Die tiefe Biosphäre umfasst eine diverse aber nur wenig untersuchte Gemeinschaft aus Mikroorganismen in Sedimenten und Gesteinen. Mikrobiologische und geochemische Untersuchungen der letzten Jahrzehnte haben gezeigt, dass bakterielles und archeales Leben weit verbreitet ist in marinen Sedimenten und sich dort bis in Tiefen von mehreren Kilometern unter dem Ozeanboden erstreckt und noch in über hundert Millionen Jahre alten Ablagerungen überdauert. Bestimmungen von Zellzahlen und deren Extrapolation auf einen globalen Maßstab legen den Schluss nahe, dass die marine tiefe Biosphäre ein bedeutendes Reservoir an Kohlenstoff darstellt und durch ihren Stoffwechselreaktionen direkten Einfluss auf das Leben an der Erdoberfläche nimmt. Obwohl Mikroorganismen der tiefen Biosphäre somit vermutlich einen enormen Einfluss auf globale Stoffkreisläufe ausüben, ist vergleichsweise wenig über ihre Zusammensetzung und Aktivität mit zunehmender Sedimenttiefe und zwischen den unterschiedlichen Regionen der Weltmeere bekannt. Ein Bereich der Ozeane, für den zurzeit so gut wie keine Informationen hinsichtlich der Verbreitung und Zusammensetzung der tiefen Biosphäre vorliegt, ist der Kontinentalrand der Westantarktis. IODP Expedition 379 hat in dieser Region zwei kontinuierliche und überwiegend ungestörte Sedimentabfolgen von exzellenter Qualität erbohrt. Diese erlauben es erstmalig die tiefe Biosphäre in marinen Sedimenten der West Antarktis bis in eine Tiefe von ca. 800 m unter dem Meeresboden zu untersuchen. Änderungen im Porenwasserchemismus, wie das Aufzehren von Sulfat und das plötzliche Auftreten von Methan in einer Tiefe von ca. 670 Metern unter dem Meeresboden, liefen erste Hinweise auf die Existenz einer tiefen Biosphäre in dieser bis jetzt wenig untersuchten Region. Um die Gesellschaft an Mikroorganismen und die durch sie durchgeführten Prozesse qualitative und quantitative zu erfassen, wird in diesem Projekt ein Multiproxyansatz gewählt, der aus der Mengenbestimmung und Identifizierung von Verteilungsmustern von intakten polaren Lipiden, der Kohlenstoffisotopie leichter Kohelnwasserstoffe und direkten Zellzählungen besteht. Diese Untersuchungen werden durch komplementäre phylogenetischen Analysen und Kultivierungsexperimenten ergänzt. Ergebnisse der hier geplanten Untersuchungen werden damit neue Erkenntnisse hinsichtlich der Zusammensetzung und Verteilung der mikrobiellen Vergesellschaftung in einer Region unseres Planeten führen, welche mit Blick auf die tiefe Biosphäre komplettes Neuland darstellt.
Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.
Methoden des terrestrischen Carbon Dioxide Removal (tCDR) wie Aufforstung und Biomasseplantagen werden zuweilen als effektive, 'grüne' und sichere Varianten des Klimaengineering (CE) verstanden wegen ihrer Möglichkeit, die natürliche CO2-Aufnahme durch die Biosphäre zu erhöhen, und ihrer denkbaren ökonomischen Tragfähigkeit. Erkenntnisse aus der ersten Phase des CE-LAND-Projekts legen indes nahe, dass tCDR aufgrund schwieriger erdsystemischer und ethischer Fragen ebenso kontrovers wie andere CE-Methoden ist. CO2-Budgetierungen und rein ökonomische Bewertungen sind daher um profunde Analysen der natürlichen Begrenzungen, der Auswirkungen auf das Erdsystem mit damit verbundenen Unsicherheiten, der Tradeoffs mit anderen Land- und Wassernutzungen und der weitreichenden ethischen Implikationen von tCDR-Maßnahmen zu ergänzen. Analysen hypothetischer Szenarien der ersten Projektphase zeigen, dass effektives tCDR die Umwidmung großer Flächen voraussetzt, womit schwierige Abwägungsprozesse mit anderen Landnutzungen verbunden wären. Darüber hinaus zeigt sich, dass signifikante Nebenwirkungen im Klimasystem (außer der bezweckten Senkung der Weltmitteltemperatur) und in terrestrischen biogeochemischen Kreisläufen aufträten. CE-LAND+ bietet eine tiefergehende quantitative, räumlich explizite Evaluierung der nicht-ökonomischen Kosten einer Biosphärentransformation für tCDR. Potentielle Tradeoffs und Impakts wie auch die systematische Untersuchung von Unsicherheiten in ihrer Abschätzung werden mit zwei Vegetationsmodellen, einem Erdsystemmodell und, neu im Projekt, dynamischen Biodiversitätsmodellen analysiert. Konkret wird CE-LAND+ bisher kaum bilanzierte Tradeoffs untersuchen: einerseits zwischen der Maximierung der Flächennutzung für tCDR bzw. Biodiversitätsschutz, andererseits zwischen der Maximierung der Süßwasserverfügbarkeit für tCDR bzw. Nahrungsmittelproduktion sowie Flussökosysteme. Auch werden die (in)direkten Auswirkungen veränderten Klimas und tCDR-bedingter Landnutzungsänderungen auf Wasserknappheit (mit diversen Metriken und unter Annahme verschiedener Varianten des Wassermanagements) und Biodiversität quantifiziert. Die Tradeoffs und Impakts werden im Kontext von neben der Bekämpfung des Klimawandels formulierten globalen Nachhaltigkeitszielen - Biodiversitätsschutz, Wasser- und Ernährungssicherheit interpretiert - was sonst nicht im Schwerpunktprogramm vermittelt wird. Ferner wird das Projekt zu besserem Verständnis und besserer Quantifizierung von Unsicherheiten von tCDR-Effekten unter zukünftigem Klima beitragen. Hierzu untersucht es modellstrukturbedingte Unterschiede, Wachstum und Mortalität von tCDR-Pflanzungen unter wärmeren und CO2-reicheren Bedingungen und Wechselwirkungen zwischen tCDR-bezogenen Landnutzungsaktivitäten und Klima. Schließlich wird CE-LAND+ in Kooperationen innerhalb des Schwerpunktprogramms und mit einer repräsentativen Auswahl von Szenarien zur Evaluierung tCDR-bedingter Tradeoffs aus umweltethischer Sicht beitragen.
Exp. 370 diente der Erforschung des oberen Temperaturlimits der Tiefen Biosphäre vor dem Kap Muroto im Nankai Graben vor Japan. Dieser Standort ist charakterisiert durch einen extrem hohen Wärmefluss und sehr hohe Temperaturen, die an der Grenzfläche des Sediments zur Kruste bis zu 120 Grad C erreichen können. Dies entspricht der Maximaltemperatur bei der Leben bisher im Labor nachgewiesen wurde. Dieser Temperaturbereich umfasst ebenfalls den Bereich in dem Katagenese stattfindet, der thermische Zerfall von organischem Material zu flüssigen und flüchtigen Kohlenwasserstoffen. Es wird vermutet, dass dieses durch Katagenese gebildete labile und sauerstoffreiche oxidierte organische Material eine direkte Nahrungsquelle für die Mikrobengemeinschaften in diesen Sedimenten ist und somit eine direkte Kopplung der abiotischen und biotischen Zone darstellt. Die Hauptfragen in diesem Projekt sind: Welche und wieviele Mikroorganismen befinden sich in den Sedimenten nahe des Temperaturmaximums mikrobiellen Lebens? Bis in welche Tiefe, und können diese nachgewiesen werden? Wie ist mikrobielles Leben an diese extremen Bedingungen angepasst? Welche bioverfügbaren Verbindungen werden bei erhöhten Temperaturen aus dem organischen Material freigesetzt und inwieweit stellen diese eine Verknüpfung der tiefen Geo- und Biosphäre im Nankai Graben dar? Hierfür wird ein umfassender geochemischer Ansatz vorgeschlagen, der zum einen das Erstellen von Tiefenprofilen molekularer Lebenssignaturen vorsieht und zum anderen diese mit einer detaillierten Charakterisierung von löslichem und unlöslichem organischen Material (Kerogen) verknüpft. Diagnostische Biomoleküle wie z.B. intakte polare Membranlipide und Chinone werden hierbei mittels ultra-sensitiven massenspektrometrischen Methoden identifiziert und quantifiziert. Qualität und Bioverfügbarkeit des organischen Materials bei erhöhten Temperaturen soll mit einer Kombination aus Elementaranalyse und massenspektrometrischen, spektroskopischen und pyrolytischen Methoden untersucht werden. Zusätzlich wird die Bildung von potentiellen organische Substrate für die Mikrobengemeinschaften mittels wässriger Pyrolyse in Laborversuchen getestet. Diese Arbeiten stehen im direkten Bezug zu fundamentalen Fragen der Erforschung der Tiefen Biosphäre und versprechen wichtige Einblicke in Hinblick auf die Verteilung von tief versenktem Leben und der Faktoren welche dessen Ausbreitung limitiert.
Dieses Projekt trägt zu Forschungsfragen der IODP Expedition 370: T-Limit of the Deep Biosphere off Muroto bei. Die Temperatur an Site C0023 (Nankai Trog, Japan) steigt bis 1.2 km Tiefe auf ca. 120 Grad C an - das Maximum dessen, was potentiell von Mikroorganismen toleriert werden kann. Nährstoffarme tiefe Sedimente werden wahrscheinlich bei 80-90 Grad C sterilisiert. Ziel der Expedition war es, herauszufinden, wie und gesteuert durch welche Faktoren sich die Mikroorganismen-Vergesellschaftung mit der Tiefe ändert und wo Leben erlischt. Teil des wissenschaftlichen Programms ist die Untersuchung mikrobiell nutzbarer Substrate und eindeutiger geochemischer und mikrobieller Signaturen, die eine Identifizierung von biotischem und abiotischem Bereich bzw. dessen Übergang ermöglichen. Es wurden hochauflösende und präzise Porenwasserdaten gewonnen, die Reaktionsfronten, potentielle mikrobielle Aktivität und hydrothermale Überprägung anzeigen. Ein Teil der Sedimente ist Methan- und Sulfat-frei. Mikrobielle Aktivität hängt also von anderen Elektonenakzeptoren als Sulfat ab. Aktuelle Studien zeigen, dass die klassische Redoxkaskade durch Fe- und Mn-Reduktion in methanführenden Sedimenten ergänzt werden muss und, dass biogeochemische Prozesse in natürlichen Systemen stärker durch Mineralogie als durch eine strikte Abfolge von Reaktionen, die sich aus theoretischen Berechnungen ergibt, bestimmt sind. Fe(III)-Reduktion ist eine der ältesten Formen der mikrobiellen Respiration. Eisenreduzierer können unter hohen T- und Druckbedingungen wachsen, was nahelegt, dass diese einen Großteil der tiefen Biosphäre ausmachen. Fe- und Mn wird in Sedimenten von Lokation C0023 freigesetzt. Durch sequentielle Extraktionen soll aufgezeigt werden, welche Fe- und Mn-Phasen als Elektronenakzeptoren verfügbar sind und wie stark primäre Minerale diagenetisch überprägt wurden. Von besonderem Interesse sind Aschelagen, die an anderer Stelle bereits als Hotspots für mikrobielles Leben identifiziert wurden. Diese sind zahlreich in C0023 Sedimenten und typischerweise reich an Fe und Mn. Mikrobielle Fe-Reduktion führt zu einer Anreicherung von 54Fe im Porenwasser und sich daraus bildenden authigenen Mineralen (z.B. Siderit, Magnetit). Dementgegen führen abiotische Reaktionen mit Sulfid zu einer Anreicherung von 56Fe in der gelösten Phase. Stabile Fe-Isotope von gelöstem Fe2+ und reaktivem Fe in der Festphase sollen genutzt werden, um biologische und abiotische Fe-Reduktion zu unterscheiden. Die d56Fe Signatur wird an Karbonat-gebundenem Fe, der Ferrihydrit+Lepidkrokit-Fraktion, Goethit+Hämatit sowie Magnetit gemessen. Weiterhin soll das Ausmaß der Sulfidisierung, die Auswirkungen auf die Interpretation von Daten zu magnetischen Eigenschaften hat, durch sequentielle Extraktion von Fe-Monosulfiden und Pyrit erfasst werden. Ziel des Projekts ist es, die Rolle von Eisenoxiden für mikrobielle Respiration und entsprechende diagenetische Alterationen in tiefen Sedimenten von Site C0023 zu erfa
Die BK50 stellt die Ergebnisse der bodenkundlichen Landesaufnahme für den Maßstab 1:50.000 dar. Zu den abgegrenzten Bodengesellschaften (Leit- und Begleitbodenformen) werden Bodentyp und Substrattyp benannt. Die detaillierte Horizontabfolge der Leitbodenformen wird mit charakteristischen Bodenparametern beschrieben wie z.B.: Horizontsymbolen, Substraten, Bodenarten, Grobbodenanteilen, Carbonatstufen, Humusstufen und bodenhydrologischen Kennwerten.
In den Gewächshäusern und Gärten botanischer Anlagen werden Pflanzen aus aller Welt gehegt und gepflegt. Die Einrichtungen sind Orte der Umweltbildung und der Forschung zur biologischen Vielfalt. Als lebendige Archive tragen sie wesentlich dazu bei, Artenvielfalt und genetische Vielfalt zu erhalten. In Berlin gibt es gleich drei solcher Anlagen: den Botanischen Garten und das Botanische Museum der Freien Universität Berlin, den Botanischen Volkspark Blankenfelde-Pankow und das Späth-Arboretum der Humboldt-Universität. Das Späth-Arboretum ist auch am Projekt „Urbanität und Vielfalt“ beteiligt, in dem seltene Wildpflanzen vermehrt und wieder in Berlin ausgepflanzt werden. Die Einrichtung im Süden Berlins gehört mit rund 20.000 Pflanzenarten, fast vier Millionen getrockneter Herbarbelege, einer DNA-Bank und einer Saatgutbank für Wildpflanzen zu den weltweit wichtigsten Sammlungs- und Forschungsstätten für Pflanzen, Pilze und Algen. Auf dem 43 Hektar großen Gelände finden sich 15 Gewächshäuser, eine pflanzengeografische Anlage, die die Pflanzenwelten verschiedener Erdteile nachbildet, und ein Arboretum. Eine Botanikschule unterstützt – als Kooperationseinrichtung der Senatsverwaltung für Bildung, Jugend und Familie –Berlins Schulen bei den Themen Botanik, Umweltbildung und nachhaltige Entwicklung. Die Schule bildet Lehrkräfte, Erzieherinnen und Erzieher weiter, entwickelt Unterrichtsmaterialien und bietet Schulklassen die Möglichkeit, anschaulich vor Ort zu lernen. Der Botanische Garten Berlin bildet dabei eine Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Gesellschaft: Die Forschung, die hier in Zusammenarbeit mit Institutionen weltweit geleistet wird, liefert Wissensgrundlagen, um die Biosphäre zu schützen und nachhaltig zu nutzen. Eins dieser internationalen Projekte ist „World Flora Online“, das 2020 erstmals alle 350.000 Landpflanzenarten der Welt in einer Online-Datenbank dokumentiert hat – ein Meilenstein der globalen Biodiversitätsforschung. Das Botanische Museum wird derzeit neu konzipiert. 2023 soll es Besucherinnen und Besuchern wieder offenstehen. Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin Die heute denkmalgeschützte Anlage in Pankow entstand 1949 als städtischer Schulgarten auf einem ehemaligen Rieselfeld am Stadtrand. Ihre Gestaltung orientiert sich am Raster dieser Rieselfelder. Nahe des Eingangs liegen, eingefasst von vielen Stauden, Schaugewächshäuser und ein Arboretum seltener Baumarten aus Asien und Osteuropa. Die anschließenden Parzellen spiegeln die eiszeitlich geprägte Kulturlandschaft mit Äckern und Alleen wider. Die weitgehend naturbelassene Niederung um den Zingerteich bildet ein Tor zur offenen Landschaft. Auf zwei Rieselfeldparzellen werden neue Formen urbaner Landwirtschaft praktiziert, die Umweltbildung und nachhaltige Entwicklung fördern: Die eine ist einer der vier Standorte des Bauerngartens. Hobbygärtnerinnen und -gärtner können auf kreisförmigen Beeten unter Anleitung Gemüse ziehen – zertifiziert mit dem Bioland- und dem europäischen Bio-Siegel. Auf der zweiten Parzelle macht ein Weltacker anschaulich, wieviel Anbaufläche heute nötig ist, um einen Menschen zu versorgen. Botanischer Volkspark Blankenfelde-Pankow Das Arboretum wurde 1879 als Schau- und Versuchsgarten der privaten Baumschule Ludwig Späth eröffnet. Ab 1961 entwickelte die Humboldt-Universität die Anlage zum botanischen Garten weiter, der heute rund 4.000 Arten beherbergt. Neben einer großen Sammlung an Gehölzen finden sich ein Steingarten, ein Teich mit Mooranlage, ein Gewächshaus und eine systematische Abteilung, in der die Pflanzen nach ihrer natürlichen Verwandtschaft sortiert sind. Forschungsschwerpunkte sind die Vielfalt und Evolution der Pflanzen mit Schwerpunkten auf Farnpflanzen und „Schmarotzerpflanzen“, also Arten, die ihren Wasser- und Nährstoffbedarf decken, indem sie Wurzeln oder Sprosse anderer Pflanzen anzapfen. Späth-Arboretum der Humboldt-Universität zu Berlin Besuchen Sie Berlins botanische Anlagen! Lernen Sie im Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin aktuelle Bürgerwissenschaftsprojekte kennen, helfen Sie beim Entziffern alter Herbaretiketten oder nehmen Sie eins der vielen weiteren Angebote wahr!
Naturschutzgebiete im Saarland: Bei dieser Schutzgebietskategorie handelt es sich um Gebiete, in denen ein besonderer Schutz von Natur und Landschaft in ihrer Ganzheit oder in einzelnen Teilen erforderlich ist. Schutzgebiete dieser Kategorie sind die am strengsten geschützten Gebiete. Insbesondere werden die wild lebenden Pflanzen oder Tiere, Biotope oder bestimmte Lebensgemeinschaften zu ihrem Erhalt, ihrer Entwicklung, aufgrund ihres seltenen Vorkommens oder auch aus wissenschaftlichen Gründen unter den gesetzlichen Schutz gestellt. Aktuell sind 121 Naturschutzgebiete unter Schutz gestellt. Für welche Gebiete welche Erfassungsschärfe vorliegt, kann aus dem Attribut-Feld „Erfassungsmaßstab“ abgelesen werden. Die Bestandskarte der Naturschutzgebiete im Saarland gibt Auskunft über die aktuell ausgewiesenen Naturschutzgebiete. Sachdaten/Attributinformationen: KENNUNG : Kennung OSIRIS; KENNUNG_ALT: alte Kennung (Meldung an BfN); NAME: Name des Schutzgebietes; ANZAHL_FL : Anzahl Flächen; FLAECHE_HA : Fläche in ha (offiziell) EINSPEICHERUNGSDATUM: Einspeicherungsdatum in OSIRIS; PROJEKT : Projektursprung; AMTSBLATT: Amtsblatt; AUSWEISUNG: ; UNTERLAGEN: Verordnung über das Naturschutzgebiet; GEOGENAU: Geometrische Genauigkeit; OBJBEM: Datum; ERFASSUNG: Maßstab; BEMERKUNG: Datum; ISPAPSCH : INSPIRE Application Schema; GBNR: Gebietsnummer (= KENNUNG); IN_KRAFT: In Kraft; AUSSER_KRAFT :Außer Kraft; IN_KRAFT_SEIT: In Kraft seit; INSDATE: Übernahmedatum ins GDZ; KERNZBSPH: Kernzone Biosphäre; NATURWZ: Naturwaldzelle; RECHTSGR: Link zur Verordnung;SCHUTZZIEL: Schutzzweck;VSG;FFH; Betrachtungsobjekt im GDZ; Export der MultiFeatureklasse (setzt sich zusammen aus flächenhaften Featureklasse GDZ2010.A_ngnschg und der Businesstabelle mit den Sachdaten (GDZ2010.ngnschg)) in die Filegeodatabase .
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