Das südliche Afrika ist einer der Hotspots des Klimawandels. In Namibia treten einige der extremsten Klimaregime der Welt auf, vom kalten Benguela-Strom zur hyperariden Küstenwüste Namib. Nebel und niedrige Wolken sind typische Erscheinungen der Region. Sie beeinflussen die Küstenregion und liefern weiter landeinwärts einen höheren Beitrag zum Wasservolumen als Niederschlag. Nebel und niedrige Wolken spielen damit eine zentrale Rolle in der Bereitstellung kritischer limitierender natürlicher Ressourcen in empfindliche Ökosysteme: Wasser, Nährstoffe und Licht. Das wissenschaftliche Verständnis der mikrophysikalischen und chemischen Mechanismen der Bildung, Zusammensetzung und letztlich der Aufnahme und Verteilung von Aerosol-Nährstoffen ist jedoch noch unvollständig. Um die bestehenden Verständnislücken zu schließen wird hier mit dem AEROFOG-Projekt ein interdisziplinärer Ansatz vorgeschlagen, der Atmosphärenwissenschaften, Fernerkundung und Ökologie umfasst. Eine solch umfassende Betrachtung der Materie ist unverzichtbar. AEROFOG zielt auf ein verbessertes Verständnis des Einflusses von Aerosolen auf Nebelentwicklung, dessen chemische Zusammensetzung und seinen Einfluss auf die lokale Biogeochemie. Dabei werden detaillierte Messungen von Aerosol, Deposition und Nebelchemie sowie mikrophysikalischer Größen bei zwei intensiven Feldmesskampagnen im Süd-Winter und Süd-Sommer an Küsten- und Wüstenstationen durchgeführt, um eine große Anzahl von verschiedenartigen Nebelereignissen erfassen zu können. Zusätzlich werden Studien zur Wirkung von Nebel auf die lokale Biogeochemie und insbesondere endemische Pflanzenarten durchgeführt. Diese Messungen stellen die Grundlage für Multiphasen-Prozess-Modellierung der Aerosol-Nebel-Interaktionen dar, womit ein neues Verständnis von Nebel-Mikrophysik und -Chemie erzielt wird. Aus zeitlich hochaufgelösten Satellitendaten werden räumliche und zeitliche Muster der Nebelverteilung ermittelt und mit den Modell- sowie experimentellen Erkenntnissen verschnitten. Zusammengenommen wird mit diesem interdisziplinären und kooperativen Projekt eine Reihe von Erkenntnislücken geschlossen und werden erstmalig Einsichten in die Verteilung und Eintragung nebelgetragener Nährstoffe in ariden Ökosystemen wie der Namib gewonnen und damit eine wichtige Grundlage für Klimaprojektionen und Ökosystemgesundheit gelegt.
Im Rahmen von Kili-SES befasst sich SP6 mit Landnutzung, Management und Naturschutz als Triebkräfte der biologischen Vielfalt. In Kili-SES-1 erwiesen sich Landnutzungsveränderungen durch Bevölkerungswachstum als Schlüsselfaktoren an den unteren Hängen des Kilimandscharo. Es bleibt die Frage, ob die jüngsten Wald- und Buschbrände in den oberen Regionen auf veränderte klimatische Bedingungen hinweisen. Wir wollen den Ursprung und die Folgen dieser Brände als potenziell schädliche NCP auf Landschaftsebene untersuchen. Dabei konzentrieren wir uns auf die biologische Vielfalt und die Wasserbilanz im Nationalpark (zusammen mit SP1) und prüfen, ob solche Brände in den letzten Jahrzehnten zugenommen haben. Da die NCPs stark von der biologischen Vielfalt und dem Funktionieren der Ökosysteme abhängen, untersuchen wir, wie der Mensch die biologische Vielfalt, das Funktionieren der Ökosysteme und folglich das menschliche Wohlbefinden verbessern kann. Konkret wollen wir (zusammen mit SP1 und 2) das ökologische Potenzial für eine Transformierung durch Anpflanzung einheimischer Bäume prüfen, ergänzend zu den Studien von SP3-5. Der Fokus soll auf Auwäldern als wichtige Biodiversitätskorridore und traditionellen Agroforstsystemen als nachhaltige Landnutzungsformen liegen. Während in Kili-SES-1 der Kilimandscharo als isoliertes System betrachtet wurde, planen wir nun eine Erweiterung unserer Perspektive unter Einbeziehung des umliegenden Landschaftskontextes. Der Kilimandscharo war einst mit anderen Bergen durch Waldkorridore verbunden, die als Wanderwege dienten und die biologische Vielfalt beeinflussten, entscheidend für die Widerstandsfähigkeit gegenüber Umweltveränderungen. Ziel ist die Analyse der ökologischen Konnektivität und Telekopplung im Hinblick auf Naturschutzpolitik. Hierzu wollen wir mit umfangreichen Daten zu Pflanzen, Arthropoden und Kleinsäugern die frühere biologische Vielfalt ohne menschlichen Einfluss modellieren, um die ungleiche Verteilung endemischer Arten zu untersuchen, eine kontroverse biogeographische Frage in Ostafrika. Der Kilimandscharo und die umliegenden Berge sind unterschiedlich geschützt (Nationalparks, Natur- und Waldreservate), mit zunehmend fragmentierten Schutzgebieten. Durch Hochskalierung und Modellierung der Biodiversität unter Verwendung von Hyperspektralbildern (zusammen mit SP7) planen wir die sich daraus ergebenden Biodiversitätsniveaus und Bedrohungen zu vergleichen, einschließlich der Auswirkungen der Einbeziehung der Waldgürtel des Kilimandscharo und Meru in Nationalparks im Jahr 2006, die möglicherweise illegale Aktivitäten in die umliegenden Berge verlagert haben. Zusätzlich zu diesen Themen wollen wir weiterhin langfristige Klima- und Dendrometriedaten erheben und umfassendes Monitoring von Gefäßpflanzen, Flechten und Moosen durch (ergänzt durch Pilze) durchführen. So hoffen wir ein Niveau und eine Qualität ökologischer Daten zu erreichen, die für Kili-SES wichtig und für ein tropisches Gebirge einzigartig sind.
Ein Vergleich der Artendiversität von antarktischen und arktischen Cyanobakterienmatten (Cyanomatten) durch unsere Arbeitsgruppe weist auf eine überraschend hohe Übereinstimmungsrate der Arten hin (Kleinteich et al. 2017). Da es höchst unwahrscheinlich ist, dass sich diese Arten unabhängig voneinander in beiden polaren Regionen entwickelten, wird vermutet, dass Vögel oder Aerosole den Transport von Cyanomatten von der Arktis in die Antarktis ermöglichen. Entsprechend untersucht dieses Projekt den Einfluss des Klimawandels auf die potentielle Etablierung von Temperatur-toleranteren, nicht-endemischen Cyanobakterien (Xeno-Cyano) und deren Parasiten (Xeno-Parasiten) in antarktischen Gebieten und welche Konsequenzen dies für das antarktische Cyanomatten-Ökosystem hat. Wir konnten durch frühere Experimente den Einfluss von erhöhter Temperatur auf die Artendiversität und Toxinproduktion in antarktischen Cyanomatten nachweisen (Kleinteich et al. 2012). Da antarktische Gebiete einem kontinuierlichen Verlust der Eisdecke ausgesetzt sind, liegt die Vermutung nahe, dass nicht-endemische Cyanobakterien bisher unbesiedelte Gebiete erschließen bzw. werden endemische Cyanobakterien aufgrund ihrer schlechteren Anpassung an nicht-endemische Parasiten aus bereits besiedelten Gebieten verdrängt. Entsprechend hat dieses Projekt vier Hauptziele: Fest zu stellen ob 1.) sich in historischen Cyanomatten (1902, Scott Expedition) und den letzten 30 Jahren (1990, 1999/2000, 2010, 2021/2022) aus Rothera, Byers Halbinsel und McMurdo diese Xeno-Cyano und -Parasiten nachweisen lassen; 2.) Cyanomatten aus Spitzbergen eine vergleichbare Speziesverteilung (Cyanobakterien, Viren und Pilze) aufweisen wie auf der antarktischen Halbinsel (vermuteter Haupteintragungsort arktischer Spezies über Aerosole oder Vögel); 3.) eine Temperaturerhöhung durch Plexiglasabdeckung in den Cyanomatten auf Rothera und Byers zu einer Veränderung der Cyanodiversität, Toxinproduktion und verstärkt Parasitierung durch Viren und Pilze führt; und 4.) die Infektion mit arktischen Cyanomatten und Temperaturerhöhung bei antarktischen Cyanomatten im Labor nachweislich zu Veränderungen der endemischen Cyanomattendiversität führt. Die Diversitätsanalyse der Cyanomatten erfolgt durch Illumina (16S, ITS, g20 Gene) und Shotgun Sequenzierung. Die Abundanz von Viren und Pilzen wird durch ddPCR bestimmt und der Nachweis der Cyanotoxine erfolgt durch PCR, ELISA und UPLC-MS/MS. Die erhobenen Daten dürften die Eroberung und hiermit profunde voranschreitende Veränderung des antarktischen Cyanomattensystems durch nicht-endemische Spezies nachweisen. Durch die SARS-Cov2 Pandemie konnte die Hypothese, dass Vögel die Vektoren von Cyanomatten-Material sind, nicht getestet werden. Dennoch werden wir Cyanomatten aus unmittelbarer Nähe zu Vogelnistplätzen in Spitzbergen untersuchen. GPS-tracking Daten sollten mögliche Zusammenhänge zwischen Vogelmigration und der Verbreitung nicht-endemischer Cyanos und ihrer Parasiten aufdecken.
Durch Überweidung, Desertifikation und Klimawandel ist der Nordosten des Irans (Region Golestan) durch gravierende Landnutzungsprobleme geprägt. Zur Sicherung der Ernährungsgrundlage der lokalen Bevölkerung und zum Erhalt der natürlichen Ressourcen (Boden, Wasser, Biodiversität) soll daher im Rahmen eines Promotionsprojektes ein nachhaltiges Anbausystem entwickelt werden. Ziel des Vorhabens ist es, ein neues Anbausystem zu entwickeln, welches einerseits einen permanenten Bodenschutz, sowie anderseits die nachhaltige Produktion von Getreide- und Futterpflanzen ermöglicht. Für dieses Anbausystem wird erstmalig der Mischfruchtanbau von Gerste und Vetivergras mit der endemischen Art Salsola turcomanica (Chrysopogon zizanioides) untersucht. Das Vorhaben basiert dabei auf einem Co-Design Ansatz der mittels Methoden der partizipativen Aktionsforschung (AF) Landwirte, Hirten, Wissenschaftler und agrarpolitische Entscheidungsträger der Region Golestan von Anfang an in die Entwicklung des neuen Anbauverfahrens involviert. Im Rahmen der AF werden SWOT-Analysen zur Bewertung der aktuellen Landnutzungsprobleme und zur Akzeptanz und Praktikabilität des neuen Anbauverfahrens durchgeführt. Nach erfolgten Wildsammlungen wird erstmalig von Salsola turcomanica Saatgut hergestellt und anschließend, kombiniert mit Gerste und Vetivergras in Parzellen- und On-farm Versuchen getestet.
Das Biodiversitätsprojekt 'Löffelkraut & Co.' leistet einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung und nachhaltigen Sicherung der Vorkommen des in Bayern endemischen Bayerischen Löffelkrauts und weiterer, teilweise stark gefährdeter und/oder endemischer Begleitarten. Zentrales Anliegen des Projekts ist der langfristige Erhalt und Schutz kalkoligotropher Quellen, Quellbäche und Quellmoore als Lebensraum einer ausgesprochen empfindlich auf Veränderungen reagierenden und deshalb in höchstem Maße schutzbedürftigen Flora und Fauna. Um dies zu erreichen werden teilweise völlig neue Wege beschritten: neben den üblichen Artenhilfsmaßnahmen (Monitoring der Vorkommen, Optimierung vorhandener bzw. Ausarbeitung und Umsetzung von Pflegeplänen, Flächensicherung durch langfristige Bereitstellung für Naturschutzzwecke bzw. Ankauf/Pacht) besteht ein wesentlicher Arbeitsschwerpunkt im Aufbau und der Verstetigung eines engmaschigen Netzwerks aus Behörden, Pflegeverbänden, Naturschutzverbänden und ortskundigen, ehrenamtlich tätigen Betreuerinnen und Betreuern. Das Betreuungssystem aus speziell geschulten und eingewiesenen Ortskundigen wird exemplarisch für die Projektarten entwickelt und kann auf andere Biodiversitäts- und Artenhilfsprojekte übertragen werden. So wird eine kontinuierliche Betreuung der Vorkommen gewährleistet, was bisher im Rahmen der projektmäßig ablaufenden Artenhilfsprogramme nicht möglich war.
Der Böhmische Enzian (Gentianella bohemica) ist eine endemische, vom Aussterben bedrohte Art der Böhmischen Masse, welche durch landwirtschaftliche Intensivierung oder Nutzungsaufgabe in der jüngeren Vergangenheit stark zurückgedrängt worden ist. Die auf extensiven Wiesen und Weiden vorkommende zweijährige Pflanze zeigt eine saisonale Differenzierung in früh- und spätblühende Sippen, wobei frühblühende Populationen nur noch aus dem niederösterreichischen Waldviertel bekannt sind. Im Rahmen des Projektes wird mittels DNA Fingerprint Technik untersucht, wie sich die genetische Struktur und Diversität der beiden phänologisch nicht überschneidenden Sippen über verschiedene Generationen hinweg unterscheiden. Ausgangspunkt ist die nun fast 120 Jahre alte und immer noch kontrovers diskutierte Hypothese des Wiener Botanikers und zeitweiligen Rektors der Universität Wien, Richard Wettstein, zur Entstehung früh- und spätblühender Sippen verschiedener Wiesenpflanzen. Entsprechende populationsgenetische Untersuchungen am Böhmischen Enzian sollen klären, in welchem Verhältnis die beiden Blüh-Sippen zueinander stehen; ob sie evolutionär eigenständige Linien bilden, die jeweils einen voneinander unabhängigen zweijährigen Rhythmus erkennen lassen; oder ob es einen genetischen Austausch zwischen diesen beiden Linien gibt. Die zu erwartenden populationsgenetischen Ergebnisse liefern zudem wertvolle Grundlagen für eine Bewertung der Überlebenschancen der Waldviertler Populationen von Gentianella bohemica sowie der möglichen Auswirkungen oder Erfolgsaussichten von Wiederansiedlungsversuchen. Darüber hinaus können sie bei der Auswahl geeigneter Populationen für Neuansiedlung oder Verstärkung von Populationen hilfreich sein.
Im Zuge eines Reaktorunfalls kann es zu einer Freisetzung von radioaktiven Aerosolen kommen. Diese lagern sich zusammen mit dem kondensierenden Dampf an der Containmentoberfläche ab. Weiteres Kondensat führt zum Abwaschen der Aerosole. Dies verändert die anfängliche Verteilung der Aerosole und damit die Strahlenbelastung. Daher spielt eine zuverlässige Beschreibung des Abwaschvorgangs eine wichtige Rolle hinsichtlich der Sicherheitsanalysen. Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines genaueren Modells zur Beschreibung des Abwaschens. Die auftretenden Strömungsmuster und deren Effizienz hinsichtlich des Abwaschvorganges stehen dabei im Fokus. Das Modell wird durch experimentelle Daten einschließlich der Daten aus der THAI-Anlage validiert und in das COCOSYS Programm implementiert. Die Zielsetzungen sind: (1) Aufbau einer Datenbasis mit Hilfe von Projektpartnern und Literatur bezüglich verschiedener Muster der Wasserfilmströmung. (2) Entwicklung und Validierung eines neuen Modellansatzes mit Hilfe der mechanistischen Analyse der einzelnen physikalischen Vorgänge des Aerosolabwaschens an Wänden. (3) Erweiterung des Containment-Programmes COCOSYS durch Implementierung des Modells. Das Projekt wird in drei Schritte unterteilt. Der 1. Schritt wird in der Aktualisierung des Wissensstands in Form einer Literaturrecherche und Erstellung einer Datenbasis bestehen. Der 2. Schritt besteht aus der Entwicklung und Validierung des neuen Modells. Dabei sollen die unterschiedlichen Vorgänge mit separaten Untermodellen beschrieben und anhand experimenteller Daten validiert werden. Wichtige Parameter, die in die Modelle einfließen sind, Übergangskriterien für das Strömungsmuster (Tröpfchen, Rinnsal, Film), Benetzungsrate, Neigung der Wand und Wasserlöslichkeit der Aerosole. Das Gesamtmodell wird am Ende mit Hilfe des Integraleffekts der Abwascheffizienz validiert. Die letzte Aufgabe besteht in der Implementierung des Modells in des COCOSYS und Bewertung der neuen COCOSYS-Version.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 32 |
| Wissenschaft | 12 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 32 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 32 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 21 |
| Englisch | 17 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 24 |
| Webseite | 7 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 25 |
| Lebewesen und Lebensräume | 30 |
| Luft | 18 |
| Mensch und Umwelt | 32 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 32 |