial Agricultural Landscape –Microbial Ecology and Biogeochemistry Programmbereich 1 „Landschaftsprozesse“ Hoffmann, Mathias; Kolb, Steffen; Kynast, Danica Drittmittel Research Area 1 „Landscape Functioning“ current laufend <div class="ExternalClass543DF4680C11432FA60BEEE05B01C50B"><p><span style="font-size:10.5pt;line-height:107%;font-family:arialmt;">Feuchtgebiete sind eine wichtige natürliche
Quelle für Methan, das zweithäufigste Treibhausgas in der Atmosphäre. Die
Methangasflüsse aus Feuchtgebieten sind variabel und bestimmt durch die
Aktivität methanotropher (Methan verbrauchender) und methanogener (Methan
produzierender) Mikroorganismen. Deren Aktivität wird durch verschiedene
Umweltfaktoren gesteuert, was jedoch noch nicht sehr gut verstanden ist, da
z.B. die Bedeutung der anaeroben Methanotrophen in Feuchtgebieten noch
weitgehend unklar ist. Ziel des Projekts ist es, die räumlich-zeitliche
Variation der Nettomethanflüsse zu untersuchen und sie durch Verteilungsmuster und
Aktivitäten der Methankreislauf-assoziierten Mikroorganismen in Abhängigkeit
von verschiedenen Umweltfaktoren zu erklären. Im Projekt werden Sölle
untersucht, da diese eine hohe Dynamik in den Methanemissionen über kleine
räumliche Skalen aufweisen. Sie kommen häufig in postglazialen Landschaften vor
und sind meist von landwirtschaftlich genutzten Flächen umgeben. Sie werden als
Methanquelle betrachtet, aber die Mechanismen, die ihre dynamischen
Methanemissionen antreiben, sind nicht gut verstanden. Bodenprofile,
Bodenchemie, Wasserstand, Redox-Bedingungen, Nährstoffeintrag und Vegetation
werden als wichtige Umweltfaktoren antizipiert, die die Häufigkeit, Aktivität
und die Biodiversität der mit dem Methankreislauf assoziierten Mikroorganismen
beeinflussen. Um die regulatorische Bedeutung dieser Faktoren zu verstehen,
wird MeDKet Feldstudien mit Laborexperimenten kombinieren, in denen verschiedene
abiotische Faktoren unter kontrollierten Bedingungen moduliert werden. Die
räumliche Variation der Methanbildung und - oxidation und die Verteilung der
mit dem Methankreislauf assoziierten Mikroorganismen wird in acht Söllen
untersucht, während die Auswirkungen der wichtigsten Umweltfaktoren für ein
ausgewähltes Soll im Detail analysiert werden. Hochauflösende Gasmessungen werden
kombiniert mit Methoden der mikrobiellen Ökologie wie quantitativer PCR,
Amplikonsequenzierung, mRNA-Analyse, stabilen Isotopenuntersuchungen und einer
Metagenom-Analyse, um Identität, Abundanz, Verteilung und physiologische
Eigenschaften der am Methankreislauf beteiligten Mikroorganismen zu bestimmen.
Da wir ein ganzheitliches Verständnis über den Beitrag Methan-assoziierter Mikroorganismen
in Feuchtgebieten zu Methanflüssen anstreben, weiten wir unsere Analysen auf
oberirdische Pflanzenteile aus, ein bisher vernachlässigter Lebensraum für
Methanotrophe. Mit einer neu entwickelten Methodik werden wir vertikale
Methanprofile in der Atmosphäre oberhalb eines Solls messen und das Vorkommen
von Methanotrophen auf oberirdischen Pflanzenteilen untersuchen. Damit werden
die Ergebnisse von MeDKet als Grundlage dienen, um (a) die Regulation von
Methanotrophie und Methanogenese und damit die hohe Variabilität der
Nettomethanflüsse (b) die Bedeutung der anaeroben Methanoxidation und (c) der
oberirdischen Methanoxidation in Söllen zu verstehen</span></p></div> <div class="ExternalClassC48183F2DD0745AF9D48BEF7E8508AC0"><p><span lang="EN-US" style="font-size:10.5pt;line-height:107%;font-family:arialmt;">Wetlands represent a major natural source of
methane, which is thesecond most abundant greenhouse gas in the atmosphere.
Methane fluxes of wetlands are dynamic in space and time and are linked to the
activity of methanotrophic (methane consuming) and methanogenic (methane
producing) microorganisms. The activity of these microorganisms is controlled
by diverse environmental factors, but this is not well understood, because e.g.
the quantitative relevance of anaerobic methanotrophs remains largely unclear.
The aim of this project is to study the spatiotemporal variation of net methane
fluxes and explain it by distribution patterns and activities of methane-cycling
microorganisms in dependence on different environmental factors. We will
conduct our studies on kettle holes, as these show a high spatio-temporal
variability in methane emissions at small scale. Kettle holes occur frequently
in postglacial landscapes and are often surrounded by agricultural land. They
are considered as methane source, but the mechanisms driving their dynamic
surface methane fluxes are not well understood. Soil profile, soil chemistry, water
level, redox conditions, nutrient input and vegetation are anticipated as key
environmental factors that influence the abundance, activity and community
composition of the methanecycling microorganisms. To understand the regulatory
importance of these factors, MeDKet will combine field studies with laboratory experiments,
in which different abiotic factors will be modulated under controlled
conditions. The spatial variation of methane formation and consumption as well
as the composition of methane-associated microorganisms will be assessed in
eight kettle holes, while the impact of the most relevant environmental factors
will be studied in detail for one kettle hole. High-resolution gas measurements
will be combined with methods of microbial ecology using quantitative PCR, amplicon
sequencing, mRNA analysis, stable isotope probing and metagenome analysis to
identify and quantify methane-cycling microorganisms, describe their dynamics
and distribution, and to resolve their physiological traits. As we aim at a
holistic understanding regarding the contribution of methane-cycling
microorganisms in kettle holes to methane fluxes, we extent our analyses to aboveground
plant parts, a habitat of methanotrophs that has been largely neglected so far.
We will use a newly developed approach to measure vertical methane profiles in
the atmosphere above the kettle hole and evaluate the presence of methanotrophs
on aboveground plant parts. In summary, the results of MeDKet will serve as a valuable
basis to (a) understand the regulation of methanotrophy and methanogenesis and
thus the high variability of net methane fluxes (b) assess thereby the role of
anaerobic methane oxidizers and (c) the role of above-ground methane oxidation
in agriculturally impacted wetlands of the Northern hemisphere</span></p></div> MeDKet <div class="ExternalClass65303E10-CE78-4912-8960-9A9701CBA676"></div> <div class="ExternalClassA2971E19-C3F5-41DD-891E-F20F00691B7E"><ul><li>Universität Bonn</li></ul></div> <div class="ExternalClass31FEC0F0-CACE-4C1C-A937-D6DE5233C341"></div> <div class="ExternalClass584DE318-C40D-4DA4-883A-4729AEF39FAB"></div> <div class="ExternalClass4B638FE6-46D5-40B0-8040-0F0F8D4482BA"><ul><li>Frindte, Katahrina, Dr.</li><li>Kastenholz, Lisa</li><li>Knief, Claudia, Prof. Dr.</li></ul></div> | <div class="ExternalClass543DF4680C11432FA60BEEE05B01C50B"><p><span style="font-size:10.5pt;line-height:107%;font-family:arialmt;">Feuchtgebiete sind eine wichtige natürliche
Quelle für Methan, das zweithäufigste Treibhausgas in der Atmosphäre. Die
Methangasflüsse aus Feuchtgebieten sind variabel und bestimmt durch die
Aktivität methanotropher (Methan verbrauchender) und methanogener (Methan
produzierender) Mikroorganismen. Deren Aktivität wird durch verschiedene
Umweltfaktoren gesteuert, was jedoch noch nicht sehr gut verstanden ist, da
z.B. die Bedeutung der anaeroben Methanotrophen in Feuchtgebieten noch
weitgehend unklar ist. Ziel des Projekts ist es, die räumlich-zeitliche
Variation der Nettomethanflüsse zu untersuchen und sie durch Verteilungsmuster und
Aktivitäten der Methankreislauf-assoziierten Mikroorganismen in Abhängigkeit
von verschiedenen Umweltfaktoren zu erklären. Im Projekt werden Sölle
untersucht, da diese eine hohe Dynamik in den Methanemissionen über kleine
räumliche Skalen aufweisen. Sie kommen häufig in postglazialen Landschaften vor
und sind meist von landwirtschaftlich genutzten Flächen umgeben. Sie werden als
Methanquelle betrachtet, aber die Mechanismen, die ihre dynamischen
Methanemissionen antreiben, sind nicht gut verstanden. Bodenprofile,
Bodenchemie, Wasserstand, Redox-Bedingungen, Nährstoffeintrag und Vegetation
werden als wichtige Umweltfaktoren antizipiert, die die Häufigkeit, Aktivität
und die Biodiversität der mit dem Methankreislauf assoziierten Mikroorganismen
beeinflussen. Um die regulatorische Bedeutung dieser Faktoren zu verstehen,
wird MeDKet Feldstudien mit Laborexperimenten kombinieren, in denen verschiedene
abiotische Faktoren unter kontrollierten Bedingungen moduliert werden. Die
räumliche Variation der Methanbildung und - oxidation und die Verteilung der
mit dem Methankreislauf assoziierten Mikroorganismen wird in acht Söllen
untersucht, während die Auswirkungen der wichtigsten Umweltfaktoren für ein
ausgewähltes Soll im Detail analysiert werden. Hochauflösende Gasmessungen werden
kombiniert mit Methoden der mikrobiellen Ökologie wie quantitativer PCR,
Amplikonsequenzierung, mRNA-Analyse, stabilen Isotopenuntersuchungen und einer
Metagenom-Analyse, um Identität, Abundanz, Verteilung und physiologische
Eigenschaften der am Methankreislauf beteiligten Mikroorganismen zu bestimmen.
Da wir ein ganzheitliches Verständnis über den Beitrag Methan-assoziierter Mikroorganismen
in Feuchtgebieten zu Methanflüssen anstreben, weiten wir unsere Analysen auf
oberirdische Pflanzenteile aus, ein bisher vernachlässigter Lebensraum für
Methanotrophe. Mit einer neu entwickelten Methodik werden wir vertikale
Methanprofile in der Atmosphäre oberhalb eines Solls messen und das Vorkommen
von Methanotrophen auf oberirdischen Pflanzenteilen untersuchen. Damit werden
die Ergebnisse von MeDKet als Grundlage dienen, um (a) die Regulation von
Methanotrophie und Methanogenese und damit die hohe Variabilität der
Nettomethanflüsse (b) die Bedeutung der anaeroben Methanoxidation und (c) der
oberirdischen Methanoxidation in Söllen zu verstehen</span></p></div> | <div class="ExternalClassC48183F2DD0745AF9D48BEF7E8508AC0"><p><span lang="EN-US" style="font-size:10.5pt;line-height:107%;font-family:arialmt;">Wetlands represent a major natural source of
methane, which is thesecond most abundant greenhouse gas in the atmosphere.
Methane fluxes of wetlands are dynamic in space and time and are linked to the
activity of methanotrophic (methane consuming) and methanogenic (methane
producing) microorganisms. The activity of these microorganisms is controlled
by diverse environmental factors, but this is not well understood, because e.g.
the quantitative relevance of anaerobic methanotrophs remains largely unclear.
The aim of this project is to study the spatiotemporal variation of net methane
fluxes and explain it by distribution patterns and activities of methane-cycling
microorganisms in dependence on different environmental factors. We will
conduct our studies on kettle holes, as these show a high spatio-temporal
variability in methane emissions at small scale. Kettle holes occur frequently
in postglacial landscapes and are often surrounded by agricultural land. They
are considered as methane source, but the mechanisms driving their dynamic
surface methane fluxes are not well understood. Soil profile, soil chemistry, water
level, redox conditions, nutrient input and vegetation are anticipated as key
environmental factors that influence the abundance, activity and community
composition of the methanecycling microorganisms. To understand the regulatory
importance of these factors, MeDKet will combine field studies with laboratory experiments,
in which different abiotic factors will be modulated under controlled
conditions. The spatial variation of methane formation and consumption as well
as the composition of methane-associated microorganisms will be assessed in
eight kettle holes, while the impact of the most relevant environmental factors
will be studied in detail for one kettle hole. High-resolution gas measurements
will be combined with methods of microbial ecology using quantitative PCR, amplicon
sequencing, mRNA analysis, stable isotope probing and metagenome analysis to
identify and quantify methane-cycling microorganisms, describe their dynamics
and distribution, and to resolve their physiological traits. As we aim at a
holistic understanding regarding the contribution of methane-cycling
microorganisms in kettle holes to methane fluxes, we extent our analyses to aboveground
plant parts, a habitat of methanotrophs that has been largely neglected so far.
We will use a newly developed approach to measure vertical methane profiles in
the atmosphere above the kettle hole and evaluate the presence of methanotrophs
on aboveground plant parts. In summary, the results of MeDKet will serve as a valuable
basis to (a) understand the regulation of methanotrophy and methanogenesis and
thus the high variability of net methane fluxes (b) assess thereby the role of
anaerobic methane oxidizers and (c) the role of above-ground methane oxidation
in agriculturally impacted wetlands of the Northern hemisphere</span></p></div> | | | <div class="ExternalClassAF32BA64-D8FF-4985-A8CE-45A6D901A10C">Dr. Mathias Hoffmann; Prof. Dr. Steffen Kolb; Danica Kynast</div> | Kolb, Steffen | <div class="ExternalClass23B7F014-7A82-4670-B2D1-4206F00401E0">Prof. Dr. Steffen Kolb</a></div> | | | | <div class="ExternalClassA2971E19-C3F5-41DD-891E-F20F00691B7E"><ul><li>Universität Bonn</li></ul></div> | x963x | | | | | <div class="ExternalClass4B638FE6-46D5-40B0-8040-0F0F8D4482BA"><ul><li>Frindte, Katahrina, Dr.</li><li>Kastenholz, Lisa</li><li>Knief, Claudia, Prof. Dr.</li></ul></div> | 2 | 2 | | <div class="ExternalClass1DC7AA59-A829-404D-8983-B8E02C755612"><ul><li>Mikrobielle Biogeochemie</li><li>Isotopen-Biogeochemie & Gasflüsse</li></ul></div> | <div class="ExternalClass4DC8038E-87C6-46F3-B5CF-25B34CB6B634"><ul><li>Microbial Biogeochemistry</li><li>Isotope Biogeochemistry & Gas Fluxes</li></ul></div> |
