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Found 12 results.

Trennung der Komponenten des CO2 Gaswechsels von Pflanzenbeständen im Licht

Photosynthese und Respiration - die zwei dominierenden Komponenten des C-Haushaltes von Pflanzen und Ökosystemen - lassen sich mit konventionellen Methoden der Gaswechselmessung nicht mit befriedigender Präzision trennen. Dieser Sachverhalt begründet Defizite im Verständnis des C- und Energiehaushaltes von Kulturpflanzen und Ökosystemen. Im vorliegenden Vorhaben sollen neuartige CO2 Gaswechselmesstechniken in Kombination mit der kontinuierlichen Messung der C- und O-isotopischen Signaturen (d13C und d18O) des CO2 eingesetzt werden, um Photosynthese und Respiration eines Pflanzenbestandes im Licht zu quantifizieren und zu trennen. Grundlage hierfür ist die Bestimmung der natürlich entstehenden Unterschiede in der C- und O-isotopischen Signatur von photosynthetischen und respiratorischen CO2-Flüssen. Diese Ergebnisse werden mit Schätzwerten aus Untersuchungen mit anderen Methoden verglichen. In den Experimenten sollen Photosynthese, Respiration, Wachstum und Assimilateverteilung der Bestände durch differenzielle N-Ernährung manipuliert und deren Auswirkung auf die 13C- und 18O-Signaturen des respirierten und fixierten CO2 charakterisiert werden. Mit den gewonnenen Daten lässt sich erstmalig die Übertragbarkeit der bislang nur auf der Skala von Blättern verifizierten Modelle zur C- und O-Isotopendiskriminierung auf die Skala von Pflanzenbeständen und Ökosystemen überprüfen.

Stable carbon isotope ratios of tree-ring cellulose from oak (Quercus robur) at Lake Tiefer See, Mecklenburg Lake District, Northeastern Germany

Methods

Pore-water DIC and δ13C-DIC data, as well as solid-phase porosity and TOC data from a MUC core from RV HEINCKE cruise HE595 at Tonne E3 in the Helgoland Mud Area, SE German Bight

This dataset includes downcore measurements of dissolved inorganic carbon (DIC) and its stable carbon isotopic composition (δ13C-DIC), as well as solid-phase porosities and total organic carbon (TOC) contents from a sediment core retrieved using multi-corer sampling during RV Heincke expedition HE595 in 2022. The samples were collected in the framework of the Project APOC (Anthropogenic impacts on particulate organic carbon cycling in the North Sea). DIC contents were determined in the laboratories of the Alfred Wegener Institute (AWI) in Bremerhaven, Germany. The δ13C-DIC data were produced at MARUM—Center for Marine Environmental Sciences, University of Bremen, Bremen, Germany. Solid-phase porosity data were produced in the laboratories of the Alfred Wegener Institute (AWI) in Bremerhaven, Germany. Total organic carbon contents were determined at the Faculty of Geosciences at the University of Bremen, Bremen, Germany.

Gas exchange and isotopic data of Scots pine seedlings exposed to heat and hot drought stress and a recovery phase

The data describes plant gas exchange dynamics and isotopic signatures of respiration, tissues and compounds of Pinus sylvestris seedlings exposed to a control, heat and combined drought-heat treatement as well as a recovery period. The experiment was performed in individual tree chambers in a scientific glasshouse facility at KIT IMK-IFU Garmisch-Partenkirchen, Germany.

Observational carbon and nitrogen zooplankton stable isotope and environmental data in the North Atlantic Ocean from 2009-2018

Calanus (copepod) sampled by the Continuous Plankton Recorder (CPR) survey (https://www.cprsurvey.org/) in the North Atlantic from 2009-2018 were analysed for stable carbon (d13C) and nitrogen (d15N) isotopes. The stable isotope analysis was done by the Scottish Universities Environmental Research Centre (SUERC) as part of National Environmental Isotope Facility (NEIF). Samples were loaded into an Elementar (Hanau, Germany) Pyrocube elemental analyser, which converted carbon and nitrogen in the samples to carbon dioxide (CO2) and nitrogen (N2) gases. δ13C and δ15N of evolved gases were measured on a Thermo-Fisher-Scientific (Bremen, Germany) Delta XP Plus isotope ratio mass spectrometer. The system was calibrated using laboratory standards and then independently checked for accuracy using USGS 40 glutamic acid reference material (Qi et al., 2003; Coplen et al., 2006). Measurement precision was assessed by running replicates of laboratory standards and resulted in a standard deviation (SD) consistently < 0.1‰ and 0.2‰ for δ13C and δ15N, respectively.This observational dataset was used together with environmental variables (sea surface temperature, mixed layer depth, chlorophyll a, wind speed) to develop Bayesian spatial models and to produce yearly and seasonal isoscapes (spatial modelling of stable isotope ratio) for 1998-2020 (Espinasse 2022).

Analyse der räumlichen Sedimentverteilung in der Laguna Potrok Aike (ASADO)

Durch die Kartierung der Oberflächensedimente der Laguna Potrok Aike (Argentinien) können Erkenntnisse über die Prozesse gewonnen werden die die räumliche Verteilung der Sedimente, ihre geochemischen Eigenschaften und die Verfügbarkeit von Nährstoffen in einem rezenten Maarsee kontrollieren. Als Vorbereitung auf die geplante Tiefbohrung im Rahmen des ICDP (International Continental Scientific Drilling Program) ist ein solches Prozessverständnis nötig für eine verbesserte Interpretation der zu erbohrenden langen Sedimentkerne aus dem zentralen Seebecken. Mit der Kartierung werden fünf Aspekte der räumlichen Sedimentverteilung untersucht: (1) Welche Ablagerungsprozesse sind wichtig für die Sedimentverteilung im See und ist es möglich Partikel zu identifizieren, die einen langen äolischen Transportweg hatten? (2) Änderungen der Redox Bedingungen spiegeln sich im Fe/Mn-Verhältnis wider. Kann das Fe/Mn-Verhältnis somit als Proxy für Seespiegelschwankungen in der Vergangenheit verwendet werden? (3) Es wird angenommen, dass die Konzentration von Phosphor sich mit der Wassertiefe ändert. Wo ist die Quelle dieser hohen Phosphorwerte und wie beeinflussen Änderungen die Biologie des Sees und die seeinterne Ausfällung von Karbonaten? (4) Die Eignung der stabilen Isotope (13C, 15N) als Indikator für die Nähe der Uferlinie zur Kernposition wird überprüft. (5) Mit der Kartierung wird überprüft, ob die Pollenvergesellschaftung in den Sedimenten räumlich variiert und somit ein vergleichbares Paläoklimasignal für alle untersuchten Kernpositionen liefern kann.

δ13C(organic), C/N mass ratios and %TOC for Continent Ridge core CON01-603-5

C/N mass ratios remain constant throughout MIS 3 and into MIS 2, with values between 6.3 and 8.9, indicating no significant terrestrial input of organic matter (Fig. 3). Low %TOC values during the interstadial increase from 0.4 to 0.7 between 57.8 and 43.7 kyr BP with a concurrent gradual increase in δ13C(organic) amid oscillations between −23.2‰ and −26.1‰ (Fig. 3). %TOC falls to 0.4 between 40.9 and 39.4 kyr BP whereas δ13C(organic) remains high at c. 24‰ with a peak value of −23.6‰ at 39.4 kyr BP. The subsequent two-stage increase in %TOC from 39 to 37.9 kyr BP and between 37.3 and 36.9 kyr BP is marked by a period of δ13C(organic) lowering to c. −26.6‰ before δ13C(organic) increases after 37.9 kyr BP to −24.8‰, values comparable to those prior to the %TOC decline at 40.9 kyr BP.

Data concerning preparation of pollen concentrates and graphite targets and results of dating.

Laboratory processing of concentrates was aimed at the removal of non-sporomorph organic matter by means of chemical treatment, micro-sieving and heavy liquid seperation. The optained concentrates were checked under the microscope and sample purity was estimated on the basis of particle counts. The results of AMS 14C dating show differences in the sedimentation rate among three sites of Lake Baikal.

Isotopenklimatologie aus Jahrringen

Bei der Aufnahme des Wassers und des CO2 durch Pflanzen findet eine Isotopenfraktionierung statt. Sie ist zu einem grossen Teil durch die Witterungsbedingungen bestimmt, unter denen die Pflanzen leben. Diese Isotopenfraktionierung macht sich auch beim Aufbau der Zellulose des Holzes bemerkbar. Jahrringe der Baeume bieten den Vorteil, dass mit ihnen auf das Jahr genau datiert werden kann. Das Spaetholz der Jahrringe wird in unseren Breiten waehrend des Monats August aus den gerade erzeugten Assimilaten hergestellt, beim Bau des Fruehholzes greift der Baum aber auf aeltere Reserven zurueck. Das Spaetholz kann damit zur Rekonstruktion des Waermeklimas waehrend des Hochsommers vergangener Zeiten genutzt werden, zumal da es gelungen ist, die Gehalte der Zellulose an 2H und 13C an den heutigen Augusttemperaturen zu eichen. Mit diesem Verfahren wird das Waermeklima Europas fuer die letzten 12.000 Jahre lueckenlos bestimmt, wie auch dasjenige Hochtibets fuer die letzten 2.000 Jahre. Der Gehalt an 2H gibt darueber hinaus auch noch Informationen ueber die Herkunft des ehemaligen Wasserdampfes, so dass Hinweise auf die ehemalige atmosphaerische Zirkulation gewonnen werden.

Die Rolle der aktiven organischen Substanz als dynamischer Speicher im Stoffumsatz

Anhand dem Verbleib der stabilen Isotope 13C und 15N in verschiedenen organischen Bodenkompartimenten, in der Bodenloesung und der Atmosphaere wurden im Teilprojekt Humusdynamik C- und N-Transformationsprozesse organischer Substanzen im Boden bilanziert und deren Umsatzraten abgeleitet. Als Steuergroessen hierfuer wurde die Struktur der mikrobiellen Biomasse, unterschiedliche pedogene Ausgangsbedingungen (Bodenart) und verschiedene Bodenbearbeitungsvarianten betrachtet. Die Kenntnis der Dynamik des mikrobiell gesteuerten Stoffumsatzes organischer Substanzen soll eine nachhaltige Landbewirtschaftung sowie die Prognose von Humusgehaltsaenderungen ermoeglichen. Die Untersuchungen mit praxisorientierten und methodischen Fragestellungen fanden auf Laborebene (Batch-Inkubation) und im Freiland statt. Die bisherigen Laboruntersuchungen zeigen, dass Bodenart und Bodenbearbeitung einen deutlichen Einfluss auf die Struktur von Mikroorganismen in ihrer Funktion im C- und N-Umsatz haben. Ueber Minimalbodenbearbeitung (Mulch), wie sie im integrierten Pflanzenbau in Scheyern praktiziert wird, werden die Naehrstoffe im Boden konserviert, zumal die Mineralisation insgesamt geringer war und die Zersetzerorganismen eine hoehere pilzliche Biomasse und hoehere C-Ausnutzungseffizienzen aufwiesen im Vergleich zur konventionellen Bodenbearbeitung (oekologischerLandbau). Desweiteren traten besonders bei konventioneller Bodenbearbeitung hohe positive C- und N-priming-Effekte auf, die zu einer zusaetzlichen Mineralisierung von organischer Bodensubstanz fuehrten. Im Feldversuch konnte die Senkenfunktion der mikrobiellen Biomasse nach der Einarbeitung von 15N-markiertem Kleematerial gezeigt werden. Waehrend der Vegetationsperiode wurde ein N-Fluss (14N und 15N) von ca. 110 kg ha hoch minus 1 berechnet. Hohe Gehalte an organischem 15N im Unterboden (70 kg ha hoch minus 1) zur Ernte weisen darauf hin, dass ueber die Rhizodeposition des Winterweizens waehrend der Vegetationsperiode bedeutende Mengen an N in den Boden eingetragen wurden. Die Resultate stuetzen die These, dass Aufgrund einer N-Schleife im System Boden-Pflanze der tatsaechliche N-Fluss aus dem Boden in die Pflanze den apparenten N-Fluss uebersteigt. Das Projekt liefert Basisdaten zur Validierung von C- und N-Umsatzmodellen und nimmt damit eine zentrale Stellung bei der Bewertung von Boeden als Pflanzenstandorte und den dadurch moeglichen Belastungen des Grundwassers und der Atmosphaere ein.

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