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Ökologische Durchgängigkeit, Wanderkorridore einheimischer Fischarten in stauregulierten Bundeswasserstraßen

Nach derzeitigem Kenntnisstand nutzen wandernde Fischarten die Strömung eines Fließgewässers zur Orientierung. Sie schwimmen gegen die Strömung gerichtet flussaufwärts. Dabei verbrauchen sie Energie. Der Energieverbrauch steigt mit der stärke der Gegenströmung, die der Fisch im Querprofil des Flusses wählt. Es gibt Hinweise, dass der Wanderweg im Querschnitt eines Gewässers dabei nicht zufällig gewählt ist, sondern einen Wanderkorridor gewählt wird, in dem die Strömung zur Orientierung ausreicht aber möglichst geringe Energiekosten verursacht. Im Projekt soll untersucht werden, ob sich solch ein Wanderkorridor belegen und anhand welcher abiotischer Faktoren er sich beschreiben lässt. Dabei werden neben der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung auch weitere Faktoren untersucht. Ziel des Projektes ist es, Wanderkorridore für unterschiedliche Arten modellhaft zu beschreiben und Schlüsselfaktoren für eine räumliche und zeitliche Abgrenzung von Wanderkorridoren zu ermitteln.

Degradation of biodiversity and ecosystem functioning in subtropical grasslands, and thresholds for restoration

Objectives: 1. To test if the concept of novel and hybrid ecosystems forwarded by R. Hobbs and colleagues applies to degraded subtropical grasslands, i.e. if these ecosystems group along axes of deviation in abiotic conditions and biotic composition from reference ecosystems. 2. To investigate the extent to which ecosystem functions in the hybrid and novel ecosystems differ from reference grasslands, and whether these differences are related to deviation from the biodiversity of reference systems. 3. To manipulate degraded grasslands through selected restoration methods to identify transition thresholds and to test if restorability of abiotic conditions and biotic composition corresponds to restorability of ecosystem functions. A large-scale rapid ecosystem assessment will form the analytical basis of the study, followed up by field experiments on seed limitation (i.e. lack of seed bank or dispersal) and site limitation (i.e. lack of safe sites for germination and inadequate conditions for plant establishment). The experiments will be conducted in a factorial design testing for transition thresholds between degradation stages.

Überwachung biotischer und abiotischer Faktoren beim Waldumbau, TP3: 3DSensorik für das Wachstumsmonitoring von Jungbäumen

Umbaumassnahmen in Kieferforsten

1. Ziele: Umbaumassnahmen von labilen Kieferforsten in naturnahe Waldgesellschaften; Auswirkungen unterschiedlicher Massnahmen auf abiotische und biotische Parameter. 2. Fragestellungen: Welche Auswirkungen sind nachweisbar und haben welche Konsequenzen waehrend des Umbaues von Kieferforsten.

Schwefeldynamik in Sumpfreisböden

Kenntnisse über S-Bindungsformen und deren Flüsse in terrestrischen Ackerböden können nicht auf Sumpfreisböden übertragen werden, da nach deren Überflutung anaerobe Verhältnisse vorherrschen. Ergebnisse über die Bedeutung der einzelnen S-Fraktionen für die S-Nachlieferung in Sumpfreisböden und somit der S-Versorgung von Reis liegen kaum vor bzw. sind aufgrund des Trocknens der Bodenproben vor der Analyse nicht aussagefähig. Weiterhin wurde seither nicht berücksichtigt, dass in unmittelbarer Wurzelnähe von Reispflanzen im Gegensatz zum Restboden aerobe Verhältnisse vorherrschen. Aus diesem Grund soll in zwei typischen chinesischen Sumpfreisböden nach Dotierung mit 35S der Einbau des zugeführten Schwefels in definierte S-Fraktionen (SO42- in der Bodenlösung, adsorbiertes SO42-, FeS, FeS2, Sulfatester, Kohlenstoff gebundener S, Biomasse S) erfasst und in einer Zeitreihenuntersuchung Flüsse zwischen ihnen abgebildet werden. Dabei gilt es, zwischen der oberflächennahen aeroben Zone und der darunter liegenden anaeroben Zone bzw. dem wurzelnahen und wurzelfernen Boden zu differenzieren. Da Reisstroh häufig nach der Ernte in den Boden eingearbeitet wird, soll dessen Mineralisierungsverhalten mittels Einsatz von 35S markiertem Reisstroh untersucht werden. Des weiteren soll in speziellen Versuchsgefäßen, die das Gewinnen von Bodenproben in definierten Abständen von der Wurzeloberfläche erlauben, die Dynamik anorganischer und organischer S-Fraktionen in der Rhizosphäre erfasst werden.

Entwicklung eines KI gestützten Waldschadenmonitorings, TP3: Datenerhebung und Umweltbildung

Funktionalität in einem trpoischen Bergregenwald Südecuadors: Diversität, dynamische Prozesse und Nutzungspotentiale unter ökosystemaren Gesichtspunkten

Die Bergwälder der Ostanden gehören zu den artenreichsten terrestrischen Ökosystemen der Erde, zugleich stehen sie unter immensem Nutzungsdruck (Abholzung, Umwandlung in Weideland). In einem multidiszilinären Ansatz aus Bio-, Geo-, Forst- und Agrarwissenschaften - von der Ebene des Organismus ausgehend bis hin zur Landschaftsebene - wollen wir an einem ausgewählten, für Forschungen zugänglichen ostandinen Bergwald in Südecuador ein solches Ökosystem, sowie seine gebietstypischen, durch menschliches Wirtschaften entstandenen Ersatzformationen beispielhaft analysieren. Dabei gilt es im ersten Schritt wichtige geowissenschaftliche und biologische Eigenschaften des Systems (Klima, Boden, Verfügbarkeit von Wasser und Nährelementen, Struktur und Artenzusammensetzung der Vegetation sowie Vorkommen und Vielfalt tierischer und pilzlicher Schlüsselorganismen: Pollinatoren, Samenverbreiter, Herbivore und Destruenten) zu erfassen. Im zweiten Schritt wird die Funktionsweise wichtiger Teilsystem erschlossen (Stoffflüsse zwischen wichtigen Kompartimenten, Dynamik und Regenrationspotentiale der Vegetation in Wechselwirkung mit der Fauna und den abiotischen Randbedingungen). Darauf aufbauend wollen wir drittens Optionen entwickeln bzw. überprüfen für eine nachhaltige Nutzung, Erhaltung und - soweit möglich - Rehabilitation des Waldes. Diese Erkenntnisse werden über das Untersuchungsgebiet hinaus für das ökosystemare Verständnis und Management tropischer Bergwälder von genereller Bedeutung.

Urban-industrielle Oekosysteme

Untersuchung der verschiedenen physischen Bestandteile staedtischer Oekosysteme unter Beruecksichtigung der Raumstruktur: Klima, Boden, Wasserhaushalt in ihrer Beziehung zur Stadtstruktur sowie spontane und subspontane Vegetation in ihrer raeumlichen Differenzierung und ihrem Indikatorwert. Eine besondere Aufgabe besteht in der Erforschung der oekologischen Ausgleichswirkung von Freiflaechen bei einer gegebenen Belastungssituation in der Staedte- und Industrieregion des Ruhrgebietes, Raum Gelsenkirchen/Herten (Ausgleichsfunktion fuer Klima, Wasserhaushalt sowie Biotopfunktion). Weiterhin wird versucht, die gewonnenen Erkenntnisse und Daten in das bestehende Planungsinstrumentarium einzubringen (etwa ueber UVP) und so Grundlagen fuer eine oekologisch orientierte Planung zu schaffen. Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der Erfassung und Bewertung der Boeden im urban-industriellen Oekosystem (Castrop-Rauxel, Bochum).

Vielfalt herbivorer Insekten entlang von Höhen- und Störungsgradienten in ecuadorianischen Bergwäldern - Schmetterlinge als Modellfall

Herbivore Insekten stellen eine wesentliche Komponente des Artenreichtums terrestrischer Ökosysteme und spielen zugleich als Bindeglied verschiedener Trophie-Ebenen eine wichtige Rolle in Stoffflüssen. Insbesondere für artenreiche Herbivorengemeinschaften ist bis heute unklar, ob Pflanzenartenreichtum oder eher Strukturparameter der Vegetation (neben abiotischen Faktoren wie Klima und Nährstoffangebot) die Diversität der Pflanzenfresser entscheidend determinieren. Am Beispiel mehrerer artenreicher Schmetterlings-Taxozönosen soll in einem südecuadorianischen Bergwaldgebiet diese Frage beantwortet werden, wobei Datensätze aus botanischer, bodenkundlicher und klimatologischer Forschung mit quantitativen Erhebungen zur Struktur und Vielfalt der Insekten-Artengemeinschaften zusammengeführt werden. Dabei stehen zunächst Taxozönosen in einem ausgeprägten Höhengradienten zur Analyse an, während in einem zweiten Schritt auch Muster und Mechanismen der Besiedlung anthropogen degradierter Landschaften (Weiden, Brache- und Sukzessionsflächen unterschiedlichen Alters, Aufforstungen) durch diese Herbivorentaxa bearbeitet werden.

Regulationsmechanismen der ABA-regulierten Genexpression bei Trockenstress

Das Pflanzenhormon Abszisinsäure (ABA) hat eine wichtige Rolle bei der Samenreifung und -keimung sowie bei der Anpassung an abiotische Streßfaktoren. Im Mittelpunkt des beantragten Forschungsprojekts steht die Identifizierung von Intermediärprodukten, die die Genexpression so steuern, daß Pflanzen eine besondere Anpassung an Trockenstreß zeigen. Diese Untersuchungen sollen von der extrem trockentoleranten Pflanze Craterostigma plantagineum ausgehen, die schon eingehend untersucht worden ist im Hinblick auf ABA induzierte Genexpression, die relevant ist für Trockentoleranz. In dem vorgeschlagenen Projekt sollen zwei wesentliche experimentelle Ansätze verfolgt werden: 1. Mit Hilfe des Hefe-Ein-Hybrid Systems sollen neue Faktoren gefunden werden, die mit Promotorelementen interagieren, die für die ABA Induktion relevant sind. 2. Eine mutagenisierte transgene Arabidopsislinie, die einen ABA induzierbaren C. plantagineum Promotor, gekoppelt an Reportergen, enthält, soll zur Suche von regulatorischen Mutanten in der ABA induzierten Genexpressionskaskade benutzt werden. Bei einer Mutation zeigt das Reportergen ein verändertes Expressionsmuster

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