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.
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.
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.
Vegetationsoekologische und oekologische Untersuchungen zum westfaelischen Endemiten Viola questphalica. Grundlagenforschung zum Schutz dieser seltenen Art.
Die Gesamtartenliste der sich im Süßwasser reproduzierenden Fische und Neunaugen Deutschlands umfasst 111 etablierte Arten. Eine Rote-Liste-Kategorie wird für die 90 indigenen und archäobiotischen Arten ermittelt. Die bundesweite Gefährdungsanalyse beruht auf den länderspezifischen Einschätzungen von 59 Expertinnen und Experten aus allen Ländern und wurde durch eine quantitative Auswertung der Befischungsdaten von 6.424 Messstellen aus den Programmen der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie bzw. der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie sowie Erkenntnisse aus weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen gestützt. Insgesamt werden 9 Arten als ausgestorben oder verschollen und 38 weitere als bestandsgefährdet (Rote-Liste-Kategorien 1, 2, 3 und G) eingestuft. Von Letzteren sind 11 Arten vom Aussterben bedroht. Der zuvor als ausgestorben betrachtete Tiefseesaibling Salvelinus profundus und der verschollen geglaubte Steingreßling Romanogobio uranoscopus wurden wiederentdeckt. Deutschland hat für die weltweite Erhaltung von 21 Arten eine erhöhte Verantwortlichkeit, darunter befinden sich 7 Endemiten. Süßwasserfische und Neunaugen werden maßgeblich durch Gewässerverschmutzung und -ausbau gefährdet. Darüber hinaus gibt das Schwinden von Süßwasserfisch- und Neunaugenbeständen durch die in den letzten Jahren vermehrt auftretenden Dürresommer einen Ausblick auf die potenziellen Auswirkungen des Klimawandels.
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.
Die (hyper-)aride chilenisch-peruanische Küstenzone zählt zu den wasserärmsten Gebieten der Erde. Pflanzenwachstum ist hier auf sog. Nebeloasen begrenzt, die von endemischen Spezies der Gattung Tillandsia spp. dominiert werden und ihren Wasserbedarf überwiegend aus dem Küstennebel decken. Diese Geoökosysteme sind sehr sensitiv gegenüber Klimaveränderungen und zeigen einen Rückgang der Tillandsia spp.-Bestände seit den 1970er Jahren. Die überregionalen und kleinräumigen Verbreitungsmuster der Tillandsia spp. können daher als Bioindikator für das raum-zeitliche Auftreten von Küstennebel fungieren. Bisher sind die genauen Umweltbedingungen dieser Nebel-Geoökosysteme und deren Gradienten entlang der chilenisch-peruanischen Küstenzone aber noch weitgehend unbekannt Ziel des Projekts ist daher eine multiskalige Erfassung der spezifischen Umweltfaktoren der Tillandsia spp.-Ökosysteme sowie die Modellierung ihrer geoökologischen Nische. Grundlage dafür bilden fernerkundungsbasierte Methoden zur Erfassung und Analyse der Verbreitungsmuster der Tillandsia spp.-Bestände auf Basis von Drohnen-Befliegungen und Satellitenaufnahmen. Zudem dienen populationsgenetische sowie klimatische Analysen der Nebel-Geoökosysteme dazu, die raum-zeitlichen Charakteristika und die Variabilität des Küstennebels, die Verbreitung der Tillandsia spp., sowie deren Abhängigkeit von ozeanisch-atmosphärischen Variablen zueinander in Beziehung zu setzen. Auf Basis einer geoökologischen Nischenmodellierung sollen potenzielle Verbreitungsareale der Tillandsia spp. unter verschiedenen Szenarien des globalen Klimawandels simuliert und Handlungsanweisungen zum Schutz von Artenvielfalt und Geoökosystemen abgeleitet werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 127 |
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| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 57 |
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| unbekannt | 3 |
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|---|---|
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|---|---|
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| Boden | 60 |
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