Efektivita, s jakou půdní mikroorganismy využívají dostupný organický substrát (označovaná akronymem CUE), rozhoduje ve svém výsledku o tom, zda půda zadržuje, nebo ztrácí uhlík (C). CUE je definována jako podíl množství C vstupujícího do buňky využitého na tvorbu buněčných produktů a představuje důležitý parameter současných biogeochemických matematických modelů. Vliv různých půdních vlastností na hodnotu CUE však dosud není uspokojivě vysvětlen. V rámci tohoto projektu navrhujeme dlouhodobý inkubační pokus. Jeho cílem je studovat vliv redoxního potenciálu půdy a koncentrace anorganických akceptorů elektronů na CUE pomocí sledování řady chemických, izotopových, genetických, mikrobiálních a biochemických charakteristik dvou půd a to na jemné časové škále. Použité půdy díky historickému zatížení kyselými depozicemi a rozdílnému obsahu železa představují v kontextu navrhovaného projektu ideální studijní subjekt. Hodnocení vlivu obou faktorů na hodnotu CUE bude kvantitativně stanoveno pomocí matematického modelu, který zohledňuje proměnlivé chemické složení půdní mikrobiální biomasy.

Řada antropogenních stresorů představuje vážnou hrozbu pro biodiverzitu a fungování ekosystémů na Zemi. Patří k nim i změna klimatu a chemické znečištění, jejichž vliv bude zřejmě narůstat. V současnosti nemáme dostatek dat a ucelený koncept, pomocí kterého bychom mohli předvídat odezvy sladkovodních společenstev na tyto kombinované stresory. K zaplnění této mezery ve znalostech použijeme laboratorní a mesokosmové pokusy, abychom ukázali, jak v malých stojatých vodách ovlivňují běžně používaná farmaka a pesticidy daný ekosystém a tok energie ve společenstvech. Navíc budeme zjišťovat, zda mohou být předpokládané negativní vlivy antropogenního znečištění pozměněny očekávaným oteplením klimatu. Zaměříme se na tři organizační úrovně, které mohou ovlivňovat ekosystémy a jimi poskytované služby: (1) změny ve složení společenstev a fungování ekosystému, které propojíme se (2) změnami v mezidruhových interakcích a (3) změnami fyziologických projevů a chování jedinců.

Produktivita ekosystémů a rozklad organické hmoty jsou procesy závislé na dostupnosti živin, především dusíku (N) a fosforu (P). Rovnováha těchto procesů určuje schopnost ekosystémů živiny zadržovat a má vliv na dlouhodobou bilanci uhlíku (C). Od roku 1994 probíhá v Čechách výzkum biogeochemických cyklů v soustavě lesních povodí GEOMON. Z dosavadních výsledků sledování bilance prvků se ukazuje stechiometrická nerovnováha mezi půdami v povodích a koncentracemi prvků (CNP) v povrchových vodách. Předpokládáme, že mikrobiální komunita ovlivňuje tuto nerovnováhu a je odpovědná za variabilitou v retenci daných živin. Kombinací bilance prvků, chemického složení půd a charakterizace mikrobiální komunity a její aktivity budeme schopni vysvětlit a zobecnit principy retence živin v povodích. K objasnění těchto souvislostí využijeme přirozený depoziční gradient úživnosti půd a jejich acido-bazických vlastností. Výsledky budou využity pro koncepční revizi biogeochemického modelu MAGIC tak, abychom byli schopni korektně predikovat dlouhodobý vývoj retence živin v lesních povodích.