SFB 1076: AquaDiva: Forschungsverbund zum Verständnis der Verknüpfungen zwischen der oberirdischen und unterirdischen Biogeosphäre
Description: Die Critical Zone (CZ) ist die poröse Haut der Erde, wo Luft, Wasser und Gestein sich überschneiden und mit dem Leben interagieren. Sie wird Critical Zone genannt, weil wir Menschen in ihr leben und von ihren Ressourcen abhängig sind, von sauberem Wasser bis hin zur Nahrungsmittelproduktion und Klimaregulierung. Die CZ erstreckt sich von der Vegetation durch den Boden bis zum verwitterten Gestein und zum Grundwasser in Hunderten von Metern Tiefe und ist durch Flüssigkeitsströmung und Stofftransport miteinander verbunden. Umweltverschmutzung, Landnutzung und Klimawandel verändern zunehmend die oberirdischen Lebensräume der CZ, aber wir verstehen die Folgen für die tiefe Biosphäre nicht. Das Hauptziel des SFB AquaDiva ist unser Verständnis zu erweitern, wie Wasser (Aqua) oberirdische und unterirdische Lebensräume verbindet, und wie lokale Geologie und Oberflächenbedingungen die funktionelle Diversität (Diva) der unterirdischen Lebensräume bestimmen. In der ersten Förderperiode haben wir das "Hainich Critical Zone Exploratory" (CZE) eingerichtet, das zwei Grundwasserstockwerke entlang eines ~6 km langen Hangtransekts in abwechselndem Kalk- und Mergelgestein umfasst. Oberflächen- und Grundwassereigenschaften wurden mittels Geochemie, Isotopenmessungen und einer Reihe von "Omics"-Ansätzen zur Katalogisierung des unterirdischen Lebens, einschließlich Bakterien, Archaeen, Pilze, Viren und Grundwasserfauna, analysiert. Genomische Informationen wurden mit aktiven Proteinen (Proteom), Stoffwechselprodukten (Metabolom, Gase) und gezielten Untersuchungen von Kolloiden und gelöster organischer Substanz (DOM) verknüpft. Alle methodischen Ansätze identifizierten übereinstimmend sechs verschiedene Grundwasserzonen. Während der zweiten Förderperiode zielte unsere Forschung darauf ab, die Mechanismen aufzuklären, wie sich diese Zonen entwickelt haben, indem wir Isotopenanalysen und Modelle einsetzten, um den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf mit mikrobiellen Gemeinschaften zu verknüpfen. Darüber hinaus richteten wir das „Saale-Elster-Sandsteinplatte Observatory“ (SESO) in saurem Sandsteingestein mit ähnlicher Landnutzung als geologischen Kontraststandort ein. In der dritten Förderperiode werden wir unsere Beobachtungen generalisieren und die riesige Menge an Informationen synthetisieren, um (1) biotische und chemische "Fingerabdrücke" spezifisch für Oberflächeneigenschaften zu erstellen und zu zeigen, wie diese Oberflächensignale transportiert und transformiert werden auf ihrem Weg zum Grundwasser, und (2) zu untersuchen, wie sich zeitliche Variationen der Oberflächeneinträge auswirken. Der Vergleich der kontrastierenden Geologie ermöglicht es uns, unsere Konzepte zu verallgemeinern und Vorhersagen über die Reaktion der tiefen Biosphäre auf Szenarien des Klimawandels und die Folgen für die Wasserressourcen zu entwickeln. Schließlich werden wir die massiven Infrastrukturinvestitionen und Datensätze als Plattformen für die internationale CZ-Forschung sichern.
Funder: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Amount: €4,068,000
Funding type: research
Funder scheme: Sonderforschungsbereiche
Start date: 2013-01-01
Institutions: Friedrich Schiller University Jena, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Funded outputs count: 118
Funder award ID: 218627073
OpenAlex ID: G8811090499