Projekt

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In-situ Sensing Tools for Understanding Rapid Microscale Plankton Dynamics

Titel Englisch In-situ Sensing Tools for Understanding Rapid Microscale Plankton Dynamics
Gesuchsteller/in Bakker Eric
Nummer 147654
Förderungsinstrument Sinergia
Forschungseinrichtung Université de Genève Department of Inorganic Analytical and Applied Chemistry Sciences II
Hochschule Universität Genf - GE
Hauptdisziplin Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Beginn/Ende 01.01.2014 - 30.04.2017
Bewilligter Betrag 1'024'250.00
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Alle Disziplinen (3)

Disziplin
Hydrologie, Limnologie, Glaziologie
Oekologie
Anorganische Chemie

Keywords (5)

chemical sensors; aquatic analysis; biodiversity; scanning flow cytometry; nutrient and micronutrient sensors

Lay Summary (Deutsch)

Lead
Zeit- und Distanzabhängige Veränderungen von Mikroorganismen sind wichtig für die Entwicklung der Produktivität von Plankton und der Biodiversifzierung in Süsswasser-Systemen, aber sie sind bis heute sehr schwierig zu verstehen. Dieses Sinergia-Projekt entwickelt neuartige analytische Sensorik-Prinzipien für die Untersuchung von solchen oekologischen Prozessen.
Lay summary

Neuartige Sensoren werden entwickelt, um chemische Gradienten mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung zu erfassen, mit dem Ziel, planktonische Biodiversifizierung und Produktivität zu verstehen, sowie deren Einfluss auf den lokalen Kohlenstoff-Haushalt. Das Hauptziel der Studie ist die simultane Messung von biologischen und chemischen Parametern in Schweizer Seen mit Hilfe eines zu erweiternden Messplatforms. Zu diesem Zweck werden fluoreszierende Sensorpartikel entwickelt, die zum Punkt der Probennahme (bis 20 m Tiefe) zugefügt werden, wo Mikroorganismen im natürlichen Gewässer für die Messung entnommen werden. Die Messung erfolgt auf einer schwimmenden Plattform durch Durchflusszytometrie, wo jeder Mikroorganismus optisch erfasst und für Klassifizierungszwecke auch photographiert wird. Wir erhoffen uns, mit dem gleichen Instrument auch fluoreszierende Messpartikel zu vermessen um auf diese Art auch chemische Information über die Konzentration von Nährstoffen und Metallen in der lokalen Umgebung der Mikroorganismen zu erhalten, ohne das Instrument unnötig komplizierter zu gestalten. Als eine Vorstufe für diese Vision werden elektrochemische Sensoren entwickelt und eingesetzt, die dann auch zur Evaluation der optischen Detektionsprinzipien beigezogen werden.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 11.08.2013

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Publikationen

Publikation
All-Solid-State Potentiometric Sensors with a Multiwalled Carbon Nanotube Inner Transducing Layer for Anion Detection in Environmental Samples
Yuan Dajing, Anthis Alexandre H. C., Afshar Majid Ghahraman, Pankratova Nadezda, Cuartero Maria, Crespo Gaston A., Bakker Eric (2015), All-Solid-State Potentiometric Sensors with a Multiwalled Carbon Nanotube Inner Transducing Layer for Anion Detection in Environmental Samples, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 87(17), 8640-8645.
Antifouling membrane integrated renewable gold microelectrode for in situ detection of As(III)
Touilloux Romain, Tercier-Waeber Mary-Lou, Bakker Eric (2015), Antifouling membrane integrated renewable gold microelectrode for in situ detection of As(III), in ANALYTICAL METHODS, 7(18), 7503-7510.
Coulometric Calcium Pump for Thin Layer Sample Titrations
Afshar Majid Ghahraman, Crespo Gaston A., Bakker Eric (2015), Coulometric Calcium Pump for Thin Layer Sample Titrations, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 87(19), 10125-10130.
Direct arsenic(III) sensing by a renewable gold plated Ir-based microelectrode
Touilloux Romain, Tercier-Waeber Mary-Lou, Bakker Eric (2015), Direct arsenic(III) sensing by a renewable gold plated Ir-based microelectrode, in ANALYST, 140(10), 3526-3534.
GalvaPot, a custom-made combination galvanostat/potentiostat and high impedance potentiometer for decentralized measurements of ionophore-based electrodes
Jeanneret Stephane, Crespo Gaston A., Afshar Ghahraman Majid, Bakker Eric (2015), GalvaPot, a custom-made combination galvanostat/potentiostat and high impedance potentiometer for decentralized measurements of ionophore-based electrodes, in SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL, 207, 631-639.
In Situ Ammonium Profiling Using Solid-Contact Ion-Selective Electrodes in Eutrophic Lakes
Athavale Rohini, Kokorite Ilga, Dinkel Christian, Bakker Eric, Wehrli Bernhard, Crespo Gaston A., Brand Andreas (2015), In Situ Ammonium Profiling Using Solid-Contact Ion-Selective Electrodes in Eutrophic Lakes, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 87(24), 11990-11997.
Paper-Based Thin-Layer Coulometric Sensor for Halide Determination
Cuartero Maria, Crespo Gaston A., Bakker Eric (2015), Paper-Based Thin-Layer Coulometric Sensor for Halide Determination, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 87(3), 1981-1990.
Potentiometric sensing array for monitoring aquatic systems
Pankratova Nadezda, Crespo Gaston A., Afshar Majid Ghahraman, Crespi Miquel Coll, Jeanneret Stephane, Cherubini Thomas, Tercier-Waeber Mary-Lou, Pomati Francesco, Bakker Eric (2015), Potentiometric sensing array for monitoring aquatic systems, in ENVIRONMENTAL SCIENCE-PROCESSES & IMPACTS, 17(5), 906-914.
Thin Layer Coulometry of Nitrite with Ion-Selective Membranes
Afshar Majid Ghahraman, Crespo Gaston A., Dorokhin Denis, Neel Bastien, Bakker Eric (2015), Thin Layer Coulometry of Nitrite with Ion-Selective Membranes, in ELECTROANALYSIS, 27(3), 609-615.
Thin-Layer Chemical Modulations by a Combined Selective Proton Pump and pH Probe for Direct Alkalinity Detection
Afshar Majid Ghahraman, Crespo Gaston A., Bakker Eric (2015), Thin-Layer Chemical Modulations by a Combined Selective Proton Pump and pH Probe for Direct Alkalinity Detection, in ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION, 54(28), 8110-8113.
Chronopotentiometric Carbonate Detection with All-Solid-State lonophore-Based Electrodes
Jarolimova Zdenka, Crespo Gaston A., Xie Xiaojiang, Afshar Ghahraman Majid, Pawlak Marcin, Bakker Eric (2014), Chronopotentiometric Carbonate Detection with All-Solid-State lonophore-Based Electrodes, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 86(13), 6307-6314.
Direct Alkalinity Detection with Ion-Selective Chronopotentiometry
Afshar Ghahraman Majid, Crespo Gaston A., Xie Xiaojiang, Bakker Eric (2014), Direct Alkalinity Detection with Ion-Selective Chronopotentiometry, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 86(13), 6461-6470.
Environmental Sensing of Aquatic Systems at the University of Geneva
Bakker Eric, Tercier-Waeber Mary-Lou, Cherubini Thomas, Crespi Miguel Coll, Crespo Gaston A., Cuartero Maria, Afshar Ghahraman Majid, Jarolimova Zdenka, Jeanneret Stephane, Mongin Sandrine, Neel Bastien, Pankratova Nadezda, Touilloux Romain, Xie Xiaojiang, Zhai Jingying (2014), Environmental Sensing of Aquatic Systems at the University of Geneva, in CHIMIA, 68(11), 772-777.
Exhaustive Thin-Layer Cyclic Voltammetry for Absolute Multianalyte Halide Detection
Cuartero Maria, Crespo Gaston A., Afshar Ghahraman Majid, Bakker Eric (2014), Exhaustive Thin-Layer Cyclic Voltammetry for Absolute Multianalyte Halide Detection, in ANALYTICAL CHEMISTRY, 86(22), 11387-11395.
Nitrite-Selective Electrode Based On Cobalt( II) tert-ButylSalophen Ionophore
Neel Bastien, Asfhar Ghahraman Majid, Crespo Gaston A., Pawlak Marcin, Dorokhin Denis, Bakker Eric (2014), Nitrite-Selective Electrode Based On Cobalt( II) tert-ButylSalophen Ionophore, in ELECTROANALYSIS, 26(3), 473-480.
Potentiometric Response from Ion-Selective Nanospheres with Voltage-Sensitive Dyes
Xie Xiaojiang, Zhai Jingying, Bakker Eric (2014), Potentiometric Response from Ion-Selective Nanospheres with Voltage-Sensitive Dyes, in JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, 136(47), 16465-16468.

Zusammenarbeit

Gruppe / Person Land
Formen der Zusammenarbeit
Gabor Csusus, ETH Image analysis unit Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
Bas Ibelings, University of Geneva Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Fabio Lepori, SUPSI Lugano Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Marcel Kuypers, Max Planck Institute Marine Microbiology Bremen Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Roland De Marco/University of the Sunshine Coast Australien (Ozeanien)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Austausch von Mitarbeitern
Michael Kehoe, University of Saskatchewan Kanada (Nordamerika)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Agostino Merico, ZMT Bremen Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Gerald Gregori, Marine Institute of Oceanogrpahy (Marseilles) Frankreich (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Alfred Johny Wüest, EPFL-Eawag Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
Bernd Blasius Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
Anita Narwani, Eawag-ETH Schweiz (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
Jennifer Brentrup, Miami University Vereinigte Staaten von Amerika (Nordamerika)
- Publikation
Peer Fietzek, Kongsberg Maritime Contros GmbH, Kiel Deutschland (Europa)
- vertiefter/weiterführender Austausch von Ansätzen, Methoden oder Resultaten
- Publikation
- Forschungsinfrastrukturen
- Austausch von Mitarbeitern
- Industrie/Wirtschaft/weitere anwendungs-orientierte Zusammenarbeit

Wissenschaftliche Veranstaltungen

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
International Conference on Electrochemical Sensors, Matrafüred 2017 Poster High-resolution in-situ profiling in lakes with potentiometric solid-contact ion selective electrodes 11.06.2017 Matrafüred, Ungarn Wehrli Bernhard; Pankratova Nadezda; Athavale Rohini; Bakker Eric;
invited seminar, Imperial College Einzelvortrag How do we predict the future of phytoplankton? 24.05.2017 London, Grossbritannien und Nordirland Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
invited seminar, Queen Mary University Einzelvortrag How predictable are phytoplankton communities? 22.05.2017 London, Grossbritannien und Nordirland Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
invited seminar, EPFL Einzelvortrag How far ahead can we forecast phytoplankton dynamics? 16.03.2017 Lausanne, Schweiz Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
invited seminar, Centre for Ocean Life, Technical University of Denmark Einzelvortrag Understanding how complex environments influence phytoplankton 15.02.2017 Copenhagen, Dänemark Thomas Mridul K;
JAMSTEC‐ZMT Workshop “Phytoplankton biodiversity, dynamic eco‐physiology, and ecosystem function” Vortrag im Rahmen einer Tagung Linking individual‐level traits to phytoplankton community dynamics using in situ automated monitoring 15.02.2017 Bremen, Deutschland Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
Ecology of Lake Cadagno Vortrag im Rahmen einer Tagung Linking individual-level phytoplankton dynamics to aquatic ecosystems processes using in-situ automated monitoring 15.12.2016 Bellinzona, Schweiz Pomati Francesco;
Asianalysis XIII Vortrag im Rahmen einer Tagung Immersive analytical science: From the lab, to on site, to in situ 09.12.2016 Chiang Mai, Thailand Bakker Eric;
invited seminar, Mediterranean Institute of Oceanography (CNRS) Einzelvortrag Linking phytoplankton responses to environmental change across scales 18.10.2016 Maseilles, Frankreich Pomati Francesco;
Invited seminar Einzelvortrag Electrochemical sensing strategies for aquatic systems analysis 12.10.2016 Queensland University of Technology, Brisbane, Australien Bakker Eric;
Gordon Research Conference on Unifying Ecology Across Scales Vortrag im Rahmen einer Tagung The effects of temperature on present and future phytoplankton communities 24.07.2016 Biddeford, Vereinigte Staaten von Amerika Thomas Mridul K;
invited seminar, GEOMAR Einzelvortrag Phytoplankton traits across space and time: linking environmental change with community patterns 07.06.2016 Kiel, Deutschland Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
Analytica Vortrag im Rahmen einer Tagung New Opportunities for Ion Sensing with Thin Layers 12.05.2016 München, Deutschland Bakker Eric;
invited seminar, University Einzelvortrag Linking individual-level traits to phytoplankton community dynamics using in situ automated monitoring 11.05.2016 Basel, Schweiz Pomati Francesco;
Pittcon Vortrag im Rahmen einer Tagung pH Independent Ion Sensors 07.03.2016 Atlanta, Vereinigte Staaten von Amerika Bakker Eric;
AGU Ocean Sciences Meeting, 2016 Poster High resolution profiling of ammonium and pH with solid-contact ion selective electrodes 21.02.2016 New Orleans, Vereinigte Staaten von Amerika Bakker Eric; Wehrli Bernhard; Athavale Rohini;
invited seminar, Anton Dohrn Zoological station Einzelvortrag Linking individual-level traits to phytoplankton community dynamics 21.12.2015 Naples, Italien Pomati Francesco;
Pacifichem Vortrag im Rahmen einer Tagung Manipulating and detecting ions in confined spaces for novel electroanalytical methodologies 17.12.2015 Honolulu, Vereinigte Staaten von Amerika Bakker Eric;
invited seminar, University Einzelvortrag Phytoplankton traits across space and time: linking environmental change with community patterns 04.11.2015 Oldenburg, Deutschland Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
BCEIA Vortrag im Rahmen einer Tagung Membrane Electrodes for Environmental Analysis 27.10.2015 Beijing, China Bakker Eric;
The next generation of biodiversity research: theory, traits and methods Vortrag im Rahmen einer Tagung Trait-based approaches in aquatic biodiversity research 07.10.2015 Berlin, Deutschland Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
Workshop on Trait-Based Approaches to Ocean Life Poster Tropical convergence, temperate divergence: evolutionary inferences from the biogeography of phytoplankton temperature traits 05.10.2015 Waterville Valley, Vereinigte Staaten von Amerika Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
invited seminar Einzelvortrag Developing ion sensing strategies for aquatic systems analysis 02.10.2015 Dübendorf, Schweiz Bakker Eric;
invited seminar Einzelvortrag Ion Detection Strategies with Thin Layer Electrochemistry 25.09.2015 Nancy, Frankreich Bakker Eric;
Electrochem 2015 Vortrag im Rahmen einer Tagung Ion Detection Strategies with Thin Layer Electrochemistry 13.09.2015 Durham, Grossbritannien und Nordirland Bakker Eric;
Ecological Society of America annual conference Vortrag im Rahmen einer Tagung Storms and nutrient competition drive high-frequency phytoplankton size dynamics 09.08.2015 Baltimore, Vereinigte Staaten von Amerika Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
Symposium for European Freshwater Sciences (SEFS9) Vortrag im Rahmen einer Tagung Rapid changes in phytoplankton size distributions are driven by competition for nutrients and storms 05.07.2015 Geneva, Schweiz Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
Association for the Sciences of Limnology and Oceanography annual conference Vortrag im Rahmen einer Tagung Understanding rapid in situ shifts in phytoplankton traits 22.02.2015 Granada, Spanien Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
ASLO Aquatic Sciences Meeting 2015 Poster In-situ profiling across the redoxcline of stratified lakes using solid-contact ion-selective electrodes 22.02.2015 Granada, Spanien Athavale Rohini; Bakker Eric; Wehrli Bernhard;
BIOLOGY 15 Poster Nutrient competition and storms drive high-frequency phytoplankton cell size dynamics 12.02.2015 Dubendorf, Schweiz Thomas Mridul K; Pomati Francesco;
GLEON 16 Vortrag im Rahmen einer Tagung Understanding phytoplankton dynamics using in situ scanning flow cytometry 27.10.2014 Jouvence, Orford, Kanada Pomati Francesco;
GLEON 16 Poster Uncovering the drivers of single-cell phytoplankton trait gradients 27.10.2014 Jouvence, Orford, Kanada Pomati Francesco; Thomas Mridul K;
38th International Symposium on Environmental Analytical Chemistry Vortrag im Rahmen einer Tagung Understanding phytoplankton community dynamics using in situ high-resolution automated monitoring 16.06.2014 Lausanne, Schweiz Pomati Francesco;


Veranstaltungen zum Wissenstransfer

Aktiver Beitrag

Titel Art des Beitrags Titel des Artikels oder Beitrages Datum Ort Beteiligte Personen
Naturschutzverein Fällanden JAHRESPROGRAMM 2016 Vortrag 17.03.2016 Fällanden, Schweiz
Data analysis in aquatic monitoring Vortrag 16.01.2014 Woerden, Niederlande


Selber organisiert

Titel Datum Ort
Greifensee-stiftung Bei der Eawag zu Besuch 20.10.2015 Dubendorf, Schweiz

Kommunikation mit der Öffentlichkeit

Kommunikation Titel Medien Ort Jahr
Medienarbeit: Printmedien, Online-Medien Ohne Plankton gäbe es uns Tierwelt Uster Deutschschweiz 2017
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen 100 Jahre Seenforschung - Tag der offenen Tür Eawag Kastanienbaum Deutschschweiz 2016
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Aquaprobe – a swimming laboratory on lake Greifensee: Discover the power of microbes! Deutschschweiz 2016
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen De la Pile de Volta à l’Electrochimie Moderne Westschweiz 2016
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Infotag: Seenforschung vor neuen Herausforderungen Deutschschweiz 2016
Referate/Veranstaltungen/Ausstellungen Greifensee, Bei der Eawag zu Besuch Deutschschweiz 2015
Neue Medien (Web, Blogs, Podcasts, NewsFeed, usw.) Real-time data from the automated monitoring station in Greifensee Eawag website Deutschschweiz International 2015
Video/Film The music of swinging phytoplankton communities International 2015

Verbundene Projekte

Nummer Titel Start Förderungsinstrument
121331 AquaProbe: from Monitoring towards Understanding, Predicting and Managing Plankton in changing Aquatic Ecosystems 01.07.2008 R'EQUIP
157750 Cluster of sondes for the high-resolution analysis of aquatic ecosystems 01.12.2014 R'EQUIP
155965 Innovative Chemical Sensor Concepts for Environmental and Life Sciences 01.02.2015 Projektförderung (Abt. I-III)
134568 Innovative Chemical Sensor Concepts for Environmental and Life Sciences 01.07.2011 Projektförderung (Abt. I-III)
170765 Scanning electrochemical workstation for selective multianalyte ion imaging 01.01.2017 R'EQUIP
144053 An individual-level approach to disentangle niches, drift and dispersal in phytoplankton metacommunity dynamics 01.05.2013 Projektförderung (Abt. I-III)
159660 Critical dynamics in phytoplankton communities? 01.09.2015 Interdisziplinäre Projekte

Abstract

This project aims at synergising state of the art analytical sensing tools to the study of aquatic ecological processes with high spatial and temporal resolution in the field in order to understand planktonic biodiversity-productivity dynamics and their impacts on the local carbon cycle.Our long term vision is to develop a holistic analysis tool for environmental studies in real time. We propose to develop an aquatic ecosystem observatory on the basis of automated scanning flow-cytometry for the analysis of microorganisms in a lake through direct single particle observation after sampling at specific depths. The system will additionally feature on-line analysis of nutrients, micronutrients, and chemical parameters relevant to the carbon cycle, through the development of fluorescent sensing beads that are injected at the point of microorganism aspiration. The Sinergia-team proposes an interactive approach to develop and validate new chemical sensor technology for high-resolution monitoring in the field, which in turn will allow one to directly target key ecological questions: 1) Which variables influence short-term fluctuations in phytoplankton biodiversity and productivity triggering cyanobacterial blooms? 2) How do such shifts in biodiversity and blooms of inedible-toxic cyanobacteria affect the local carbon cycle?
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