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Mathematische Guetemodelle zur Prognose des Stoffhaushalts von Fliessgewaessern

Zweck und Ziel: Simulation und Prognose des Stoffhaushaltes abwasserbelasteter Fliessgewaesser zur Beurteilung der Auswirkungen wasserwirtschaftlicher und wasserbaulicher Massnahmen, einschliesslich Eutrophierungserscheinungen und Auswirkungen von Verklappungsmassnahmen. Ausfuehrung: Weiterentwicklung des von Dr. G. Huthmann in der BfG aufgebauten Modells, welches weitgehend empirische Zusammenhaenge verwendet, zu einem fuer verschiedene Anwendungen aussagekraeftigen Modell. Dabei werden die biologischen Vorgaenge - soweit erforderlich - mit Hilfe deterministischer Ansaetze formuliert. Die Modellentwicklung enstsprechend den Ergebnissen von Gewaesseruntersuchungen, Laborexperimenten und Literaturstudien. Ergebnisse: Das Modell besteht jetzt aus einem hydrologischen Modell, einem Temperaturmodell und dem eigentlichen Guetemodell. Folgende Stoffkonzentrationen werden berechnet: C-BSB5 (Biochemischer Sauerstoffbedarf der organischen Kohlenstoffverbindungen), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf, Bichromatoxidation), organischer Stickstoff, Ammoniumstickstoff, Nitratstickstoff, geloester Phosphor, ungeloester Phosphor, geloester Sauerstoff, Truebung. Ferner werden die Biomassen derjenigen langsam wachsenden Organismen berechnet, welchen einen wesentlichen Einfluss auf den Stoffhaushalt ausueben (Nitrifikanten, Algen, Zooplankter). Neuere Guetemodellrechnungen zum Sauerstoffhaushalt der Saar nach Ausbau zeigen, dass besonders in den Sommermonaten in den mittleren Stauhaltungen Lisdorf, Rehlingen und Mettlach mit Sauerstoffmangelsituationen zu rechnen ist. Um Fischsterben zu vermeiden, muss deshalb - beim jetzigen Sanierungszustand der Einleiter - kuenstlich

Untersuchungen zur ökologischen Wirksamkeit des renaturierten Altarmes der Spree als Umgehung der Wehrgruppe Leibsch (Teilprojekt)

Erfassung der Fischbestände in Altarm und Spree, - Literaturstudie zur historischen Fischfauna im Gebiet, - Funktionskontrolle der Aufstiegshilfen mittels Kontrollreuse. - Nachweis des Aufstiegs fast 50000 Individuen, 18 Fischarten, Krebsen, - Nachweis der Funktion als Lebensraum für rheophile Arten, - Vorschläge für weitere Verbesserungen. - Ergänzung durch Untersuchung der Makrozoobenthos (IaGB - z. Teilprojekt).

End biodiversity loss through improved tracking of threatened invertebrates

In today's biodiversity crisis, there is an urgent need to monitor terrestrial and aquatic species in their natural habitats, especially those that may be endangered, invasive or elusive. Traditional species observation methods, based on acoustic or observational surveys are inefficient, costly and time consuming. On the other hand, DNA is continuously deposited in the environment from natural processes and this environmental DNA (eDNA) allows us to detect species and reconstruct their communities with a high level of sensitivity. These data can be used to obtain occurrence records and to collect more population information in field. Crucially, these data are necessary to inform management agencies about the current state of our biodiversity, and are especially urgent for species that are currently data deficient. The aims of this study are to firstly identify occurrence records from diverse sources (databases, literature) and generate a database of distributional data for species of crustacean and mollusks that are data deficient in Sweden. Secondly, we aim to detect threatened species in Swedish marine, freshwater and terrestrial habitats using novel genomic methods (DNA metabarcoding, ddPCR). Finally, based on the new data, we will run species distribution and population models, to improve information on geographic range and population status for threatened invertebrates. The results will be integrated into current monitoring programmes (e.g. red-listing) and action plans.

Funktionskontrolle der Fischaufstiegshilfe am Schwarzen Wehr in der Plaue bei Cammer

Funktionsüberprüfung mittels Kontrollreuse (24x24h), - Fischbestandserfassung ober- und unterhalb der Wehranlage und Literaturstudie, - Fischaufstiegshilfen wurde als bedingt funktionstüchtig und potenziell selektiv wütend bewertet (8 Fischarten, 121 Individuen, Größenklasse 5 40cm), - Erarbeitung von Vorschlägen zur Funktionsverbesserung: und andere Konstruktion der Querwände, Sohlgestaltung.

Induzierte Seismiziät in Abhängigkeit von Lithologie, Struktur und Spannung

Im Verbundprojekt 'Restless' soll die Frage geklärt werden, ob und in wieweit das Risiko induzierter Seismizität von der Lithologie des erschlossenen geothermischen Reservoirs abhängt. Gesamtziel des Projekts ist es, mit einer Kombination von Gelände-, Labor- und numerischen Methoden die notwendigen Bedingungen zur Reaktivierung von Störungen und die resultierende Seismizität in Abhängigkeit von deren geometrischen und lithologischen Eigenschaften genauer zu untersuchen. Ziel dieses Teilprojekts ist es zu untersuchen, bei welchen definierten Druckveränderungen in einem geothermischen Reservoir es bei gegebenen regionalen Spannungsverhältnissen zu induzierter Seismizität kommen kann. Dies soll durch die Weiterentwicklung hauseigener Simulationscodes erfolgen. Die geplanten transienten THM-Simulationen sowohl die räumliche und zeitliche Verteilung der seismischen Ereignisse als auch deren Quellsignalcharakteristik liefern. Diese Informationen werden dann genutzt, um die vom Quellort (Hypozentrum) ausgehenden seismischen Wellen im dreidimensionalen Raum zu simulieren und die daraus resultierenden Bodenschwinggeschwindigkeiten abzuschätzen. Notwendige Eingangsdaten und Randbedingungen der Simulationen, z.B. zu Modellgeometrien und gesteinsphysikalischen Parametern, werden durch die Verbundpartner zur Verfügung gestellt und durch eigene H/V-Messungen im Gelände ergänzt. Die Simulation erfolgen zunächst an generischen Modellen zur Erlangung eines besseren Prozessverständnisses sowie zur Untersuchung des möglichen Effekts unterschiedlicher Lithologien auf die induzierte Seismizität. Anschließend werden Simulationen für zwei Beispielstandorte durchgeführt. Die Arbeiten werden ergänzt durch eine Literaturstudie, welche neben der Recherche zu gesteinsphysikalischen Eigenschaften insbesondere eine Aufarbeitung existierender Geothermiestandorte hinsichtlich ihrer durchteuften Lithologien und induzierter Seismizität beinhaltet.

Dokumentation oekologischer Literatur und Daten

In Form von Modellstudien werden die Moeglichkeit der Dokumentation oekologisch relevanter Literatur und Daten untersucht und praktisch erprobt.

Entwicklung eines Verfahrens zur Vergasung von Biomasse nach dem Prinzip der zirkulierenden Wirbelschicht

Klassifizierung und physikalisch-chemische Charakterisierung der Einsatzstoffe (Ermittlung von Grunddaten). Durchfuehrung von Foerderversuchen mit verschiedenen Einsatzstoffen. Vergasungsversuche in einer zirkulierenden Wirbelschicht. Dabei Variation der Einsatzstoffe, der Feuchte derselben und der Reaktionstemperatur. Durchfuehrung von Langzeitversuchen zur Demonstration der Verfuegbarkeit des Verfahrens bei optimalen Betriebsbedingungen. Entwurf eines Verfahrensschemas zur Produktion von niederkalorigem Heizgas auf der Basis der Versuchsergebnisse.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, Einfluß von Biokrustenstruktur und -funktion bei der Verwitterung, der Bodenbildung und bei Erosionsprozessen (CRUSTWEATHERING)

Global betrachtet bilden biologische Bodenkrusten (Biokrusten) die produktivste Biomasse der -Kritischen Zone- arider Regionen der Erde. Sie bestehen aus heterotrophen Bakterien, Pilzen, Flechten, Moosen, Cyanobakterien und Algen sowie deren Ausscheidungsprodukten. Mittels extrazellulärer organischer Substanzen verkleben sie mineralische Bodenpartikel und bilden eine Art stabile -Haut- an der Bodenoberfläche. Diese aggregierte, gegenüber Wassererosion stabile Schicht trägt multifunktional zur Primärproduktion, Mineralisierung, biogenen Verwitterung, Festlegung trockener und nasser Deposition sowie zur Stabilisierung von Böden, Hängen und ganzen Landschaften bei. Als sogenannte Ökosystem-Ingenieure beeinflussen sie die Nährstoff- und hydrologischen Kreisläufe klein- und großräumig. Intensive Literaturstudien ergaben zweifelsfrei, dass die Biokrusten in ganz Südamerika nahezu unerforscht sind, obwohl sie in den Gebieten des SPP EarthShape sehr häufig vorkommen. Daher sind die Hauptziele unseres interdisziplinären Forschungsprogramms, 1) die weitgehend unbekannte Strukturierung und Zusammensetzung chilenischer Biokrusten mittels Feld- und Labormethoden zu untersuchen, um deren Verbreitung und organismische Zusammensetzung zu erfassen; 2) herauszufinden, wer von den abundanten Organismen mit welchen biochemischen Prozessen zur biogenen Verwitterung beiträgt, und die Verwitterungsraten in Abhängigkeit von Struktur und Zusammensetzung der Biokrusten und Umweltbedingungen (z.B. Mikroklima) aufzuklären; 3) die Funktion von Biokrusten in den gekoppelten biogeochemischen Kreisläufen von P- (Schwerpunkt!), C- und N-Verbindungen über räumliche Skalen, von atomar/molekular über Einzelminerale, Biokrustenmuster und Bodenprofile bis zu Hängen bzw. Einzugsgebieten zu erfassen, letzteres mittels fernerkundlich erfasster Spektraldaten und gemeinsam entwickelter Transferfunktionen sowie 4) zu verstehen, wie mikroklimatische Bedingungen und Wasserverfügbarkeit die Biokrustenzusammensetzung, Aktivität, Bedeckungsgrad und Funktion in ariden Ökosystemen steuern. Die Forschungsarbeiten beginnen mit einer gemeinsamen Feldkampagne zur Beschreibung pedologischer, geobotanischer und physisch-geographischer Gegebenheiten der Untersuchungsgebiete. Dabei werden die Forschungsflächen instrumentiert sowie Biokrusten- und Bodenproben gesammelt. Der methodisch moderne Ansatz nutzt neueste molekularbiologische, elektronenmikroskopische, pflanzenphysiologische, chemisch-analytische (massen- und synchrotronbasierte Spektroskopie) und Fernerkundungstechniken, kombiniert mit multivariater Datenanalyse. Wir erwarten, dass die Ergebnisse bisher unbekannte Biokrustenorganismen und physiologische/ökologische Funktionen erschließen sowie deren Beitrag zur biogenen Verwitterung und anderen fundamentalen Prozessen der Oberflächenformung der Erde erfassen, und damit grundlegende Erkenntnisse mit entsprechenden Daten für Geosystemmodelle auf regionaler und globaler Ebene generieren.

Review and further methological development of DOE/CEC fuel cycle externality study, phase I

Vergleichende Chorologie neotropischer Pflanzen

Durch Original- und Literaturstudien wurde eine Datenbank zur geographischen Verbreitung und Ökologie von mehr als 4000 Pflanzenarten angelegt. Die Areale der Pflanzensippen können durch das EDV-Programm CHOROL miteinander verglichen werden, und dadurch lassen sich charakteristische chorologische Typen herausarbeiten. Erstmalig ist es dadurch auch möglich, exakte Endemitenkarten und Biodiversitätsverteilung in den Neotropen darzustellen. Formal werden das Projekt und seine Ergebnisse in zahlreichen Einzelpublikationen, Kongressbeiträgen und einem Einzelband (G. Fischer/Jena) niedergelegt. Das bereits in Wien begonnene Forschungsprojekt stützt sich auf die größte Verbreitungsdatei neotropischer Pflanzen, die als einzige weltweit auf Grund kontrollierter Originalbelege erstellt wurde. Das Programm Chorol ermöglicht verschiedenartige Analysegänge durchzuführen und kann z.B. Biodiversitätszentren oder Endemismenhäufigkeit aufzeigen. Die demnächst als Monographie publizierten Daten werden auch wichtige Hinweise auf Extinktionen und Schutzwürdigkeit von neotropischen Landschaften haben. Das vorhandene Kartenmaterial ist bereits zur Gänze ausgedruckt und wird derzeit für die endgültige Präsentation bearbeitet.

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