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Cyanobakterielle Mikrobohrungen

Cyanobakterielle Mikrobohrungen in Carbonatgesteinen – molekulare Mechanismen und biogeochemische Implikationen

Versuchsaufbau und geplante Arbeitspakete (work packages – WP) zum Vergleich der Mikrobohrungs-Kapazitäten von Cyanobakterien mit nicht messbarer (-), moderater (+), oder hoher (+++) eCA-Aktivität. Die Cyanobakterien werden auf unterschiedliche mineralische Oberflächen aufgetragen. Entstandene Mikrobohrungen werden zunächst zweidimensional im Dünnschliff und anschließend dreidimensional im Mikro-Computertomographen (Micro-CT) untersucht. Die Bestimmung des Bohrvolumens wird für eine Korrelationsanalyse zur eCA-Aktivität herangezogen.
Versuchsaufbau und geplante Arbeitspakete (work packages – WP) zum Vergleich der Mikrobohrungs-Kapazitäten von Cyanobakterien mit nicht messbarer (-), moderater (+), oder hoher (+++) eCA-Aktivität. Die Cyanobakterien werden auf unterschiedliche mineralische Oberflächen aufgetragen. Entstandene Mikrobohrungen werden zunächst zweidimensional im Dünnschliff und anschließend dreidimensional im Mikro-Computertomographen (Micro-CT) untersucht. Die Bestimmung des Bohrvolumens wird für eine Korrelationsanalyse zur eCA-Aktivität herangezogen.

Laufzeit: 7.2024 – 6.2025

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Projektteam:

Prof. Dr. Marcel Dann
FB 10, Bioinspirierte Energiekonversion

Dr. Michaela Falkenroth

FB 11, Angewandte Sedimentgeologie

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Projektbeschreibung:

Der Großteil aller karbonatischen Gesteine entsteht direkt oder indirekt durch biologische Prozesse. Gleichzeitig sind mikrobielle Prozesse maßgeblich an der Zerstörung von Kalksteinoberflächen beteiligt. Unser Verständnis der molekularen Mechanismen, die diesen Prozessen zugrunde liegen, ist unvollständig. Insbesondere die mikrobielle Lösung von Kalziumkarbonat unter alkalischen oder Kalziumkarbonat-übersättigten Bedingungen ist als Prozess nur schwer nachvollziehbar. Cyanobakterien sind Mikroben, die sowohl Karbonat-Ausfällung als auch –Lösung herbeiführen. Während ersteres ein gut verstandener Prozess ist, bleibt zweiteres ein Rätsel in Bezug auf sowohl den molekularen Mechanismus als auch die physiologische Relevanz. Ziel dieses Projektes ist experimentell die Beteiligung von extrazellulären Karboanhydrasen (eCAs) an der lokalen Bohrtätigkeit von Cyanobakterien zu bestimmen. In natürlichen Kalksteinen wird außerdem häufig eine Ausfällung feinkörniger Karbonatminerale (Mikrite) im räumlichen Kontext mit Mikrobohrungen beobachtet. Das Experiment soll daher auch Aufschluss über diesen Zusammenhang liefern. Die Ergebnisse dieser Arbeit sind relevant im Kontext geologischer Paläoklimamodelle, sowie der langfristigen Stabilisierung von Karbonaten als Mittel zur Kohlenstoffsequestrierung.