In Nahrungsnetzen kontrollieren sowohl bottom-up (Ressourcen) als auch top-down Faktoren (Fraß durch höhere trophische Ebenen) die Biomasse intermediärer Stufen wie z. B. benthischer Algen (Periphyton). Die Wichtigkeit beider Mechanismen konnte gezeigt werden; allerdings scheint die Stärke der top-down Kontrolle in verschiedenen natürlichen Systemen stark zu variieren und die Faktoren, welche die Stärke der top-down Kontrolle bestimmen, sind bisher nur unzureichend verstanden. Die zentrale Hypothese dieses Projekts ist, dass die Stärke der top-down Kontrolle durch die Nahrungsqualität der Algen bestimmt wird, die ihrerseits durch die Allokation essentieller Ressourcen (wie Licht und Nährstoffe) beeinflusst wird. Insbesondere in räumlich gegliederten Gemeinschaften wie Periphyton zeigt die Nahrungsqualität eine große räumliche Heterogenität. Zusammen mit davon abhängigen dynamischen Verhaltensanpassungen der Herbivoren ist dies vermutlich besonders wichtig für die Kontrolle der Biomasseentwicklung des Periphytons, wenngleich diese Faktoren bisher nicht ausreichend untersucht wurden. In diesem Projekt untersuchen wir diese Hypothese auf verschiedenen Skalen und Komplexitätsstufen, sowohl in hochkontrollierten Laborexperimenten, als auch in freilandnahen Mesokosmosexperimenten. Dies umfasst die lokale, homogene Patchgröße, die komplexere Multi-Patch-Ebene mit räumlicher Heterogenität und der Möglichkeit zur Futterwahl für die Herbivoren bis hin zu hochkomplexen Szenarien unter Berücksichtigung von Wachstum und Migrationsverhalten der Herbivoren in Mesokosmosexperimenten. Auf diesen Komplexitätsstufen wird die Ressourcenverfügbarkeit (des limitierenden Nährstoffs P und Lichtenergie) experimentell manipuliert und die Kontrolle der Periphytonbiomasse durch Herbivorie auf zwei Wegen quantifiziert: a) als Biomasseflux zwischen Algen und Herbivoren und b) als Reduktion der Periphytonbiomasse durch Weidegänger im Vergleich zu konsumentenfreien Kontrollansätzen. Insgesamt wird dieses Projekt zeigen, welche Mechanismen die Stärke der top-down Kontrolle auf das Periphyton regulieren und wird dazu beitragen, die Kontrolle der Eutrophierung natürlicher Oberflächengewässer besser zu verstehen.
Flussfischgemeinschaften entstehen unter den hoch dynamischen, heterogenen Lebensbedingungen natürlicher Wasserläufe. Die Artenzusammensetzung und -vielfalt solcher Gemeinschaften variiert typischerweise auf verschiedenen Skalen, entlang Höhengradienten oder zwischen Mikrohabitaten, und wird überdies durch die geographische Geschichte des Lebensraumes beeinflusst. Die Community-Assembly Theorie bietet integrative Ansätze zur Erklärung grundlegender Prozesse, die zur Koexistenz von Arten führen; der derzeitige Wissensstand über die-Mechanismen, die der Koexistenz von Arten in komplexen tropischen Fischfaunen zugrunde liegen, ist allerdings sehr lückenhaft. Die Flussfischfauna der indonesischen Insel Sulawesi ist ein sehr geeignetes Modell, um aktuelle Hypothesen zur Koexistenz in solchen Artengemeinschaften zu untersuchen. Die Geschichte der Fauna Sulawesis ist durch die räumliche Isolation von benachbarten Faunen geprägt, und die Topographie der Insel weist zahlreiche kleinere Flusssysteme mit artenreichen Flussfischgemeinschaften auf. Diese umfassen sowohl obligate Süßwasserfische, als auch Arten mit marinen Stadien, bis hin zu Arten, die zwischen Süßwasser und Meer wandern. Aktuelle Fortschritte in der Paläo-Geographie der Insel deuten an, dass Sulawesi aus alten Paläo-Inseln und jüngeren Expansionsgebieten besteht. Das hier beantragte Projekt nutzt die vorhandenen natürlichen Replikate der küstennahen Flussfischgemeinschaften auf den vormals getrennten Inselteilen. Übergeordnetes Ziel ist es, zentrale Prozesse zu verstehen, die der Koexistenz in komplexen Flussfischgemeinschaften zugrunde liegen. Zwei zentrale Hypothesen sollen dazu beitragen, diese Prozesse zu analysieren: (i) Die Entwicklung von Flussfischgemeinschaften wird maßgeblich durch Umweltfilter und räumliche Isolation geprägt; (ii) Funktionelle Eigenschaften ermöglichen die lokale Koexistenz von Arten, und variieren entlang von Umweltgradienten. Um diese Hypothesen zu testen, werden Fische und Daten zu deren Habitatnutzung an einer Gesamtzahl von 63 Flussstrecken gesammelt. Die Beprobung wird dabei signifikante Höhengradienten und eine Vielzahl von Habitaten auf den größten Paläo-Inseln, sowie den daran anschließenden Expansionsbereichen abdecken. Die Habitatnutzung wird dabei durch Punkt-Abundanz-Befischung quantifiziert, ergänzt durch komplementäre Untersuchungen der funktionellen Eigenschaften, der trophischen Nischen, sowie der phylogenetischen Diversität. Zusammengenommen werden die so erhobenen Daten detaillierte Rückschlüsse auf die entscheidenden Prozesse erlauben, die komplexe Fischgemeinschaften formen, am Beispiel einer größeren tropischen Insel.
Vom größten Riffkomplex des Atlantischen Ozeans vor der Küste von Belize (Zentralamerika) liegen bislang keine historischen Klimadaten aus Korallen vor. In dem hier beantragten Projekt sollen 18 bereits vorliegende Bohrkerne aus massiven Korallen von Belize sklerochronologisch und geochemisch untersucht werden. Variationen der Wachstumsraten und Schwankungen in der isotopischen Zusammensetzung von Kohlenstoff und Sauerstoff in den Korallenskeletten sollen ermittelt werden, um eine Klimageschichte der letzten 150-200 Jahre für die Region aufzustellen. Da die Kerne in unterschiedlichen Rahmenbedingungen (offenmarine, lagunäre und landnahe Position; unterschiedliche Wassertiefen) genommen wurden, sollte es weiterhin möglich sein, Einflüsse lokaler Variationen von Umweltparametern wie Temperatur, Salinität, Nährstoffgehalten und Licht zu entziffern. Die Ergebnisse dieser Studie sollen mit publizierten historischen Klimadaten des COADS (comprehensive ocean-atmosphere data set) Datensatzes verglichen werden. Weiterhin ist geplant, die Daten mit anderen im Atlantik im Bereich der Sklerochronologie tätigen Arbeitsgruppen auszutauschen, um einen Beitrag zur Rekonstruktion der Veränderlichkeiten von Meeresströmungen und Klima im karibisch-atlantischen Raum zu leisten.
Especially during the last decades, the natural forests of Ethiopia have been heavily disturbed by human activities. Some forests have been totally cleared and converted into fields for agricultural use, other suffered from different influences, such as heavy grazing and selective logging. The ongoing research in the Shashemane-Munessa-study area (Gu 406/8-1,2) showed clearly that, in spite of interdiction and control, forests continue to be cleared and degraded. However, it is not yet sufficiently known, how and why these processes are still going on. Growing population pressure and economic constraints for the people living in and around the forests contribute to the actual situation but allow no final answers to the complex situation. Concerning a sustainable management of the forests there is to no solid basis for recommendations from the socioeconomic and socio-cultural view. Therefore, a comprehensive analysis of the traditional needs and forms of forest use, including all forest products, is necessary. The objective of this project is, to achieve this basis by carrying out intensive field observations, the consultation of aerial photographs, satellite imagery and above all semi-structured interviews with the population in the study area in order to contribute to the recommendations for a sustainable use of the Munessa Shasemane forests.
Die Asian Tropopause Aerosol Layer (ATAL), eine Schicht mit erhöhtem Aerosolgehalt, tritt jedes Jahr von Juni bis September in 14-18 km Höhe in einem Gebiet auf, das sich vom Mittelmeer bis zum westlichen Pazifik erstreckt. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Partikel, sowie ihrer Bedeutung für die Strahlungsbilanz in dieser klimasensitiven Höhenregion bestehen große Unsicherheiten. Die bisher einzigen Flugzeugmessungen aus dem Zentrum der ATAL wurden 2017 im Rahmen der StratoClim Kampagne von Kathmandu aus gewonnen. Dabei entdeckten wir mit Hilfe des Infrarotspektrometers GLORIA auf dem Forschungsflugzeug Geophysica, dass feste Ammoniumnitrat (AN) â€Ì Partikel einen beträchtlichen Teil der Aerosolmasse ausmachen. Diese zählen zu den effizientesten Eiskeimen in der Atmosphäre. Zudem zeigte die gleichzeitige Messung von Ammoniakgas (NH3) durch GLORIA, dass dieses Vorläufergas durch starke Konvektion in die obere Troposphäre verfrachtet wird. Im Rahmen der PHILEAS-Kampagne schlagen wir eine gemeinsamen Betrachtung von atmosphärischen Modellsimulationen und Messungen vor, um die Zusammensetzung, Ursprung, Auswirkungen und Verbleib der ATAL-Partikel zu untersuchen â€Ì insbesondere im Hinblick auf ihre Prozessierung sowie ihren Einfluss auf die obere Troposphäre und die untere Stratosphäre der nördlichen Hemisphäre. Messungen von monsunbeeinflussten Luftmassen über dem östlichen Mittelmeer sowie über dem nördlichen Pazifik werden es uns erlauben, Luft mit gealtertem Aerosol- und Spurengasgehalt zu analysieren und damit die StratoClim-Beobachtungen aus dem Inneren des Monsuns zu komplementieren. Um dabei die wahrscheinlich geringeren Konzentrationen an Aerosol und Spurengasen zu quantifizieren, schlagen wir vor, die GLORIA-Datenerfassung von NH3 und AN u.a. durch die Verwendung neuartiger spektroskopischer Daten zu verbessern. Ferner werden wir die Analyse der GLORIA-Spektren auf Sulfataerosole sowie deren Vorläufergas SO2 auszudehnen. Auf der Modellseite werden wir das globale Wetter- und Klimamodellsystem ICON-ART weiterentwickeln, um die ATAL unter Einbeziehung verschiedener Aerosoltypen (Nitrat, Ammonium, Sulfat, organische Partikel, Staub) zu simulieren â€Ì unter Berücksichtigung der hohen Eiskeimfähigkeit von festem AN. Modellläufe werden durchgeführt, um einerseits einen globalen Überblick über die Entwicklung der ATAL 2023 zu gewinnen und zudem detaillierte, auf die relevanten Kampagnenperioden zugeschnittene, wolkenauflösende Informationen über die Aerosol-Wolken-Strahlungs-Wechselwirkungen zu erhalten. Über die direkte Analyse der PHILEAS-Kampagne hinausgehend wird diese Arbeit die Grundlage für eine verbesserte Analyse von Aerosolparametern aus GLORIA-Beobachtungen früherer und zukünftiger HALO-Kampagnen sowie aus Satellitenbeobachtungen legen. Darüber hinaus wird sie ICON-ART, einem der zentralen Klimamodellsysteme in Deutschland die Simulation von Aerosolprozessen sowie Aerosol/Wolken-Wechselwirkungen im Zusammenhang mit der ATAL ermöglichen.
Umweltstaatssekretär Jochen Flasbarth übergibt Förderbescheid an das Unternehmen Steinicke in Niedersachsen. Das Bundesumweltministerium fördert mit mehr als 400.000 Euro eine innovative Agro-Photovoltaikanlage des Unternehmens Steinicke im niedersächsischen Lüchow. Mit dem Pilotprojekt sollen Agrarflächen sowohl zur Lebensmittelerzeugung als auch darüberliegend zur Stromgewinnung durch Photovoltaik genutzt werden. Jährlich sollen durch die Anlage 756.000 Kilowattstunden Strom erzeugt werden, mehr als zehn Prozent oberhalb einer konventionellen Photovoltaikanlage gleicher Leistung. Jochen Flasbarth, Staatssekretär im Bundesumweltministerium, übergibt heute den Förderbescheid aus dem BMU-Umweltinnovationsprogramm bei seinem Besuch des Unternehmens Steinicke - Haus der Hochlandgewürze GmbH in Lüchow. Umweltstaatssekretär Jochen Flasbarth: 'Auf dem Weg zur Klimaneutralität 2045 benötigen wir deutlich mehr Erneuerbare Energien. Beim Ausbau der Erneuerbaren Energien brauchen wir viel mehr Kreativität, wie wir Nutzungskonflikte bei den verfügbaren Flächen auflösen können. Deshalb ist die Erprobung von Mehrfachnutzungen von landwirtschaftlicher Produktion und darüberliegender Photovoltaik eine innovative Lösung mit viel Zukunftspotenzial. Bei dem Vorhaben der Steinicke GmbH wird die Agro-Photovoltaik erstmals in großtechnischem Maßstab umgesetzt. Das ist eine Win-Win-Situation für das Klima, für eine zukunftsfähige Landwirtschaft und die Lebensmittelerzeugung.' Konventionelle Freiflächen-Photovoltaikanlagen werden bodennah errichtet. Die bebaute Fläche ist dann für eine andere Verwendung, wie z.B. die landwirtschaftliche Nutzung, nicht mehr geeignet. Um diesen Flächenkonflikt aufzulösen, plant das Unternehmen die erstmalige Errichtung einer Agro-Photovoltaikanlage (APV) in großtechnischem Maßstab. Eine höhere Aufständerung und größere Reihenabstände zwischen den einzelnen Modulen ermöglichen es, die Fläche zusätzlich für die landwirtschaftliche Bestellung auch mit landwirtschaftlichen Maschinen zu nutzen. Hierzu sollen auch neue Anbauverfahren zum Einsatz kommen. Außerdem verfügt die Agro-Photovoltaikanlage über zweiseitige Zellen, die das einfallende Licht nicht nur über die Vorder-, sondern auch über die Rückseite nutzen, und erzeugt so im Vergleich zu konventionellen Photovoltaikanlagen einen höheren Stromertrag. Der Strom soll für den Eigenbedarf, wie z.B. den Trocknungsprozess, eingesetzt werden. Darüber hinaus wird der Boden unter den Modulen von diesen beschattet, was weitere positive Effekte mit sich bringt, zum Beispiel den Erhalt der Bodenfeuchtigkeit und die Verringerung der Erosion und des Wasserverbrauchs. Unterhalb der PV-Anlage entsteht so eine Bodenstruktur mit günstigem Mikroklima, was einen Beitrag für eine umwelt- und klimafreundliche und damit zukunftsfähige Landwirtschaft darstellt.
The energetic efficiency of C4 photosynthesis is strongly affected by bundle sheath leakiness, which is commonly assessed with the 'linear version' of the Farquhar model of 13C discrimination, and leaf gas exchange and 13C composition data. But, the linear Farquhar model is a simplification of the full mechanistic theory of ? in C4 plants, potentially generating errors in the estimation of leakiness. In particular, post-photosynthetic C isotope fractionation could cause large errors, but has not been studied in any detail. The present project aims to improve the understanding of the ecological and developmental/physiological factors controlling discrimination and leakiness of the perennial grass Cleistogenes squarrosa. C. squarrosa is the most important member of the C4 community which has spread significantly in the Mongolia grasslands in the last decades. It has an unusually high and variable discrimination, which suggests very high (and potentially highly variable) leakiness. Specifically, we will conduct the first systematic study of respiratory 13C fractionation in light and dark at leaf- and stand-scale in this C4 species, and assess its effect on discrimination and estimates of leakiness. These experiments are conducted in specialized 13CO2/12CO2 gas exchange mesocosms using ecologically relevant scenarios, testing specific hypotheses on effects of environmental drivers and plant and leaf developmental stage on discrimination and leakiness.
Although global pesticide use increases steadily, our field-data based knowledge regarding exposure of non-target ecosystems is very restricted. Consequently, this meta-analysis will for the first time evaluate the worldwide available peer-reviewed information on agricultural insecticide concentrations in surface water or sediment and test the following two hypotheses: I) Insecticide concentrations in the field largely exceed regulatory threshold levels and II) Additional factors important for threshold level exceedances can be quantified using retrospective meta-analysis. A feasibility study using a restricted dataset (n = 377) suggested the significance of the expected results, i.e. an threshold level exceedance rate of more than 50Prozent of the detected concentrations. Subsequent to a comprehensive database search in the peer-reviewed literature of the past 60 years, analysis of covariance with the relevant threshold level exceedance as the continuous dependent variable (about 10,000 cases) will be performed and the impact of significant predictor variables will be quantified. Parameters not yet considered in pesticide exposure assessment will be included as independent variables, such as compound class, environmental regulatory quality, and sampling design. The simultaneous presence of several insecticide compounds as a well as their metabolites will also be considered in the evaluation. The present approach may provide an innovative and integrated view on the potential environmental side effects of global high-intensity agriculture and in particular of pesticides use.
Über dem Nordatlantik und Europa wird die Variabilität der großräumigen Wetterbedingungen von quasistationären, langandauernden und immer wiederkehrenden Strömungsmustern â€Ì sogenannten Wetterregimen â€Ì geprägt. Diese zeichnen sich durch das Auftreten von Hoch- und Tiefdruckgebieten in bestimmten Regionen aus. Verlässliche Wettervorhersagen auf Zeitskalen von einigen Tagen bis zu einigen Monaten im Voraus hängen von einer korrekten Darstellung der Lebenszyklen dieser Strömungsregime in Computermodellen ab. Um das zu erreichen müssen insbesondere Prozesse, die günstige Bedingungen zur Intensivierung von Tiefdruckgebieten aufrecht erhalten, und Prozesse, die den Aufbau von stationären Hochdruckgebieten (blockierende Hochs) begünstigen, richtig wiedergegeben werden. Aktuelle Forschung deutet stark darauf hin, dass Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen, insbesondere entlang des Golfstroms, latente Wärmefreisetzung in Tiefs, und Kaltluftausbrüche aus der Arktis dabei eine entscheidende Rolle spielen. Dennoch mangelt es an grundlegendem Verständnis wie solche Luftmassentransformationen über dem Ozean die großskalige Höhenströmung beeinflussen. Darüber hinaus ist die Relevanz solcher Prozesse für Lebenszyklen von Wetterregimen unerforscht. In dieser anspruchsvollen drei-jährigen Kollaboration zwischen KIT und ETH Zürich streben wir an ein ganzheitliches Verständnis zu entwickeln, wie Wärmeaustausch zwischen Ozean und Atmosphäre und diabatische Prozesse in der Golfstromregion die Variabilität der großräumigen Strömung über dem Nordatlantik und Europa prägen. Zu diesem Zweck werden wir ausgefeilte Diagnostiken zur Charakterisierung von Luftmassen mit neuartigen Diagnostiken zur Bestimmung des atmosphärischen Energiehaushaltes verbinden und damit den Ablauf von Wetterregimen und Regimewechseln in aktuellen hochaufgelösten numerischen Modelldatensätzen und mit Hilfe von eigenen Sensitivitätsstudien untersuchen. Dazu werden wir unsere Expertise in größräumiger Dynamik und Wettersystemen, sowie Atmosphäre-Ozean Wechselwirkungen â€Ì insbesondere während arktischen Kaltluftausbrüchen â€Ì und der Lagrangeâ€Ìschen Untersuchung atmosphärischer Prozesse nutzen. Im Detail werden wir (i) ein dynamisches Verständnis entwickeln, wie Luftmassentransformationen entlang des Golfstroms die Höhenströmung über Europa beeinflussen, mit Fokus auf blockierenden Hochdruckgebieten, (ii) die Bedeutung von Luftmassentransformationen und diabatischer Prozesse für den Erhalt von Bedingungen, die die Intensivierung von Tiefdruckgebieten während bestimmter Wetterregimelebenszyklen bestimmen, untersuchen, (iii) diese Erkenntnisse in ein einheitliches und quantitatives Bild vereinen, welches die Prozesse, die den Einfluss des Golfstroms auf die großräumige Wettervariabilität prägen, zusammenfasst und (iv) die Güte dieser Prozesse in aktuellen numerischen Vorhersagesystemen bewerten. Diese Grundlagenforschung wird wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung von Wettervorhersagemodellen liefern.
Electrical conductivity is a key parameter in models of magnetic field generation in planetary interiors through magneto-hydrodynamic convection. Measurements of this key material parameter of liquid metals is not possible to date by experiments at relevant conditions, and dynamo models rely on extrapolations from low pressure/temperature experiments, or more recently on ab-initio calculations combining molecular dynamics and linear response calculations, using the Kubo-Greenwood formulation of transport coefficients. Such calculations have been performed for Fe, Fe-alloys, H, He and H-He mixtures to cover the interior of terrestrial and giant gas planets. These simulations are computationally expensive, and an efficient accurate scheme to determine electrical conductivities is desirable. Here we propose a model that can, at much lower computational costs, provide this information. It is based on Ziman theory of electrical conductivity that uses information on the liquid structure, combined with an internally consistent model of potentials for the electron-electron, electron-atom, and atom-atom interactions. In the proposal we formulate the theory and expand it to multi-component systems. We point out that fitting the liquid structure factor is the critical component in the process, and devise strategies on how this can be done efficiently. Fitting the structure factor in a thermodynamically consistent way and having a transferable electron-atom potential we can then relatively cheaply predict the electrical conductivity for a wide range of conditions. Only limited molecular dynamics simulations to obtain the structure factors are required.In the proposed project we will test and advance this model for liquid aluminum, a free-electron like metal, that we have studied with the Kubo-Greenwood method previously. We will then be able to predict the conductivities of Fe, Fe-light elements and H, He, as well as the H-He system that are relevant to the planetary interiors of terrestrial and giant gas planets, respectively.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 897 |
| Land | 21 |
| Wissenschaft | 2 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 2 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 892 |
| Text | 11 |
| Umweltprüfung | 5 |
| unbekannt | 8 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 18 |
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| unbekannt | 2 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 703 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 1 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 615 |
| Lebewesen und Lebensräume | 652 |
| Luft | 531 |
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| Wasser | 495 |
| Weitere | 903 |