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TU Berlin

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Bachelorarbeit: Modellierung von Erhaltungsstoffwechsel

Auf globaler Skala spielen Bakterien als Destruenten eine herausragende Rolle im
Kohlenstoffkreislauf. Bakterien mineralisieren organische Substanz und setzen den
Kohlenstoff als CO2 wieder frei. Wie viele und welche Bakterien in einem Wasserpaket
vorhanden sind, ist eine zentrale Frage für den Verbleib von gelöstem organischen Kohlenstoff
(dissolved organic carbon = DOC).


Die Dynamik einer planktonisch lebenden Spezies B in einem Wasserpaket kann vereinfacht
mit einer Massenbilanz (eq. 1) modelliert werden. Dabei sei die Masse der Bakterien als
Konzentration im Wasser vereinfacht (bspw. [106 Zellen/mL] oder [molC/L]) und Änderungen
werden durch unterschiedliche Raten (z.B. μ [1/d]) beschrieben.


dB/dt = μ * B - (g + r) * B                         (1)


Energie wird durch Abbau von Organik gewonnen (z.B. Wachstum μ abhängig von DOC).
Verlustprozesse sind extern (Fraßdruck g) oder interner Erhaltungsstoffwechsel (respiration r).
In natürlichen Systemen spielen diese Faktoren aber nicht gleichzeitig, sondern nacheinander
eine Rolle: nach einem Festmahl kommt der Hunger (feast-famine dynamic). Dabei stellt der
Energieverbrauch für Erhaltung eine entscheidende Größe dar, die u.a. bestimmt, wie viele
Bakterien bis zum nächsten Festmahl überleben. Neue Erkenntnisse machen dabei deutlich,
dass es nicht ausreicht, die Erhaltung mit einem konstanten Parameter zu modellieren.


In einer Bachelorarbeit soll

 

  • recherchiert werden, welche unterschiedlichen Modellansätze für die Erhaltungsenergie von Bakterien in aquatischen Systemen existieren. Welche Raten werden von bestehenden aquatischen Modellen angenommen um Erhaltungsstoffwechsel zu quantifizieren?
  • modelliert werden, wie die recherchierten Prozesse und Raten die Dynamik in mehreren existierenden Bakterien-Hungerexperimenten widerspiegeln. Dabei werden die Ansätze und Raten validiert und auf ihre Erklär- und Vorhersagekraft bewertet.


Interessierte Studierende wenden sich bitte an

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