@phdthesis{Blenau2006,
  author    = {Blenau, Wolfgang},
  title     = {Aminerge Signaltransduktion bei Insekten},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7568},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Biogene Amine sind kleine organische Verbindungen, die sowohl bei Wirbeltieren als auch bei Wirbellosen als Neurotransmitter, Neuromodulatoren und/oder Neurohormone wirken k{\"o}nnen. Sie bilden eine bedeutende Gruppe von Botenstoffen und entfalten ihre Wirkungen {\"u}ber die Bindung an eine bestimmte Klasse von Rezeptorproteinen, die als G-Protein-gekoppelte Rezeptoren bezeichnet werden. Bei Insekten geh{\"o}ren zur Substanzklasse der biogenen Amine die Botenstoffe Dopamin, Tyramin, Octopamin, Serotonin und Histamin. Neben vielen anderen Wirkung ist z.B. gezeigt worden, daß einige dieser biogenen Amine bei der Honigbiene (Apis mellifera) die Geschmacksempfindlichkeit f{\"u}r Zuckerwasser-Reize modulieren k{\"o}nnen. Ich habe verschiedene Aspekte der aminergen Signaltransduktion an den „Modellorganismen" Honigbiene und Amerikanische Großschabe (Periplaneta americana) untersucht. Aus der Honigbiene, einem „Modellorganismus" f{\"u}r das Studium von Lern- und Ged{\"a}chtnisvorg{\"a}ngen, wurden zwei Dopamin-Rezeptoren, ein Tyramin-Rezeptor, ein Octopamin-Rezeptor und ein Serotonin-Rezeptor charakterisiert. Die Rezeptoren wurden in kultivierten S{\"a}ugerzellen exprimiert, um ihre pharmakologischen und funktionellen Eigenschaften (Kopplung an intrazellul{\"a}re Botenstoffwege) zu analysieren. Weiterhin wurde mit Hilfe verschiedener Techniken (RT-PCR, Northern-Blotting, in situ-Hybridisierung) untersucht, wo und wann w{\"a}hrend der Entwicklung die entsprechenden Rezeptor-mRNAs im Gehirn der Honigbiene exprimiert werden. Als Modellobjekt zur Untersuchung der zellul{\"a}ren Wirkungen biogener Amine wurden die Speicheldr{\"u}sen der Amerikanischen Großschabe genutzt. An isolierten Speicheldr{\"u}sen l{\"a}ßt sich sowohl mit Dopamin als auch mit Serotonin Speichelproduktion ausl{\"o}sen, wobei Speichelarten unterschiedlicher Zusammensetzung gebildet werden. Dopamin induziert die Bildung eines v{\"o}llig proteinfreien, w{\"a}ßrigen Speichels. Serotonin bewirkt die Sekretion eines proteinhaltigen Speichels. Die Serotonin-induzierte Proteinsekretion wird durch eine Erh{\"o}hung der Konzentration des intrazellul{\"a}ren Botenstoffs cAMP vermittelt. Es wurden die pharmakologischen Eigenschaften der Dopamin-Rezeptoren der Schaben-Speicheldr{\"u}sen untersucht sowie mit der molekularen Charakterisierung putativer aminerger Rezeptoren der Schabe begonnen. Weiterhin habe ich das ebony-Gen der Schabe charakterisiert. Dieses Gen kodiert f{\"u}r ein Enzym, das wahrscheinlich bei der Schabe (wie bei anderen Insekten) an der Inaktivierung biogener Amine beteiligt ist und im Gehirn und in den Speicheldr{\"u}sen der Schabe exprimiert wird.},
  subject      = {Neurotransmitter-Rezeptor},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Dreyer2005,
  author    = {Dreyer, Ingo},
  title     = {Biophysikalische und molekulare Grundlagen der Regulation des Kaliumtransports in Pflanzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-7708},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2005},
  abstract  = {Kaliumionen (K<sup>+) sind die am h{\"a}ufigsten vorkommenden anorganischen Kationen in Pflanzen. Gemessen am Trockengewicht kann ihr Anteil bis zu 10\% ausmachen. Kaliumionen {\"u}bernehmen wichtige Funktionen in verschiedenen Prozessen in der Pflanze. So sind sie z.B. essentiell f{\"u}r das Wachstum und f{\"u}r den Stoffwechsel. Viele wichtige Enzyme arbeiten optimal bei einer K<sup>+ Konzentration im Bereich von 100 mM. Aus diesem Grund halten Pflanzenzellen in ihren Kompartimenten, die am Stoffwechsel beteiligt sind, eine kontrollierte Kaliumkonzentration von etwa 100 mM aufrecht. Die Aufnahme von Kaliumionen aus dem Erdreich und deren Transport innerhalb der Pflanze und innerhalb einer Pflanzenzelle wird durch verschiedene Kaliumtransportproteine erm{\"o}glicht. Die Aufrechterhaltung einer stabilen K<sup>+ Konzentration ist jedoch nur m{\"o}glich, wenn die Aktivit{\"a}t dieser Transportproteine einer strikten Kontrolle unterliegt. Die Prozesse, die die Transportproteine regulieren, sind bis heute nur ansatzweise verstanden. Detailliertere Kenntnisse auf diesem Gebiet sind aber von zentraler Bedeutung f{\"u}r das Verst{\"a}ndnis der Integration der Transportproteine in das komplexe System des pflanzlichen Organismus. In dieser Habilitationsschrift werden eigene Publikationen zusammenfassend dargestellt, in denen die Untersuchungen verschiedener Regulationsmechanismen pflanzlicher Kaliumkan{\"a}le beschrieben werden. Diese Untersuchungen umfassen ein Spektrum aus verschiedenen proteinbiochemischen, biophysikalischen und pflanzenphysiologischen Analysen. Um die Regulationsmechanismen grundlegend zu verstehen, werden zum einen ihre strukturellen und molekularen Besonderheiten untersucht. Zum anderen werden die biophysikalischen und reaktionskinetischen Zusammenh{\"a}nge der Regulationsmechanismen analysiert. Die gewonnenen Erkenntnisse erlauben eine neue, detailliertere Interpretation der physiologischen Rolle der Kaliumtransportproteine in der Pflanze.},
  subject      = {Kaliumion},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Groth2003,
  author    = {Groth, Thomas},
  title     = {Die Bedeutung der Volumen- und Oberfl{\"a}cheneigenschaften von Biomaterialien f{\"u}r die Adsorption von Proteinen und nachfolgende zellul{\"a}re Reaktionen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001022},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2003},
  abstract  = {Es ist schon seit l{\"a}ngerer Zeit bekannt, dass nach Kontakt des Biomaterials mit der biologischen Umgebung bei Implantation oder extrakorporaler Wechselwirkung zun{\"a}chst Proteine aus dem umgebenden Milieu adsorbiert werden, wobei die Oberfl{\"a}cheneigenschaften des Materials die Zusammensetzung der Proteinschicht und die Konformation der darin enthaltenden Proteine determinieren. Die nachfolgende Wechselwirkung von Zellen mit dem Material wird deshalb i.d.R. von der Adsorbatschicht vermittelt. Der Einfluss der Oberfl{\"a}chen auf die Zusammensetzung und Konformation der Proteine und die nachfolgende Wechselwirkung mit Zellen ist von besonderem Interesse, da einerseits eine Aussage {\"u}ber die Anwendbarkeit erm{\"o}glicht wird, andererseits Erkenntnisse {\"u}ber diese Zusammenh{\"a}nge f{\"u}r die Entwicklung neuer Materialien mit verbesserter Biokompatibilit{\"a}t genutzt werden k{\"o}nnen. In der vorliegenden Habilitationsschrift wurde deshalb der Einfluss der Zusammensetzung von Polymeren bzw. von deren Oberfl{\"a}cheneigenschaften auf die Adsorption von Proteinen, den Aktivit{\"a}tszustand der plasmatischen Gerinnung und die Adh{\"a}sion von Zellen untersucht. Dabei wurden auch M{\"o}glichkeiten zur Beeinflussung dieser Vorg{\"a}nge {\"u}ber eine Ver{\"a}nderung der Volumenzusammensetzung oder durch Oberfl{\"a}chenmodifikationen von Biomaterialien vorgestellt. Erkenntnisse aus diesen Arbeiten konnten f{\"u}r die Entwicklung von Membranen f{\"u}r Biohybrid-Organe genutzt werden.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Guill2022,
  author    = {Guill, Christian},
  title     = {Structure, stability and functioning of food webs},
  doi       = {10.25932/publishup-56115},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-561153},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {250},
  year      = {2022},
  abstract  = {In this thesis, a collection of studies is presented that advance research on complex food webs in several directions. Food webs, as the networks of predator-prey interactions in ecosystems, are responsible for distributing the resources every organism needs to stay alive. They are thus central to our understanding of the mechanisms that support biodiversity, which in the face of increasing severity of anthropogenic global change and accelerated species loss is of highest importance, not least for our own well-being. The studies in the first part of the thesis are concerned with general mechanisms that determine the structure and stability of food webs. It is shown how the allometric scaling of metabolic rates with the species' body masses supports their persistence in size-structured food webs (where predators are larger than their prey), and how this interacts with the adaptive adjustment of foraging efforts by consumer species to create stable food webs with a large number of coexisting species. The importance of the master trait body mass for structuring communities is further exemplified by demonstrating that the specific way the body masses of species engaging in empirically documented predator-prey interactions affect the predator's feeding rate dampens population oscillations, thereby helping both species to survive. In the first part of the thesis it is also shown that in order to understand certain phenomena of population dynamics, it may be necessary to not only take the interactions of a focal species with other species into account, but to also consider the internal structure of the population. This can refer for example to different abundances of age cohorts or developmental stages, or the way individuals of different age or stage interact with other species. Building on these general insights, the second part of the thesis is devoted to exploring the consequences of anthropogenic global change on the persistence of species. It is first shown that warming decreases diversity in size-structured food webs. This is due to starvation of large predators on higher trophic levels, which suffer from a mismatch between their respiration and ingestion rates when temperature increases. In host-parasitoid networks, which are not size-structured, warming does not have these negative effects, but eutrophication destabilises the systems by inducing detrimental population oscillations. In further studies, the effect of habitat change is addressed. On the level of individual patches, increasing isolation of habitat patches has a similar effect as warming, as it leads to decreasing diversity due to the extinction of predators on higher trophic levels. In this case it is caused by dispersal mortality of smaller and therefore less mobile species on lower trophic levels, meaning that an increasing fraction of their biomass production is lost to the inhospitable matrix surrounding the habitat patches as they become more isolated. It is further shown that increasing habitat isolation desynchronises population oscillations between the patches, which in itself helps species to persist by dampening fluctuations on the landscape level. However, this is counteracted by an increasing strength of local population oscillations fuelled by an indirect effect of dispersal mortality on the feeding interactions. Last, a study is presented that introduces a novel mechanism for supporting diversity in metacommunities. It builds on the self-organised formation of spatial biomass patterns in the landscape, which leads to the emergence of spatio-temporally varying selection pressures that keep local communities permanently out of equilibrium and force them to continuously adapt. Because this mechanism relies on the spatial extension of the metacommunity, it is also sensitive to habitat change. In the third part of the thesis, the consequences of biodiversity for the functioning of ecosystems are explored. The studies focus on standing stock biomass, biomass production, and trophic transfer efficiency as ecosystem functions. It is first shown that increasing the diversity of animal communities increases the total rate of intra-guild predation. However, the total biomass stock of the animal communities increases nevertheless, which also increases their exploitative pressure on the underlying plant communities. Despite this, the plant communities can maintain their standing stock biomass due to a shift of the body size spectra of both animal and plant communities towards larger species with a lower specific respiration rate. In another study it is further demonstrated that the generally positive relationship between diversity and the above mentioned ecosystem functions becomes steeper when not only the feeding interactions but also the numerous non-trophic interactions (like predator interference or competition for space) between the species of an ecosystem are taken into account. Finally, two studies are presented that demonstrate the power of functional diversity as explanatory variable. It is interpreted as the range spanned by functional traits of the species that determine their interactions. This approach allows to mechanistically understand how the ecosystem functioning of food webs with multiple trophic levels is affected by all parts of the food web and why a high functional diversity is required for efficient transportation of energy from primary producers to the top predators. The general discussion draws some synthesising conclusions, e.g. on the predictive power of ecosystem functioning to explain diversity, and provides an outlook on future research directions.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kopka2008,
  author    = {Kopka, Joachim},
  title     = {Applied metabolome analysis : exploration, development and application of gas chromatography-mass spectrometry based metabolite profiling technologies},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-40597},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2008},
  abstract  = {The uptake of nutrients and their subsequent chemical conversion by reactions which provide energy and building blocks for growth and propagation is a fundamental property of life. This property is termed metabolism. In the course of evolution life has been dependent on chemical reactions which generate molecules that are common and indispensable to all life forms. These molecules are the so-called primary metabolites. In addition, life has evolved highly diverse biochemical reactions. These reactions allow organisms to produce unique molecules, the so-called secondary metabolites, which provide a competitive advantage for survival. The sum of all metabolites produced by the complex network of reactions within an organism has since 1998 been called the metabolome. The size of the metabolome can only be estimated and may range from less than 1,000 metabolites in unicellular organisms to approximately 200,000 in the whole plant kingdom. In current biology, three additional types of molecules are thought to be important to the understanding of the phenomena of life: (1) the proteins, in other words the proteome, including enzymes which perform the metabolic reactions, (2) the ribonucleic acids (RNAs) which constitute the so-called transcriptome, and (3) all genes of the genome which are encoded within the double strands of desoxyribonucleic acid (DNA). Investigations of each of these molecular levels of life require analytical technologies which should best enable the comprehensive analysis of all proteins, RNAs, et cetera. At the beginning of this thesis such analytical technologies were available for DNA, RNA and proteins, but not for metabolites. Therefore, this thesis was dedicated to the implementation of the gas chromatography - mass spectrometry technology, in short GC-MS, for the in-parallel analysis of as many metabolites as possible. Today GC-MS is one of the most widely applied technologies and indispensable for the efficient profiling of primary metabolites. The main achievements and research topics of this work can be divided into technological advances and novel insights into the metabolic mechanisms which allow plants to cope with environmental stresses. Firstly, the GC-MS profiling technology has been highly automated and standardized. The major technological achievements were (1) substantial contributions to the development of automated and, within the limits of GC-MS, comprehensive chemical analysis, (2) contributions to the implementation of time of flight mass spectrometry for GC-MS based metabolite profiling, (3) the creation of a software platform for reproducible GC-MS data processing, named TagFinder, and (4) the establishment of an internationally coordinated library of mass spectra which allows the identification of metabolites in diverse and complex biological samples. In addition, the Golm Metabolome Database (GMD) has been initiated to harbor this library and to cope with the increasing amount of generated profiling data. This database makes publicly available all chemical information essential for GC-MS profiling and has been extended to a global resource of GC-MS based metabolite profiles. Querying the concentration changes of hundreds of known and yet non-identified metabolites has recently been enabled by uploading standardized, TagFinder-processed data. Long-term technological aims have been pursued with the central aims (1) to enhance the precision of absolute and relative quantification and (2) to enable the combined analysis of metabolite concentrations and metabolic flux. In contrast to concentrations which provide information on metabolite amounts, flux analysis provides information on the speed of biochemical reactions or reaction sequences, for example on the rate of CO2 conversion into metabolites. This conversion is an essential function of plants which is the basis of life on earth. Secondly, GC-MS based metabolite profiling technology has been continuously applied to advance plant stress physiology. These efforts have yielded a detailed description of and new functional insights into metabolic changes in response to high and low temperatures as well as common and divergent responses to salt stress among higher plants, such as Arabidopsis thaliana, Lotus japonicus and rice (Oryza sativa). Time course analysis after temperature stress and investigations into salt dosage responses indicated that metabolism changed in a gradual manner rather than by stepwise transitions between fixed states. In agreement with these observations, metabolite profiles of the model plant Lotus japonicus, when exposed to increased soil salinity, were demonstrated to have a highly predictive power for both NaCl accumulation and plant biomass. Thus, it may be possible to use GC-MS based metabolite profiling as a breeding tool to support the selection of individual plants that cope best with salt stress or other environmental challenges.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Pusch2012,
  author    = {Pusch, Martin},
  title     = {Horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t in Fließgew{\"a}ssern und Seen : {\"o}kologische Funktionen und anthropogene {\"U}berformung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-63713},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Gew{\"a}sser werden traditionellerweise als abgeschlossene {\"O}kosysteme gesehen, und insbeson¬dere das Zirkulieren von Wasser und N{\"a}hrstoffen im Pelagial von Seen wird als Beispiel daf{\"u}r angef{\"u}hrt. Allerdings wurden in der j{\"u}ngeren Vergangenheit wichtige Verkn{\"u}pfungen des Freiwasserk{\"o}rpers von Gew{\"a}ssern aufgezeigt, die einerseits mit dem Benthal und andererseits mit dem Litoral, der terrestrischen Uferzone und ihrem Einzugsgebiet bestehen. Dadurch hat in den vergangen Jahren die horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t der Gew{\"a}sser{\"o}kosysteme erh{\"o}htes wissenschaftliches Interesse auf sich gezogen, und damit auch die {\"o}kologischen Funktionen des Gew{\"a}ssergrunds (Benthal) und der Uferzonen (Litoral). Aus der neu beschriebenen Konnektivit{\"a}t innerhalb und zwischen diesen Lebensr{\"a}umen ergeben sich weitreichende Konsequenzen f{\"u}r unser Bild von der Funktionalit{\"a}t der Gew{\"a}sser. In der vorliegenden Habilitationsschrift wird am Beispiel von Fließgew{\"a}ssern und Seen des nordostdeutschen Flachlandes eine Reihe von internen und externen funktionalen Verkn{\"u}pfungen in den horizontalen und vertikalen r{\"a}umlichen Dimensionen aufgezeigt. Die zugrunde liegenden Untersuchungen umfassten zumeist sowohl abiotische als auch biologische Variablen, und umfassten thematisch, methodisch und hinsichtlich der Untersuchungsgew{\"a}sser ein breites Spektrum. Dabei wurden in Labor- und Feldexperimenten sowie durch quantitative Feldmes¬sungen {\"o}kologischer Schl{\"u}sselprozesse wie N{\"a}hrstoffretention, Kohlenstoffumsatz, extrazellu¬l{\"a}re Enzymaktivit{\"a}t und Ressourcenweitergabe in Nahrungsnetzen (mittels Stabilisotopen¬methode) untersucht. In Bezug auf Fließgew{\"a}sser wurden dadurch wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der Wirkung einer durch Konnekticit{\"a}t gepr{\"a}gten Hydromorphologie auf die die aquatische Biodiversit{\"a}t und die benthisch-pelagische Kopplung erbracht, die wiederum einen Schl{\"u}sselprozess darstellt f{\"u}r die Retention von in der fließenden Welle transportierten Stoffen, und damit letztlich f{\"u}r die Produktivit{\"a}t eines Flussabschnitts. Das Litoral von Seen wurde in Mitteleuropa jahrzehntelang kaum untersucht, so dass die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zur Gemeinschaftsstruktur, Habitatpr{\"a}ferenzen und Nahrungs¬netzverkn{\"u}pfungen des eulitoralen Makrozoobenthos grundlegend neue Erkenntnisse erbrach¬ten, die auch unmittelbar in Ans{\"a}tze zur {\"o}kologischen Bewertung von Seeufern gem{\"a}ß EG-Wasserrahmenrichtlinie eingehen. Es konnte somit gezeigt werden, dass die Intensit{\"a}t sowohl die internen als auch der externen {\"o}kologischen Konnektivit{\"a}t durch die Hydrologie und Morphologie der Gew{\"a}sser sowie durch die Verf{\"u}gbarkeit von N{\"a}hrstoffen wesentlich beeinflusst wird, die auf diese Weise vielfach die {\"o}kologische Funktionalit{\"a}t der Gew{\"a}sser pr{\"a}gen. Dabei tr{\"a}gt die vertikale oder horizontale Konnektivit{\"a}t zur Stabilisierung der beteiligten {\"O}kosysteme bei, indem sie den Austausch erm{\"o}glicht von Pflanzenn{\"a}hrstoffen, von Biomasse sowie von migrierenden Organismen, wodurch Phasen des Ressourcenmangels {\"u}berbr{\"u}ckt werden. Diese Ergebnisse k{\"o}nnen im Rahmen der Bewirtschaftung von Gew{\"a}ssern dahingehend genutzt werden, dass die Gew{\"a}hrleistung horizontaler und vertikaler Konnektivit{\"a}t in der Regel mit r{\"a}umlich komplexeren, diverseren, zeitlich und strukturell resilienteren sowie leistungsf{\"a}hi¬geren {\"O}kosystemen einhergeht, die somit intensiver und sicherer nachhaltig genutzt werden k{\"o}nnen. Die Nutzung einer kleinen Auswahl von {\"O}kosystemleistungen der Fl{\"u}sse und Seen durch den Menschen hat oftmals zu einer starken Reduktion der {\"o}kologischen Konnektivit{\"a}t, und in der Folge zu starken Verlusten bei anderen {\"O}kosystemleistungen gef{\"u}hrt. Die Ergebnisse der dargestellten Forschungen zeigen auch, dass die Entwicklung und Implementierung von Strategien zum integrierten Management von komplexen sozial-{\"o}kologischen Systemen wesentlich unterst{\"u}tzt werden kann, wenn die horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t gezielt entwickelt wird.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wagner2007,
  author    = {Wagner, Dirk},
  title     = {Microbial perspectives of the methane cycle in permafrost ecosystems in the Eastern Siberian Arctic : implications for the global methane budget},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-15434},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {The Arctic plays a key role in Earth's climate system as global warming is predicted to be most pronounced at high latitudes and because one third of the global carbon pool is stored in ecosystems of the northern latitudes. In order to improve our understanding of the present and future carbon dynamics in climate sensitive permafrost ecosystems, the present study concentrates on investigations of microbial controls of methane fluxes, on the activity and structure of the involved microbial communities, and on their response to changing environmental conditions. For this purpose an integrated research strategy was applied, which connects trace gas flux measurements to soil ecological characterisation of permafrost habitats and molecular ecological analyses of microbial populations. Furthermore, methanogenic archaea isolated from Siberian permafrost have been used as potential keystone organisms for studying and assessing life under extreme living conditions. Long-term studies on methane fluxes were carried out since 1998. These studies revealed considerable seasonal and spatial variations of methane emissions for the different landscape units ranging from 0 to 362 mg m-2 d-1. For the overall balance of methane emissions from the entire delta, the first land cover classification based on Landsat images was performed and applied for an upscaling of the methane flux data sets. The regionally weighted mean daily methane emissions of the Lena Delta (10 mg m-2 d-1) are only one fifth of the values calculated for other Arctic tundra environments. The calculated annual methane emission of the Lena Delta amounts to about 0.03 Tg. The low methane emission rates obtained in this study are the result of the used remotely sensed high-resolution data basis, which provides a more realistic estimation of the real methane emissions on a regional scale. Soil temperature and near soil surface atmospheric turbulence were identified as the driving parameters of methane emissions. A flux model based on these variables explained variations of the methane budget corresponding to continuous processes of microbial methane production and oxidation, and gas diffusion through soil and plants reasonably well. The results show that the Lena Delta contributes significantly to the global methane balance because of its extensive wetland areas. The microbiological investigations showed that permafrost soils are colonized by high numbers of microorganisms. The total biomass is comparable to temperate soil ecosystems. Activities of methanogens and methanotrophs differed significantly in their rates and distribution patterns along both the vertical profiles and the different investigated soils. The methane production rates varied between 0.3 and 38.9 nmol h-1 g-1, while the methane oxidation ranged from 0.2 to 7.0 nmol h-1 g-1. Phylogenetic analyses of methanogenic communities revealed a distinct diversity of methanogens affiliated to Methanomicrobiaceae, Methanosarcinaceae and Methanosaetaceae, which partly form four specific permafrost clusters. The results demonstrate the close relationship between methane fluxes and the fundamental microbiological processes in permafrost soils. The microorganisms do not only survive in their extreme habitat but also can be metabolic active under in situ conditions. It was shown that a slight increase of the temperature can lead to a substantial increase in methanogenic activity within perennially frozen deposits. In case of degradation, this would lead to an extensive expansion of the methane deposits with their subsequent impacts on total methane budget. Further studies on the stress response of methanogenic archaea, especially Methanosarcina SMA-21, isolated from Siberian permafrost, revealed an unexpected resistance of the microorganisms against unfavourable living conditions. A better adaptation to environmental stress was observed at 4 °C compared to 28 °C. For the first time it could be demonstrated that methanogenic archaea from terrestrial permafrost even survived simulated Martian conditions. The results show that permafrost methanogens are more resistant than methanogens from non-permafrost environments under Mars-like climate conditions. Microorganisms comparable to methanogens from terrestrial permafrost can be seen as one of the most likely candidates for life on Mars due to their physiological potential and metabolic specificity.},
  language  = {en}
}