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Untersuchung zur Bilanz und Schadwirkung ausgewaehlter Schwermetalle in der Kieler Bucht (mit drei Unterthemen)

Es wurde eine Bestandsaufnahme der Metalle Cd, Zn, Fe, Mn, Cu, Pb fuer den Bereich der Kieler Bucht erstellt. Zur Zeit wird durch 3 Arbeitsgruppen an den folgenden Problemstellungen gearbeitet: 1. Aufnahmemechanismen der Metalle Cd und Zn in Plankton- und natuerlichen Gewaesserkulturen. Dabei werden als Parameter die Aufnahmegeschwindigkeit, die Schaedigungswirkung, das Adaptionsverhalten des Planktons aus unterschiedlichen Umweltverhaeltnissen, die Beteiligung von Mikroorganismen sowie die Abhaengigkeit von Aminosaeuren, DOC und Naehrstoffe untersucht. 2. Aufnahme und Auswirkung von Cd in der Nahrungskette am Beispiel eines Laboroekosystems. 3. Untersuchung der Anreicherung von Cd und Zn in Oberflaechenfilmen und Transport in die Atmosphaere. Diese Untersuchung wird sowohl an Seewasserproben als auch an den unter 1 genannten Kulturen durchgefuehrt.

Visualisierung mikrobieller Gemeinschaften auf marinem Mikroplastik: Identifikation, Interaktionen und Auswirkungen

Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.

Populationsdynamik und Produktivitaet der Bodenfauna in der Deutschen Bucht unter besonderer Beruecksichtigung der Meeresverschmutzung

Oekologisch wichtige Bodentiere werden aus regelmaessig an Dauerstationen genommenen, quantitativen Proben analysiert, um Aufschluesse ueber den Lebenszyklus, das Wachstum, die Variationen der Siedlungsdichte und die Produktionsleistung zu erhalten. Die Zusammensetzung der Tiergemeinschaften wird langfristig verfolgt, um natuerliche und durch Meeresverschmutzung bedingte Veraenderungen zu erkennen (Titanabwaesser und kommunale Klaerschlaemme).

Informationssystem fuer Planktonblueten und toxische Algen

Auffaellige Phaenomene der letzten Jahre (Phaeocystis-Blueten mit Schaumbildung am Strand, Rote Tiden durch Dinoflagellaten und Mesodinium rubrum, Miesmuschelvergiftungen durch Dinophysis, Massensterben in Skagerrak und Kattegat in Folge einer Chrysochromulina-Bluete) fuehrten 1987 zur Einrichtung eines Informationssystems, das ueber die aktuelle Planktonsituation berichtet. Von April bis Oktober werden im 14-taegigen Rhythmus an 10 Stationen entlang der niedersaechsischen Kueste Wasserproben entnommen. Sie werden auf toxische und bluetenbildende Organismen hin kontrolliert. Ferner werden die Gehalte an Pflanzennaehrsalzen, Sauerstoff, Schwebstoff und Chlorophyll ermittelt. Die Ergebnisse werden dem Niedersaechsischen Umweltministerium sowie den mit der Fischerei befassten Behoerden gemeldet.

Nachweis von fossilem Kohlenstoff in der marinen Biosphaere

Kohlenstoff aus Erdoel und Erdoelderivaten unterscheidet sich in seiner Isotopenzusammensetzung von natuerlichen Kohlenstoffverbindungen im Meer und muesste, auch wenn er biologisch aufgearbeitet worden ist, bei hinreichender Konzentration nachweisbar sein. Messungen an jetzt geborgenen Proben sollen Bezugswerte liefern fuer Vergleiche in einigen Jahren, wenn die Erdoelfoerderung moeglicherweise zu staerkeren Verschmutzungen gefuehrt hat. An Proben, die vor den Raffinerien von Southampton entnommen wurden, deutet sich eine derartige Verschmutzung evtl. bereits an.

Entwicklung eines Leck-Warn-Systems fuer Unterwasser-Oel-Pipelines

Im Bereich der Off-Shore-Technik und der Oelfoerderung in Meeren werden flexible Unterwasser-Oel-Pipelines eingesetzt. Diese Unterwasser-Oel-Pipelines bestehen zum Teil aus Hochdruckgummischlaeuchen bis zu 600 mm Durchmesser, die in Teilstuecken bis zu 15 m Laenge aneinandergeflanscht sind. Eine wichtige Aufgabe im Umweltschutz ist die Fruehwarnung vor eintretenden Lecks an diesen Unterwasser-Oel-Pipelines aus Gummi, um Meerwasserverschmutzungen durch austretendes Oel und wirtschaftliche Verluste durch Oel- und Pipelineausfall zu verhindern. Im Rahmen dieser Problemstellung hat das Forschungsvorhaben folgende Teilaufgaben zu loesen: Entwicklung von geeigneten Lecksensoren und deren Integration in die Wandungen der Gummipipelines, Verarbeitung der Sensorenwarnsignale durch eine ebenfalls in die Pipelinestuecke integrierte elektronische Logikschaltung, drahtlose Uebertragung der Leck-Warn-Signale aus der elektronischen Logik der Pipelinestuecke an die Wasseroberflaeche zu einer Bojenstation, autonome Langzeitversorgung der Pipelineelektronik, Uebertragung der Leck-Warn-Systeme von der Bojenstation an eine Kuestenkontrollstation, rechnergesteuerte Decodierung der Warnsignale in der Kuestenstation zur Erkennung der genauen Position (Pipelinestueck) des zu erwartenden Lecks, automatische selbstaendige Ueberwachung des Systems auf Funktionssicherheit, automatische Alarmanlage bei zu erwartendem Leck oder Funktionsausfall des Systems.

Langzeitvergleich Doggerbank

Auf Dekadenskala wird die Variabilität der Gemeinschaftenstrukturen und -funktionen der Makrofauna auf der Doggerbank in der zentralen Nordsee untersucht. In den 1980-ziger Jahren ergab ein Vergleich mit Daten aus den 1950-ziger Jahren von dänischen Kollegen, dass besonders große langlebige Muschelarten stark zurück gegangen waren. Im Gegensatz dazu hatten kleine schnellwüchsige 'opportunistische Wurm- und Muschelarten zugenommen. Die Veränderungen wurden hauptsächlich auf die zunehmende Eutrophierung der zentralen Nordsee, der Verschmutzung und dem Einfluß der Bodenfischerei zurück geführt. Die Untersuchung in den 1990-ziger Jahren ergab im Vergleich mit den Daten aus den 1980-ziger Jahren, dass die räumliche Ausdehnung der verschiedenen Makrofaunagemeinschaften stabil ist, dass aber innerhalb der Gemeinschaften die Abundanz südlicher warm temperierter Arten zugenommen und die nördlicher kalt temperierter Arten abgenommen hat. Außerdem traten Veränderungen im Abundanzspektrum verschiedener Arten auf, die mit Veränderungen in der Sedimentzusammensetzung einhergingen. Letztere wurden durch Veränderungen im Strömungsregime der zentralen Nordsee hervorgerufen, die durch Schwankungen in der Nordatlantische Oszillation bedingt sind. Die Proben von 2006/07 werden gerade ausgewertet.

Dissolved munition compounds in the water column of southwestern Baltic Sea during POSEIDON cruise POS530 in October 2018

Cruise POS530 (R/V Poseidon) sampled the water column throughout German territorial waters of the southwest Baltic Sea during 01-21 October 2018. The current dataset contains concentrations of dissolved munition compounds from Niskin bottle rosette casts between sea surface and seafloor. Vertical sampling resolution varied among stations, with a maximum of 9 sampling depths. Dissolved explosives in the samples were measured following Gledhill et al. (2019). Briefly, discrete samples (1 L) were preconcentrated onboard using solid-phase extraction. Target compounds were eluted with acetonitrile, further concentrated by evaporation, and measured by ultra-high performance liquid chromatography and high resolution heated electrospray ionization mass spectrometry.

Langzeituntersuchung der Ölkatastrophe von 1991 am Persischen Golf

Seit Juni 1991 (3 Monate nach der Ölkatastrophe des Golfkrieges) ist die betroffene Saudi-Arabische Küste jährlich untersucht worden. Da die Verölung noch nicht überwunden ist, wird ein internationales Projekt Re-assessment 2001 vorbereitet, das eine Bilanz nach 10 Jahren ziehen soll.

Oelpest in ihrer direkten und indirekten Wirkung auf Seevoegel. Seevoegel als Indikatoren fuer 'schleichende' Oelpest

Es soll weiter geklaert werden: a) Wie hoch die Verluste durch Oelpest in der Deutschen Bucht bei Seevoegeln sind (welche Arten); besonders dann, wenn keine Oelkatastrophe ansteht. b) Welche Seevogelarten und in welcher Weise diese als Indikatoren fuer 'schleichende' Oelpest angesehen werden koennen. c) Welche Spaetschaeden bei Seevoegeln nach Kontakt mit Oel zu beobachten sind.

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