Ausgehend von der Analyse bestehender oekologischer Bewertungsverfahren und der Modellbildung mittels Fuzzy Logic wird ein fuzzybasiertes Modell zur Oekobilanzierung entwickelt. Durch die Nutzung fuzzybasierter Methoden koennen die in einer Datenlage vorhandenen Vagheiten beruecksichtigt und nur verbal verfuegbare Aussagen direkt in den Modellansatz integriert werden. Durch Auswertung der im Modell entwickelten Kennzahlen wird die Bewertung des Bilanzergebnisses und die Ermittlung der fuer die Bilanz wesentlichen Einflussgroessen ermoeglicht. Mittels theoretischer Ueberlegungen und exemplarischer Anwendungen fuer ausgewaehlte Prozesse der Gussteilfertigung wird gezeigt, dass die Erstellung von Oekobilanzen mit dem entwickelten Modell sinnvoll und gegenueber herkoemmlichen Methoden vorteilhaft ist. In den Modellrechnungen erfolgt ein Vergleich von Sandformverfahren in unterschiedlichen Umweltkategorien und fuer verschiedene Bilanzrahmen. Die erzielten Ergebnisse verdeutlichen, dass durch das fuzzybasierte Modell die oekologischen Aspekte der betrachteten Prozesse plausibel wiedergegeben werden und das Modell insbesondere eine bessere Interpretation und objektivere Bewertung des Bilanzergebnisses ermoeglicht.
Zunehmende Landnutzungsintensität (LUI) verursacht umweltrelevante Stickstoff (N)-Verluste und den Rückgang von Artenvielfalt und Multifunktionalität in Grünlandökosystemen. Gezielte Minderungsstrategien werden jedoch durch ein mangelhaftes mechanistisches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen LUI, ober- und unterirdischer Biodiversität und dem N-Kreislauf verhindert. BE_BioMON will über die interdisziplinäre Integration von molekularbiologischer Bodenökologie, biogeochemischer Prozessforschung zur kurzfristigen N-Allokation im System Pflanze-Boden-Mikroorganismen und physikochemischer Prozessforschung zur langfristigen Retention von organischem Stickstoff (SON) diese Wissenslücke schließen. Dabei werden Messungen und Modellierungen verknüpft. Wir erwarten, dass sich mit abnehmendem LUI und einem artenreicheren Mikrobiom die N-Verteilung von Nitrifikation/Denitrifikation zu biotischer Assimilation verschiebt. Dies fördert die N-Retention durch Nekromassestabilisierung in partikulärem und mineralassoziiertem SON in Abhängigkeit von Aggregatumsatz und mikroskaliger Bodenarchitektur. Wir nehmen zudem an, dass eine Erhöhung der LUI zu einer Verschiebung von symbiotischer zu assoziativer N-Fixierung führt, was das N2:N2O-Emissionsverhältnis aufgrund verkürzter Denitrifikation bei symbiotischen N-Fixierern erhöhen wird. Darüber hinaus erwarten wir, dass d15N im Boden einen Fingerabdruck der Auswirkungen der LUI auf den N-Kreislauf liefert und somit als prozessintegrierende Bezugsgröße für Ökosystemmodelle dienen kann. Wir erwarten uns hiervon eine verbesserte räumlich-zeitliche Skalierung von LUI-Effekten auf den N-Kreislauf. Um die Hypothesen zu testen, werden wir 15N-Dünger-Tracing-Experimente auf ausgewählten Parzellen unterschiedlicher LUI in allen 3 Biodiversitätsexploratorien (BE) durchführen (WP1). In WP2 werden Mesokosmen-Experimente unter 15N2-Exposition durchgeführt, um die Auswirkungen von LUI auf Umsetzung von BNF-N zu untersuchen. WP3 zielt darauf, den N-Kreislauf im Rahmen der BE-Bodenbeprobungskampagne auf allen Grünland-EPs durch vertikale d15N-Bodenprofile, Metagenomik und SON-Fraktionierung zu bestimmen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus WP1-3 und aus bereits verfügbaren BExIS-Daten werden zum Testen und Weiterentwickeln der N-Routinen des prozessbasierten Ökosystemmodells LandscapeDNDC verwendet. Dieses Modell, erweitert um ein dynamisches Vegetationsmodell CoSMo, wird dann verwendet, um den N-Kreislauf für die sämtliche BE-Grünlandparzellen zu simulieren (WP4). In WP5 (Synthese) werden wir LUI und Biodiversität, gemessene und modellierte biogeochemischen N-Umsetzungen, N-Retention durch organo-mineralische Interaktionen und vollständige N-Bilanzen auf Skalen von Tagen bis Jahren mechanistisch verknüpfen. Wir erwarten somit, dass diese Synthese ein mechanistisches und funktionales Verständnis des N-Kreislaufs unter dem Einfluss von LUI, ober- und unterirdischer Biodiversität sowie standortspezifischen Eigenschaften ermöglicht.
Denitrifizierer (reduzieren N-Oxide zu N2O und/ oder N2), nicht-denitrifizierende N2O-Reduzierer (reduzieren N2O zu N2) und dissimilatorische Nitratreduzierer (DNRA; reduzieren N-Oxides zu NH4+) sind fakultative oder obligate Anaerobier, welche die Emission des Treibhausgases N2O genauso wie die Stickstoffretention beeinflussen. Nicht-denitrifizierende N2O-Reduzierer und dissimilatorische Nitratreduzierer stehen mit Denitrifizierern im Wettbewerb um Elektronendonatoren. Definierte mikrobielle Taxa haben definierte ökophysiologische Eigenschaften, welche ihre Wettbewerbsfähigkeit und Fähigkeit zur N-Gasproduktion bestimmen und werden daher unterschiedlich auf Umweltfaktoren reagieren. Solche Eigenschaften sind jedoch im Wesentlichen für unkultivierte Taxa unbekannt, obwohl diese für die N-Gas Emissionen und Stickstoffretention in Böden bedeutend sind. Daher werden folgende Hypothesen untersucht: (i) Die Denitrifikationsantwort auf Umweltfaktoren wird durch gegensätzliche mikrobielle Gemeinschaften, einschließlich bislang unbekannter Arten, bestimmt und kann durch deren intrinsische ökophysiologische Eigenschaften erklärt werden. (ii) Denitrifikations-, N2O-Reduktions- und DNRA-assoziierte Genexpression und Gemeinschaftsstruktur spiegeln metabolische Zustände und Potenziale wider, weshalb diese zu einer besseren Vorhersagbarkeit von N2O und N2 Flüssen führen. Hochdurchsatzinkubationen unter verschiedensten Bedingungen (einschließlich von 15N-Tracersubstanzen) kombiniert mit funktioneller Genexpression, sowie Gen- und Transkript-basierter Next-Generation-Sequencing-Methodik werden eingesetzt um apparente Michaelis-Menten-Kinetiken und physiologische Parameter stimulierter Taxa zu bestimmen. Funktionelle Gene von Denitrifizierern (nirK/S kodierend für dissimilatorische NO-bildende Nitritreduktasen; nosZI kodierend für N2-bildende dissimilatorische N2O-Reduktasen), nicht denitrifizierenden N2O-Reduzierern (nosZII kodierend für N2-bildende dissimilatorische N2O-Reduktasen der Nichtdenitrifizierer) und DNRA (nrfA kodierend für NH4+-bildende dissimilatorische Nitritreduktasen) werden bevorzugt analysiert. Reaktionsmuster der Zielgemeinschaften und/ oder funktionellen Genexpression auf definierte Umweltparameter werden in Mikrokosmen bestimmt. Der Effekt von Kontrollfaktoren der N-Gasdynamik und Pflanzen auf die Zielgemeinschaften wird in Mesokosmen analysiert. Die Daten werden in der Entwicklung eines erweiterten Denitrifier-regulatory-phenotype-Konzeptes zusammengeführt und werden Einblicke in die Ökophysiologie und Wettbewerbsfähigkeit von Denitrifikanten, nicht-denitrifizierenden N2O-Reduzierern und DNRA unter vielfältigen Bedingungen geben. Antwortfunktionen der Aktivitäten dieser Gruppen auf organischen Kohlenstoff (d.h. Elektronendonatoren), Nitrat und Distickstoffmonoxid, deren Wachstumsraten, Erhaltungsraten und Gemeinschaftsstruktur werden für die Modellierung von Denitrifikation und N-Gasflüssen zur Verfügung gestellt.
Ein ökologisches System besteht aus Tier- und Pflanzenarten, deren Biomasse als gespeicherte Energie aufgefasst werden kann mit einem Nettoenergiezufluss durch die Sonne. Die Biomasse einer einzelnen Spezies bestimmt sich ferner aus dem Fressen und Gefressenwerden. Es wird angenommen, dass sich die Arten so verhalten, als maximierten sie ihre gespeicherte Energie unter der Nebenbedingung einer vorgegebenen physiologischen Funktion. Führt man endogene artenspezifische Energiepreise ein, lässt sich ein ökologisches Preisgleichgewicht definieren, dass formale Ähnlichkeiten zum Marktmodell der vollständigen Konkurrenz hat. Ziel des Projekts ist es, ein interdependentes Ökosystem auf die beschriebene Art zu modellieren und es mit einem den Ökonomen besser vertrauten interdependenten ökonomischen System zu verknüpfen. Mitwirkende Institution: University of Wyoming, Laramie, USA.
Aktuelle Modelle zur Beschreibung benthischer Prozesse in der Nordsee behandeln nur unvollständige Ausschnitte aus dem Gesamtsystem. Dies ist auf eine nur lückenhafte Kenntnis über die im Benthos ablaufenden Prozesse zurückzuführen. Im beantragten Forschungsvorhaben soll die strukturelle und funktionelle Charakterisierung benthischer mikrobieller Gemeinschaften in verschiedenen durch die Markofauna definierten Subsysteme der südlichen und zentralen Nordsee (Deutsche Bucht, Niederländische Küste, Oyster Ground, Doggerbank, östliche Nordsee, Skagerrak und Kattegat) untersucht werden. Zum Verständnis benthischer Prozesse soll zusätzlich der qualitative und quantitative Eintrag von organischem Material sowie dessen Umsetzung im System betrachtet werden. Durch parallele Untersuchungen der Makrofaunastruktur (Dr. I. Kröncke, Forschungsinstitut Senckenberg) werden Aufschlüsse über die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Größenklassen und deren Rolle am Transfer von organischem Material in den einzelnen Subsystemen erwartet. Aus dem Zusammenhang von Struktur und Funktion komplexer Gemeinschaften, die in diesem Umfang bislang noch nicht in der Nordsee untersucht wurden, werden Hinweise auf die Bedeutung verschiedenen benthischer Systeme für den Stoff- und Energieaustausch erwartet. Daher können die aus dem beantragten Forschungsvorhaben erwarteten Ergebnisse maßgeblich zum Verständnis benthischer Prozesse beitragen und der Modellierung zugeführt werden. Hauptauftragnehmer im Ausland: University Northeastern Boston; Boston.
Im Rahmen des SFB 275 (Universität Tübingen) wurden innerhalb der ersten Antragsphase (1995-1997) die Schwarzschiefer des Unteren Toarciums SW-Deutschlands bearbeitet. In der zweiten Antragsphase (1998-2000) wurde/wird die Schwarzschiefer-Genese in verschiedenen Ablagerungsmilieus unterschiedlicher Zeitscheiben untersucht. Eine Förderung von weiteren zwei Jahren wird beantragt, um die Datenbasis stratigraphisch zu erweitern und ein Synthese-Modell für die Schwarzschieferbildung in Trias und Jura zu erarbeiten.
Der Wechsel zwischen aerober und anaerober Stoffwechselprozesse in Böden findet überwiegend in Mikrohabitaten statt. Bodenaggregate stellen solche Mikrohabitate dar, in denen Sauerstoffverfügbarkeit durch Diffusionsbarrieren (wassergefülltes Porenvolumen) und die Sauerstoffzehrung durch mikrobielle Aktivität (Substrat) bestimmt wird. Ziel des Vorhabens ist es, auf mikroskaliger Ebene kritische Werte der Sauerstoffverfügbarkeit zu ermitteln, unter denen vorwiegend anaerobe Stoffwechselprozesse stattfinden. Dazu wird ein Durchflussmikrokalorimeter genutzt, in dem die unmittelbare Reaktion der mikrobiellen Aktivität auf stufenlos veränderbare Sauerstoffpartialdrücke bei einer gleichzeitigen Analyse von isotopenmarkierten Gasverbindungen (CO2, N2O, CH4) bestimmt werden kann. In Parallelansätzen in Mikrokosmen werden weitere wichtige Kenngrößen anaerober Stoffwechselprozesse wie organische Säuren und reduzierte Eisen- und Manganverbindungen ermittelt. Die Ergebnisse aus diesem Vorhaben sollen dazu beitragen, Prognosen über ablaufende Stoffwechselprozesse im Grenzbereich aerober und anaerober Zustände in Bodenaggregaten und bei natürlich oder anthropogen verursachten Veränderungen von Umweltbedingungen zu erstellen.
Der Flechtenbesatz bestimmter Lebensraeume gestattet weitreichende chorologische und oekologische Aussagen. Nicht zuletzt aus diesem Grunde wurde von 1960-1965 erstmalig versucht, die chilenische Flechtenflora und die entsprechenden Flechtengesellschaften systematisch zu erfassen. Durch den Vergleich dieser Florenlisten und Vegetationstabellen liess sich waehrend dieser drei 1989, 1990 und 1991 durchgefuehrter Forschungsreisen unschwer ermitteln, dass die Flechtenflora und Flechtenvegetation Mittel- und Nordchiles im Verlauf des vergangenen Vierteljahrhunderts drastisch verarmte. Der Befund ist insofern aufschlussreich, als bisher meist angenommen wurde, der notorische Flechtenrueckgang betraefe vor allem Ballungsraeume der Industrienationen. Hier handelt es sich dagegen um einen sehr duenn besiedelten Kuestenstreifen von rund 2500 km Nordsuedausdehnung ohne nennenswerte Industrialisierung oder Landwirtschaft, der geradezu als oekologisches Modellsystem angesprochen werden kann. Die Auswertung im Gelaende durchgefuehrter Populationsstudien und Produktivitaetsmessungen soll in Verbindung mit allen verfuegbaren Umweltdaten zur Kausalanalyse des Rezessionsphaenomens beitragen.
Ziel: Untersuchung und Beurteilung der moeglichen Rolle von Oekosytemmodellen in der oekologischen Risikoanalyse; Geleistete Arbeiten: Entwicklung eines Modells der Planktonlebensgemeinschaft in 5000L-Freilandmikrokosmen; - Erweiterung eines existerenden generellen Pelagialmodells (SWACOM, O Neill et al. 1982). Anwendungsbeispiele der Modelle fuer: Kausale Analyse eines Mikrokosmosversuchs mit einem Insektizid; - Planung von Mikrokosmosversuchen (statistische Auswirkung der Probenahme); - Extrapolation von Labortoxizitaetsdaten auf die Oekosystemebene; - Risikocharakterisierung bei Unsicherheiten ueber Exposition, direkte Effekte und unbelastete Oekosystemdynamik.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 853 |
| Europa | 30 |
| Global | 1 |
| Kommune | 3 |
| Land | 24 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 557 |
| Zivilgesellschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 216 |
| Förderprogramm | 834 |
| Text | 19 |
| unbekannt | 15 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 20 |
| Offen | 1055 |
| Unbekannt | 9 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 704 |
| Englisch | 469 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 2 |
| Bild | 2 |
| Datei | 217 |
| Dokument | 9 |
| Keine | 648 |
| Webdienst | 1 |
| Webseite | 219 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 663 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1058 |
| Luft | 811 |
| Mensch und Umwelt | 1084 |
| Wasser | 648 |
| Weitere | 1073 |