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Accuracy of methane emissions predicted from milk mid-infrared spectra and measured by laser methane detectors in Brown Swiss dairy cows

Since heritability of CH4 emissions in ruminants was demonstrated, various attempts to generate large individual animal CH4 data sets have been initiated. Predicting individual CH4 emissions based on equations using milk mid-infrared (MIR) spectra is currently considered promising as a low-cost proxy. However, the CH4 emission predicted by MIR in individuals still has to be confirmed by measurements. In addition, it remains unclear how low CH4 emitting cows differ in intake, digestion, and efficiency from high CH4 emitters. In the current study, putatively low and putatively high CH4 emitting Brown Swiss cows were selected from the entire Swiss herdbook population (176,611 cows), using an MIR-based prediction equation. Eventually, 15 low and 15 high CH4 emitters from 29 different farms were chosen for a respiration chamber (RC) experiment in which all cows were fed the same forage-based diet. Several traits related to intake, digestion, and efficiency were quantified over 8 d, and CH4 emission was measured in 4 open circuit RC. Daily CH4 emissions were also estimated using data from 2 laser CH4 detectors (LMD). The MIR-predicted CH4 production (g/d) was quite constant in low and high emission categories, in individuals across sites (home farm, experimental station), and within equations (first available and refined versions). The variation of the MIR-predicted values was substantially lower using the refined equation. However, the predicted low and high emitting cows (n = 28) did not differ on average in daily CH4 emissions measured either with RC or estimated using LMD, and no correlation was found between CH4 predictions (MIR) and CH4 emissions measured in RC. When individuals were recategorized based on CH4 yield measured in RC, differences between categories of 10 low and 10 high CH4 emitters were about 20%. Low CH4 emitting cows had a higher feed intake, milk yield, and residual feed intake, but they differed only weakly in eating pattern and digesta mean retention times. Low CH4 emitters were characterized by lower acetate and higher propionate proportions of total ruminal volatile fatty acids. We concluded that the current MIR-based CH4 predictions are not accurate enough to be implemented in breeding programs for cows fed forage-based diets. In addition, low CH4 emitting cows have to be characterized in more detail using mechanistic studies to clarify in more detail the properties that explain the functional differences found in comparison with other cows. © 2019 American Dairy Science Association®

Environmental hazard of selected TiO2 nanomaterials under consideration of relevant exposure scenarions

This project investigated the ecotoxicological hazard of two different sized TiO2 nanomaterials and one non-nano sized TiO2 reference material to organisms inhabiting different environmental compartments. Following standardized tests (OECD guidelines) were used to investigate the influence of these materials on several test organisms: Daphnia sp. acute immobilization test (Test No. 202), Fish embryo acute toxicity (FET) test (Test No. 236), Activated sludge, respiration inhibition test (Test No. 209), Earthworm, acute toxicity test (Test No. 207), Earthworm, reproduction test, (Test No. 222). Thereby, different organisms and effect levels (respiration, mobility, mortality, reproduction, embryonic development) were considered. Main focuses of the study were tests under relevant exposure scenarios. Therefore, Daphnia sp. acute immobilization tests and activated sludge tests were performed with solar radiation. Mixture experiments with nano-TiO2 and an organic contaminant were conducted with the acute and chronic earthworm and activated sludge respiration tests.<BR>Quelle: www.umweltbundesamt.de<BR>

Biologie Bodenzoologische Untersuchungen Bodenmikrobiologische Untersuchungen Untersuchungen des erbgutverändernden Potentials von Wasser

Im Aufgabenbereich Biologie werden Untersuchungen auf den Gebieten Bodenbiologie, Mikrobiologie, Ökotoxikologie und Biotestverfahren mit folgenden Arbeitsschwerpunkten durchgeführt: Bodenzoologische Untersuchungen Erfassung von Regenwurmpopulationen auf Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) mit taxonomischer Bestimmung der Lumbriciden bis auf das Artniveau sowie Ermittlung von Biomasse, Abundanz und Artendiversität: Regenwürmer haben eine große ökologische Funktion und tragen entschieden zur Verbesserung des Bodenmilieus bei. Durch ihre Lebensweise sorgen sie für die Durchmischung und Belüftung des Bodens, sowie zum Aufbau und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit. Da Regenwurmpopulationen empfindlich und in relativ kurzen Zeiträumen auf Abweichungen ihres Lebensraumes reagieren, gelten sie als geeignete Bioindikatoren, um Veränderungen von Umwelt- und Bodenzuständen anzuzeigen. Jahresbericht Lumbriciden 2020 Jahresbericht Lumbriciden 2021 Jahresbericht Lumbriciden 2022 Bodenmikrobiologische Untersuchungen Bestimmung des metabolischen Quotienten über die Messungen der mikrobiellen Basalatmung und Biomasse durch Substratinduzierte Respiration (SIR): Als mikrobielle Bodenatmung wird die Sauerstoffaufnahme oder die Kohlendioxidabgabe von Bakterien, Pilzen, Algen und Protozoen bezeichnet und umfasst sowohl den Gasaustausch der aeroben, als auch der anaeroben Stoffwechselvorgänge. Die Kohlendioxidfreisetzung eines Bodens im ungestörten (Basalatmung) und gestörten (substratinduzierte Atmung) Zustand dient zur Berechnung der mikrobiellen Biomasse und erlaubt Aussagen zur bodenbiologischen Aktivität (metabolischer Quotient). Untersuchungen des erbgutverändernden Potentials von Wasser Bestimmung des erbgutverändernden Potentials von Wasser mit dem umu- Test: In der Abwasserverordnung (AbwV, 17.06.04., Anhang 22, C Nr. 4) werden die Anforderungen hinsichtlich der Toxizität des Abwassers für die Einleitung in Gewässer definiert. Zur Bestimmung werden Bakterien im Laborversuch verschiedenen Konzentrationen des Testgutes ausgesetzt. Der Vergleich der Aktivität des umuC-Gens von Bakterien mit und ohne Einwirkung des Testgutes lässt Aussagen über dessen erbgutveränderndes Potential zu. Letzte Aktualisierung: 24.08.2023

Ökophysiologische Messungen an immissionsbelasteten Forstpflanzen - OTC Edelmannshof

Das Projekt "Ökophysiologische Messungen an immissionsbelasteten Forstpflanzen - OTC Edelmannshof" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie, Fachgebiet Pflanzenökologie und Ökotoxikologie (320b) durchgeführt. Ergebnisse: Das Ziel des Forschungsvorhabens war es zu pruefen, ob vor dem Auftreten sichtbarer Schadsymptome unter Immissionsbelastung Veraenderungen im CO2/H2O-Gaswechsel auftreten und ob solche Veraenderungen auf Schaedigungen im Mesophyllbereich und/oder auf einer Schaedigung des Stomataapparates beruhen. Zu diesem Zweck wurden an nicht sichtbar geschaedigten Fichten, die an ihrem natuerlichen Standort in Open-Top-Kammern unter Reinluft sowie Umgebungsluft aufwuchsen, verschiedene oekophysiologische Untersuchungen durchgefuehrt. Hierbei wurde einerseits Photosynthese, Transpiration und Nadelsaugspannung im Tagesgang unter den natuerlichen Standortsbedingungen untersucht, andererseits erfolgten Messungen zur Bestimmung der Leistungsfaehigkeit des Photosyntheseapparates mittels Faktorenabhaengigkeitsbestimmungen (Licht/CO2) unter kontrollierten Bedingungen. Die Ergebnisse der Tagesgangmessungen im Jahr 1989, das durch hohe Trockenheit und Episoden mit hohen Ozonkonzentrationen gekennzeichnet war, zeigten bei vergleichbarem Strahlungsangebot bei den Umgebungsluftbaeumen niedrigere Nettophotosyntheseraten. die nicht generell auf Schliessbewegungen der Stomata zurueckzufuehren waren. Diese Baeume wiesen zudem eine erheblich gesteigerte Atmungsaktivitaet waehrend der Nachtstunden auf. Aus der Analyse von Licht- und CO2-Saettigungskurven ergaben sich Hinweise auf moegliche Schaedigungen im Mesophyllbereich. Im Untersuchungszeitraum 1990 (Folgeprojekt: PEF 1 89 018) wurden die im Jahr 1988 begonnenen vergleichenden Untersuchungen zum CO2/H2O-Gaswechsel fortgefuehrt. Im Gegensatz zu den Vorjahren waren im Jahr 1990 sieben der acht Kammerbaeume in die Untersuchungen einbezogen. Hierbei wurde einerseits das Gaswechselverhalten im Tagesgang unter den natuerlichen Standortsbedingungen untersucht, andererseits erfolgten Messungen zur Bestimmung der Leistungsfaehigkeit des photosynthetischen Apparates mittels Faktorenabhaengigkeitsbestimmung (Licht/CO2) an intakten Zweigen unter kontrollierten Bedingungen. Entsprechende Hinweise auf ein reduziertes Leistungsvermoegen des Photosyntheseapparates als Effekt der Luftfilterung, wie sie oben exemplarisch dargestellt wurden, zeigten sich erstmals im Jahr 1989 und wurden in den folgenden Jahren bis zum Fruehjahr 1992 bestaetigt. Die beobachteten Veraenderungen in Form einer verminderten RuBP-Carboxylas-Aktivitaet und reduziertem Funktionieren der Elektronentransportkette deuten hierbei auf Schaedigungen im Mesophyllbereich hin. Entsprechende Veraenderungen der photosynthetischen Leistungsfaehigkeit waren im Rahmen des Hohenheimer Langzeitexperimentes bei ozonbegasten Fichten festgestellt worden. Neben diesen seit 1989 ...

Staub - Spiegel der Umwelt - Eine Public Science Ausstellung im Wissenschaftszentrum Umwelt

Das Projekt "Staub - Spiegel der Umwelt - Eine Public Science Ausstellung im Wissenschaftszentrum Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Augsburg - Wissenschaftszentrum Umwelt (WZU) durchgeführt. Täglich sammeln wir Staub - wenn wir uns in einem Raum aufhalten, wenn wir durch eine Wiese oder über eine Straße gehen oder auch in einem Buch lesen - und täglich versuchen wir, ihn wieder loszuwerden. Unser Drang nach Reinheit hat eine ganze Industrie entstehen lassen, die von Staubsaugern bis zu High-Tech-Filtern alle Arten von kleinen und größeren Hilfsmitteln anbietet. Für die Wissenschaft ist Staub kein Dreck. Was für den Alltagsmenschen ein Symbol der Zerstörung ist, birgt für den Forscher viele wichtige Informationen. Denn aus einer Analyse des Staubes lässt sich vieles über unsere gegenwärtige und sogar über vergangene Umwelten lernen. Zum anderen erobert die Wissenschaft mit Mikro- und Nanotechnologien die Welt des Winzigen. Denn das sehr Kleine eröffnet besondere technische Chancen. Auch diese aktuellen Entwicklungen und die damit verbundenen Chancen und Risiken soll die Ausstellung aufzeigen. Die Ausstellung wurde von November 2004 bis Oktober 2005 im Wissenschaftszentrum Umwelt der Universität Augsburg gezeigt werden. Sie umfasst 30-40 Exponate, darunter mehrere Hands-on-Exponate. Leihgeber für spezielle Objekte sind das Bundeskriminalamt, das Landesamt für Umweltschutz in Bayern, das Umweltbundesamt, der Deutsche Wetterdienst und weitere Institutionen. Ein ausstellungsbegleitendes Buch wird beim Oekom Verlag in München erscheinen. Im Anschluss an die Augsburger Station ging die Ausstellung auf Wanderschaft und wurde inzwischen an sechs weiteren Stationen gezeigt. Die Zahl der Besucher liegt bereits weit über 100.000.

Ein Beitrag zur Oekologie des Tiefbeckens des Weissen Meeres

Das Projekt "Ein Beitrag zur Oekologie des Tiefbeckens des Weissen Meeres" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt. General Information: The deep water ecosystem of the White Sea is exposed to perennial Arctic water temperatures and covered by winter sea ice. It will be studied as an example of Arctic seas emphasizing the relationships between the different sub-systems (coupling of ice biota, pelagos and benthos) and focussing on the question, how a presumably oligotrophic deep water fauna is sustained and regulated by input of particulate organic matter during the limited productive season. For this, the whole biotic system will be analysed from spring till autumn (primary producers including ice-algae, pelagic consumers including remineralising micro-organisms, larger copepods and near-bottom zooplankton, and the main macro-and meio-benthos groups). Oceanographic conditions and plant nutrients will be monitored, and the vertical particle flux be measured by short and longer term exposures of sediment traps. Benthic responses to food input will be investigated by life cycle analyses (e.g. gonad maturation, spawning and spat fall of macrofauna), composition of the meiofauna (e.g. dominances of different feeding types) and also changes in diversity patterns. The overall benthic respiration (oxygen uptake rates) will be obtained from sediment core incubations, which will allow estimates of remineralisation activities of the bulk small fauna and micro-organisms. From these measurements and consumption estimates of the larger animals from their biomass and laboratory/literature data about metabolic rates, benthic budgets of energy flow will be derived. The benthic demands will be compared with the data obtained about primary production, pelagic consumption and from the vertical fluxes estimated by the sediment trap exposures. As the White Sea is well accessable even during winter, additional studies (e.g. on ice organisms and on winter metabolism of selected bottom fauna) are intended to better understand biological activities during the non-productive season. Such data as well as investigations of the entire ecosystem during the whole productive season are lacking for Arctic seas, for which the Deep water White Sea system will be regarded as a model. Prime Contractor: Alfred Wegener Institut for Polar and Marine Research, Sektion Biology I, Arctic Benthos Ecology Group; Bremerhaven; Germany.

Teilprojekt: IME-MB

Das Projekt "Teilprojekt: IME-MB" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Etablierung von Nutzpflanzen mit erhöhter Produktivität bei reduzierter Nutzung von Ressourcen wie Wasser und Dünger und verbesserter Resistenz gegen abiotischen Stress. Hierdurch soll der steigende Bedarf an landwirtschaftlicher Produktion verursacht durch das globale Bevölkerungswachstum und die Nutzung von Biomasse zur Energieproduktion befriedigt werden. Die Photorespiration der wichtigen Nutzpflanzen Raps und Reis soll durch Überexpression einer Glycolatdehydrogenase in den Chloroplasten reduziert werden. Der transgene Ansatz soll durch Nutzung alternativer Konstrukte optimiert werden. Dazu werden initial transgene Arabidopsis Linien umfassend charakterisiert. Am Ende der Förderperiode soll Saatgut für erste Feldtests zur Verfügung stehen. Die erzielten Ergebnisse werden eine fundierte Voraussage über das ökonomische Potenzial der eingesetzten Technik ermöglichen. Ein optimierter Ansatz soll im direkten Anschluss in mehreren Nutzpflanzen verwirklicht werden. Die entwickelten Technologien können zur Analyse weiterer wissenschaftlicher Fragestellungen genutzt werden.

14C in speleothems

Das Projekt "14C in speleothems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Using the absolute age of speleothem samples from Th/U-dating, we can determine their 14C reservoir age. The 14C reservoir age is controlled mainly by pCO2 in the unsaturated soil zone, the ratio of root respiration (with modern 14C levels) and microbial decomposition of soil organic matter (depleted in 14C due to radioactive decay). The main factors governing soil conditions are soil temperature and precipitation. Hence, variations in the 14C reservoir age provide information on the variability of these two climate variables.

Soil N dynamics as affected by different land use in Western and Southern China

Das Projekt "Soil N dynamics as affected by different land use in Western and Southern China" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Bodenkunde und Standortslehre durchgeführt. The aim of the research project is to quantify the stocks and turnover of soil nitrogen in Western and Southern China as dependent from soil structure and land use. Key soil characteristics are determined at representative sites with regional specific land use and degradation status. The investigations will follow a land use gradient of natural forests, arable and pasture soils, the latter ones considering different degradation and rehabilitation status. The actual and potential soil nitrogen turnover will be horizon-wise quantified and related to soil structure and land use impacts. Beside mineral nitrogen, also preliminary organic N compounds using physical and chemical extraction will be detected. Parameters for the investigations are, beside total C and N stocks and distribution, gross and net N mineralization, nitrification, microbial biomass C and N and microbial respiration and indicators for soil N turnover like active N pools and light fraction of organic matter. In the last phase the structure of the soil microbial microbial community will be determined and related to indicators of nitrogen status and efficiency. The research activities will be carried out in close co-operation with the Institute for Soil and Water Conservation/ Yangling University at loess soils and the Nanjing Institute for Soil Science/ Chinese Academy for Science in Nanjing at red soil sites.

T 1: Development of automated control systems for water saving irrigation of fruit orchards - initiated by the SFB subproject B3

Das Projekt "T 1: Development of automated control systems for water saving irrigation of fruit orchards - initiated by the SFB subproject B3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrartechnik, Fachgebiet Agrartechnik in den Tropen und Subtropen durchgeführt. Background: Fruit production is an important source of income for small and medium scale farmers in the northern part of Thailand and accounts for an important share of the countrys foreign exchange revenues from export. Most of fruit production is taking place during the dry season under irrigation. With an increasing acreage and more intensive production, water is becoming scarce and natural water bodies are affected by overuse in the dry season as well as by the impact of dam and canal construction. For a sustainable consolidation of fruit production, the water consumption per unit of fruit must be reduced. Automatic irrigation control systems help farmers to allot water according to the plants needs at predetermined supply levels. That way farmers have the combined benefit of reduce labor cost and can, at the same time, reduce the water consumption to the lowest level to guarantee optimum yield. Objectives: As the production conditions are highly heterogeneous between upland farmers and farmers in the river plains, different strategies are necessary to achieve the target of water saving. For farmers in remote areas of the uplands a cheap and sturdy irrigation control tool is most appropriate. Such an irrigation control depicts a first step from uncontrolled water use towards optimal irrigation in terms of water efficiency as well as fruit quality and quantity. Where the conditions are favorable and the technological level of production is higher, advanced methods of deficit irrigation, namely partial rootzone drying (PRD) can further improve water use efficiency. As PRD requires a high degree of understanding of the plants reaction to different levels of water supply and high managerial efforts, farmers are reluctant to adopt it in the practice. An automatic PRD system can overcome this problem and helps farmers to make use of PRD benefits without the risk of a reduced harvest. Results until now: One direct reaction of roots to the drying of the soil is the reduction of root activity. This can be determined by root respiration measurements. The CO2 efflux showed the capability of mango roots to restore their activity after a drying and re-wetting cycle. Thereby, it was observed that after a four weeks cycle the root activity was restored in a comparable period of time following re-wetting. (abridged text)

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