Ab 2. November 2020 findet das Herbstsemester 2020 online statt. Ausnahmen: Veranstaltungen, die nur mit Präsenz vor Ort durchführbar sind.
Bitte beachten Sie die per E-Mail kommunizierten Informationen der Dozierenden.

751-5123-00L  Rhizosphere Ecology

SemesterHerbstsemester 2016
DozierendeH. A. Gamper, T. I. McLaren
Periodizitätjährlich wiederkehrende Veranstaltung
LehrspracheEnglisch
KommentarNumber of participants limited to 18.

Prerequisites: Only students who have passed the courses 751-3401-00L Pflanzenernährung I and 751-3402-00L Pflanzenernährung II - Integriertes Nährstoffmanagement can be admitted to this course.


KurzbeschreibungDieser Kurs behandelt die phys., chem. und biol. Prozesse an der Wurzel-Boden-Kontaktfläche, sowie die Effekte von Düngern, Begleitpflanzen, mikrobiellen Symbionten und weiteren Bodenmikroorganismen auf das Pflanzenwachstum und die mineralische Pflanzenernährung. In einem "Mischkulturversuch" im Gewächshaus werden die Effekte vieler dieser Prozesse gemessen.
LernzielErlangen eines ganzheitlichen Verständnisses der ressourcen-getriebenen und regulatorischen Prozesse in landwirtschaftlichen und natürlichen Ökosystemen.
Erarbeiten von Fähigkeiten wissenschaftliche Artikel kritisch zu analysieren.
Entwerfen von Erklärungshypothesen und erörtern von Wissenslücken für weiterführende Untersuchungen.
Durchführen eines multidisziplinären Topfversuchs, der bodenchemische, (mikro-)biologische, pflanzenphysiologische, -pathologische und ökologische Aspekte abdeckt.
Aneignung von manuellen Fähigkeiten im Aufbau eines Gewächshausversuchs, Boden- und Pflanzenanalysen, und der Isolierung und DNA-gestützten Charakterisierung von Knöllchenbakterien.
Erhalten eines Einblicks in grundlegende Methoden der Analyse von (bio-)chemischen, molekulargenetischen und grafischen Daten.
Diskutieren und interpretieren von Daten auf der Grundlage bestehender Literatur.
Erstellen eines wissenschaftlichen Berichts im Format eines wissenschaftlichen Fachartikels und eines Posters im Format eines Konferenzbeitrags, zum Teil in Kleingruppenarbeit und zum Teil selbständig, ausgehend von den Daten des Topfversuchs.
InhaltDieser Kurs hat zum Ziel das Interesse an Prozessen an der Wurzel-Boden-Kontaktfläche zu wecken und die Bedeutung dieser Prozesse unter verschiedenen Gegebenheiten kritisch zu reflektieren.
Bestehendes und neu erlangtes Wissen wird dazu verwendet, Versuchsbefunde zu analysieren und zu interpretieren, sowie zum Erstellen eines wissenschaftlichen Berichts und eines Posters im Format eines Konferenzbeitrags.

Der Kurs befasst sich mit der relativen Bedeutung der räumlichen Massstäbe und der verschiedenen, dynamischen physikalisch-chemischen und mikrobiellen Prozesse, welche durch Wurzelaktivität hervorgerufen werden. Wir werden Wurzelmerkmale und -aktivitäten diskutieren, welche den Boden in unmittelbarer Nähe zur Wurzel beeinflussen, d.h. z.B. mineralische Nährstoffe lösen oder fixieren. Dazu geben wir einen Überblick zu den bedeutsamsten Wurzel-Mikroben Symbiosen in Agrarökosystemen und besprechen Merkmale von Wurzeln und Mikroorganismen, welche zur Reduktion des Energieaufwands im Pflanzenanbau mittels Mischkulturen und Bioinokula nützlich sein könnten. Spezielles Augenmerk wird auf physikalisch-chemische Bodenmerkmale und auf die möglichen chemischen Verbindungen, der von Pflanzen aufgenommenen Elemente, gelegt.

Im Kurs werden praktische Erfahrung im Aufbau eines Versuchs, in der Entnahme von Boden- und Wurzelproben, in grundlegenden Boden- und Pflanzenanalysen, in der Isolation von Knöllchenbakterien, in der Bestimmung der Anzahl kolonienbildender Einheiten (engl. CFU), in Verfahren zur Isolierung von Phosphat- und Zink-mobilisierenden Bakterien, in der DNS Extraktion, der PCR Vermehrung, sowie der Restriktionslängenpolymorphismusanalyse (engl. RFLP) von Wirtsspektrum-bestimmenden Genen der Knöllchenbakterien gewonnen.

Kurz, Sie werden sich in diesem Kurs mit Prozessen beschäftigen, die auf den ersten Blick und von Auge nicht sichtbar sind, da sie entweder im kleinen Massstab ablaufen und/oder von (bio-)chemischer, oder mikrobiologischer Natur sind. Ausserdem werden diese Prozesse durch die konventionellen landwirtschaftlichen Praktiken im Pflanzenbau weitgehend noch nicht berücksichtigt. Sie werden jedoch zunehmend als mögliche Hilfsmittel für eine ressourceneffiziente und deshalb ökonomisch und ökologisch nachhaltige Landwirtschaft, einschliesslich der Renaturierung von Ökosystemen, gesehen. Der Kurs wird deshalb zu kritischen Überlegungen veranlassen und Herausforderungen in der Umsetzung von Erkenntnissen aus wissenschaftlichen Versuchen und der Ökologie im Pflanzenbau aufzeigen
SkriptVorlesungspräsentationen und Laborprotokolle werden zur Dokumentation fortlaufend unter der Rubrik '751-5123-00L Rhizosphere Ecology' auf die elektronische Dokumentablageplattform ILIAS, LDA-ELBA hochgeladen:
Link
LiteraturYork LM, Carminati A, Mooney SJ, Ritz K, Bennett MJ (2016) The holistic rhizosphere: integrating zones, processes, and semantics in the soil influenced by roots. Journal of Experimental Botany, doi: 10.1093/jxb/erw108.

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How microbes can feed the world (American Academy of Microbiology) Link

Can microbes feed the world? (Society for general microbiology) Link

Populärwissenschaftliche Artikel zur Bedeutung von Prozessen in der Rhizospäre:
Link
Link
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http://nautil.us/issue/34/adaptation/junk-food-is-bad-for-plants-too

Ecological understanding (Second Edition)
The nature of theory and the theory of nature http://www.sciencedirect.com/science/book/9780125545228
Voraussetzungen / BesonderesKursteilnehmer der Agrarwissenschaften müssen die Vorlesungen Pflanzenernährung I und II (Nährstoffkreisläufe in Agrarsystemen von Prof. E. Frossard) mit Prüfung erfolgreich absolviert haben. Alle Anderen, müssen das e-Learning Modul Pflanzenernährung I von Prof. E. Frossard erfolgreich durchgearbeitet haben:
https://moodle-app2.let.ethz.ch/course/view.php?id=279
Bemerkungen:
Der Kurs ist komplementär zu denen zu Radioisotopen in der Pflanzenernährung (751-3405-00L) und Nährstoffflüssen in Boden-Pflanzen-Systemen (751-3404-00L) ausgelegt. Einige thematische Überschneidungen können jedoch nicht vermieden werden. Ein spezielles Schwergewicht wird auf Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, Mikroben und Böden gelegt und die Erfassung des Funktionierens ganzer Pflanzen in ihrem ökologischen Umfeld. Sie werden mit Methoden des Isolierens, der Kultivierung und des Auszählens sowie des molekularen Nachweises, der Unterscheidung und Bestimmung von wurzelbürtigen Mikroorganismen und Mikroorganismen der Rhizosphäre bekannt gemacht.
Die Benotung wird aufgrund der Anstrengungen und Ergebnisse des/der einzelnen Kursteilnehmers/in, sowie Ergebnissen von Arbeiten in kleinen Gruppen gemacht. Aus den Kursaktivitäten werden Poster vom Typ eines Konferenzbeitrags und Berichte in der Form eines wissenschaftlichen Artikels resultieren. Die Berichte sind bis am Freitag den 6. Januar 2017 einzureichen.
Maximale Teilnehmerzahl: 18 (Achtung: Zulassung nach Anmeldungsdatum - Bitte also frühzeitig anmelden!).
Studierenden des D-USYS werden Ausgaben für Bahn- und Busbillette der Zonen 121 und 122 rückerstattet (Bitte alle Fahrscheine mit den Bankangaben an Christiane Gujan Link schicken.