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WD 8 - 126/19 Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4-Pflanzen

Kurzinformation des wissenschaftlichen Dienstes des Deutschen Bundestages. 3 Seiten. Auszug der ersten drei Seiten: Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4-Pflanzen 1. C3- und C4-Pflanzen „C3-Pflanzen betreiben unter normalen Temperatur- und Lichtverhältnissen Photosynthese. Bei heißem und trockenem Wetter schließen sich die Spaltöffnungen, wodurch die Photosynthese- leistung sinkt. Bei normalen Temperatur- und Lichtverhältnissen ist der Grundtypus der Photosynthese, der in den sogenannten C3-Pflanzen stattfindet, am effektivsten. Bei heißem und trockenem Wetter schließen sich jedoch die Spaltöffnungen. Dann sind C4- bzw. CAM-Pflanzen im Vorteil. Bei C3-Pflanzen wird CO2 im Calvin-Zyklus bei der RuBisCO-Reaktion an Ribulose-1,5-bisphos- phat fixiert. Dabei entsteht eine instabile Zwischenstufe, die in zwei stabile Moleküle 3-Phospho- glycerat (3-PGA) zerfällt. 3-PGA ist aus drei Kohlenstoffatomen aufgebaut, daher der Name C3- Pflanzen. 3-PGA wird im Calvin-Zyklus weiter umgesetzt. Der überwiegende Teil höherer Pflanzen gehört zu den C3-Pflanzen. Um sich an Standort- bzw. Klimabedingungen optimal anzupassen, haben sich zudem besondere Formen der CO2-Fixierung entwickelt (C4- und CAM-Pflanzen).“ BMBF (2019). C3-Pflanzen. https://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=7812 „C4-Pflanzen binden CO2 besser als C3-Pflanzen. Sie haben sich an wärmere Regionen mit höhe- rer Lichteinstrahlung, also tropisches und subtropisches Klima angepasst. Normalerweise schließen Pflanzen bei hoher Umgebungstemperatur ihre Stomata, um Wasserver- luste durch Transpiration in Grenzen zu halten. Dadurch wird allerdings die Aufnahme von CO 2 für die Photosynthese erschwert. C4-Pflanzen haben daher einen Mechanismus entwickelt, um selbst geringste Mengen CO2 nutzen zu können. Im Gegensatz zu C3-Pflanzen besteht das erste Zwischenprodukt der Photosynthese bei C4-Pflan- zen – Oxalacetat - aus vier Kohlenstoff-Atomen. Mithilfe des Enzyms PEP-Carboxylase wird CO2 besonders effektiv gebunden. WD 8 - 3000 - 126/19 (26.09.2019) © 2019 Deutscher Bundestag Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 2 Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4- Pflanzen C4-Pflanzen können bei hoher Lichteinstrahlung und hoher Temperatur in kürzerer Zeit mehr Biomasse aufbauen als C3-Pflanzen. Entsprechend sind C4-Pflanzen vorwiegend an trockenen Standorten zu finden. Vor allem Gräser und Nutzpflanzen, wie Amarant, Hirse, Mais und Zucker- rohr nutzen die C4-Photosynthese.“ BMBF (2019). C4-Pflanzen. https://www.pflanzenforschung.de/index.php?cID=7812 2. Vorkommen der C4-Photosynthese im Pflanzenreich „Nur etwa drei Prozent der heute lebenden Gefäßpflanzen betreiben C4-Photosynthese. Da diese jedoch so effizient ist, machen sie ungefähr 25 Prozent der gesamten, auf dem Land betriebenen Photosyntheseleistung aus. Bekannte C4-Pflanzen sind Mais, Zuckerrohr, Amarant, Hirse und Chinaschilf. Die meisten gehören zu den Gräsern, gefolgt von Seggen. Doch auch bei einer Reihe von Zweikeimblättrigen gibt es diesen Stoffwechselweg, insbesondere bei den Fuchsschwanzge- wächsen und anderen Nelkenartigen, bei Wolfsmilchgewächsen und vereinzelt bei Windenge- wächsen und Korbblütlern. C4-Pflanzen wachsen schneller als C3-Pflanzen, bilden also in kürze- rer Zeit mehr Biomasse, was ihren landwirtschaftlichen Nutzen gegenüber anderen Pflanzen er- höht. Die C4-Photosynthese ist aus evolutionsbiologischer Sicht der jüngere und modernere Pho- tosynthesetyp. Die C3-Photosynthese gibt es schon seit über zwei Milliarden Jahren. Die C4-Pho- tosynthese hat sich erst vor 30 Millionen Jahren entwickelt. (…) Das Enzym Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/oxygenase (RuBisCO) ist dafür verantwortlich, dass alle photosynthetisch aktiven Pflanzen Kohlenstoffdioxid aufnehmen können, weshalb es vermutlich das mengenmäßig häufigste wasserlösliche Protein der Erde ist. C4-Pflanzen können mit viel weniger RuBisCO genau so viel Kohlenstoff aus der Luft fixieren wie C3-Pflanzen. So bleibt ihnen mehr Energie zum Wachsen.“ BMBF (2013). Die Evolution von C4-Pflanzen vorhersagen. Kann man C3-Pflanzen in C4-Pflanzen umzüchten? https://www.pflanzenforschung.de/de/journal/journalbeitrage/die-evolution-von-c4- pflanzen-vorhersagen-kann-man-c3-p-10069 C4-Pflanzen sind bei Wasserknappheit, hohen Temperaturen und Sonneneinstrahlung C3-Pflan- zen in ariden Klimazonen überlegen. So betreiben etwa 70 Prozent aller im Death-Valley-Natio- nalpark lebenden Arten eine C4-Photosynthese. Der Großteil aller C4-Gräser wächst in Regionen mit weniger als 30 Grad geographischer Breite. Seltener sind sie in kalten Regionen zu finden, wie z. B. in der borealen Zone zwischen dem 50. und 65. Breitengrad und in großen Höhenlagen. Es gibt einige kältetolerante C4-Pflanzen, die Frost sowie winterliche Temperaturen (−20 °C) überstehen können, beispielsweise C4-Gräser in den Anden. Vergleiche dazu: Rowan F. Sage, Ferit Kocacinar, David S. Kubien: C4 photosynthesis and tempe- rature. In: Raghavendra, Sage (Hrsg.): C4 photosynthesis and related CO2 concentrating mecha- nisms. 2011, S. 161–195. Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 3 Einzelfragen zur Photosynthese von C3- und C4- Pflanzen Unklar ist, warum es - bis auf ein paar wenige Ausnahmen - keine Bäume mit einer C4-Photosyn- these existieren. Rowan F. Sage schreibt dazu in einem Aufsatz aus dem Jahr 2017: "For reasons that are not fully understood, the C4 pathway is absent in trees, with the exception of a few rare species in Hawaii." Auf Hawaii existieren demnach nur vier Arten, darunter Euphorbia olowaluana (bis 10 m) und E. herbstii (bis 8 m). Euphorbia olowaluana wächst in trockenen Wäldern auf Hawaii, bildet aber kein dichtes Blätterdach. E. herbstii wächst größtenteils als Baum im Unterholz anderer Bäume und verfügt über eine ausgezeichnete Schattentoleranz. Vergleiche dazu: Rowan F. Sage: A portrait of the C4 photosynthetic family on the 50th anniver- sary of its discovery: species number, evolutionary lineages, and Hall of Fame. In: Journal of Ex- perimental Botany. Band 68, Nr. 2, 2017, S. e12–e13, https://academic.oup.com/jxb/ar- ticle/68/2/e11/2932223 ) *** Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)

Identifizierung von UV-Filter-Anreicherungsgebieten in der Ostsee - Untersuchung von Transportprozessen und Langzeitsenken im Wasser und Sediment

Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch organische UV Filter ist wissenschaftlich zunehmend besorgniserregend. Studien haben gezeigt, dass UV Filter potentielle negative Effekte auf Organismen haben können. Dies führte bereits zu ersten Anwendungsverboten einiger UV Filter in Sonnenschutzmitteln auf Palau und Hawaii. Die Ostsee ist eine beliebte Urlaubs- und Freizeitregion. Sie ist einem hohen anthropogenen Druck durch Verschmutzung ausgesetzt. Jener wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass eingetragene Schadstoffe sich in der Ostsee anreichern. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es jedoch nur wenige Studien über das Auftreten und das Langzeitverhalten von UV Filtern in der Ostsee. Der Fokus dieses Projektes soll es sein, ein grundlegendes, besseres Verständnis über das Verhalten und den Verbleib von UV Filtern in der Ostsee zu erlangen. Bisher wurden sie nur in Küstennähe (Wasserphase) und der offenen Ostsee (Oberflächensediment) detektiert. UV Filter werden hauptsächlich über die Wasserphase direkt bzw. indirekt in die Ostsee eingetragen. Es ist zurzeit nicht belegt, ob diese in der Wasserphase von küstennahen Gebieten bis in die offene Ostsee transportiert werden, ob sie in Buchten akkumulieren und ob es räumlich stark belastete Gebiete gibt. Der Schlüssel zu einem besseren Verständnis von möglichen Transportprozessen ist die Untersuchung der UV Filterdynamiken zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota. Es ist hinreichend bekannt, dass Schadstoffe wie z. B. persistente organische Schadstoffe mit der Frühjahrs- und Sommerblüte im Meerwasser abgereichert und mit der absinkenden Biomasse im Sediment angereichert werden. Dieser Prozess kann auch für den Transport von UV Filtern aus der Wasserphase ins Sediment von großer Bedeutung sein. Es wird angenommen, dass UV Filter an Sedimenten adsorbieren können, welche somit als Senke für sie fungieren könnten. Die Funktion der Sedimente als langzeitige Senke wurde bisher noch nicht eingehend untersucht. Die Erforschung von UV Filtern in unterschiedlichen Sedimentschichten im Zusammenhang mit einer Altersdatierung der Sedimente ist relevant, um die Bedeutung der Sedimentsenkenfunktion und den Verbleib von UV Filtern in der marinen Umwelt zu studieren. Zusätzlich wird die Möglichkeit eröffnet, die Anreicherung von UV Filtern in der Biomasse zu analysieren, um so den Transportprozess aus der Wasserphase ins Sediment zu untersuchen. Mehrere Kampagnen sind geplant, um die Wasser- und Sedimentphase und die Biomasse (Algenblüten) zu unterschiedlichen Jahreszeiten zu beproben. Die UV Filter-Konzentrationen werden mittels moderner analytischer Verfahren quantifiziert und qualifiziert. Die Ergebnisse werden grundlegend dazu beitragen (i) die regional belasteten Gebiete zu identifizieren, (ii) die Transportprozesse von UV-Filtern zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota besser zu verstehen und (iii) die Bedeutung der Sedimente als Langzeitsenke zu demonstrieren.

Erforschung der Oekophysiologie der Flechten und der hoeheren Pflanzen (z.B. Halophyten, Kulturpflanzen usw.)

(1) Poleotoleranz von Flechten der Stadt Wuerzburg (Kartierung, S-Gehalt, Pb-Gehalt-Beziehungen zur spezifischen Klimasituation). (2)Temperaturresistenz und photosynthetische Stoffproduktion von Flechten von extremen Standorten (im Bereich heisser Exhalationen auf Hawaii, in der Antarktis, in Australien, in Wuestengebieten). (3) Hitze- und Kaelteresistenz von Sukkulenten atlantischer Inseln. (4) Frostresistenz und ihre Ursachen bei Halophyten der Nordseekueste. (5) Frostresistenz und ihre Ursachen bei verschiedenen Sorten der Weinrebe.

Regeneration und Invasibilität des montanen Metrosideros-Regenwaldes auf der Insel Hawaii

Atmosphärische Treibhausgas-Konzentrationen

<p>Bedingt durch seine hohe atmosphärische Konzentration ist Kohlendioxid nach Wasserdampf das wichtigste Klimagas. Die globale Konzentration von Kohlendioxid ist seit Beginn der Industrialisierung um gut 50 % gestiegen. Demgegenüber war die Kohlendioxid-Konzentration in den vorangegangenen 10.000 Jahren annähernd konstant. Konzentrationen weiterer Treibhausgase tragen ebenfalls zum Klimawandel bei.</p><p>Kohlendioxid </p><p>Durch das Verbrennen fossiler Energieträger (wie zum Beispiel Kohle und Erdöl) und durch großflächige Entwaldung wird Kohlendioxid (CO2) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ angereichert. Diese Anreicherung wurde durch die Wissenschaft unzweifelhaft nachgewiesen.</p><p>Die weltweite Kohlendioxid-Konzentration lag im Jahr 2024 bei 422,79 (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>⁠) Kohlendioxid (<a href="https://gml.noaa.gov/webdata/ccgg/trends/co2/co2_annmean_gl.txt">NOAA 2024</a>). Hinzu kommen Konzentrationen weiterer Treibhausgase, die ebenfalls zum weltweiten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimawandel#alphabar">Klimawandel</a>⁠ beitragen.</p><p>Die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/uba-misst-neue-rekordwerte-fuer-kohlendioxid">Auswertung von Messungen</a> der atmosphärischen Kohlendioxid-Konzentration für das Jahr 2015 an den Messstationen des Umweltbundesamtes Schauinsland (Südschwarzwald) und auf der Zugspitze hat gezeigt, dass in diesem Jahr die Konzentration an beiden Stationen im Jahresdurchschnitt erstmals über 400 µmol/mol (ppm) lag. Zum Vergleich: Die Kohlendioxid-Konzentration aus vorindustrieller Zeit lag bei etwa 280 µmol/mol (ppm).</p><p>Auf Deutschlands höchstem Gipfel sind die Messwerte besonders repräsentativ für die Hintergrundbelastung der Atmosphäre, da die Zuspitze häufig in der unteren freien ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Troposphre#alphabar">Troposphäre</a>⁠ liegt und somit weitestgehend unbeeinflusst von lokalen Quellen ist. Im Jahr 2024 stieg der Jahresmittelwert auf der Zugspitze auf 424,2 µmol/mol (ppm) (siehe Abb. „Kohlendioxid-Konzentration in der Atmosphäre (Monatsmittel)“).</p><p>Lange Messreihen ergeben ein zuverlässiges Maß für den globalen Anstieg der Kohlendioxid-Konzentration. Dank ihrer Genauigkeit ermöglichen sie es, den Effekt der Verbrennung fossiler Brennstoffe von natürlichen Konzentrations-Schwankungen zu unterscheiden. Auf dieser Grundlage kann die langfristige Veränderung des Kohlendioxid-Vorrats in der Atmosphäre mit Klimamodellen genauer analysiert werden.</p><p>Die Auswertung der Messreihe vom aktiven Vulkan Mauna Loa auf Hawaii werden zur Bestimmung des globalen Kohlendioxid-Anstiegs genutzt, da sich die Messstation in größer Höhe und weit entfernt von störenden Kohlendioxidquellen befindet. Während in den 1960er-Jahren der jährliche Anstieg auf Mauna Loa (aktiver Vulkan auf Hawaii, wo) im Mittel noch bei 0,86 µmol/mol (ppm) Kohlendioxid lag, stieg der Welttrend in den vergangenen 15 Jahren im Mittel auf 2,47 µmol/mol (ppm) pro Jahr, in Mauna Loa auf 2,5 µmol/mol (ppm) pro Jahr. Gegenüber den 1950er-Jahren wurde damit der globale Kohlendioxid-Anstieg annähernd verdreifacht.</p><p>Methan</p><p>Bis 2024 stieg die weltweite Methan-Konzentration bis etwas über 1929,7 nmol/mol (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>⁠).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 2003 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Methan-Konzentration in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ (Monats- und Jahresmittelwerte)“).</p><p>Lachgas</p><p>Weltweit lag die Lachgas-Konzentration im Jahr 2024 bei über 337,7 nmol/mol (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppb#alphabar">ppb</a>⁠).</p><p>An der Messstation Zugspitze wurde für 2024 ein Jahresmittelwert von 338,5 nmol/mol (ppb) gemessen (siehe Abb. „Lachgas-Konzentration in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ (Monatsmittelwerte)“).</p><p>Beitrag langlebiger Treibhausgase zum Treibhauseffekt</p><p>In der Summe bilden Kohlendioxid (CO2), Methan, Lachgas und die halogenierten Treibhausgase den sogenannten ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhauseffekt#alphabar">Treibhauseffekt</a>⁠: Die langlebigen Treibhausgase leisteten 2023 einen Beitrag zur globalen Erwärmung <a href="http://www.esrl.noaa.gov/gmd/aggi/aggi.html">(NOAA 2024)</a> von insgesamt 3,485 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Verglichen mit dem Stand von 1990 ergibt dies eine Zunahme von fast 52 %. Dabei leistet atmosphärisches CO2 den vom Menschen in erheblichem Umfang mit verursachten Hauptbeitrag zur Erwärmung des Erdklimas. In Folge dieser Klimaerwärmung nimmt auch der sehr mobile und wechselnd wirkende Wasserdampf in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ zu. Im Vergleich zu CO2 ist dieser zwar deutlich maßgebender für die Erwärmung, atmosphärisches CO2 bleibt aber der vom Menschen verursachte Hauptantrieb.</p><p>Wie stark die verschiedenen langlebigen Klimagase im Einzelnen zur Erwärmung beitragen, ist in der Abbildung „Beitrag zum Treibhauseffekt durch Kohlendioxid und langlebige Treibhausgase 2023“ zu sehen. Der größte Anteil dabei entfällt auf Kohlendioxid mit etwa 66 %, gefolgt von Methan mit 16 %, Lachgas mit 6%, und den halogenierten Treibhausgasen insgesamt mit 12 %.</p><p>Obergrenze für die Treibhausgas-Konzentration</p><p>Um die angestrebte Zwei-Grad-Obergrenze der atmosphärischen Temperaturerhöhung mit einer Wahrscheinlichkeit von mindestens 66 % zu unterschreiten, müsste die gesamte ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/t?tag=Treibhausgas#alphabar">Treibhausgas</a>⁠-Konzentration (Kohlendioxid, Methan, Lachgas und F-Gase) in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a>⁠ bis zum Jahrhundertende bei rund 450 ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/p?tag=ppm#alphabar">ppm</a>⁠ Kohlendioxid-Äquivalenten stabilisiert werden. Dabei ist eine kurzfristige Überschreitung dieses Konzentrationsniveaus möglich (<a href="https://www.de-ipcc.de/270.php">IPCC-Synthesebericht</a>).</p><p>2023 lag die gesamte Treibhausgas-Konzentration bei 534 ppm Kohlendioxid-Äquivalenten (siehe Abb. „Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre“). Um die angestrebte Stabilisierung zu erreichen, müssen die globalen Treibhausgas-Emissionen gesenkt werden. In den meisten Szenarien des Welt-Klimarates (IPCC) entspricht dies einer Menge von weltweiten Treibhausgas-Emissionen zwischen 30 und 50 Milliarden Tonnen (Mrd. t) Kohlendioxid-Äquivalenten im Jahr 2030. Im weiteren Verlauf bis 2050 müssten die Emissionen weltweit zwischen 40 % und 70 % unter das Niveau von 2010 gesenkt werden und bis Ende des Jahrhunderts auf nahezu null sinken. Dazu sind verbindliche Zielsetzungen im Rahmen einer globalen Klimaschutzvereinbarung erforderlich.</p><p>Im Dezember 2015 vereinbarte die Staatengemeinschaft auf der 21. Vertragsstaatenkonferenz unter der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/klima/klimarahmenkonvention">Klimarahmenkonvention</a> (COP21) das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠-Übereinkommen von Paris. Darin ist zum ersten Mal in einem völkerrechtlichen Abkommen verankert, dass die durchschnittliche globale Erwärmung auf deutlich unter zwei Grad begrenzt werden soll. Darüber hinaus sollen sich die Vertragsstaaten bemühen, den globalen Temperaturanstieg möglichst unter 1,5 Grad zu halten. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Treibhausgas-Emissionen sobald wie möglich abgesenkt werden. In der zweiten Hälfte des Jahrhunderts soll eine globale Balance der Quellen und das Senken von Treibhausgas-Emissionen (Netto-Null-Emissionen) erreicht werden. Das bedeutet die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft und damit einen Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energieträger. Enorme Anstrengungen sind notwendig, um dieses Ziel zu erreichen, und zwar nicht nur in Deutschland, sondern in allen Staaten, insbesondere den Industrienationen. Zur Erreichung der Klimaziele hat Deutschland das <a href="https://www.bundesregierung.de/resource/blob/974430/1679914/e01d6bd855f09bf05cf7498e06d0a3ff/2019-10-09-klima-massnahmen-data.pdf?download=1">Klimaschutzprogramm 2030</a> verabschiedet.</p><p>Weiterführende Informationen</p><p>Auf den folgenden Seiten finden Sie weiterführende Informationen zu internationalen Klimabeobachtungssystemen:</p><p><em>Wir danken der Nationalen Administration für die Ozeane und die Atmosphäre (NOAA Global ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Monitoring#alphabar">Monitoring</a>⁠ Division) in Boulder, USA und dem Scripps Institut für Ozeanography, La Jolla, USA für die CO2-Daten des GAW Globalobservatoriums von Mauna Loa, Hawaii, sowie dem Mace Head GAW Globalobservatorium, Irland und dem AGAGE Projekt für die Lachgasdaten.</em></p>

WD 8 - 032/19 Literatur zu Künstlicher Intelligenz und „Automated Decision Making“ (ADM) in der öffentlichen Verwaltung

Kurzinformation des wissenschaftlichen Dienstes des Deutschen Bundestages. 3 Seiten. Auszug der ersten drei Seiten: Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Literatur zu Künstlicher Intelligenz und „Automated Decision Making“ (ADM) in der öffentlichen Verwaltung Literaturliste zum Thema „Artificial Intelligence and Automated Decision Making (ADM) in Public Administration:  Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste: o Arbeit zu Algorithmen: Sachstand WD 8 – 3000 – 031/17 „Algorithmen“ o Grundlegende Fragen zur Förderung von Künstlicher Intelligenz:  WD 8 - 3000 – 108/18: Organisationsformen zu Digitalisierung und Künstli- cher Intelligenz in einzelnen Ressorts der Bundesregierung  WD 8 - 3000 – 109/18: Forschungsförderung für Künstliche Intelligenz in Großbritannien  WD 8 - 3000 – 129/18: Zur Forschungsförderung Künstliche Intelligenz (KI)  WD 8 - 3000 – 131/18: Zu Ausgaben für Künstliche Intelligenz in ausge- wählten Ländern  Papiere der Europäischen Kommission/ des Europäischen Parlaments: o European Commission: A comparative overview of public administration charac- teristics and performance in EU28 (2018), ISBN: 978-92-79-80740-4, https://ec.eu- ropa.eu/social/BlobServlet?docId=19208&langId=en (hierin insbesondere Kapitel zur Digitalisierung). o Zu oben genannter Publikation „A comparative overview of public administration characteristics and performance in EU28“ Veröffentlichungen der einzelnen Staa- ten (insgesamt 29 Publikationen): https://publications.europa.eu/en/publication- detail/-/publication/3e89d981-48fc-11e8-be1d-01aa75ed71a1/language-en o Informationsseite der Europäischen Kommission zu „Artificial Intelligence fort eh public sector“: https://ec.europa.eu/knowledge4policy/ai-watch/topic/ai-public- sector_en o Studie im Auftrag des „European Parliament's Committee on Industry, Research and Energy“ zum Thema: „European Artificial Intelligence (AI) leadership, the WD 8 - 3000 - 032/19 (4. März 2019) © 2019 Deutscher Bundestag Die Wissenschaftlichen Dienste des Deutschen Bundestages unterstützen die Mitglieder des Deutschen Bundestages bei ihrer mandatsbezogenen Tätigkeit. Ihre Arbeiten geben nicht die Auffassung des Deutschen Bundestages, eines sei- ner Organe oder der Bundestagsverwaltung wieder. Vielmehr liegen sie in der fachlichen Verantwortung der Verfasse- rinnen und Verfasser sowie der Fachbereichsleitung. Arbeiten der Wissenschaftlichen Dienste geben nur den zum Zeit- punkt der Erstellung des Textes aktuellen Stand wieder und stellen eine individuelle Auftragsarbeit für einen Abge- ordneten des Bundestages dar. Die Arbeiten können der Geheimschutzordnung des Bundestages unterliegende, ge- schützte oder andere nicht zur Veröffentlichung geeignete Informationen enthalten. Eine beabsichtigte Weitergabe oder Veröffentlichung ist vorab dem jeweiligen Fachbereich anzuzeigen und nur mit Angabe der Quelle zulässig. Der Fach- bereich berät über die dabei zu berücksichtigenden Fragen.[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 2 Literatur zu Künstlicher Intelligenz und „Automated Decision Making“ (ADM) in der öffentlichen Verwaltung path for an integrated vision“ (2018), im Internet verfügbar unter: http://www.eu- roparl.europa.eu/RegData/etudes/STUD/2018/626074/I- POL_STU(2018)626074_EN.pdf  Publikationen durch Stiftungen: o Julia Krüger und Konrad Lischka: Machines in the Service of Humankind Creating AI that sustains and supports social needs - Working paper (2018) - DOI 10.11586/2018061 https://doi.org/10.11586/2018061 https://www.bertelsmann- stiftung.de/fileadmin/files/BSt/Publikationen/GrauePublikationen/Algorith- menethik_Loesungspanorama_English.pdf o Ralph Müller-Eiselt: When Machines Decide – Are EU countries prepared? Bericht vom 29.1.2019; https://www.bertelsmann-stiftung.de/en/topics/latest- news/2019/january/when-machines-decide-are-eu-countries-prepared/ sowie: Al- gorithmWatch gGmbH (ed.): Automating Society Taking Stock of Automated Deci- sion-Making in the EU; https://www.bertelsmann-stiftung.de/fileadmin/fi- les/BSt/Publikationen/GrauePublikationen/001-148_AW_EU-ADMre- port_2801_2.pdf  Wissenschaftliche Papiere: Georgios N.Kouziokas: The application of artificial intelligence in public administration for fore- casting high crime risk transportation areas in urban environment (2017); Transportation Rese- arch Procedia; Volume 24, 2017, Pages 467-473 https://doi.org/10.1016/j.trpro.2017.05.083 P. K. Agarwal: Public Administration Challenges in the World of AI and Bots (2018); Public Ad- ministration Review; Volume78, Issue6 November/December 2018; Pages 917-921 https://doi.org/10.1111/puar.12979 Andrew Le Sueur: Robot Government: Automated Decision-Making and its Implications for Par- liament. In: Horen, A and Le Sueur, A, (eds.) Parliament: Legislation and Accountability. Hart Studies in Constitutional Law; https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=2668201 Annika Andersson, Karin Hedström und Elin Wihlborg: Automated Decision-Making and Legi- timacy in Public Administration (2018); Konferenzbeitrag: Scandinavian Workshop on Electro- nic Government (SWEG 2018), Copenhagen, Denmark, Jan. 31-Feb. 1, 2018; Antonio Cordella, Niccolò Tempini: E-government and organizational change: Reappraising the role of ICT and bureaucracy in public service delivery (2015); Government Information Quarterly Volume 32, Issue 3, July 2015, Pages 279-286; https://doi.org/10.1016/j.giq.2015.03.005 Johann Höchtl, Peter Parycek und Ralph Schöllhammer: Big data in the policy cycle: Policy deci- sion making in the digital era (2016); Journal of Organizational Computing and Electronic Com- merce, Volume 26, 2016 - Issue 1-2; https://www.tandfon- line.com/doi/full/10.1080/10919392.2015.1125187 Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)[.. next page ..]Wissenschaftliche Dienste Kurzinformation Seite 3 Literatur zu Künstlicher Intelligenz und „Automated Decision Making“ (ADM) in der öffentlichen Verwaltung Elin Wihlborg, Hannu Larsson, Karin Hedström: "The Computer Says No!" -- A Case Study on Automated Decision-Making in Public Authorities (2016), Konferenzbeitrag: 49th Hawaii Interna- tional Conference on System Sciences (HICSS); https://ieeexplore.ieee.org/document/7427547/ci- tations#citations Stefano Civitarese Matteucci: Digitalisation and reforms of public administration in Italy (2016), Italian Journal of Public Law; http://www.ijpl.eu/archive/2016/issue-14/digitalisation-and-re- forms-of-public-administration-in-italy Dennis Broeders, Erik Schrijvers, Bart van der Sloot, Rosamunde van Brakel, Jost de Hoog, Ernst Hirsch Ballin: Big Data and security policies: Towards a framework for regulating the phases of analytics and use of Big Data (2017); Computer Law & Security Review; Volume 33, Issue 3, June 2017, Pages 309-323; https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0267364917300675  Konferenz: Es wird im Oktober 2019 eine Konferenz „19th European Conference on Digital Government“ stattfinden. Eine Konferenzseite, sowie die Hinweise und Publikationen der vergangenen Konfe- renzen sind unter: https://www.academic-conferences.org/conferences/ecdg/ verfügbar. *** Fachbereich WD 8 (Umwelt, Naturschutz, Reaktorsicherheit, Bildung und Forschung)

Major and trace element concentrations and Sr, Nd, Hf, Pb isotope ratios of global mid ocean ridge and ocean island basalts

Major and trace element concentrations and Sr, Nd, Hf, Pb isotope ratios of global mid ocean ridge and ocean island basalt whole-rock compositions from the GEOROC and PetDB databases (2021-2022). Key publications: Stracke, A., Willig, M., Genske, F., Béguelin, P., & Todd, E. (2022). Chemical Geodynamics Insights From a Machine Learning Approach. In Geochemistry, Geophysics, Geosystems (Vol. 23, Issue 10). https://doi.org/10.1029/2022GC010606 Stracke, A., Willig, M., Genske, F., Béguelin, P., & Todd, E. (2022). Chemical and radiogenic isotope data of ocean island basalts from Tristan da Cunha, Gough, St. Helena, and the Cook-Austral Islands [dataset]. GRO.data. https://doi.org/10.25625/BQENGN

Schiffsüberführungen mit Hilfe des Emssperrwerks seit 2002

Schiffsüberführung mit Hilfe des Emssperrwerks seit 2002 Norwegian Dawn 3.11.2002 294 m 32 m 2100 Kreuzfahrtschiff Serenade of the Seas 12.07.2003 293 m 32 m 2.500 Kreuzfahrtschiff Pont-Aven 7.02.2004 184 m 31 m 2400 Autofähre Jewel of the Seas 4.04.2004 293 m 32 m 2500 Kreuzfahrtschiff MS Eilbek 16.01.2005 169 m 2 m - Containerschiff MS Reinbek 5.03.2005 169 m 27 m - Containerschiff MS Flottbek 29.04.2005 169 m 27 m - Containerschiff Norwegian Jewel 26.06.2005 294 m 32 m 2400 Kreuzfahrtschiff MS Barmbek 26.06.2005 169 m 27 m - Containerschiff Pride of Hawaii 13.03.2006 294 m 32 m 2500 Kreuzfahrtschiff Norwegian Pearl 7.11.2006 294 m 32 m 2400 Kreuzfahrtschiff AIDAdiva 11.03.2007 252 m 32 m 2050 Kreuzfahrtschiff Norwegian Gem 16.09.2007 294 m 32 m 2384 Kreuzfahrtschiff AIDAbella 28.03 2008 252 m 32 m 2050 Kreuzfahrtschiff Celebrity Solstice 29.09.2008 315 m 37 m 2852 Kreuzfahrtschiff AIDAluna 21.02.2009 252 m 32 m 2050 Kreuzfahrtschiff Celebrity Equinox 20.06.2009 317 m 37 m 2.852 Kreuzfahrtschiff AIDAblu 15.01.2010 252 m 32 m ca. 2.000 Kreuzfahrtschiff Celebrity Eclipse 11.03.2010 315 m 37 m 2.852 Kreuzfahrtschiff Disney Dream 13.11.2010 340 m 37 m 4000 Kreuzfahrtschiff AIDAsol 11.03.2011 252 m 32 m 2192 Kreuzfahrtschiff Celebrity Silhouette 01.07.2011 319 m 37 m 2886 Kreuzfahrtschiff 20.01.2012 340 m 37 m 4000 Kreuzfahrtschiff AIDAmar 13.04.2012 252 m 32 m 2194 Kreuzfahrtschiff Celebrity Reflection 17.09.2012 319 m 38 m 3046 Kreuzfahrtschiff

Globale Kohlendioxidkonzentration CO2 erreicht 400 ppm

Die Kohlendioxidkonzentration in der Erdatmosphäre erreichte einen neuen Meilenstein. Die US-amerikanische Wetter- und Ozeanografiebehörde NOAA teilte am 6. Mai 2015 mit, dass der Durchschnittswert aller weltweiten Messstationen erstmals seit Beginn der Aufzeichnungen im März für einen gesamten Monat über 400 ppm lag. Zum ersten Mal überhaupt hatten die NOAA-Wissenschaftler die Überschreitung der 400 ppm-Marke im Frühjahr 2012 berichtet, als alle Messstationen der Arktis den Wert erreichten. Im Mai 2013 überschritt die Messstation Mauna Loa auf Hawaii erstmals den Grenzwert - die Station gilt international als Referenzstation für die Kohlendioxid.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Eintrag von gelöstem Fe in das Oberflächenwasser von Ozeanen - quantitative Ansätze von der ICDP-Bohrung Hawaii durch Untersuchung des grenzflächengesteuerten Fe-Transfers aus vulkanischen Gesteinen des tieferen Untergrundes

Eisen ist ein limitierender Nährstoff für das Wachstum von Phytoplankton im Oberflächenwasser der Ozeane und beeinflusst damit den globalen C-Kreislauf. Vulkanischen Produkten wird ein starker Einfluss auf das Fe-Budget in einigen Teilen der Ozeane zugeschrieben. So gibt es einen deutlichen Anstieg des Fe-Gehaltes im Oberflächenwasser um Hawaii und anderer Vulkaninseln. Für die quantitative Abschätzung des Fe-Eintrages in die Ozeane ist das Wissen über die komplexen, grenzflächengesteuerten Prozesse der Fe-Freisetzung und -Löslichkeit derzeit zu begrenzt (Ayris & Delmelle, 2012). Offen ist auch die Frage, ob mikrobielle Aktivität einensignifikanten Beitrag liefern kann. Es ist zu erwarten, dass die durch Grundwasserflüsse aus dem Boden und dem Meer erhöhte Bioaktivität, die Alteration der Gesteine beschleunigt und organische Komplexbildner liefert, die die Fe-Mobilität in der wässrigen Phase erhöhen. Die Proben der ICDP Bohrung HSDP2 bietet ein einzigartiges Archiv für verschiedene schwach bis stark alterierte vulkanische Gesteine bestehend aus Aschen, Lava und Kissenbasalten. Ein Vergleich dieser Proben mit Laborversuchen wird wichtige neue Erkenntnisse zu den Mechanismen der Fe- Mobilisierung liefern. Im ersten Jahr des Projektes wurden geeignete Proben ausgewählt. Die verschiedenen Bindungsformen von Eisen in den Bohrproben wurden durch sequentielle Extraktion identifiziert und quantifiziert. Es zeigte sich, dass Proben aus dem Süsswasserbereich deutlich besser kristallisiert sind als solche aus dem Salzwasserbereich. Besiedlungsexperimente mit dem Bakterienstamm Burkholderia fungorum führten zu einem sehr veränderten Freisetzungsverhalten von Eisen und anderen Elementen im Vergleich zu abiotischen Bedingungen. In Experimenten mit synthetischen Gläsern konnte gezeigt werden, dass spannungsreiche und Fe(II)reiche Gläser besonders leicht besiedelt werden. Im zweiten Jahr des laufenden Projektes werden wichtige Daten über die spezifische Oberfläche der Proben und deren Zetapotential in Abhängigkeit von Lösungszusammensetzung, Temperatur und Zeit ermittelt. Im dritten Jahr soll die Charakterisierung der Proben und deren Freisetzungscharakteristik für Eisen fortgesetzt werden. Hierfür sind u.a. Porenvolumen und -konnektivitätsbestimmungen mittels temperaturabhängiger Karl-Fischer Titration, Einbringen von Woods Metall und Quecksilberporosimetrie geplant. Diese Wasserfreisetzungsversuche liefern auch Informationen über Gehalte von Sekundärmineralen. Kombiniert mit tomographischen und spektroskopischen Methoden sowie Leachingversuchen werden diese Untersuchungen helfen, den Unterschied zwischen Süss- und Seewasserbedingungen auf die Entwicklung der Gesteine und die Mobilisierung von Fe besser zu verstehen.

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