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s/ökotox/Ökotop/gi

Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

Polysaccharides quantified in sediment cores from coastal vegetated ecosystems

50-cm deep sediment cores were taken in saltmarsh, seagrass, mangroves and unvegetated areas around the German Bight, Malaysia and Columbia in 2022 and 2023. Up to 3 points per ecosystem were sampled along a transect, in total 93 cores were analysed. Carbohydrates were sequentially extracted using MilliQ-water and 0.3 M EDTA for later analyses. Polysaccharides were screened using microarray analysis following the method described by Vidal-Melgosa et al. (2022). Briefly, sediment extracts from MilliQ-water and EDTA were combined in equal volumes, and 30 µL of the mixture was transferred into wells of 384-microwell plates. Two consecutive two-fold dilutions were performed using a printing buffer (55.2% glycerol, 44% water, 0.8% Triton X-100). The plates were then centrifuged at 3,500 × g for 10 minutes at 15 °C. Each microarray was individually probed with a monoclonal antibody (mAb), and binding was detected using a secondary antibody conjugated to alkaline phosphatase. In the presence of its substrate, this reaction produced a colorimetric signal. Developed arrays were scanned at 2400 dots per inch, and binding signal intensity was quantified using Array-Pro Analyzer 6.3 software (Media Cybernetics).

Carbonate chemistry speciation of the 2023 KOSMOS Helgoland experiment on the effects of ocean alkalinity enhancement on pelagic foodwebs

This dataset contains carbonate chemistry speciation data of the 2023 KOSMOS mesocosm study on Helgoland, Germany. This study tested the effects of ocean alkalinity enhancement simulating lime additions on pelagic ecosystem functioning during a spring bloom. Carbonate chemistry speciation (fCO2, pHT, calcium carbonate saturation state) was generally calculated from measurements of total alkalinity (TA) and dissolved inorganic carbon (DIC) in depth-integrated water samples. There were 12 mesocosms in total and in 6 of them an alkalinity gradient of up to +1250 umol/kg was established in steps of 250 umol/kg. In the remaining 6 the same amount of alkalinity was added only to the upper portion of the mesocosms, resulting in twice the alkalinity increase there, before being mixed in after 48 hours. The two treatments simulated the immediate dilution of TA after ship deployment as well as a delayed one from a point source.

Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer - Schutzzonen 1 und 2 des Nationalparks (Zonierung, LKN.SH - NPV)

Mit diesem Datensatz wird die Zonierung des Nationalparks „Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer“ bereitgestellt. Der Nationalpark wurde 1985 gegründet und 1999 erweitert. Er dient dem Schutz und der natürlichen Entwicklung des schleswig-holsteinischen Wattenmeeres und der Bewahrung seiner besonderen Eigenart. Die Gesamtheit der Natur in ihrer natürlichen Entwicklung mit allen Pflanzen, Tieren und Ökosystemen besitzt einen zu schützenden Eigenwert (§ 2 Abs. 1 Nationalparkgesetz). Um einen möglichst ungestörten Ablauf der Naturvorgänge zu gewährleisten wurde der Nationalpark in zwei Schutzzonen eingeteilt (Schutzzone 1 und Schutzzone 2), die mit verschiedenen Schutzbestimmungen versehen sind. Schutzzone 1 darf u.a. nicht betreten werden und beinhaltet ein nutzungsfreies Gebiet zwischen Sylt und Föhr. Schutzzone 2 darf eingeschränkt genutzt werden. Die Einteilung des Nationalparks in diese zwei Schutzzonen wird durch § 4 des Nationalparkgesetzes geregelt (Gesetz zum Schutz des schleswig-holsteinischen Wattenmeeres (Nationalparkgesetz – NPG vom 17. Dezember 1999 zuletzt geändert mit Verordnung vom 16.1.2019 (GVOBl. Schl.-H. S. 30)). Die dynamische Anpassung der Schutzzonen in den Kartendarstellungen ist aufgrund der sog. Schutzzonen-Verordnung möglich (Schutzzonenverordnung Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer – SchutzzonenVO vom 4. Dezember 2017 (GVOBl. Schl.-H. v. 21.12.2017, S. 556)). Download der Gesetzestexte s. unten. Für eine Darstellung des Nationalpark-Gebietes ohne die Differenzierung nach Schutzzonen wird ein weiterer Datensatz mit der Lage der Außengrenzen zur Verfügung gestellt: Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer Außengrenzen des Nationalparks (LKN.SH - NPV) Objekt-ID: CF2A1A52-EC3B-4837-91E3-DDC6A8CD84FA. Alle hier erwähnten Daten zum Nationalpark sind Auszüge aus einem Gesamtdatensatz: Rechtliche Gliederung des Nationalparks mit den angrenzenden Gebieten, Stand 12/2017 Kr. 11/2019 (Objekt-ID:5f2aeb4f-a5ec-4a0d-8a11-9f90fe4c7bee).

Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer - Außengrenze des Nationalparks (LKN.SH - NPV)

Mit diesem Datensatz wird das Gebiet des Nationalparks „Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer“ mit seiner Außengrenze bereitgestellt, ohne dabei die Lage der Schutzzonen 1 und 2 wiederzugeben. Der Verlauf der Nationalparkgrenze wird durch § 3 des Nationalparkgesetzes geregelt (Gesetz zum Schutz des schleswig-holsteinischen Wattenmeeres (Nationalparkgesetz – NPG vom 17. Dezember 1999; Gesetz- und Verordnungsblatt für Schleswig-Holstein S. 518), zuletzt geändert durch Art. 19 LVO v. 16.01.2019, GVOBl. S. 30 . Der Nationalpark wurde 1985 gegründet und 1999 erweitert. Er dient dem Schutz und der natürlichen Entwicklung des schleswig-holsteinischen Wattenmeeres und der Bewahrung seiner besonderen Eigenart. Die Gesamtheit der Natur in ihrer natürlichen Entwicklung mit allen Pflanzen, Tieren und Ökosystemen besitzt einen zu schützenden Eigenwert (§ 2 Abs. 1 Nationalparkgesetz). Um einen möglichst ungestörten Ablauf der Naturvorgänge zu gewährleisten wurde der Nationalpark in zwei Schutzzonen eingeteilt (Schutzzone 1 und Schutzzone 2), die mit verschiedenen Schutzbestimmungen versehen sind (Details zu den Schutzzonen siehe Objekt-ID: ED41FE5D-B260-4DE7-839E-21803829F5EA). Alle hier erwähnten Daten zum Nationalpark sind Auszüge aus: Rechtliche Gliederung des Nationalparks mit den angrenzenden Gebieten, Stand 12/2017 Kr. 11/2019 (Objekt-ID:5f2aeb4f-a5ec-4a0d-8a11-9f90fe4c7bee)

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Abhängigkeit von Symbiosen zwischen endophytischen Pilzen und Gräsern von der Landnutzungsintensität

In diesem Projekt werden ökologische und voraussichtlich ökonomische Auswirkungen von endophytischen Pilzen der Gattung Epichloë auf Alkaloidproduktion, Herbivorentoxizität, zeitliche Veränderungen und biotische Interaktionen zwischen Arten entlang eines Landnutzungsgradienten untersucht. Mit unserer Studie wollen wir die folgenden Fragen beantworten:1) Welche Stoffwechselalkaloide werden durch Endophyten-Grass Symbiosen auf 150 Graslandflächen produziert?2) Beeinflusst die Landnutzungsintensität das Endophyten Vorkommen und die Alkaloidkonzentrationen zwischen den Jahren unterschiedlich?3) Zeigen Endophyten-Gras Symbiosen in echten Ökosystemen die gleichen zeitlichen Dynamiken im Endophytenwachstum und der Alkaloidproduktion als Agrargräser in Freilandexperimenten?4) Ist die Vergesellschaftung von Blattendophyten in Gräsern abhängig von der Landnutzungsintensität?5) Beeinflusst das Vorkommen von systemischen endophytischen Pilzen die Vergesellschaftung von Blattendophyten in Gräsern?6) Können die Gründe und Risiken von Alkaloidkonzentrationen über der Toxizitätsgrenze für Nutztiere vorhergesagt werden?

Total carbohydrates quantified in sediment cores from coastal vegetated ecosystems

50-cm deep sediment cores were taken in saltmarsh, seagrass, mangroves and unvegetated areas around the German Bight, Malaysia and Columbia in 2022 and 2023. Up to 3 points per ecosystem were sampled along a transect, in total 93 cores were analysed. Carbohydrates were sequentially extracted using MilliQ-water and 0.3 M EDTA for later analyses. The total carbohydrate content was assessed using the phenol-sulfuric acid assay (Dubois et al., 1956). Briefly, 100 µL of resuspended samples or extracts were mixed with 100 µL of 5% phenol solution, followed by the addition of 500 µL of concentrated sulfuric acid. The reaction mixture was incubated at room temperature for 10 minutes, then further incubated at 30°C for 20 minutes. Absorbance at 490 nm was measured using a Spectramax Id3 plate reader (Molecular Devices) and quantified against a glucose standard curve.

Monosaccharides quantified in sediment cores from coastal vegetated ecosystems

50-cm deep sediment cores were taken in saltmarsh, seagrass, mangroves and unvegetated areas around the German Bight, Malaysia and Columbia in 2022 and 2023. Up to 3 points per ecosystem were sampled along a transect, in total 93 cores were analysed. Carbohydrates were sequentially extracted using MilliQ-water and 0.3 M EDTA for later analyses. Extracts were acid hydrolysed (1 M HCl, 24 h, 100°C) and monosaccharides were analysed using anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD), according to Engel et al., 2011. Briefly, sample analysis was performed using a Dionex ICS-5000+ system with a CarboPac PA10 analytical column (2 × 250 mm) and a CarboPac PA10 guard column (2 × 50 mm). Neutral and amino sugars were separated under isocratic conditions with 18 mM NaOH, while acidic monosaccharides were separated using a gradient up to 200 mM NaCH₃COO.

Monosaccharides quantified in porewater samples from coastal vegetated ecosystems

Porewater was taken from 30 to 50 cm depths in saltmarsh, seagrass and unvegetated areas around the German Bight in 2022 and 2023. Up to 9 points per ecosystem were sampled along a transect. Polysaccharides >5kDa were upconcentrated using AMICON-filtration devide and afterwards freeze dried. Dired samples were resuspended in MilliQ-water and acid hydrolysed (1 M HCl, 24 h, 100°C). Monosaccharides were analysed using anion exchange chromatography with pulsed amperometric detection (HPAEC-PAD, ThermoFisher Dionex ICS-5000+ system equipped with a CarboPac PA10 analytical column (2 x 250 mm) and a CarboPac PA10 guard column (2 x 50 mm)), according to Engel et al. (2011).

Polysaccharide fucoidan BAM1 antibody binding in porewater samples from coastal vegetated ecosystems

Porewater of saltmarsh, seagrass and unvegetated areas around the German Bight in 2022 and 2023 was sampled at 50cm depth. A transect of up to 9 points per ecosystem were sampled. Polysaccharides >5kDa were upconcentrated using AMICON-filtration device, freeze dried and dried samples were resuspended in MilliQ-water. Polysaccharides were screened for fucoidan BAM1 antibody binding using ELISA method, according to Cornuault et al. (2014).

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