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Physical Microbiology

Unsere neu gegründete Forschungsgruppe Physical Microbiology arbeitet an der Schnittstelle von Biophysik, Mikrobiologie und Biogeochemie. Wir untersuchen, wie physikalische Transportprozesse mit mikrobieller Aktivität zusammenwirken und dadurch die Kohlenstoff- und Nährstoffkreisläufe in marinen Lebensräumen prägen. Unsere Forschung verbindet räumliche Skalen, von einzelnen Zellen und ihrer unmittelbaren Umgebung bis hin zu regionalen Ökosystemen. So wollen wir verstehen, wie mikroskalige Wechselwirkungen die biogeochemische Dynamik auf größeren Skalen beeinflussen.

Unser Ansatz kombiniert numerische Modellierung, Feldbeobachtungen und kontrollierte Laborexperimente. Wir nutzen Large-Eddy-Simulationen und reaktive Transportmodelle für poröse Medien, sowie in situ Messungen mit selbst entwickelten Plattformen wie dem benthischen Observatorium LanceALot und dem STB-Lander. Experimente in Durchflussreaktoren und mikrofluidischen Systemen ermöglichen es uns, einzelne Mechanismen unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Die Kombination von Markierungen mit stabilen Isotopen und nanoskaliger Sekundärionen-Massenspektrometrie (NanoSIMS) macht die Aufnahme von Kohlenstoff und Nährstoffen auf der Ebene einzelner Zellen sichtbar.

Durch die Verknüpfung dieser Ansätze über verschiedene Skalen hinweg wollen wir die Mechanismen aufklären, die physikalischen Transport und mikrobielle Aktivität verbinden, ihre Bedeutung in natürlichen Lebensräumen quantifizieren und bestimmen, wie sie gemeinsam marine biogeochemische Kreisläufe prägen.

Projekte

HypoWave untersucht, wie kurzfristige Schwankungen der Sauerstoffverfügbarkeit mikrobielle Prozesse und den Stickstoffkreislauf in Küstengewässern beeinflussen. Im Mittelpunkt steht Küstenhypoxie (hypoxische Wellen) und deren Auswirkungen auf die mikrobielle Aktivität in marinen Partikeln und Sedimenten.

Shore-to-Basin untersucht, wie physikalische, biologische und biogeochemische Prozesse flache Küstengewässer mit den tieferen Bereichen der Ostsee verbinden und dabei den Transport und die Umwandlung von Kohlenstoff, Nährstoffen und Sauerstoff prägen.

 

Technikerinnen

Anne Köhler
Annett Grüttmüller

Wissenschaftlerinnen & Studentinnen

Dr. Angela Vogts (NanoSIMS)
Dr. Sophie Kache (PostDoc)
Emma Charlotte Clauder (Master Student)

Gruppenleiter

Publikationen der Arbeitsgruppe

2027

  • Wolf, F., L. A. Schulz, O. Thiele, S. Ahmerkamp, P. Holtermann, K. Attard and M. L. Zettler (2027). Carbon fluxes within an Arctica islandica habitat in the German Baltic Sea. Estuar. Coast. Shelf Sci. 344: 110306, doi: 10.1016/j.ecss.2026.110306

2026

  • Benavides, M., A. Coet, M. Sebastian, A. Vogts, C. Furbo Reeder, E. Cerdan-Garcia, L. Norman, R. Hawley, O. Flanagan, M. C. Lohan, J. E. Hopkins and C. Mahaffey (2026). Particle-associated diazotrophs drive nitrogen fixation in Arctic subsurface waters of the Barents Sea. Nat. Commun. 17: 9, doi: 10.1038/s41467-026-75354-5
  • Feuring, A., C. D. Lawrence, J. Salcedo, M. J. Whitehouse, A. Vogts, L. Zoccarato and I. Klawonn (2026). Fungal parasites infecting N2-fixing cyanobacteria reshape carbon and N2 fixation and trophic transfer. Nat. Commun. 17: 154, doi: 10.1038/s41467-025-67818-x
  • Geersen, J., P. Feldens, L. Rollwage, L. M. Baumann, K. Krämer, P. Westfeld, S. Krastel, S. Ahmerkamp, F. Tauber and J. S. von Deimling (2026). Ship wake-induced water column mixing and meter-scale seabed erosion in the Baltic Sea. Nat. Commun. 17: 1350, doi: 10.1038/s41467-026-68875-6
  • Godefroid, M., F. Otero-Ferrer, M. Wind-Hansen, L. Behrendt, I. Ransquin, E. Soler-Onís, F. Espino, S. Littmann and S. Ahmerkamp (2026). Ciliary flow and morphology shape mass transport at the surface and within gastrovascular cavities of black corals. Commun. Biol. 9: 876, doi: 10.1038/s42003-026-10531-2
  • Koopmans, D., A. Schaap, V. Meyer, P. Färber, L. Queiss, L. Montilla, S. Loucaides, S. Ahmerkamp and U. Cardini (2026). Benthic Ecosystem Calcification Measured with Coupled pH and O2 Aquatic Eddy Covariance. ACS ES&T Water 6: 2719–2730, doi: 10.1021/acsestwater.5c00481
  • Lange, F., S. Ahmerkamp, A. Akeerath Mundanatt, F. M. Jalaluddin, G. Schulz, D. Voß, O. Zielinski, U. Hanz, G. Lavik, H. K. Marchant, J.-H. Hehemann, T. G. Ferdelman, M. Holtappels and M. M. M. Kuypers (2026). Algal glycans promote microbial turnover of organic matter through stabilization of subtidal permeable sandy sediments. Limnol. Oceanogr. 71: e70350, doi: 10.1002/lno.70350
  • Maerz, J., K. D. Six, S. Ahmerkamp and T. Ilyina (2026). Marine particles and their remineralization buffer future ocean biogeochemistry response to climate warming. Biogeosciences 23: 1897–1929, doi: 10.5194/bg-23-1897-2026
  • Pacherres, C. O., M. S. Dhillon, M. Bilbo, M. Hansen, D. R. Brumley, M. Aranda, S. Ahmerkamp and M. Kühl (2026). Acute temperature effects on cilia beating increase coral deoxygenation. Sci. Adv. 12: eaeg0950, doi: 10.1126/sciadv.aeg0950
  • Souley, S., S. Kache and H. Mahaman (2026). Physico-chemical characterization of the Niger river in Niamey and its impacts on Mormyridae biodiversity. Environ. Res. Commun. 8: 065026, doi: 10.1088/2515-7620/ae76e0
  • Wind-Hansen, M., M. Godefroid, A. Kalinichev, L. Behrendt, S. Ahmerkamp and K. Koren (2026). Flash nanoprecipitation of monodisperse luminescent nanosensors for simultaneous oxygen and flow imaging. Methods Appl. Fluoresc.: online, http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2050-6120/aeac9c
  • Zeller, L. M., S. Schorn, L. Nicolas-Asselineau, J. Zopfi, S. Ahmerkamp, C. J. Schubert, F. Lepori, M. M. M. Kuypers, J. S. Graf and J. Milucka (2026). Redox gradients define the ecological niche of ciliates with denitrifying endosymbionts in anoxic lake waters. ISME J. 20: wrag043, doi: 10.1093/ismejo/wrag043

2025

  • Auer, F., S. Ahmerkamp, J. Cueto, C. Winter and M. Holtappels (2025). Extensive Oxygen Consumption in the Intertidal Infiltration Zone of Beach Aquifers—The Impact of Seasonal Input, Filtration Efficiency, and Morphodynamics. J. Geophys. Res. Biogeosciences 130: e2024JG008291, doi: 10.1029/2024JG008291
  • Jalaluddin, F. M., S. Ahmerkamp, H. K. Marchant, V. Meyer, K. Koren and M. M. M. Kuypers (2025). Microenvironments on individual sand grains enhance nitrogen loss in coastal sediments. Sci. Rep. 15: 16384, doi: 10.1038/s41598-025-00755-3
  • Kache, S., I. Liskow, J. Pein, M. Žilius and M. Voss (2025). The role of retention processes in the coastal filter of the Oder River. Estuar. Coast. Shelf Sci. 322: 109325, doi: 10.1016/j.ecss.2025.109325
  • Panthalil, B. S., A. Vogts, M. Benavides, M. J. Harke, C. Hassenrück, A. Subramaniam, J. P. Montoya and M. Voss (2025). Novel pennate diatom symbionts support high N2 fixation rates. ISME Commun. 5: ycaf190, doi: 10.1093/ismeco/ycaf190
  • Voss, M., P. Holtermann, S. Ahmerkamp, D. L. Arévalo Martínez, B. Cahill, M. Chouksey, J. W. Dippner, J. Dutz, P. Feldens, J. Geersen, K. Gentsch, M. Gogina, D. Herlemann, J. Henkel, M. Kanwischer, B. Krebs, A. Kremp, A. Malissery, R. Mars, J. Müller, S. Neubert, H. Osterholz, H. Radtke, G. Rehder, K. Romoth, M. Sass, I. Sassenhagen, O. Schmale, M. v. Thenen, M. v. Weber and O. Zielinski (2025). Coastal zones of the Baltic Sea in the Anthropocene: Current state and the impact of climate change. Estuar. Coast. Shelf Sci. 326: 109504, doi: 10.1016/j.ecss.2025.109504

2024

  • Ahmerkamp, S., C. O. Pacherres, M. Mosshammer, M. Godefroid, M. Wind-Hansen, M. Kuypers, L. Behrendt, K. Koren and M. Kühl (2024). Novel Approach for Lifetime-Proportional Luminescence Imaging Using Frame Straddling. ACS Sensors 9: 5531-5540, doi: 10.1021/acssensors.4c01828
  • Filella, A., J. Umbricht, A. Klett, A. Vogts, T. Vannier, O. Grosso, M. Voss, L. Riemann and M. Benavides (2024). Dissolved organic matter offsets the detrimental effects of climate change in the nitrogen-fixing cyanobacterium Crocosphaera. Limnol. Oceanogr. Lett. 9, 296-306, doi: 10.1002/lol2.10380
  • Umbricht, J., A. Filella, A. Klett, A. Vogts, M. Benavides and M. Voss (2024). Uptake of dissolved inorganic nitrogen and N2 fixation by Crocosphaera watsonii under climate change scenarios. Front. Mar. Sci. 11, doi: 10.3389/fmars.2024.1388214