Das Projekt "Entwicklung von DNA-Markern im Kerngenom der Fichte (Picea abies L. Karst) zur Analyse der genetischen Variation und zum Nachweis von Inzucht in Waldbeständen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrbereich Forstgenetik durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Fortsetzung der erfolgreich begonnenen Entwicklung von DNA-Markern im Kerngenom der Fichte und das Testen dieser Marker auf einer breiteren Basis. Testpopulationen sind insgesamt 15 autochthone Fichtenbestände, die einen großen Teil des Verbreitungsgebietes dieser Baumart abdecken. Die bisher erzielten Ergebnisse (s. separaten Bericht) zeigen, daß die neu entwickelten Marker besonders gut zum Nachweis genetischer Variation innerhalb von Populationen und zum Test auf Inzucht geeignet sind. Aus diesem Grund wurde die Zielsetzung des Fortsetzungsantrages entsprechend erweitert. Zusätzlich werden alle neu entwickelten Genmarker zusammen mit konventionellen Isoenzym-Genmarkern zu einer Genkarte zusammengefügt. Damit sollen Voraussetzungen für den Nachweis von Korrelationen zwischen Genmarkern und phänotypischen Merkmalen sowie für die Nutzung im Rahmen markergestützter Selektion geschaffen.
Das Projekt "Regeneration in an Ethiopian montane forest with special emphasis on tree biology and nurse-tree functions" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. In the Munessa-Sheshamene region (Ethiopia) several plots of moderately disturbed natural forest and of exotic tree plantations have been investigated with respect to water relations and photosynthetic capcity of selected indigenous and exotic trees. This ongoing work is part of an ecosystem study conducted by soil scientists, geobotanists and plant ecophysiologists that aims at a scientific basis for a sustainable management of the Munessa forest as a model for other semideciduous forests of Ethiopia. The work shall be continued in two working packages, one of which will investigate the so-called nurse-tree effect. Juveniles of indigenous trees developing from seeds that accidentally arrived in a plantation of Eucalyptus saligna, E. globulus or Pinus patula grow significantly faster under the shelter of these 'nurse-trees' than in a natural forest. This unexpected nurse-tree effect will be studied in plantations with a successful regeneration of indigenous trees. In the second working package, regeneration ecology of important indigenous tree species will be studied, comprising modes of regeneration, regenerative capacity and the effective regeneration success under natural and plantation situations.
Das Projekt "Can the resistance and resilience of trees to drought be increased through thinning to adapt forests to climate change?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Recent and predicted increases in extremely dry and hot summers emphasise the need for silvicultural approaches to increase the drought tolerance of existing forests in the short-term, before adaptation through species changes may be possible. We aim to investigate whether resistance during droughts, as well as the recovery following drought events (resilience), can be increased by allocating more growing space to individual trees through thinning. Thinning increases access of promoted trees to soil stored water, as long as this is available. However, these trees may also be disadvantaged through a higher transpirational surface, or the increased neighbourhood competition by ground vegetation. To assess whether trees with different growing space differ in drought tolerance, tree discs and cores from thinning experiments of Pinus sylvestris and Pseudotsuga menziesii stands will be used to examine transpirational stress and growth reduction during previous droughts as well as their subsequent recovery. Dendroecology and stable isotopes of carbon and oxygen in tree-rings will be used to quantify how assimilation rate and stomatal conductance were altered through thinning. The results will provide crucial information for the development of short-term silvicultural adaptation strategies to adapt forest ecosystems to climate change. In addition, this study will improve our understanding of the relationship between resistance and resilience of trees in relation to extreme stress events.
Das Projekt "Konkurrenzdynamik und Vitalität von Buchen und Fichten in naturnahen Mischbeständen, ein Vergleich von Naturwäldern im Harz und in Südschweden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Waldökologie und Waldinventuren durchgeführt. Das europäische Verbreitungsgebiet der Buche scheint sich nach Norden und Osten auszudehnen. Es ist nicht nachgewiesen, ob und in welchen Bereichen es natürliche (kodominante) Mischbestände aus Buchen und fichten gibt, die sich über mehr als eine Waldgeneration hinweg als stabile Waldbestände erhalten. In naturnahen Beständen aus Buche und Fichte im Harz und in Südschweden soll die intra- und interspezifische Konkurrenzsituation der Baumarten anhand von Analysen der Bestandesstruktur, Verzweigungsentwicklung sowie Wurzelverteilung und mit dendroökologischen Methoden untersucht werden. So können neben kurz- und mittelfristigen Vorgängen insbesondere auch langfristige retrospektive Analysen zum Zusammenhang von Witterung, Standort und Konkurrenz durchgeführt werden, die eine Aussage zur Konkurrenzdynamik liefern. Ziel ist es, Aussagen über die langfristige intra- und interspezifische Konkurrenzdynamik in Buchen/Fichten-Mischbeständen und deren Steuerungsgrößen (in Abhängigkeit von der Mischungsform) zu treffen, um den Waldbau Konzepte für den Erhalt, die Begründung und die naturnahe Bewirtschaftung solcher Bestände zu liefern. Die interspezifische Konkurrenz von Fichte und Buche wurde bisher vorwiegend in getrennten ober- und unterirdischen Erhebungen und/oder in bewirtschafteten Beständen erforscht. Es ergeben sich Kenntnislücken zur Kopplung von ober- und unterirdischer Konkurrenz und zum Konkurrenzverhalten beider Baumarten weitgehend ohne menschliche Beeinflussung. Mit den beantragten Untersuchungen sollen diese Kenntnislücken geschlossen werden.
Das Projekt "The effect of potassium and calcium on wood formation and xylem/phloem physology" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Ions play a fundamental role in the physiology of cambial growth. To gain better knowledge about the role of K, Ca and P in wood formation, we intend to focus on plants grown under different K, Ca and P supply as well as on transgenic plants with modified ion transporter expression produced by P5 and/or P3. Two approaches will be applied on all differently treated plants in this project. First, structural and ultrastructural analysis of stem tissues (phloem, cambium, xylem) will be carried out throughout all seasons by image analysis and high resolution TEM. In order to correlate structural changes to biochemical variations, a second approach deals with the following analysis in all tissues: Seasonal changes of K, Ca and P will be measured by EDXA, whereas K and Ca will also be determined quantitatively by atomic absorption spectrometry. By generating antibodies against different potassium transporters we further will show their distribution in poplar stem tissues throughout all seasons by fluorescence and transmission electron microscopy. In order to correlate changes in ion content to sugar concentrations, seasonal variations of different sugars as well as starch will be determined enzymatically. To measure changes in the chemical composition of cell walls, FTIR-spectroscopy will be used to quantitatively detect a range of functional groups in the cell wall.
Das Projekt "Einfluß von Bodeneigenschaften auf die Verteilung von Wald und Savanne in der Chiquitania (Bolivien)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Warum sind die immergrünen Wälder auf dem präkambrischen Schilde in Ostbolivien kleinräumig Savannen eingesprengt? Angesichts von Jahresniederschlägen bei 1100 mm und meist geringer menschlicher Belastung kommen - außer auf den vernäßten sowie auf den weniger intensiv genutzten Standorten - zwei Faktoren als primäre Ursache in Frage: Nährstoffmängel und edaphische Trockenheit. Deswegen soll zum einen eine Analyse von Nährstoffgehalten und -vorräten durchgeführt werden, bei der zu unterscheiden ist zwischen stark und weniger stark von der Vegetation beeinflußten Parametern und bei der das ganze durchwurzelte Solum einzubeziehen ist. Zur Abklärung einer möglichen edaphischen Trockenheit müssen zum anderen die den Wasserhaushalt bestimmenden Faktoren sowie die nutzbare Wasserspeicherkapazität ermittelt werden. Die Untersuchungsergebnisse ermöglichen auch eine Bestimmung der Böden nach der FAOSystematik. Vegetationsaufnahmen sollen die präzise Zuordnung der verschiedenen Savannen- und Waldtypen zu den Bodeneigenschaften ermöglichen und floristische Gemeinsamkeiten mit Wäldern und Savannen anderer Gebiete ausloten. Eventuelle jüngste Formationsänderungen und Verschiebungen der Wald-Savannen-Grenze werden von den geobotanischen Untersuchungen ebenfalls aufgedeckt.
Das Projekt "The fate of phosphorus in forest and treeline ecosystems in Ecuador" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Fachbereich Geowissenschaften, Forschungsbereich Geographie durchgeführt. Even remote areas such as tropical montane forests suffer from continuously high atmospheric nitrogen (N) and phosphorus (P) deposition. In studies on ecosystem responses to atmospheric nutrient deposition, P cycling has played an underrated role compared to N, although P is thought to limit organism growth in main parts of the Tropics. Furthermore, the responses of tropical montane forests to atmospheric nutrient deposition might depend on the predicted climate change i.e., shifts in temperature and precipitation. Altitudinal gradients represent an ideal means to study environmental changes in tropical montane forests in southern Ecuador, because climate scenarios and unpublished trends in longer-term climate data predict increasing temperatures and decreased moisture which parallels the altitudinal gradient from 4000 m to 1000 m asl.Previous experiments, including the NUMEX experiment in Ecuador, showed that the main proportion of P added to forests to simulate atmospheric deposition was retained in soil. While total P pools in soil respond slowly to low P addition rates, the biological and geochemical processes underlying retention in the organic layer or in soil are expected to react faster. Our overarching objective is to assess the fate of fertilized P in the organic layer and in mineral soil and to elucidate the processes involved in P cycling in soil (immobilization and release rates by microorganisms, sorption/desorption, precipitation/dissolution) along the NUMEX-X altitudinal gradient (1000, 2000, 3000, 4000m; the latter including a Polylepis and a Páramo ecosystem). We will assess P fractions in soil and use a combination of 33P tracer studies and incubation experiments to disentangle biological and geochemical processes controlling P retention. The mechanistic understanding gathered by this proposal is crucial for predictions of ecosystems responses to the continuously high atmospheric N (and P) deposition, because single mechanisms might respond differently (and oppositionally) in the long run. Because the processes involved in P cycling are expected to respond faster to environmental changes than e.g., P pools in soil, these different responses are an essential basis to evaluate effects of environmental change and finally, to develop early-warning ecosystem indicators for environmental change.
Das Projekt "Seasonal regulation of ion- and metabolite transport between poplar shoot tissues" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Botanik I Molekulare Pflanzenphysiologie und Biophysik durchgeführt. We intend to investigate the molecular mechanisms of mineral nutrient dependent poplar physiology with special focus on potassium. This will be accomplished using two different approaches. 1. Molecular biology: We will study the regulation of ion channels and transporters by different environmental conditions, such as the effect of nutrition, salt, hormonal action, cold and drought during wood production and the dormancy-growth transitions. Phenotype analysis of transporter sense/antisense plants will be used to gain insights into the role of the transporters in tree physiology. On the basis of a laser-micro-dissection system, we will be able to prepare cDNA of distinct cell types and generate subtractive cDNAs to determine genes, specific for the differentiation of vessels and bast fibers. 2. Electrophysiological investigations: We will compare the functional properties of the transporters. Ion-fluxes and transporters, involved in cambial activation will be characterized in vivo and in vitro. The response to changes in e.g. the extracellular medium in vitro, will provide a measure for the regulation of ion transport by apoplastic factors in vivo. Based on this data sets we should be able to establish a model on the seasonal fluxes of potassium in relation to the transporter properties and dynamics in the context of tree physiology in general and xylogenesis in particular.
Das Projekt "Regulation des Gaswechsels durch schnelle Wurzelsignale bei Mais" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. In der ersten Projektphase konnte ausgeschlossen werden, daß die Stomataregulation bei Wiederbewässerung trockengestreßter Maispflanzen primär durch chemische Signale verursacht wird. Durch selektive Kompensation des hydraulischen und des elektrischen Signals wurde gezeigt, daß vermutlich das elektrische Signal den Anstieg der Gaswechselparameter nach der Wiederbewässerung initiiert. Die weiteren Untersuchungen haben zum Ziel, die noch offenen Fragen in der Regulation der Stomata durch nicht-chemische Signale mit ergänzenden Methoden zu klären. Dazu soll die Reaktion auf Wiederbewässerung sowohl im Phloem und im Xylem untersucht werden. Ferner soll mit Hilfe des THz-Imaging die Geschwindigkeit des aufsteigenden Wassers in der Pflanze ermittelt werden. Die Analyse der Blattproben auf Abscisinsäuregehalte werden auf Einladung von Prof.Dr. D. Hanke von Frau C. Koziolek in dessen Labor erfolgen.
Das Projekt "Anpassung des Feinwurzelsystems der Wirtschafts-Baumart Ceiba pentandra (L.) Gaertn. an die Standorte des Überschwemmungsbereiches und des Festlandes im amazonischen Tiefland Brasiliens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. Der Einfluß der Hypoxie und des Bodenwasserpotentials auf die Feinwurzelstruktur und die Mykorrhizierung der holzwirtschaftlich wichtigen Baumart Ceiba pentandra (Kapokbaum) soll am Standort in Zentralamazonien und unter kontrollierten Gewächshausbedingungen in Hamburg untersucht werden. Für diesen Zweck sollen einerseits Probenentnahmen auf der nicht überschwemmten 'Terra firme' und im Überschwemmungsgebiet 'várzea' während der Trocken- und Regenzeit erfolgen. Andererseits sollen Topfkulturen in Wuchskammern unterschiedlichen Bodenfeuchten und Überflutungen ausgesetzt werden. Die spezifischen morphologischen und anatomischen Anpassungsmerkmale bzw. Strukturen der Feinwurzeln, des Holzes und der Blätter sollen mit Hilfe histochemischer Methoden, der Licht- und Elektronenmikroskopie und der UV-Spektroskopie charakterisiert werden. Hochauflösende Messungen des Holzzuwachses sollen weitere Schlussfolgerungen zur Anpassungsfähigkeit von Ceiba pentandra an die ökologisch verschiedenen Standorte geben.
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| Bund | 55 |
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| Förderprogramm | 55 |
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| Boden | 43 |
| Lebewesen & Lebensräume | 55 |
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