Das Edelgasradioisotop 39Ar ist von großem Interesse für die Datierung in Ozeanographie, Glaziologie und Hydrogeologie, da es das einzige Isotop ist, das den wichtigen Altersbereich zwischen ca. 50 und 1000 Jahren abdeckt. Die fundamental neue Messmethode der Atom Trap Trace Analysis (ATTA), welche die 81Kr Datierung zum ersten Mal möglich gemacht hat, besitzt das Potenzial, die Anwendungen von 39Ar zu revolutionieren, indem sie die benötigte Probengröße um einen Faktor 100 bis 1000 reduziert. In einem Vorgängerprojekt haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass die Messung von 39Ar an natürlichen Proben mit ATTA möglich ist, allerdings benötigten wir dazu immer noch Tonnen von Wasser. Vor kurzem haben wir anhand von Proben aus ersten Pilotprojekten mit Ozeanwasser und alpinem Eis gezeigt, dass die 39Ar-ATTA (ArTTA) Messung an Proben von ca. 25 L Wasser oder 10 mL Ar oder weniger möglich ist. Dieser Erfolg eröffnet komplett neue Perspektiven für die Anwendung der 39Ar-Datierung, die sehr wertvolle Information ergeben wird, die ansonsten nicht zugänglich wäre. Der Bedarf für solche Analysen, insbesondere im Gebiet der Spurenstoff-Ozeanographie, ist gut etabliert und dokumentiert durch Unterstützungsschreiben von unseren derzeitigen Partnern für ArTTA Anwendungen. Dieser Antrag wird es uns ermöglichen, die weltweit ersten ArTTA Geräte zu bauen, die auf Routinebetrieb mit kleinen Proben ausgelegt sind. Wir streben den Aufbau einer 39Ar-Datierungsplattform an, welche die Anforderungen für die Datierung in den Feldern der Grundwasserforschung, Ozeanographie und Gletscherforschung erfüllt. Um sinnvolle Anwendungen in der Tracerozeanographie zu ermöglichen, wird eine Kapazität von mindestens 200 Proben pro Jahr benötigt. Das neue Gerät für die Forschung wird damit lange angestrebte Anwendungen erlauben, die sonst nicht möglich wären. Basierend auf bisheriger Forschung haben wir einen klaren Plan für den Aufbau einer kompletten Plattform für den Betrieb von ArTTA: Eine neue Probenaufbereitungslinie basierend auf dem Gettern von reaktiven Gasen erlaubt die Abtrennung von bis zu 10 mL reinem Ar aus kleinen (kleiner als 25 L Wasser oder 10 kg Eis) Umweltproben in wenigen Stunden. Diese Proben werden zum ArTTA Gerät transferiert, welches aus zwei Modulen besteht: Das Optik-Modul erzeugt die benötigten Laserfrequenzen und Laserleistung, das Atom-Modul ist der Teil in dem die Atome mit atomoptischen Werkzeugen detektiert werden, die wir im Prototyp aus dem vorherigen Projekt realisiert haben. So weit als möglich wird die Anlage aus zuverlässigen, hochleistungsfähigen kommerziellen Teilen gebaut. Das System wird in einer hochkontrollierten Containerumgebung installiert, was einen modularen Aufbau gewährleistet, der in Zukunft an unterschiedlichen Orten aufgebaut werden kann.
In Projekt P2 werden wir die Chrolonolgie und Intensität der menschlichen Besiedelung der Bale-Mountains untersuchen und deren Auswirkungen auf die Entwaldung des Sanetti-Plateaus durch Feuer. Um diese Zusammenhänge zu untersuchen, werden wir uns auf folgende Punkte konzentrieren:1. In Zusammenarbeit mit Projekt P1 (Archäologie) werden wir Chronologie (mittels Radio-Kohlenstoff- und Optisch stimulierter Lumineszenz-Datierungen) und Art und Intensität der menschlichen Besiedelung untersuchen. Hierzu dienen Anthrosole unter Felsvorsprüngen und Höhlen als Archive und molekulare Marker als Landnutzungs-Indikatoren, wie z.B. Phosphor-Mapping (Birk et al. 2007), Benzolpolycarbonsäuren (Glaser et al. 1998) und Sterole und Gallensäuren als Fäkalbiomarker (Birk et al. 2012). 2. In Zusammenarbeit mit den Projekten P3 (Basis-Umweltdaten-Erhebung) und P7 (Erd-Käfer) werden wir typische Standortseigenschaften (Böden und Topographie) erhoben. Diese Daten erlauben uns die Rekonstruktion der ehemaligen Erica-Ausbreitung sowie von gegenwärtigen reellen und potenziellen Erica-Standorten. 3. Mit der gleichen Intension werden wir potenzielle molekulare Erica-Marker untersuchen wie z.B. Cutin und Suberin (Spielvogel et al. 2014), CuO lignin und Monosaccharide (Spielvogel et al. 2007; Eder et al. 2010), Phytolithe (Iriarte et al. 2010), n-Alkane, Stabilisotopen-Signaturen (Glaser und Zech 2005).Sollten keine Erica-spezifischen Biomarker gefunden werden, wenden wir Metabolomics-Techniken an, um zwischen Erica und Gras-Vegetation im Boden zu unterscheiden.4. Um mögliche Interaktionen zwischen der menschlichen Besiedelung und der zeitlichen und räumlichen Dynamik der Erica-Vegetation zu identifizieren, werden Sedimente von konkaven glazialen Ablagerungen auf dem Sanetti-Plateau mit den oben beschriebenen molekularen Markern untersucht. Wir gehen davon aus, dass die Chronologie und Intensität von Feuer die Dynamik der Erica-Vegetation bestimmt. In Zusammenarbeit mit P4 (Paleoökologie, Pollen) und P5 (Paleoclimatologie, 18O-Zucker) werden wir identifizieren, ob das Brennen der Erica-Standorte mehr durch die menschliche Besiedelung oder durch paläoklimatische Fluktuationen bestimmt wird.
Das INF Projekt unterstützt den gesamten Lebenszyklus der Forschungsdaten im SFB von der Infrastruktur für sicheren Datenaustausch, der Metadatenanreicherung, nachhaltigen Maßnahmen zum Datenmanagement bis hin zur direkten Unterstützung der Datenanalyse durch statistische Verfahren. In die wissenschaftlichen Teilprojekte integriert, zielt INF auf die Verbesserung der Datenqualität und ihrer Stabilität, fördert Austausch und Nachnutzung der erstellten Datensätze und unterstützt mit statistischer Analyse die Synthese der Forschungsergebnisse. Die Kernkomponenten von INF bilden die modulare Forschungsinfrastruktur mit dem zentralen Informationssystem, das übergreifende Konzept zum Forschungsdatenmanagement und zur Datenkuration, sowie eine umfassende statistische Expertise mit Beratungsangebot, Methodenentwicklung und Datenanalyse.
Schwermetallbelastungen der Bodenmikroflora führen zu funktionellen Störungen, Proteindenaturierung und Störungen der Integrität von Zellmembranen. Effekte der toxischen Wirkung von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen wurden in der Vergangenheit vornehmlich an Böden mittels funktioneller Parameter nachgewiesen, ohne die räumliche Anordnung von Mikroorganismen und deren strukturelle Diversität zu berücksichtigen. Ziel dieses Projektes ist es, die Wirkungen von Schwermetallen auf Bodenmikroorganismen in Mikrohabitaten (Sand-, Schluff- und Tonfraktion) zu untersuchen. Dabei wird zunächst in zwei unterschiedlich texturierten Böden überprüft, ob Pilze und Bakterien verschiedene Lebensräume im Boden besiedeln, in denen sie selektiv durch Schwermetalle beeinflusst werden können. Klärschlammbeaufschlagte Böden werden herangezogen, um der Frage der Maskierung der Schwermetallwirkung durch organische Substanz nachzugehen. Das Ziel dieser Untersuchungen wird es sein, die Wirkung der Schwermetalle von der Wirkung der organischen Substanz in Mikrohabitaten zu trennen. Strukturelle Parameter wie Phospholipidfettsäuremuster und DGGE-Profile werden Aussagen zur mikrobiellen Gemeinschaftsstruktur von schwermetallbelasteten Böden und Korngrößenfraktionen liefern. Informationen zur funktionellen Diversität von Mikroorganismen in Mikrohabitaten werden durch die Bestimmung einiger ausgewählter Bodenenzyme gewonnen. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projektes einen umfassenden Beitrag zum Verständnis der Wechselwirkungen von Schwermetallen und Bodenmikroorganismen auf der Ebene der Mikrohabitate leisten, wobei insbesondere die strukturelle Analyse der Organismengemeinschaft neue Erkenntnisse zur Interpretation funktioneller Störungen in Bodenökosystemen liefert.
Die Klima-, Vegetations- und Kulturlandschaftsgeschichte des größten alpinen Ökosystems Afrikas soll durch Analyse von neun Bohrkernen im Bale Mountains National Park, Süd-Äthiopien mittels Pollen- und Pilzsporenanalyse, Holzkohlen- und Makrorest-Analyse rekonstruiert werden, um die Hypothese einer frühen Anwesenheit von Jägern und Hirten in einem nach Mehrheitsmeinung und derzeitigem Kenntnisstand erst spät durch Feuer und Beweidung beeinflussten Hochland zu testen. Die Zusammenarbeit mit Vegetations- (plotbasierte, floristisch vollständige Transekte) und Klimaökologie (10 Klimastationen) macht eine Kalibrierung von Sporopollen-Oberflächenproben möglich; Pollentypen können durch ökologische Zeigerwerte von Pflanzen (klimatisch/edaphisch/anthropozoogen) determiniert werden. Hochaufgelöste Pollen- und Holzkohle-Stratigraphien von neun vorgesehenen Bohrpunkten erlauben die Datierung, Dauer und Intensität menschlicher Eingriffe zu bestimmen und auch zu entscheiden, wie menschverursachte Störung (vor allem Feuer) von natürlichen Störungen zu unterscheiden sind. Dungsporen sollen helfen, die Haustierbeweidung und Wildtierbeweidung abzuschätzen. Die Interpretation wird abgesichert durch den Vergleich mit Multi-Proxies (XRF-Geochemie, stabile Isotope, Diatomeen, Coleoptera-Reste) aus den Bohrkernen und den Analysen der archäologischen, Anthrosol-, und Paläoklima-Analysen, womit die Modellierung der Umweltgeschichte der Bale Mountains möglich wird.
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Die Integration Polens in die Europäische Union beschäftigt die polnischen Umweltorganisationen im besonderen Maße. Bei ihnen herrscht hohe Unsicherheit über das, was das Land (und besonders Polens Umwelt) mit dem Beitritt zu erwarten hat. Welche Verbesserungen, welche Probleme werden auf das Land zukommen? Die allgemein zu erkennende Verunsicherung innerhalb der Bevölkerung hat in den letzten Monaten die Zustimmungsquote für einen Beitritt erheblich abnehmen lassen. Ziel des Vorhabens war, Aufklärungsarbeit zu leisten, Informationen aufzubereiten und zur Verfügung zu stellen. Es sollte ein Proökologisches Europäisches Zentrum aufgebaut werden, das als Anlaufstelle für Umweltverbände, Kommunalvertreter, Journalisten und interessierte Einzelpersonen dienen soll. Fazit: Das Projekt hat seine Ziele eindeutig erreicht. Etwas kritisch muss vielleicht gesehen werden, dass die deutschen Partner bis zur zeitlichen Mitte des Projektes etwas unsicher waren, inwieweit die polnischen Partner über das Projekt selbst qualifiziert werden, dauerhaft über breite Sachgebiete der EU Auskünfte erteilen zu können. Es trat eindeutig das Problem auf, dass der polnische Partner mit seinen Mitarbeitern zu Beginn sehr stark damit beschäftigt war, die Seminare vorzubereiten, durchzuführen und nachzubereiten sowie die Materialien aufzubereiten und zu verbreiten. Der polnische Projektleiter beschränkte sich somit quasi auf eine Vermittlungsfunktion: wir holen als Zentrum die Fachleute heran, und ihr als Zuhörer könnt davon partizipieren. Der deutsche Projektpartner Euronatur hat daraufhin sehr deutlich gemacht, dass es nicht nur darum geht, die 200 teilnehmenden Besucher der Lehrgänge zu qualifizieren. Vielmehr würde eine Aufgabe des Projektes darin bestehen, ein Zentrum aufzubauen, das weitgehend autonom, ohne westliche Hilfe in der Lage ist, qualifizierte Antworten auf EU Fragen zu geben. In der 2. Projektphase hat sich dann diese Situation entspannt, u. a. nachdem eine Mitarbeiterin, die am Austauschprogramm der Nowicki-Stiftung/DBU teilgenommen hat, in die Arbeit des Zentrums integriert wurde.
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