ALBERT

Note: Zugl.: Hamburg, Univ., FB Geowiss., Diss., 2011 , INHALT: Inhalt. - Zusammenfassung. - Abstract. - Abkürzungen. - Abbildungen. - Tabellen. - 1 Einleitung und Zielsetzung. - 2 Grundlagen. - 2.1 Die Bedeutung des Stickstoffkreislaufs. - 2.2 Die Nitrifikation - Ein Schlüsselprozess im Stickstoffkreislauf. - 2.2.1 Verbreitung Ammoniak oxidierender Bakterien. - 2.2.2 Verbreitung Ammoniak oxidierender Archaeen. - 2.2.3 Physiologie Ammoniak oxidierender Mikroorganismen. - 2.2.4 Bedeutung Ammoniak oxidierender Mikroorganismen. - 2.3 Psychrophile and psychrotolerante Bakterien. - 2.4 Grundlagen der methodischen Ansätze. - 2.4.1 Bodenklassifikation nach der US Soil Taxonomy. - 2.4.2 Charakterisierung der Ammoniak oxidierenden Mikroorganismen (AOM). - 2.4.3 Nachweis von nitrifizierenden Mikroorganismen. - 2.4.4 Denaturierende Gradienten Gelelektrophorese (DGGE). - 2.4.5 Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) und Immunofluoreszenz (IF). - 2.4.6 Reverse Transkriptase RCR. - 3. Beschreibung der Untersuchungsgebiete. - 3.1. Untersuchungsgebiet im kalten Klimat – die Insel Samoylov im Lena-Delta. - 3.2. Untersuchungsgebiet im gemäßigten Klimat – Hahnheide bei Hamburg. - 4 Material und Methoden. - 4.1 Probenahme und bodenkundliche Standortaufnahme. - 4.2 Herkunft der verwendeten Anreicherungskulturen. - 4.3 Bodenchemische und -physikalische Laboruntersuchungen. - 4.4 Quantifizierung von gelösten Stickstoffverbindungen in Böden. - 4.4.1 Ammoniumbestimmungen. - 4.4.2 Nitrit- und Nitratbestimmung. - 4.4.3 Bestimmung der gelösten organischen Stickstoffverbindungen (DON). - 4.5 Nährmedien. - 4.6 Nachweis von mikrobiellen N-Umsetzungen in Böden. - 4.6.1 Bestimmung der potentiellen Nitrifikation. - 4.6.2 Bestimmung der potentiellen Mineralisationsaktivitäten. - 4.6.3 Bestimmungen der Temperaturoptima der Nitrifikation. - 4.6.4 Quantifizierung von nitrifizierenden Mikroorganismen mittels MPN. - 4.7 Kulturführungen von Anreicherungen und Reinkulturen. - 4.7.1. Anreicherung von Ammoniak oxidierenden Mikroorganismen (AOM). - 4.7.2. Kulturführung von Reinkulturen. - 4.7.3 Reinheitstest der Anreicherungs- und Reinkulturen. - 4.8 Mikroskopische Verfahren. - 4.9. Molekularbiologische Methoden. - 4.9.1 DNA Extraktion. - 4.9.2 Polymerasenkettenreaktion (PCR). - 4.9.3 Denaturierende Gradienten Gelelektrophorese (DGGE). - 4.9.4 RNA Isolation und Reverse Transkriptase (RT) PCR Anwendungen. - 4.9.5 Klonierung. - 4.9.6 Sequenzanalysen und Stammbäume. - 4.10 Statistische Verfahren. - 5. Ergebnisse. - 5.1. Bodenkundliche Charakterisierung der untersuchten Permafrostböden. - 5.1.1 Böden der Flussterrasse. - 5.1.2 Böden der jüngeren Überflutungsebene. - 5.1.3 Beschreibung des untersuchten Permafrostaufschlusses am Kliff. - 5.2 Bodenkundliche Charakterisierung der Vergleichsböden im gemäßigten Klimat. - 5.3 Gelöste anorganische Stickstoffverbindungen (DIN). - 5.3.1 DIN in den kalten Klimaten. - 5.3.2 DIN-Gehalte in den Böden der gemäßigten Klimaten. - 5.4. Mineralisation. - 5.4.1 Bestimmung der Mineralisationsraten. - 5.4.2 Mineralisation im Mikrokosmos Ansatz. - 5.5 Potentielle Nitrifikation. - 5.5.1 Gesamte potentielle Nitrifikation in den Böden der kalten Klimaten. - 5.5.2 Archaeale potentielle Nitrifikation in den Böden der kalten Klimate. - 5.5.3 Temperaturabhängige potentielle Ammoniakoxidation. - 5.5.4 Potentielle Nitrifikationsaktivität im gemäßigten Klimat. - 5.6 Quantifizierungen von Nitrifikanten. - 5.7. Molekularbiologische Befunde. - 5.7.1. Diversität des bakteriellen und archaealen 16S-rRNA-Gens. - 5.7.2 Nachweis AOB und AOA mittels der Ammoniakmonooxygenase (AMO) 5.8 DGGE Analysen der Anreichungskulturen. - 5.8.1 Anreicherungen bei 4 °C. - 5.8.2 Anreicherungen bei 10 °C. - 5.8.3 Anreicherungen bei 28 °C. - 5.9 Taxonomie der untersuchten Ammoniak oxidierenden Mikroorganismen (AOM). - 5.9.1 Taxonomie der AOB. - 5.9.2 Taxonomie der AOA. - 5.10 Charakterisierungen der Anreicherungskulturen. - 5.10.1 Morphologische Eigenschaften der Anreicherungskulturen. - 5.10.2 Lichtmikroskopische Untersuchungen der Anreicherungskulturen. - 5.10.3 Temperaturanpassung als physiologische Eigenschaft der AOM. - 5.11 Zusammenfassender Überblick der Ergebnisse. - 6. Diskussion. - 6.1 Permafrostböden und die Prozesse des Stickstoffkreislaufes. - 6.1.1 Stickstoffumsätze aufgrund kleinräumige Variabilität der Böden Samoylovs. - 6.1.2 Verteilung der gelösten anorganischen Stickstoffverbindungen (DIN). - 6.1.3 N-Limitierung in den Permafrostböden. - 6.1.4 Die Prozesse im Küstenaufschluss am Samoylov-Kliff. - 6.2 Die mikrobielle Diversität in den Permafrostböden. - 6.2.1 Diversität in Permafrostböden. - 6.2.3 Unterscheidung AOB und AOA. - 6.2.4 Wer ist wann aktiv? Die Bewertung der RT PCR Ergebnisse. - 6.3 Temperaturanpassung. - 6.4 Möglicher Einfluss des Klimawandels auf die Stickstoffumsetzung. - 7. Schlussbetrachtung und Ausblick. - Literatur. - Veröffentlichungen. - Dank.