Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Neu­es Zen­tral­la­bor für sta­bi­le Iso­to­pe stärkt Öko­lo­gie und Umweltforschung

Die Leitung des BayCenSI: Prof. Dr. Gerhard Gebauer und Prof. Dr. Johanna Pausch. Foto: Christian Wißler.
Die Leitung des BayCenSI: Prof. Dr. Gerhard Gebauer und Prof. Dr. Johanna Pausch. Foto: Christian Wißler.

Die Uni­ver­si­tät Bay­reuth rich­tet auf ihrem Cam­pus ein inter­dis­zi­pli­nä­res Zen­tral­la­bor, das Bay­reu­ther Zen­trum für sta­bi­le Iso­to­pe in der Öko­lo­gie und Bio­geo­che­mie (Bay­Cen­SI), ein. Die Deut­sche For­schungs­ge­mein­schaft (DFG) för­dert die neue Ein­rich­tung aus ihrem Pro­gramm „Core Faci­li­ties“ in den näch­sten drei Jah­ren mit ins­ge­samt 560.000 Euro. Danach ist eine Anschluss­för­de­rung von 315.000 Euro vor­ge­se­hen. Das Bay­Cen­SI baut auf den Kom­pe­ten­zen des bereits bestehen­den Labors für Iso­to­pen-Bio­geo­che­mie auf und ist in das Bay­reu­ther Zen­trum für Öko­lo­gie und Umwelt­for­schung (Bay­CE­ER) integriert.

Sta­bi­le Iso­to­pe sind nicht-radio­ak­ti­ve Ato­me che­mi­scher Ele­men­te, die sich durch die Anzahl der Neu­tro­nen in ihrem Atom­kern und somit durch ihre Kern­mas­se unter­schei­den. Alle Iso­to­pe eines Ele­ments ver­hal­ten sich che­misch gleich, aber sie unter­schei­den sich gering­fü­gig in ihren phy­si­ka­li­schen Eigen­schaf­ten. Dadurch ent­ste­hen bei Stoff­um­sät­zen in der Natur cha­rak­te­ri­sti­sche „iso­to­pi­sche Fin­ger­ab­drücke“, deren Ana­ly­se wich­ti­ge Rück­schlüs­se auf Pro­zes­se und Stoff­flüs­se in Öko­sy­ste­men erlaubt. Die Anwen­dung sta­bi­ler Iso­to­pe hat in den letz­ten Jah­ren in der Öko­lo­gie und Umwelt­for­schung stark an Bedeu­tung gewon­nen. Wich­ti­ge neue Erkennt­nis­se, zum Bei­spiel über Nah­rungs­net­ze, Koh­len­stoff- und Nähr­stoff­kreis­läu­fe sowie über anthro­po­ge­ne Bela­stun­gen in Öko­sy­ste­men, konn­ten so erzielt werden.

„Die Uni­ver­si­tät Bay­reuth inve­stiert hier mit Unter­stüt­zung der DFG in ein hoch­ak­tu­el­les und sehr dyna­mi­sches Feld. Unser Ziel ist es, in Bay­reuth eine Iso­to­pen­for­schung zu eta­blie­ren, mit der wir Pro­zes­se in Öko­sy­ste­men über ver­schie­de­ne räum­li­che und zeit­li­che Ska­len hin­weg ergrün­den kön­nen: von mole­ku­la­rer Ebe­ne bis hin zu groß­räu­mi­gen Land­schaf­ten, von raschen che­mi­schen Reak­tio­nen bis zu lang­jäh­ri­gen Ver­än­de­run­gen unter dem Ein­fluss des Kli­ma­wan­dels“, sagt Prof. Dr. Johan­na Pausch, Juni­or­pro­fes­so­rin für Agrar­öko­lo­gie an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth. Gemein­sam mit Prof. Dr. Eva Lehn­dorff (Boden­öko­lo­gie) und Prof. Dr. Till­mann Lüders (Öko­lo­gi­sche Mikro­bio­lo­gie) hat sie die Mit­tel für das Bay­Cen­SI erfolg­reich bei der DFG beantragt.

Die tech­no­lo­gi­sche Infra­struk­tur des Bay­Cen­SI wird es mög­lich machen, klein­ste Varia­tio­nen in der Häu­fig­keit natür­li­cher Iso­to­pe in der Umwelt fest­zu­stel­len, aber auch Pro­ben mit einem hohen Anteil schwe­rer Iso­to­pe in Mar­kie­rungs­ex­pe­ri­men­ten zu ana­ly­sie­ren. Leich­te Iso­to­pe in Mole­kü­len kön­nen gezielt gegen schwe­re Iso­to­pe aus­ge­tauscht wer­den, um die Umwand­lung und den Trans­port der so „mar­kier­ten“ Mole­kü­le in bio­lo­gi­schen Pro­zes­sen zu erfor­schen. Das Bay­Cen­SI schafft zen­tra­le Struk­tu­ren, die den Wissenschaftler*innen Zugang zu den neue­sten Tech­no­lo­gien bie­ten, und ermög­licht so Ana­ly­sen für ein sehr brei­tes Spek­trum von Anwen­dun­gen, nicht zuletzt auch für die Über­prü­fung der Her­kunft und Echt­heit von Lebens­mit­teln und Medikamenten.

„In das neue Zen­tral­la­bor wer­den wir auch Tech­no­lo­gien zur zeit­lich hoch­auf­lö­sen­den Erfas­sung von Gas-Iso­to­pen inte­grie­ren, die unter ande­rem für die Unter­su­chung der Luft­ver­schmut­zung wich­tig sind. Und mit­hil­fe von Laser­strah­len wer­den wir im Gelän­de Ände­run­gen in der Iso­to­pen­häu­fig­keit von Spu­ren­ga­sen bestim­men, um bei­spiels­wei­se den Stoff­um­satz durch Mikro­ben in Wäl­dern und land­wirt­schaft­lich genutz­ten Flä­chen prä­zi­se nach­ver­fol­gen zu kön­nen. Wir wer­den sta­bi­le Iso­to­pe auf der Mikro­me­ter-Ska­la sicht­bar machen“, erklärt Prof. Dr. Ger­hard Gebau­er, Lei­ter des bis­he­ri­gen Labors für Iso­to­pen-Bio­geo­che­mie im BayCEER.

Das Bay­Cen­SI wird die For­schung zu öko­lo­gi­schen und umwelt­wis­sen­schaft­li­chen Fra­ge­stel­lun­gen an der Uni­ver­si­tät Bay­reuth wei­ter stär­ken und ihren Wissenschaftler*innen bei der Pla­nung und Durch­füh­rung von Expe­ri­men­ten bera­tend zur Sei­te ste­hen. Eben­so wer­den auch Arbeits­grup­pen von Uni­ver­si­tä­ten und For­schungs­ein­rich­tun­gen außer­halb Bay­reuths die Infra­struk­tur des Bay­Cen­SI nut­zen und neue For­schungs­ideen testen kön­nen. Work­shops und Sum­mer Schools wer­den Stu­die­ren­den, Doktorand*innen und Post­docs die Mög­lich­keit bie­ten, inno­va­ti­ve Anwen­dun­gen der Iso­to­pen­ana­ly­se und ihre tech­no­lo­gi­schen Vor­aus­set­zun­gen kennenzulernen.

Die Lei­tung des Bay­Cen­SI über­neh­men Prof. Dr. Johan­na Pausch und Prof. Dr. Ger­hard Gebau­er gemein­sam. Bei­de wer­den dabei durch Prof. Dr. Eva Lehn­dorff, Prof. Dr. Till­mann Lüders und Dr. Bir­git Thies (Bay­CE­ER) in einem Stee­ring Com­mit­tee unterstützt.

Das Steering Committee des BayCenSI: Dr. Birgit Thies, Prof. Dr. Tillmann Lüders, Prof. Dr. Johanna Pausch, Prof. Dr. Eva Lehndorff und Prof. Dr. Gerhard Gebauer (v.l.n.r.). Foto: Christian Wißler.

Das Stee­ring Com­mit­tee des Bay­Cen­SI: Dr. Bir­git Thies, Prof. Dr. Till­mann Lüders, Prof. Dr. Johan­na Pausch, Prof. Dr. Eva Lehn­dorff und Prof. Dr. Ger­hard Gebau­er (v.l.n.r.). Foto: Chri­sti­an Wißler.

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