Verständnis der gekoppelten physikalischen, chemischen und biologischen Prozesse in Hochgebirgsbächen und -flüssen im Zusammenhang mit dem Klimawandel.
Forschungsthemen
1
Verstehen der Auswirkungen des Klimawandels auf die Ökosysteme der Hochgebirgsflüsse.
2
Kartierung der biologischen Komplexität in gletschergespeisten Bächen.
3
Verstehen der Rolle der Flüsse für den globalen Kohlenstoffkreislauf.
Unsere Schlüsselprojekte
BREATHE
In Zusammenarbeit mit führenden europäischen Forschungsinstituten entwickeln und testen wir neue Indikatoren für die Wasserqualität, die auf Sensortechnologien und Modellierung basieren.
Umweltdienst
SENTINELS
Wir kombinieren Feldforschung mit Sensortechnik und Modellierung, um hydrologische Systeme und die Biogeochemie von Kohlenstoff in Hochgebirgsflüssen unter dem Einfluss verschiedener Gletschertypen vorherzusagen.
VIRUS
Mit einer Kombination aus Feldforschung, Experimenten im Labormaßstab und moderner Bioinformatik untersuchen wir die Auswirkungen von Umweltviren auf die bakterielle Artenvielfalt in von Gletschern gespeisten Bächen.
EPFL, Institut Pasteur Paris
Highlights
1
Das Projekt „Verschwindende Gletscher“ der NOMIS-Stiftung und das Projekt „PAMIR“ von SPI wurden erfolgreich abgeschlossen.
2
Projekt BREATHE
3
Veröffentlichungen in führenden Fachzeitschriften (z. B. Nature, Nature Geoscience)
Team & talents
Größe des Laborteams
Rund 20 Mitglieder aus 13 Ländern.
Spezifisches Teammitglied
Wai Hoe Chin ist ein herausragender Wissenschaftler, der sich unermüdlich für die Entwicklung neuer Methoden zum Nachweis und zur Charakterisierung neuartiger Viren aus Flüssen einsetzt.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Durchführung wissenschaftlicher Forschung; Planung anspruchsvoller Expeditionen; Interaktion mit Interessengruppen;
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Frühwarnsysteme für die Verschlechterung des Zustands von Flussökosystemen.
2
Umsetzung neuer Strategien zur Überwachung der Wasserqualität.
3
Durchführung einer erstmaligen Sammlung von Viren aus Walliser Bächen.
Perspektiven und Herausforderungen
Priorität 1
Gründung von MIC – Microbial Initiative for the Cryosphere bei ALPOLE
Priorität 2
Sicherstellung der Finanzierung von Forschungsarbeiten im Wallis und in Grönland
Wichtigste Herausforderungen
Beschaffung von Mitteln für die entdeckungsorientierte Forschung.
Zukünftige Partnerschaften
Mit dem Europäischen Laboratorium für Molekularbiologie und dem Institut Pasteur Paris.
Im Labor für Bodenbiogeochemie zeigen wir auf, wie redoxgesteuerte Prozesse den Kreislauf von Kohlenstoff, Nährstoffen und Schadstoffen steuern. Durch die Kombination von Feldbeobachtungen und Laborexperimenten entwickeln wir Instrumente und Modelle zur Vorhersage von Ökosystemfunktionen und zur Anleitung einer nachhaltigen Bodenbewirtschaftung in einem sich verändernden Klima.
Forschungsthemen
1
Mineralische Redox-Chemie: Einige winzige Bodenmineralien (mit Eisen und Mangan) wirken wie kleine Batterien. Wir messen, wann sie Elektronen „abgeben“ oder „aufnehmen“, um vorherzusagen, wie sich Nähr- und Schadstoffe verändern.
2
Dynamik der organischen Materie im Boden: Mikroben fressen abgestorbene Blätter und Wurzeln zur Energiegewinnung. Wir messen diese Energie, um zu erfahren, wann Kohlenstoff im Boden bleibt oder sich in Gase verwandelt, die unser Klima beeinflussen.
3
Nachhaltige Bodenbewirtschaftung: Böden haben winzige luftlose Taschen, in denen sich zusätzliche Treibhausgase bilden können. Wir kartieren, wo und wie stark diese Taschen sind, um den Menschen zu helfen, gesunde Pflanzen anzubauen und gleichzeitig das Wasser sauber und die Emissionen niedrig zu halten.
Unsere Schlüsselprojekte
Gebirgsböden
Wir kartieren den organischen Kohlenstoff im Vallon de Réchy und im Binntal und ermitteln die chemischen, physikalischen, mikrobiellen und geologischen Faktoren, die für die Ansammlung von Kohlenstoff verantwortlich sind. Dies hilft bei der Vorhersage, wie sich diese Bestände unter künftigen klimatischen Bedingungen verändern könnten. Weitere Informationen: https://www.epfl.ch/labs/soil/soil-organic-carbon-in-mountain-soils/ und Daten: https://alpinesoc.epfl.ch/
Wir messen, wie Manganminerale mit unterschiedlichen Strukturen Elektronen austauschen. Unsere Ergebnisse tragen dazu bei, Vorhersagen über mineralvermittelte Reaktionen, einschließlich der Umwandlung von Schadstoffen, zu verbessern. Mehr Informationen: https://www.epfl.ch/labs/soil/electrochemical-analysis-of-the-redox-properties-and-reactivity-of-manganese-oxides-strong/
Wir entwickeln einen prozessbasierten Modellierungsrahmen zur Abschätzung der Kohlenstoffflüsse in wiederhergestellten Feuchtgebieten, indem wir ökohydrologische und biogeochemische Prozesse miteinander verknüpfen und die Ergebnisse mit Überwachungsdaten aus Schweizer Feuchtgebieten validieren. Dies hilft dabei, die Auswirkungen von Renaturierungen zu quantifizieren und Projekte zu optimieren, um die Kohlenstoffbindung unter sich ändernden klimatischen Bedingungen zu maximieren.
1 Doktorand, 4 Postdocs, 1 Verwaltungsassistent, 1 Professor (Stand Dezember 2025)
Vorstellen eines bestimmten Teammitglieds
Vineeth Pothanamkandathil: Postdoc in der Gruppe seit März 2025. Entwickelt neuartige experimentelle und modellierende Ansätze zur Charakterisierung der Redoxreaktivität von Bodenmineralien.
Vom wissenschaftlichen Team entwickelte Fähigkeiten
Projektmanagement und -überwachung, Versuchs- und Laborkenntnisse, Versuchsplanung, Feldkenntnisse, Datenmanagement, Kommunikationsfähigkeiten.
Andere
Interdisziplinäres Team mit Fachkenntnissen in Umweltchemie, Bodenkunde, Umweltmikrobiologie und Agronomie
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Indem wir aufdecken, wie Böden Kohlenstoff speichern, Wasser reinigen, Nährstoffe zirkulieren lassen und Schadstoffe umwandeln, verwandelt unsere Forschung molekulare Erkenntnisse in Instrumente für den Klimaschutz, sauberes Wasser und widerstandsfähige Nahrungsmittelsysteme – und damit in Richtlinien und Praktiken, die Mensch und Natur schützen.
2
Unsere Forschung kartiert die organischen Kohlenstoffvorräte im Boden in Tälern wie dem Réchy- und dem Binntal und ermittelt die Faktoren, die für ihre Stabilität verantwortlich sind. Diese Erkenntnisse helfen dabei, vorauszusehen, wie sich die alpinen Böden – und ihr organischer Kohlenstoff – im Zuge der Klimaerwärmung verändern werden.
3
Wir bilden Studenten und Praktikanten in Feldmethoden, Laborexperimenten, GIS/Modellierung sowie Projektmanagement und -überwachung aus und bringen so berufsreife Talente für Umweltberatungs-, Wasserkraft-, Agrotechnik- und Sanierungsunternehmen hervor.
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
Bewertung, wie die Dicke/Dauer der Schneedecke den Kohlenstoffkreislauf im Alpenboden verändert.
Unterstützung der Landwirtschaft bei der Anpassung an heißere, trockenere Sommer (Wasserrückhalt, Deckfrüchte, Bodenbearbeitung).
Verbesserung der Bodenmodule in Modellen zur Vorhersage lokaler Klimaauswirkungen. Optimierung der Wiederherstellung von Feuchtgebieten, um Netto-Kohlenstoffgewinne zu erzielen und gleichzeitig Methan zu kontrollieren.
Aufbau offener Datensätze und Sensornetzwerke für die langfristige Überwachung der Alpen.
Wichtigste Herausforderungen
Trennung der Auswirkungen von Klima und Topographie/Landnutzung auf Bodenprozesse.
Raue alpine Bedingungen: Zugang, Sicherheit und Zuverlässigkeit der Instrumente.
Skalierung von Mikrostandorten zu Einzugsgebieten unter Berücksichtigung der Unsicherheit.
Begrenzte Langzeitdaten; Harmonisierung von Messungen und Standards.
Integration von Feld-, Labor- und Modellergebnissen in umsetzbare Anleitungen.
Zukünftige Partnerschaften
Kantonale Behörden und Landbewirtschafter
Microbiome Adaptation to the Changing Environment (MACE) (Anpassung des Mikrobioms an die sich verändernde Umwelt)
Prof. Ianina Altshuler
Microbiome Adaptation to the Changing Environment (MACE)
Im MACE-Labor untersuchen wir, wie Mikroben in Schnee, Eis und gefrorenen Böden überleben und sich anpassen. Durch Feldforschung, Laborexperimente und molekulare Analysen decken wir auf, wie diese widerstandsfähigen Lebensformen auf ein sich erwärmendes Klima reagieren und dazu beitragen, empfindliche alpine und polare Ökosysteme zu gestalten.
Forschungsthemen
1
Auftauen des Permafrostbodens und Freisetzung von Treibhausgasen: Wenn gefrorener Boden auftaut, wird eingeschlossener Kohlenstoff für Mikroben verfügbar, was zur Freisetzung von Treibhausgasen wie CO₂ und Methan führt. Wir untersuchen, wie sich mikrobielle Gemeinschaften mit der Erwärmung verändern und wie diese Veränderungen die Stabilität von Ökosystemen und die Rückkopplung mit dem Klima beeinflussen.
2
Mikrobielle Anpassung an die Kälte: Wir untersuchen, wie Mikroorganismen in Schnee, Eis und gefrorenen Böden überleben und aktiv bleiben. Sie verwenden spezielle biochemische Strategien, um bei Temperaturen unter Null zu funktionieren. Diese Anpassungen zeigen, wie das Leben auf Umweltveränderungen reagiert.
3
Mikrobielle Interaktionen und Symbiosen: Mikroben interagieren ständig, manchmal kooperieren sie, manchmal konkurrieren sie. Wir untersuchen, wie diese Beziehungen mikrobielle Gemeinschaften in kalten Umgebungen formen und wie Partnerschaften zwischen Mikroben und Pflanzen oder Tieren beiden helfen, sich an raue und sich verändernde Bedingungen anzupassen.
Unsere Schlüsselprojekte
Alpines Mikrobiom unter Druck
Auf mehreren Schweizer Alpengipfeln untersuchen wir anhand von passiven Erwärmungsflächen, wie sich steigende Temperaturen auf Bodenmikroben und Treibhausgasemissionen auswirken. Diese Experimente zeigen, wie Bergökosysteme auf die Erwärmung reagieren.
Eidgenössische Forschungsanstalt WSL
Schneerückgang in den Alpen
Wir untersuchen, wie sich eine verringerte Schneedecke auf alpine Böden und ihre Mikroben auswirkt, indem wir Feldparzellen mit Schneeentfernung und -zufuhr anlegen. Die Verfolgung der Veränderungen über die Jahreszeiten hinweg hilft uns zu verstehen, wie schrumpfende Schneedecken die Bodengesundheit, Nährstoffkreisläufe und Treibhausgasemissionen verändern.
Grönländische Mikroben auf neu freigelegtem Land
Wenn sich die Gletscher in Grönland im Zuge der Klimaerwärmung zurückziehen, entstehen neue Bodenökosysteme, in denen sich Mikroben schnell ansiedeln. Wir untersuchen, wie diese frühen Gemeinschaften leblose Sedimente in reichhaltigere Böden verwandeln und die Treibhausgasflüsse beeinflussen.
ECEO EERL
Highlights
1
Unsere alpinen Feldstudien offenbaren eine reiche und einzigartige mikrobielle Vielfalt an verschiedenen Bergstandorten und zeigen, dass selbst nahe gelegene Ökosysteme unterschiedliche mikrobielle Gemeinschaften beherbergen können. Wir haben auch herausgefunden, dass alpine Böden zwar CO₂ freisetzen, viele aber gleichzeitig Methan (CH₄) aufnehmen und damit potenziell zum Ausgleich von Treibhausgasemissionen beitragen.
Team & talents
Größe des Laborteams
8 Personen im Labor (ohne Masterstudenten)
Regionale und gesellschaftliche Auswirkungen
1
Unsere Forschung hilft bei der Vorhersage, wie sich der Klimawandel auf alpine Berg- und Polarökosysteme auswirkt. Dies wird den Schutz und das öffentliche Bewusstsein für kalte Regionen fördern.
2
Die Erforschung der alpinen Böden und Schneesysteme im Wallis ermöglicht es uns, eine nachhaltige Landnutzung, die Erhaltung der biologischen Vielfalt und Klimaanpassungsstrategien in dieser sensiblen Alpenregion zu unterstützen.
3
Die Konservierung und Erforschung kälteangepasster mikrobieller Organismen eröffnet neue Möglichkeiten für eine nachhaltige Biotechnologie, von grüner Chemie und Umweltlösungen bis hin zu neuartigen Enzymen für industrielle Anwendungen.
Perspektiven und Herausforderungen
Die wichtigsten Möglichkeiten
Eine der wichtigsten Prioritäten ist es zu verstehen, wie die Erwärmung die alpinen Ökosysteme, die mikrobielle Aktivität und die Treibhausgasbilanz verändern wird. * An die Kälte angepasste Mikroben bieten ein ungenutztes Potenzial für nachhaltige biotechnologische und industrielle Innovationen.
Wichtigste Herausforderungen
Die Verknüpfung von mikrobiellen Daten mit Klimamodellen ist eine Herausforderung, kann aber die Vorhersage von Treibhausgasrückkopplungen erheblich verbessern.
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