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Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Adaptation Früher Hominini im Südlichen Teil des Ostafrikanischen Grabens

Nach über 150 Jahren umfangreicher Forschung zur Evolution früher Hominini und ihrer Umweltanpassungen sind immer noch grundlegende Fragen der Stammesgeschichte unserer Vorfahren offen. So sind die Ernährungsweisen früher (größer als 2.0 Ma) Homo sp. und Paranthropus boisei und deren Entwicklung sowie ihre Adaption an ökologische und klimatische Bedingungen noch nicht geklärt. Dies ist auf die extrem seltenen älter als 2 Ma datierten Fossilfunde von Homo und P. boisei zurückzuführen. Des Weiteren ist wenig über die Paläoökologie von Hominini-Fundstellen im Süden des Ostafrikanischen Grabens (EAR), nahe des Überganges von großen Grass- zu Baumsavannen bekannt. In Ostafrika beschränken sich Rekonstruktionen der Ernährungsweisen von Homo und Paranthropus boisei auf Fossilien aus dem östlichen Ast des EAR. Isotopendaten deuten im Turkana Becken vor ca. 2 Ma auf zwei Gruppen mit deutlichen Unterschieden in ihrer Nahrungsaufnahme: P. boisei ernährte sich vorwiegend von C4-Biomasse, während Homo vermehrt C3-Ressourcen konsumierte. Die Paläoökologie dieser Region war durch gleichbleibend heiße Temperaturen mit einer Entwicklung zunehmend offener C4-Grasslandschaften, der heutigen Somali-Masai Savanne, geprägt. Im Gegensatz zu den gut untersuchten Bereichen in Kenia, werden im Rahmen dieses Projekts zwei Hominini-Fundstellen im wenig untersuchten südlichen Teil des EAR analysiert: (1) die Plio-Pleistozänen Chiwondo/Chitimwe Sedimente (Karonga Becken, N Malawi), welche Fossilien von H. rudolfensis und P. boisei (ca. 2.4 Ma) führen, und damit die einzige Hominini-Lokalität in der heutigen bewaldeten Sambesischen Savanne sind, und (2) die Pleistozänen mit H. erectus (ca. 0.7 Ma) assoziierten Manyara Ablagerungen (Manyara Becken, N Tansania) knapp nördlich des Übergangs zur heutigen C4-dominierten Somali-Masai Grasssavanne,.Das Projekt profitiert von exzellenten, auf Geochemie spezialisierten Einrichtungen, um die Adaption früher Hominini zu untersuchen: innovative Methoden der Clumped Isotope Geochemie und U-Pb-Datierung werden ebenso angewandt wie etablierte d13C, d18O und dD Isotopenmessungen. Besonders hervorzuheben sind auch die zur Verfügung stehenden Proxys: die Senckenberg-Sammlungen, die auch einen der ältesten Funde der Gattung Homo bereitstellen, ICDP Bohrkerne vom Lake Malawi, und im Verlauf des Projektes neu gewonnene Proben. Das Projekt beinhaltet drei Arbeitspakete: I) Ernährung von H. rudolfensis und P. boisei, II) Plio-Pleistozäne Paläotemperaturen des südostafrikanischen Savannen-Ökosystems und III) Plio-Pleistozäne Paläovegetation der Manyara Sedimente. Die Ergebnisse ermöglichen einen umfassenden und innovativen Vergleich von Paläotemperaturen, Ökosystem-Strukturen und früher Hominini-Ernährung über eine Baum- und Grasslandsavannengrenze in Südostafrika hinweg. Der notwenige geochronologische Rahmen wird durch U-Pb-Datierungen geschaffen; dies werden die ersten absoluten Alter für die bisher nur grob datierten Karonga Becken Sedimente sein

Dendrogeomorphologische und sedimentologische Untersuchungen zum Sedimenteintrag von Murgängen in einen Hochgebirgssee

In diesem Gemeinschaftsvorhaben soll am Beispiel des Pragser Wildsee in den Pragser Dolomiten/Italien die Beziehung zwischen den episodischen Murgängen im Einzugsgebiet und der daraus resultierenden Ablagerung feinklastischer Sedimente auf dem Seegrund untersucht werden. Ein oberflächlicher Abfluss in den See, der überwiegend aus Grund- und Karstwasser gespeist wird, findet nur bei extremen Niederschlagsereignissen statt, die in der Regel auch Murgänge verursachen. Während der Murschutt bereits auf den Murkegeln akkumuliert wird, erreicht die feinkörnige Matrix aus der Filterspülung zusammen mit dem ablaufenden Wasser den See. Dort wird sie großflächig und im Vergleich zur Normalsedimentation je nach Ereignis in stark variierender Mächtigkeit sedimentiert. Die Murfrequenz der letzten Jahrhunderte konnte auf den Kegeln im Einzugsgebiet des Sees mit Hilfe dendrogeomorphologischer Methoden bis nahezu auf das Kalenderjahr genau datiert werden. Durch die mit den Murgängen verknüpfte Sedimentation im See soll, ausgehend von den dendrochronologisch datierten Ereignissen, eine Korrelation zu den Seesedimenten erfolgen. Darauf aufbauend soll der Ereigniskalender anhand der Seesedimente so weit wie möglich in die Vergangenheit verlängert werden. Darüber hinaus wird von diesen Vorhaben ein wichtiger Beitrag zur hochaufgelösten Erfassung von Naturgefahren erwartet.

Pedogeochemische Untersuchungen zur Rekonstruktion der quartären Landschaftsgeschichte und vergangener Umweltveränderungen in Zentral- und West-Bhutan

In Bhutan wird erstmalig versucht, die quartäre Landschafts- und Klimageschichte für den östlichen Bereich der Südabdachung des Himalajas zu rekonstruieren. Besonderes Interesse gilt den in Böden gespeicherten Informationen über natürliche Umweltschwankungen. Neben dem Ausmaß der Verwitterung und Bodenentwicklung als relative Datierungsmethode und numerischen Datierungen auf verschieden alten quartären Ablagerungen sollen zwei neuere analytische Ansätze in der Bodenkunde eingesetzt werden. Nach meinen bisherigen Erfahrungen aus Hochasien sind Böden in Hochgebirgsräumen vielfach polygenetisch aus verschiedenen Ausgangsmaterialien unterschiedlicher Herkunft aufgebaut, was eine Interpretation von Gelände- und Laborbefunden stark erschwert. Mit Hilfe der Neutronenaktivierungsanalyse soll über das Muster der Spurenelementverteilung die Schichtung innerhalb des Slumsgeklärt werden. Diese Ergebnisse sind wiederum Basis für die Klärung der Herkunft der verschiedenen Materialien (äolische Aufwehungen, lokale Solifluktionsdecken) über die Analyse stabiler Isotope als geochemischem Fingerabdruck. Die Kombination der verschiedenen Ansätze soll schließlich die Frage nach der maximalen Ausdehnung der letzten und möglicherweise älterer Vereisungen klären, die durch die Diskrepanz zwischen pedogenetischen und morphostratigraphischen Befunden in Ostnepal neu aufgeworfen wurde.

Bestimmung von Flugasche in marinen und limnischen Sedimenten mit der C14-Methode

Der organisch gebundene Kohlenstoff in den Sedimenten der letzten 100 Jahre hat einen etwa 10 v.H. geringeren Gehalt an Kohlenstoff 14 als die tieferen Sedimentschichten (Erlenkeuser, Willkomm), im gleichen Bereich ist der Gehalt einiger Schwermetalle auf das 2- bis 7-fache der natuerlichen Konzentration angestiegen (Erwin Suess). Beide Effekte lassen sich durch die Ablagerung von Flugasche erklaeren.

Bilanzierung der Schadstoffablagerung in den Watten zwischen Dollart und Sylt und im Schlickgebiet suedoestlich von Helgoland

Ziel der Untersuchungen ist es, den anthropogenen Eintrag von Schwermetallen in die Sedimente der an die suedoestliche Nordsee und der angrenzenden Wattgebiete in groben Zuegen quantitativ zu erfassen. Dazu wurde in ausgewaehlten Wattgebieten die raeumliche Verteilung von Schwermetallen anhand von ueber 100 Sedimentkernen ermittelt. Zusammen mit in der Inneren Deutschen Bucht durchgefuehrten Untersuchungen ergibt sich, dass ein wesentlicher Anteil der Schadstoffe im kuestennahen Bereich der Nordsee abgelagert wird.

Moeglichkeiten der Begruenung schwermetallsalz-belasteter Halden

Die zunehmende Belastung unserer Umwelt wird u.a. durch Ablagerungen der Industrie verursacht, die Schwermetallsalze enthalten. Dabei gehen die Umwelbelastungen vor allem von vegetationslosen Deponien aus. Eine Begruenung der Halden wird aber dadurch erschwert, dass die Metallsalze pflanzentoxisch wirken. Aus diesen Gruenden werden in Zusammenarbeit mit der Fa. Sachtleben auf schwermetallsalzhaltigen Flotationssanden im Sauerland Versuche durchgefuehrt ueber a) Moeglichkeiten, die Wachstumsbedingungen derartiger Deponien durch verschiedene Bodenverbesserungsverfahren zu foerdern, b) Moeglichkeiten, geeignete Pflanzenarten zu finden, die fuer die Begruenung von unbehandelten und der durch die obigen Bodenverbesserungen veraenderten Schwermetallboeden geeignet sind. Nach den bisher vorliegenden Ergebnissen zeichnet es sich ab, dass vor allem Kombinationen von Bodenverbesserungsverfahren und geeigneten Pflanzenarten eine Begruenung ermoeglichen.

Umweltmagnetik und Magnetostratigraphie plio-/pleistozäner Sedimentabfolgen des Heidelberger Beckens

Die entscheidenden überregionalen Ziele des Gesamtprojektes zum Heidelberger Becken liegen in der Erstellung von Referenzprofilen für das Pleistozän und den Übergang zum Pliozän sowie letztendlich in der Korrelation der lokalen Stratigraphien zur Aufzeichnung des Paläoklimas in marinen Sedimenten und Eisbohrkernen. Dafür bietet das Heidelberger Becken als die bedeutendste Sedimentfalle im nördlichen Rheingraben gute Voraussetzungen. Nach Voruntersuchungen ist im Heidelberger Becken eine der mächtigsten Abfolgen unverfestigter plio- / pleistozäner Ablagerungen in Mitteleuropa und sicher die vollständigste Abfolge des 'Geosystems Rhein zu erwarten. Es bietet sich die einmalige Möglichkeit an unterschiedlich mächtigen Archiven magnetische Eigen­schaften für einen mehr als zwei Millionen Jahre umfassenden Zeitbereich hoch aufgelöst zu erfassen. Unsere Untersuchungen an der Bohrung Ludwigs­hafen Parkinsel haben neben einer ersten, unvollständigen Magneto­stratigraphie unter anderem einen charakteristischen Wechsel der gesteins­magnetischen Parameter nahe der Gauss/Matuyama Grenze nachgewiesen, die von uns als paläo­klimatischer Wechsel interpretiert wird. Offenbar kam es am Übergang vom Pliozän (Ende Gauss-Epoche) zum Pleistozän zu einer grundlegenden hydrologischen Umstellung, die mit dem Anschluss der Alpen an das Rheinsystem in Zusammenhang gebracht wird.

Charakterisierung von Mineralstaub-Deposition mit hoher Zeitauflösung im Hinblick auf Partikelgröße, Zusammensetzung und atmosphärische Alterung an für ein atmosphärisch-ozeanisches Staubbudget relevanten Standorten

Nass- und Trockendeposition sind die wesentlichen Prozesse, die Mineralstaub aus der Atmosphäre entfernen. Teragramm Mineralstaub werden pro Jahr interkontinental verfrachtet. Erreicht Staub weitab von seiner Quelle wieder die Erdoberfläche, kann er erheblichen Einfluss auf Ökosysteme haben. Insbesondere ozeanische Ökosysteme sind in ihrer Bioproduktivität nährstofflimitiert. Diese Nährstoffe können durch Mineralstaub eingetragen werden. Trotz der Bedeutung der Deposition sind Messungen bislang rar, und Staubmodelle, die sich an den wenigen Messungen validieren, zeigen erhebliche Fehler. Hauptsächlich der Mangel an geeigneten Messdaten behindert im Moment das weitergehende Verständnis des Staubzyklus. Fehlende standardisierte Messtechnik zur Trockendepositionsmessung erschwert bislang gute Datenerfassung. Daher wird ein neuer automatisierter Nass- und Trockendepositionssammler entwickelt und charakterisiert. Der Sammler wird mit meteorologisch relevanter Zeitauflösung (Stunden bis Tage) betrieben und damit einen großen Nachteil vergangener Messungen beheben, nämlich eine Zeitauflösung von meist Wochen bis Monaten. Durch den Einsatz automatisierter rasterelektronenmikroskopischer Einzelpartikel-Analyse wird ein bisher unerreichter Daten-Detailreichtum für Partikelgrößen von 700 nm bis 100 mym zur Verfügung stehen, einschließlich Partikelgrößenverteilung, Elementzusammensetzung und Partikel-Mischungszustand. Besondere Aufmerksamkeit wird potentiellen Nährstoffen wie Fe, P, K, Mg und Ca gewidmet. Für ausgewählte Proben wird weiterhin Partikel-Hygroskopizität bestimmt.Nach der Testphase auf der Insel Frioul, Frankreich, während der der Sammler im Vergleich zur dort existierenden Zeitreihe validiert wird, werden drei Instrumente an Stationen in Betrieb genommen, die für Staubeintrag in die relevant Ozeane sind: Sao Vicente, Kap Verde und Barbados im Saharischen Ausfluss so wie Heimaey, Island, im arktischen Staub. In einer zweiten Phase (nach dem vorliegenden Projekt) soll das Netzwerk dann erweitert werden durch New Island, Falkland im südamerikanischen Ausfluss, Amakusa, Japan im asiatischen Ausfluss und die Insel Amsterdam zwischen dem südafrikanischen und dem australischen Ausfluss. Zum ersten Mal werden aus diesem Projekt kontinuierliche Zeitreihen der Nass- und Trockendeposition von Mineralstaub zur Verfügung stehen, die tägliche bzw. Ereignis-basierte Zeitauflösung und zudem Partikel-Größenauflösung bieten. Hieraus werden atmosphärische Schlüsselfaktoren abgeleitet, die zur Deposition führen. Weiterhin wird eine Partitionierung zwischen Nass- und Trockendeposition und ihr Größenverteilung von Nährstoffen - insbesondere P und Fe - untersucht. Partikel-Mischungszustand und Form werden durch ein Mischungsmodell und Bildanalyse bestimmt. Eine öffentliche Datenbank wird bereitgestellt, die z. B. für Modellvalidierung zu Verfügung steht. Es ist geplant, die Stationen nach Ende der DFG-Finanzierungphase weiter zu betreiben.

Aerosolbiophysik der menschlichen Lunge

Die Auswirkung des Kraftwerkes Freudenau auf die Amphibienfauna im Bereich der Klosterneuburger Au soll dokumentiert werden.

Aufbereitung von Straßenkehricht von Außerortsstraßen

Straßenkehricht fällt aufgrund der Straßenverkehrsinfrastruktur unvermeidbar als Infrastrukturabfall an, indem er im Rahmen der Unterhaltungsmaßnahmen vom Straßenbetriebsdienst gesammelt wird. Als Infrastrukturabfälle sind sie keinem konkreten Verursacher zuzuordnen, da sie durch die Einrichtung und den Betrieb dieser Infrastruktur zwangsläufig anfallen. Straßenkehricht von Außerortsstraßen, um den es in diesem Forschungsvorhaben geht, wird im Rahmen des Straßenbetriebsdienstes von den Straßen- und Autobahnmeistereien gesammelt und entsorgt. Zu den von den Meistereien zu unterhaltenden Außerortsstraßen gehören Kreis-, Landes- und Bundesstraßen sowie Bundesautobahnen. Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz nimmt die Straßenmeistereien in die Verantwortung, Abfälle so umweltverträglich wie möglich zu entsorgen. Es fordert einen Vorrang der Verwertung vor der Beseitigung, sofern die Verwertung die umweltverträglichere Entsorgungsvariante darstellt und wirtschaftlich und technisch zumutbar ist. In diesem Sinne sollen mit dem vorliegenden Forschungsprojekt umweltverträgliche, technisch machbare und kostengünstige Wege für die Verwertung von Straßenkehricht aufgezeigt werden. Aufgrund der Schadstoffbelastung von Straßenkehricht ist eine der Verwertung vorgeschaltete Aufbereitung erforderlich. Eine Deponierung ist nur noch von inertem Abfall möglich. Eine Behandlung vor der Ablagerung wird für Straßenkehricht aufgrund seines organischen Gehaltes spätestens ab 2005 zwingend. Die Notwendigkeit einer Aufbereitung ergibt sich somit sowohl für den Verwertungs- als auch für den Beseitigungspfad Deponierung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, auf der Basis der anfallenden Menge an Straßenkehricht eine Entsorgungskonzeption unter Berücksichtigung der rechtlichen Rahmenbedingungen zu erstellen. Schwerpunktmäßig sollen dafür Aufbereitungsmöglichkeiten eruiert und deren Eignung in verschiedenen Untersuchungen überprüft werden.

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