Neue Materialien ermöglichen neue Bauformen und Konstruktionsarten. Was so einfach klingt, ist in der Realität oft ein langer, mühsamer und nicht selten mit Irrtümern gepflasterter Weg. Im Bauwesen dauern Innovationsprozesse aufgrund hoher Anforderungen an Sicherheit und Dauerhaftigkeit und wegen aufwändiger Normungs- und Zulassungsverfahren besonders lange. Dies gilt auch und insbesondere für leistungsfähige Baustoffkombinationen wie Textil- und Carbonbeton, die einen Paradigmenwechsel oder gar eine Revolution im Bauen mit Beton, dem weltweit mengenmäßig wichtigsten Baustoff, mit sich bringen werden. Mit diesen Baustoffkombinationen können gleichzeitig der enorme Ressourcenverbrauch und der CO2-Ausstoß der Bauindustrie wesentlich verringert, aber auch zusätzliche Funktionen erschlossen werden. Erste Bauprojekte mit den neuen Materialien verdeutlichen aber zugleich, dass zunächst weiterhin nach traditionellen, dem Stahlbeton entlehnten Konstruktionsprinzipien gebaut wird, herkömmliche Materialien also lediglich substituiert werden. Erst in Verbindung mit intelligenten Konstruktionsstrategien wird das volle Potential des innovativen Werkstoffs Carbonbeton ausgenutzt. Baustoffgerechte Methoden für das Entwerfen, Modellieren und Konstruieren mit neuen Werkstoffen bedürfen einer tiefergehenden Grundlagenforschung. Um vorhandene traditionelle Entwurfsprinzipien zu hinterfragen, gegenseitige Abhängigkeiten von Materialien zu begreifen und darauf aufbauend eine neue Entwurfs- und Konstruktionsstrategie zu etablieren, ist ein umfassender und ganzheitlicher Ansatz nötig. Nur so können neue, dem innovativen Hochleistungswerkstoff Carbonbeton gerechte Leichtbauprinzipien erarbeitet werden. Zentrale Ideengeber für Bauelementgeometrien sind dabei sowohl die Biologie, hier vor allem Botanik, als auch weitere Fachbereiche wie etwa Mathematik und Kunst. Angestrebt werden Konstruktionsformen aus mineralischen Kompositen, die Kräfte überwiegend durch Normalspannungen abtragen und mit neuen, industriellen, maschinengestützten Fertigungsmethoden hergestellt werden. Die als zielführend erkannten Konstruktionsstrategien ermöglichen eine vollkommen andere Formensprache. Dabei ist die Entwicklung neuartiger Strukturen eng verknüpft mit Fragen der Herstellbarkeit unter Berücksichtigung einer begleitenden produktbezogenen Nachhaltigkeitsbewertung. Losgelöst von heutigen, etablierten Denkmustern sollen die Grundlagen für eine neue Form des Bauens mit Beton auf Basis tiefgreifender Erkenntnisse zum strukturmechanischen Verhalten neuartiger mineralisch basierter Strukturen geschaffen werden. Die neuen Konstruktionsstrategien und Werkstoffkombinationen reduzieren Ressourcen- und Energieverbrauch durch bisher unbekannte Leichtbauprinzipien bei gleichzeitig hoher Gebrauchstauglichkeit, Tragsicherheit und Dauerhaftigkeit und spiegeln sich auch in einer anspruchsvollen Ästhetik wider, die sich zu einer neuen ' Kunst des Bauens' entwickeln wird.
Die Architektur des Wurzelsystems von Mais hat sich während der Domestizierung und Verbesserung durch eine Kombination aus landwirtschaftlicher Selektion und Umweltanpassungen rund um den Globus erheblich verändert. Das Mikrobiom, das die Rhizosphäre um die Pflanzenwurzeln herum besiedelt, spielt eine wichtige Rolle bei der Förderung der Stresstoleranz von Pflanzen. In der ersten Förderperiode dieses Projekts haben wir nachgewiesen, dass die Anzahl der Seminalwurzeln während der Domestizierung von Mais zugenommen hat, gefolgt von einem Rückgang bei lokal angepassten Sorten in Regionen mit begrenzter Wasserverfügbarkeit. Umwelt-, genetische und genomische Analysen ergaben frühere Signaturen der Domestizierung und Anpassung von Maiswurzeln und zeigten das genetische Potenzial zur Verbesserung der Trockentoleranz künftiger Nutzpflanzen auf. In der zweiten Förderperiode verfolgen wir zwei übergeordnete Ziele. Erstens soll ein tieferes Verständnis der genetischen und molekularen Grundlagen der systemischen Modulation der Wurzelmorphologie und -anatomie durch Seminalwurzeln gewonnen werden, um eine bessere Anpassung an die begrenzte Wasserverfügbarkeit zu erreichen. Zu diesem Zweck werden wir die komplexe Pflanzenreaktion auf Trockenstress und die mit diesen Merkmalen assoziierten Gene identifizieren, die an der Architektur des Wurzelsystems als Reaktion auf Trockenheit beteiligt sind. Zweitens wollen wir die genetische Rolle des Wirts bei der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft des von den Wurzelmerkmalen abhängigen nützlichen Mikrobioms der Rhizosphäre verstehen, um die Widerstandsfähigkeit von Mais gegen Trockenheit zu verbessern. In diesem Zusammenhang werden wir systematisch untersuchen, wie sich die genetische Variation des Wirts und die Genregulation auf die Zusammensetzung des Mikrobioms der Rhizosphäre und auf die Produktivität von Mais und die Widerstandsfähigkeit gegen Trockenheit auswirkt. Schließlich werden wir repräsentative Schlüsselgene und Schlüsselmikroben durch reverse Genetik und synthetische mikrobielle Gemeinschaften funktionell validieren. Diese Ergebnisse werden den Weg für eine verbesserte Pflanzenzüchtung und die Nutzung mikrobieller Ressourcen ebnen, um die künftige Nahrungsmittelproduktion und eine effiziente Ressourcennutzung in der Landwirtschaft zu sichern.
Durum wheat is mainly grown as a summer crop. An introduction of a winter form failed until now due to the difficulty to combine winter hardiness with required process quality. Winter hardiness is a complex trait, but in most regions the frost tolerance is decisive. Thereby a major QTL, which was found in T. monococcum, T.aestivum, H. vulgare and S.cereale on chromosome 5, seems especially important. With genotyping by sequencing it is now possible to make association mapping based on very high dense marker maps, which delivers new possibilities to detect main and epistatic effects. Furthermore, new sequencing techniques allow candidate gene based association mapping. The main aim of the project is to unravel the genetic architecture of frost tolerance and quality traits in durum. Thereby, the objectives are to (1) determine the genetic variance, heritability and correlations among frost tolerance and quality traits, (2) examine linkage disequilibrium and population structure, (3) investigate sequence polymorphism at candidate genes for frost tolerance, and (4) perform candidate gene based and genome wide association mapping.
Zunehmende Urbanisierungsprozesse und Umweltzerstörung lenken die Aufmerksamkeit auf Ökosystemdienstleistungen, die Pflanzen in Städten erbringen. Künftige Urbane Grünsysteme (UGS) können die Folgen des Klimawandels in Städten mildern, indem sie die Lebensqualität im Freien verbessern und Gebäude und Menschen vor extremen Wetterverhältnisse schützen. Der Entwurf, die Planung und das Management neuartiger UGS können Strategien und Methoden aus historischen Landnutzungssystemen adaptieren. Diese Systeme sind für bestimmte Kontexte mit dem Ziel entwickelt worden, definierte Funktionen zu erfüllen. Sie basieren auf einer Reihe von Techniken wie z.B. dem Kopfschnitt, dem Schneiteln, dem Leiten und Verbinden von Trieben. Das Potenzial dieser Praktiken für die Entwicklung neuartiger UGS ist bislang nicht systematisch untersucht worden.Das Ziel unserer Forschung besteht darin, die komplexe Dynamik des UGS-Designs und des Pflanzenwachstumsmanagements durch eine neuartige Kombination von performance-oriented design, remote sensing, und Simulation zu untersuchen. Ziel ist es, einen neuen Entwurfsansatz zu entwickeln, der generative und analytische Methoden mit einem geeigneten Entscheidungsunterstützungssystem verbindet. Dieser Arbeitsablauf wird von zwei historischen Systemen abgeleitet: Hausschutzhecken und geleite Baumkronendächer. Historisch basiert die Entstehung und Entwicklung dieser Systeme auf einem regelmäßigen Vergleich zwischen der tatsächlichen Entwicklung und der angestrebten Leistung. Die Vorgehensweise verbindet Entwurfsentscheidungen, physikalische Pflanzenmanipulationen und Wachstumsprozesse. Die Forschungsfragen sind: Wie können die Struktur und die mikroklimatischen Effekte solcher Pflanzensysteme erfasst und simuliert werden? Wie kann die Reaktion von Pflanzen auf Manipulationstechniken modelliert werden? Wie können Entwurfs- und Pflegeentscheidungen auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen dem Ist- und dem Soll-Zustand getroffen werden? Sind diese Methoden für Entwicklungsprognosen plausibel und eignen sie sich für den Entwurf und das Management neuartiger UGS? Das Projekt kombiniert verschiedene Methoden, interdisziplinäres Wissen und die notwendige Erfahrung dreier eng verwandter und sich ergänzender Forschungsbereiche: Architektur mit lebenden Bäumen (Baubotanik, f. Ludwig), Computational Design (M. U. Hensel) und Urban Forestry (T. Rötzer, H. Pretzsch).Dieser Antrag ist der zweite von zwei thematisch verbundenen Projektanträgen. Das erste Projekt untersucht mit einer ökosystemaren, multifaktoriellen Perspektive, wie historische Landnutzungspraktiken neuartige UGS inspirieren können. In einer computergestützten Ontologie werden hier historische Informationen mit Wissen aus dem Gartenbau verknüpft. Die beiden Projekte können unabhängig voneinander bearbeitet werden. Durch das Zusammenführen der Ergebnisse entstehen allerdings durch die erweiterte Wissensbasis verschiedener historischer Ansätze erhebliche Synergien.
In subsoils, organic matter (SOM) concentrations and microbial densities are much lower than in topsoils and most likely highly heterogeneously distributed. We therefore hypothesize, that the spatial separation between consumers (microorganisms) and their substrates (SOM) is an important limiting factor for carbon turnover in subsoils. Further, we expect microbial activity to occur mainly in few hot spots, such as the rhizosphere or flow paths where fresh substrate inputs are rapidly mineralized. In a first step, the spatial distribution of enzyme and microbial activities in top- and subsoils will be determined in order to identify hot spots and relate this to apparent 14C age, SOM composition, microbial community composition and soil properties, as determined by the other projects within the research unit. In a further step it will be determined, if microbial activity and SOM turnover is limited by substrate availability in spatially distinct soil microsites. By relating this data to root distribution and preferential flow paths we will contribute to the understanding of stabilizing and destabilizing processes of subsoil organic matter. As it is unclear, at which spatial scale these differentiating processes are effective, the analysis of spatial variability will cover the dm to the mm scale. As spatial segregation between consumers and substrates will depend on the pore and aggregate architecture of the soil, the role of the physical integrity of these structures on SOM turnover will also be investigated in laboratory experiments.
Die menschliche Gesellschaft zeichnet sich durch komplexe soziale Organisationsformen aus, die im Laufe der Zeit weltweit vielfältige Siedlungsmuster hervorgebracht haben. Stadtgrenzen markieren eine willkürliche Trennung zwischen einem (urbanen) Innenraum unter starker menschlicher Kontrolle und einem (ruralen) Äußeren, das stärker natürlichen, biophysikalischen Prozessen ausgesetzt ist. Tatsächlich sind aber beide Räume seit jeher eng miteinander verknüpft, und werden mit immer intensiverer Nutzung natürlicher Ressourcen zunehmend durch rural-urbane Transformationsprozesse geprägt. Im Anthropozän haben Urbanisierung und die damit verbundenen sozialen und ökologischen Veränderungen globale Dimensionen erreicht. 'Rurales' und 'Urbanes' gehen dabei auf verschiedenen Skalenebenen immer wieder neue Beziehungen ein und werden zu einer sich oft selbst organisierenden Einheit von großer wissenschaftlicher, gesellschaftlicher und politischer Bedeutung. Der vorliegende Antrag zur Einrichtung der Forschungsgruppe 'Nachhaltige Rurbanität' befasst sich mit diesem Phänomen und begreift es als einen sich ständig neu erfindenden Zustand des Seins und Werdens. Geleitet von drei übergeordneten Hypothesen nutzen die 10 natur- und sozialwissenschaftlichen Projekte Fallstudien in rurbanen Ballungsgebieten Indiens, Westafrikas und Marokkos, um Wirkmechanismen, Folgen und Steuerungsprozesse von Rurbanität beispielhaft zu untersuchen. Ein interdisziplinärer, sozial-ökologischer Forschungsansatz erlaubt die Schaffung von Synergien zwischen den Fachkulturen und verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen, unter Einbeziehung von Perspektiven des Globalen Südens. Dieser gemeinsame Rahmen ist Voraussetzung dafür, kontextuelle empirische Forschung mit theoriegeleiteten analytischen Vergleichen zu verbinden, sowie innovative Methoden für die Systemanalyse und die Synthese der Ergebnisse zu nutzen. Dadurch lassen sich rural-urbane Transformation und das daraus abgeleitete Phänomen der Rurbanität in seiner skalen- und regionsübergreifenden Komplexität verstehen und dessen zentrale Implikationen für eine nachhaltige Landnutzungs- und Gesellschaftsentwicklung bewerten.
Die Koordinationsstelle Waermeschutzforschung im Hochbau (KWH) will Forschung, auf dem Gebiet des Waermeschutzes, mit dem Forschungsplan koordinieren. Sie will zwischen den einzelnen Forschern vermitteln, sowie mithelfen, Forschungsresultate in die Architektur und Bautechnik einfliessen zu lassen. Im allgemeinen beschraenkt sich die KWH auf die Gebiete der Waermeschutzmassnahmen an der Gebaeudehuelle und auf die passive Sonnenenergie-Architektur. Diese Koordination ist zugleich Ziel und Mittel in der Erfuellung der Aufgaben der KWH. Als wichtige Aufgabe betrachten wir die Beratung des NEFF beim Beurteilen eingehender Gesuche um Forschungsbeitraege. Um diese Beratung nachvollziehbar zu gestalten, haben wir einen Entwurf fuer einen Forschungsplan aufgestellt, mit einer daraus abgeleiteten Kriterienliste. Diese Arbeit erlaubt uns auch, unsere eigenen Forschungsschwerpunkte zu praezisieren, wie z.B. die Installation des Rechenprogrammes DEROB und die damit durchgefuehrten Parameter-Analysen eines Wintergarten. Der Aufbau einer umfassenden Bibliothek ueber Waermeschutz und passive Sonnenenergie-Architektur ist ein weiteres Ziel der KWH. Zusaetzlich ist die KWH jetzt auch an der Koordination des IEA Programms 'Solar', Task 8 beteiligt.
Ziel des Verbundvorhabens EffF3D ist die Entwicklung einer effizienten Prozesskette zur Massenfertigung von komplex geformten und funktionalisierten Dünngläsern (Glasdicke kleiner als 3 mm) basierend auf nicht-isothermen Umformprozessen. Im Vergleich mit den etablierten Prozessketten ist die vorgeschlagene in der Lage, den Energieeinsatz um 67% und dadurch anteilig den CO2-Ausstoß um 63% zu reduzieren. Durch die hohe Marktdurchdringung des Dünnglases wurde allein in der Unterhaltungsbranche 2019 ein Marktvolumen von 1,37 Milliarden Dünngläsern (Absatz Smartphones weltweit) adressiert. Dazu kommen weitere 75 Millionen Dünngläser im Jahr 2019 aus dem Automobilbau, Sensorik und Architektur. Von diesen Dünngläsern sind etwa 70% mit Funktionsschichten oder -strukturen (Haptik, Hydrophobie, Antireflexion, etc.) versehen. Die Funktionalisierung wird heutzutage entweder über Ätzverfahren mit umweltgefährdenden Stoffen oder durch strukturierte Formeinsätzen mit geringer Werkzeugstandzeit eingebracht. Das Verbundvorhaben ‘EffF3D’ erforscht die vorgelagerte Funktionalisierung der Glasrohlinge durch Laserstrukturierung mit anschließendem nicht-isothermen Glasumformprozess. Die nicht-isotherme Glasumformung steigert, aufgrund hoher Werkzeugstand- und Taktzeiten die Material- und Ressourceneffizienz gegenüber konkurrierenden Formgebungsverfahren. In einer ersten Abschätzung der neuartigen Prozesskette wird der Massenmarkt mit einem prognostizierten Stückpreis zwischen 3 € und 4 € erreicht, bei der oben genannten Erhöhung der ökologischen Verträglichkeit.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 1108 |
| Europa | 69 |
| Kommune | 19 |
| Land | 16 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 334 |
| Zivilgesellschaft | 97 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 1102 |
| Text | 4 |
| unbekannt | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 1105 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 999 |
| Englisch | 230 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
| Dokument | 3 |
| Keine | 788 |
| Webdienst | 3 |
| Webseite | 321 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 623 |
| Lebewesen und Lebensräume | 709 |
| Luft | 505 |
| Mensch und Umwelt | 1109 |
| Wasser | 301 |
| Weitere | 1111 |