Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.
Xenobiotika sind organische Verbindungen die nicht durch Organismen bio-synthetisiert werden und die folglich fremd in der Biosphäre sind. Xenobiotika umfassen Pestizide, Pharmaka und industrielle Schadstoffe; sie gelangen in die Organismen durch Zufall oder durch beabsichtigte Anwendung. Da Xenobiotika negative Effekte auf Organismen ausüben können, wird heutzutage von den entsprechenden Zulassungsbehörden aller Staaten gefordert, ihre Toxizität und ihren Metabolismus vor Gebrauch zu untersuchen. Im Falle von Pestiziden werden Metabolismus-Daten bereits in frühen Stadien bei der Entwicklung von Kandidaten benötigt, da Metaboliten unerwüschte toxische Effekte zeigen können. Ähnliches gilt für Pharmaka und bis zu einem gewissen Grad auch für industrielle Schadstoffe. Darüberhinaus spielt der Metabolismus eine entscheidende Rolle bei Toleranz, Resistenz und Suszeptibilität, z.B. bei Herbiziden und Insektiziden, sowie bei Phänomenen, die man bei Medikamenten und Carcinogenen beobachtet. Bei allen Aspekte des Metabolismus von Xenobiotika bedarf es einer vollständigen chemischen Identifizierung von Metaboliten. So wurden verschiedene in vitro-Systeme, inklusive Pflanzenzellkulturen, entwickelt um rasch ein breites Spektrum an Metaboliten zum Zweck ihrer Identifizierung zu generieren. Diese Screening-Prozeduren unterstützen unvermeidliche Studien, nachfolgend oder gleichzeitig mit Organismen unter relevanten Bedingungen durchgeführt werden. Der Metabolismus von Xenobiotika im Menschen, in Tieren und höheren Pflanzen wird gewöhnlich in drei Phasen eingeteilt: Transformation (Phase I), Konjugation (Phase II) und Exkretion in Mensch/Tier oder Kompartimentierung in Pflanzen (Phase III). Typische Phase I- Reaktionen sind die Oxidation, Hydrolyse and Reduktion. Bei den entstehenden primären Metaboliten handelt es sich um jene Umwandlungsprodukte, die auf Grund ihrer möglichen toxischen Eigenschaften wichtig z.B. für die Bewertung von Pestiziden sind. Die wichtigsten Phase I-Prozesse sind oxidative Reaktionen. (...) Das Projekt verbindet i) die wichtige Rolle von P450s beim Xenobiotika-Metabolismus, ii) die breite Substratspezificität humaner P450s, iii) das zweckmäßige in vitro-System pflanzlicher Zellkulturen, das oft in unserem Labor eingesetzt wird, und iv) die einfache Art und Weise, in der katalytisch aktive P450s in Pflanzenzellen exprimiert werden können. Es ist gedacht als Methode, um rasch und qualitativ die Hauptmuster oxidierter Metaboliten von Xenobiotika zu ermitteln und speziell interessierende Metaboliten in größerem Maßstab für eine vollständige chemische Identifizierung zu produzieren. Das Projekt stellt einen ersten Schritt einer Reihe von Untersuchungen dar. Dazu wurden Zellsuspensionskulturen von Tabak mit den Genen von humanem CYP1A1 und CYP1A2 transformiert. Die resultierenden P450-transgenen Zellkulturen wurden dannin Metabolismusstudien mit den Herbiziden Atrazin und Metamitron sowie dem Insektizid Dimethoat eingesetzt.
Glufosinat (oder Phosphinotricin) ist ein vergleichsweise modernes Herbizid, das seit etwa 25 Jahren in Gebrauch ist. Bei der Verbindung handelt es sich um eine Aminosäure; üblicherweise bezeichnet man das DL-Racemat als Glufosinat, das L-Enantiomer als Phosphinothricin. Die Verbindung ist Teilstruktur eines von den Pilzen Streptomyces viridochromogenes und Streptomyces hygroscopicus produzierten natürlichen Antibiotikums (Tripeptid: L-Alanin-L-Alanin-L-Phosphinothricin). Neben seiner antibakteriellen Wirkung zeigt Glufosinat eine nicht-selektive herbizide Wirkung. Der antibakterielle und herbizide Effekt geht nur vom L-Enantiomer aus; das D-Enantiomer ist inaktiv. Sowohl Glufosinat (Racemat) als auch das Tripeptid (Bialaphos oder Bilanaphos; mit L-Enantiomer) werden als Herbizide vermarktet. Die herbizide Wirkung von Phosphinothricin beruht auf einer Inhibition der Glutaminsynthetase. Glufosinat weist günstige ökotoxikologische Eigenschaften auf, z.B. bezüglich Versickerung, Abbau sowie Toxizität gegenüber Tier und Mensch. Auf Grund dieser Eigenschaften ist Glufosinat ein geeigneter Kandidat zur Herstellung gentechnisch modifizierter Herbizid-resistenter Pflanzen, um Glufosinat auch selektiv - im Nachauflauf - einsetzen zu können. Dazu wurden verschiedene Spezies, wie z.B. die Zuckerrübe, mit dem bar-Gen aus Streptomyces hygroscopicus transformiert. Das bar-Gen codiert für eine Phosphinothricin-N-acetyltransferase, die Phosphinothricin zum nicht herbizid-wirksamen, stabilen N-Acetylderivat umsetzt. Bei entsprechend hoher Expression des bar-Gens resultiert eine Glufosinat-resistente Pflanze. Ein Ziel unseres Forschungsvorhabens war es, den Metabolismus von Glufosinat und der einzelnen Enantiomere (L- und D-Phyosphinothricin) in transgenen und nicht transgenen Pflanzenzellkulturen zu untersuchen. Die transgenen Kulturen, die von der Zuckerrübe (Beta vulgaris) stammten, waren mit dem bar-Gen transformiert, exprimierten demnach die Phosphinothricin-N-acetyltransferase. Sie wurden aus entsprechenden Sprosskulturen initiiert. Daneben wurden nicht-transgene Kulturen von Zuckerrübe, Karotte (Daucus carota), Fingerhut (Digitalis purpurea) und Stechapfel (Datura stramonium) untersucht. In einer zweiten Versuchsserie wurden abgetrennte Sprosse und Blätter von 20 Wildpflanzen auf den Metabolismus von Glufosinat untersucht. Es sollte überprüft werden, ob qualitative und quantitative Unterschiede im Umsatz des Herbizids im Pflanzenreich vorkommen und möglicherweise eine natürliche (teilweise) Resistenz gegenüber Glufosinat existiert. Schließlich wurde das Schicksal des Herbizids im Boden (Abbau, Versickerung) nach Aufbringung des Wirksstoffs in einer handelsüblichen Formulierung auf ein bewachsenes Versuchsfeld im Freiland untersucht.
Reptant decapod crustaceans are almost absent in Antarctic waters. One reason could be that reptant decapoda mainly exhibit planktotrophic (feeding) larvae. Taxa with planktotrophic larvae always show a clear decrease toward high latitudes. King crabs (Lithodidae), which have recently been found in sub-Antarctic and Antarctic waters, mainly show lecithotrophy (non-feeding) with abbreviated larval phases and might be able to recolonize Antarctic waters. Lecithotrophic larvae might be more tolerant to cold waters in comparison to planktotrophic larvae.In order to test the hypotheses of thermal tolerance of crab larvae, the following working hypothesis using reptant decapod species as a model group are proposed:1. Thermal tolerance windows of lecithotrophic larvae, measured from the cellular to the organismic level, are broader compared to planktotrophic larvae. This favours species with lecithotrophic larvae at extreme low and high temperatures.2. Compared to planktotrophic larvae lecithotrophic larvae show a minimization of baseline energy costs at maximized developmental time but reduced scopes for activity, which reflects trade-offs between maintenance costs, development and activity of lecithotrophic versus planktotrophic larvae. The goal is to unravel the relevance of developmental modes (lecithotrophic versus planktotrophic) and larval thermal tolerance for the biodiversity and biogeography of reptant decapod crustaceans exhibiting predominately planktotrophic larvae.
Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung plant eine Erweiterung seiner Ausstellungsfläche um ca. 7.000m2. Hierzu soll das bestehende Museum in Frankfurt um einen Neubau erweitert werden. Um in dieser frühen Phase bereits ein Netzwerk aus Fachleuten für Architektur und Ausstellungsgestaltern aufzubauen, die sich der Nachhaltigkeit verpflichtet fühlen und die eine integrale Planung für den Neubau entwickeln können, fand am 6./7. Juni 2011 die erste International Convention Exhibit Nature & Explain Science statt. Mit der Convention verfolgen wir drei Ziele: 1) Aufbau eines Netzwerks zur Sicherung nachhaltiger Prozesse bei Gebäude und Ausstellungsinhalten Bereits in dieser frühen Phase sollten die Teilnehmer in einen Dialog treten, der es ermöglicht eine integrale Planung für den Museumsneubau zu entwickeln. Auch ein möglichst früher Start in die bilateralen Diskussionen zwischen Architekten und Szenographen spielen eine wichtige Rolle 2) Start einer Dialogplattform für die Öffentlichkeit Wir möchten diskutieren, welche umweltrelevanten Handlungsweisen ein Naturmuseum der Zukunft für jeden Einzelnen, eine Gruppe und die Gesellschaft aufzeigen kann. 3) Ausbau des Senckenberg Angebots Die Diskussionen sollen genutzt werden, um ein zukunftsfähiges Konzept für ein nachhaltiges Museumsangebot entwickeln zu können. Es ist weltweit ein Bauboom für Naturmuseen zu beobachten. Naturmuseen entwickeln sich zu touristischen Attraktionen im Wettbewerb der Destinationen. Andererseits steigt das gesellschaftliche Interesse an der Expertise der Forschungsmuseen bei Wirtschaft und Kultur. Naturmuseen leisten wichtige Beiträge zu Risikoabschätzungen wie für das Selbstverständnis der Menschen, die zur dominanten Art des Planeten Erde geworden sind und Verantwortung dafür tragen, dass menschliches Leben auch in Zukunft möglich bleibt. Senckenberg will den Transformationsprozess des eigenen Hauses als 'Projekt Senckenberg' zum Thema der Fachöffentlichkeit aber auch der interessierten Öffentlichkeit machen. Der Kongress 'Exhibit Nature & Explain Science' war der Start für diesen Prozess, der das Ausbauprogramm von Senckenberg am Standort Frankfurt begleiten wird.
The PGE-patterns of shallow intrusive rocks of the Ferrar Large Igneous Province studied within our previous project are fractionated with respect to primitive mantle, R and Pd being strongly enriched over Ir and Ru (IPGE), correlating with the degree of magma differentiation. While the compatible IPGE are uniformly depleted like Ni and the chalcophile element Cu is uniformly enriched with further differentiation, R and Pd either exhibit enrichment or depletion. The coupled enrichment trend with Cu is unknown from any other volcanic field in MORB-, ocean island- or flood basalt environments. Based on the existing data set on rock chemistry and petrography we are unable to deduce physicochemical differences that may explain the compatible or incompatible behaviour of Pt and Pd during differentiation. Within the project applied here for, we will test the model that internal physicochemical variations in shallow upper crustal magma bodys during in situ - differentiation are responsible for the observed fractionation patterns. Aside from whole-rock analyses we will identify the PGE-bearing mineral phases. These studies will be performed exclusively on already taken samples from sills and the Dufek Intrusion provided by Prof. Woerner, Goettingen, and Prof. Mukasa, Univ. of Michigan, USA and taken by the applicant during the expedition GANOVEX IX in 2005/06. The project is intended to be the initiation of detailed investigations on the PGE internal stratigraphy in the Dufek Intrusion within the framework of two IPY-projects (MESCHEDE et al. 2004, MUKASA 2004
The study aims in improving our understanding of the deglaciation history of the West Antarctic Ice Sheet after the last glacial maximum. It builds on ongoing self-financed investigations in Bellingshausen Sea and concentrates on the continental shelf of Pine Island Bay in Amundsen Sea. This region is extremely important, because it is located offshore from Pine Island Glacier and Thwaites Glacier, which exhibit the most rapid ice thinning and grounding line retreat in present-day Antarctica. Mainly sediments from the continental shelf, but also from a few sites at the continental slope will be investigated for their clay mineral assemblages. Surface samples will be investigated to map the distribution of the individual clay minerals in order to identify different clay mineral provinces, source areas and present transport pathways and processes. Core samples will be investigated to decipher temporal and spatial changes in the clay mineralogical signature in order to reconstruct the maximum glacial extent of the ice sheet and glaciers, the ice flow directions, the subglacial and gravitational depositional processes and the retreat history of the ice sheet. The proposed investigation is linked to comprehensive research activities at British Antarctic Survey in Cambridge and at Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research in Bremerhaven, which comprise the full range of geophysical, sedimentological, geochemical, stratigraphical and palaeontological studies.
Umweltchemikalien mit störender Wirkung auf das neuroendokrine System haben in den letzten Jahren zunehmend größeres Interesse erlangt. Die meisten der heute bekannten hormonaktiven Stoffe zeigen estrogene Aktivität. So auch das Organochlor-Insektizid Methoxychlor, das als Ersatz für das heute verbotene DDT eingesetzt wird. Für seinen Abbau in der Leber sind unter anderem die Cytochrom-P450-Monooxygenase-Isoformen CYP1A1, CYP1A2 und CYP3A4 bekannt. Der Abbau von Methoxychlor erfolgt durch Demethylierung und aromatische Hydroxylierung zu mono-Hydroxy-methoxychlor (Mono-OH-M), bis-Hydroxy-methoxychlor (Bis-OH-M), Catechol-methoxychlor und tris-Hydroxy-methoxychlor (Tris-OH-M). Außer Bis-OH-M treten diese Metaboliten als Enantiomere auf. Während CYP1A2 z.B. vorwiegend (R)-Mono-OH-M bildet, katalysiert CYP1A1 eine stärkere Bildung von (S)-Mono-OH-M. CYP3A4 demethyliert Methoxychlor dagegen ohne Bildung eines enantiomeren Überschusses; es entsteht ein Racemat. Nicht Methoxychlor selbst, sondern seine (Säuger-) Metaboliten zeigen eine unterschiedlich stark ausgeprägte estrogene Wirksamkeit. So wurde berichtet, dass z.B. Bis-OH-M stärker wirksam als Mono-OH-M ist; in vitro zeigte (S)-Mono-OH-M eine stärkere Bindung an den Estrogenrezeptor als (R)-Mono-OH-M. Im Rahmen des Projekts soll der Umsatz und Metabolismus von 14C-Methoxychlor in P450-transgenen und nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen unterschiedlicher Spezies untersucht werden. Entstehende Metaboliten sollen quantifiziert, identifiziert und isoliert werden. Enantiomere von Metaboliten sollen ebenfalls identifiziert und isoliert werden. Abschließend soll die estrogene Aktivität der Testsubstanz und der aus den Zellkulturen isolierten Metaboliten in Biotests ermittelt werden. Hauptziel beim Einsatz der P450-transgenen Zellkulturen soll es auch sein, am Beispiel von Methoxychlor aufzuzeigen, dass diese Pflanzenzellkulturen geeignet sind, Metaboliten von besonderem Interesse in größerer Menge (biotechnologisch) für weitere Untersuchungen, wie z.B. Biotets, zu produzieren. Bei den nicht-transgenen Pflanzenzellkulturen stehen Untersuchungen zur Bildung der Methoxychlor-Metaboliten im Vordergrund. Anhand von Biotests und Literaturdaten soll eine Abschätzung der endokrinen Wirkung der Insektizid-Rückstände erhalten werden.
Project summary: The Äspö Hard Rock Laboratory (HRL) in south Sweden is a 3.6 km long and up to 500 m deep tunnel devoted to the exploration of the deep biosphere within continental granitic rocks. Here, a number of deep groundwater seepage sites and associated ponds are accessible, which both exhibit an enormous diversity of aerobic and anaerobic, mainly chemolithotrophic microorganisms. This window into microbiology of the deep biosphere may serve as a model system for the interaction of microbiological processes and mineral precipitation within the continental vein systems. Central part of the project is a multidisciplinary analysis of biodiversity, structure and physiological effects of this chemolithotrophic system to establish specific signatures for tracing deep biosphere communities in continental settings. Several proxies will be used as a basis for modelling of biomass fluxes in the upper continental crust. Vein minerals, as potential archives for fossil deep biospheres, will be investigated to test the application of the results for interpretation of the fossil record.
Ziel des Forschungsvorhabens war ein systematischer Vergleich der Rekrutierung von Foci-bildenden Doppelstrangbruch-Reparaturproteinen und Signalfaktoren nach Ionen-Mikrobestrahlung mit unterschiedlichen Ionen und bei unterschiedlichen Ionenenergien und nach UVA-Laserbestrahlung. Verglichen werden sollten die Kinetik der Bildung und die Persistenz der Foci sowie ihre Anzahl und Anordnung entlang der Bahnspur. Dies sollte klären, ob die mit den verschiedenen experimentellen Systemen erzielten Daten in der Literatur vergleichbar sind und die Grundlage für ein Verständnis eventuell auftretender Unterschiede legen. Ergebnisse: Es wurden mittels der Object Counting Methode nach Ionenbestrahlung und UVA-Laserbestrahlung die Struktur von Foci (Größe, Helligkeit, Homogenität) und deren zeitliche Veränderung analysiert. Unter den gewählten experimentellen Bedingungen bestand große Ähnlichkeit zwischen Ionen- und UVA-Laser-generierten Foci hinsichtlich Struktur, Kinetik der Rekrutierung und Persistenz. Somit sollte unter bestimmten Umständen die Übertragbarkeit von UVA-Laser-Ergebnissen auf die Situation nach ionisierender Bestrahlung möglich sein. Nach Ionenbestrahlung ist die Zahl der Foci entlang einer Bahnspur - zumindest bei LET größer als 86 keV/Mikro m - weitgehend unabhängig von der Zahl der DSB. Daher kann die Focizahl nach Ionenbestrahlung nicht für eine DSB-Quantifizierung herangezogen werden und die Frage der RBW von dicht-ionisierender Strahlung für die Induktion von DSB kann weiterhin nicht befriedigend geklärt werden.
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