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Nahrungsketten, Biomasse und Produktion des Benthos in der Nord- und Ostsee

Nord- und Ostsee sind besonders hohen Belastungen durch Abwaesser, eingebrachte Industrieprodukte und starke Schiffahrt ausgesetzt. Generelles Verstaendnis zum Aufbau der Lebensgemeinschaften und der Produktion sollen dazu beitragen, die Rolle des Benthos im Energiekreislauf des Meeres und die Veraenderungen des Systems durch menschliche Eingriffe zu verstehen. Stoff- und Energieumsatz durch einzelne Arten (besonders Sedimentfresser) sollen ihre Funktion in den Lebensgemeinschaften klaeren.

Freiland- und Laboruntersuchungen des Planktons in extrem sauren Bergbaurestseen

Durch den Braunkohletagebau entstanden bzw. entstehen geogen extrem versauerte Restseen (pH 2-4), die auch hinsichtlich weiterer abiotischer Parameter ein Extremhabitat darstellen. Wir untersuchen die Konsequenzen, die dies fuer die Struktur und Funktionsweise der planktischen Nahrungsnetze hat.

Schwermetalle in Aueboeden

Das Saarland ist eine Region, die seit Jahrzehnten von der Montanindustrie gepraegt wird. Die Industrialisierung des Raumes hat bedeutende Veraenderungen der Umwelt zur Folge. Die Veraenderungen manifestieren sich in Oberflaechenformen, wie Halden, Talaufschuettungen und in einer zunehmenden Belastung der Umwelt, insbesondere der Boeden und Fliessgewaesser. Ein typisches Beispiel fuer ein stark ueberformtes Fliessgewaesser ist die Blies, die durch gewaesserbauliche Massnahmen vor allem im Siedlungsbereich veraendert wurde und in die seit Inbetriebnahme der Neunkircher Huette grosse Mengen an organischen und anorganischen Schadstoffen angelangt sind. Bei den jaehrlichen Ueberschwemmungen des Auebereichs gelangen die Abwaesser in die angrenzenden Boeden. Wie Untersuchungen von 1991 bis 1993 ergaben, sind die Aueboeden der Blies und eines Grossteils ihrer Zufluesse gebietsweise hoch mit Schwermetallen belastet. Die Belastung der Boeden uebertraegt sich ueber die Pflanzen auf Tiere und Menschen dieser Gebiete. Auf diesem Hintergrund wurde eine Methode entwickelt, die von den kontaminierten Boeden fuer die Oekosysteme ausgehende Gefaehrdung zu erfassen. Ziel dieser Untersuchung ist es, die Zusammenhaenge zwischen der Schwermetallbelastung der Vegetation und den Bodenbedingungen zu analysieren, um die Gefahrenpotentiale der Schwermetalle in den Boeden mit Hilfe der Schwermetallbelastung der Vegetation bewerten zu koennen. Ergaenzend zu den bisher ueblichen Verfahren zur Erfassung der Schwermetallmobilitaet, die allein auf Bodenanalysen basieren, kann man anhand der Pflanzenbelastung eine genaue Bewertung der von Schwermetallen in den Boeden ausgehende Gefahr vornehmen und entsprechende Sanierungsmassnahmen einleiten.

Symbiosen von chemoautotrophen Bakterien mit marinen Invertebraten (Muscheln, Wuermer) aus sulfidreichen Biotopen (Abwasserausfluesse, Mangrovensuempfe, heisse Tiefseequellen)

Es ist eine Symbiose von chemoautotrophen Bakterien mit Invertebraten gefunden worden, d.h. Bakterien leben im Gewebe der Wirte (z.B. Muschelkiemen oder Wurmgewebe das dem Chloragog entspricht), fixieren Carbondioxid zur Synthese von organischer Substanz und oxidieren Sulfid. Sie ermoeglichen es dem Wirt somit, den Magen-Darm-Trakt voellig zu reduzieren bis in einigen Vertretern keine Spur davon mehr vorhanden ist. Die Verbreitung dieser Symbiose, ihre Bedeutung fuer die Oekologie und die Erforschung von Nahrungsketten wird mit biochemischen Methoden untersucht. Sie scheint viel verbreiteter zu sein als zunaechst angenommen und wird bedeutende Erkenntnisse ueber Ueberlebensweisen von Tieren liefern.

Untersuchungen zur qualitativen und quantitativen Bedeutung mixotropher Protisten in ufernahen Sedimenten

Im Rahmen der hier vorgeschlagenen Studie sollen erstmalig das Vorkommen und die ökologische Bedeutung mixotropher Protisten in küsten- bzw. ufernahen Sedimenten aquatischer Lebensräume untersucht werden. Im Konzept des mikrobiellen Nahrungsnetzes, eines integralen Teils planktischer Nahrungsnetze, das durch den Fraßdruck kleiner Protisten auf Bakterien geprägt ist, spielen mixotrophe Einzeller eine entscheidende Rolle. Durch ihre Fähigkeit zur Kombination der oxygenen Photosynthese wirken sie im System sowohl auf der Ebene der Primärproduzenten als auch auf der der Konsumenten partikulären organischen Materials. Ausmaß und relative Bedeutung der unterschiedlichen Ernährungsmodi unterlagen sowohl auf Organismen- als auch auf Lebensraumebene sehr großen Schwankungen. Im Vergleich zu pelagischen Lebensräumen gibt es noch große Lücken im Wissensstand zur ökologischen Bedeutung benthischer Protisten. Zwar ist die Gemeinschaft des Mikrophytobenthos sowohl hinsichtlich der von ihr gestellten Biomasse als auch hinsichtlich ihrer Photosyntheseleistung sehr gut untersucht, der Großteil der Arbeiten an benthischen 'Protozoen' beschränkt sich dagegen auf Studien, die wenig zu ihrer Funktion im Lebensraum sagen. Zum Potential für Mixotrophie benthischer Einzeller gibt es bisher keine Studien. Die enge taxonomische Verwandschaft zwischen Vertretern der benthischen und der pelagischen Einzeller legt die Vermutung nahe, dass in den euphotischen Bereichen mariner und limnischer Sedimente mixotrophe Protisten vorkommen und einen erheblichen Beitrag sowohl an der Produktion als auch am Konsum organischen Materials haben. Das hier vorgestellte Projekt dient dem Ziel, das Vorkommen benthischer Mixotrophre zu verifizieren, ihre Bedeutung für die Lebensgemeinschaft zu ermitteln und die Auswirkungen verschiedener abiotischer und biotischer Faktoren (Licht, Temperatur, Nährstoff- bzw. Nahrungsangebot) für die Ausbildung oder Dominanz der unterschiedlichen Ernährungsmodi zu beschreiben

Bestimmung und Bilanzierung von Schadstoffen in der Umwelt

Folgende Arbeiten werden im Institut fuer Chemie (ICH) fortgefuehrt: Fortsetzung der Entwicklung standardisierter Bestimmungsmethoden fuer toxische Metalle (Cd, Pb, Hg, As, Cu, Se, Zn, Ni) in Wasser, Boeden, Nahrungsmitteln, tierischen und menschlichen Organen und Koerperfluessigkeiten im Rahmen internationaler Programme (Cd-Programm, FAO/UN IUPAC). Aufnahme von Untersuchungen und Modellstudien ueber Verteilung, Fluss und Akkumulation toxischer Metalle in ausgewaehlten Umweltmatrices und Biomen. Fortsetzung der Entwicklung simultaner und automatisierter Bestimmungsmethoden fuer toxische Metalle und gaengige Luftverunreinigungen (CO, CO2, SO2, NOx, NH3, H2S, CmHN) fuer die Umweltueberwachung im Rahmen des Programmes der BMFT-Projektgruppe 'Umweltchemikalien und Biozide', sowie fuer die Hoechstmengenverordnung. Fortsetzung der Untersuchungen ueber Gehalt und Verteilung von Anabolika und Oestrogen in Tierfutter, Gewebe und Koerperfluessigkeiten von Schlachtvieh von Pharmazeutika.

Phosphor Speziation in Mineral Staub und Marineaerosol Partikeln

Makronährstoffe, wie Phosphor, sind wichtig für das Wachstum von Meeresmikroorganismen, wie Phytoplankton. Diese sind sehr bedeutsam für die marine Nährstoffkette und Biologie. Verschiedene Phytoplanktonarten emittieren klimarelvante organische Verbindungen, z.B. DMS, welches in der Atmosphäre zu Schwefelsäure oxidiert wird und anschließend zur Bildung neuer Aerosolpartikel beiträgt. Diese können weiterhin als potentielle Wolkenkondensaktionskeime dienen. Informationen über die Verfügbarkeit von Phosphor für diese Mikroorganismen sind somit essentiell für ein besseres Verständnis der Ozean-Atmosphären-Wechselwirkung. Der Haupteintrag von Phosphor in den offenen Ozean erfolgt vorwiegend über atmosphärische Deposition. Informationen über atmosphärische Phosphorkonzentrationen, die Bioverfügbarkeit und Quellen sind notwendig, um den Verbleib in den Ozeanen zu verstehen. Dabei werden vor allem in den Regionen des tropischen Nord- und Südost-Atlantik immer noch Daten benötigt. Die wenigen verfügbaren Daten basieren zumeist auf kurzzeitigen Schiffsmessungen, die in ihrer Anwendung auf langfristige Prognosen und jahreszeitlichen Zyklen sehr begrenzt sind. Um das Verständnis über die Phosphorverfügbarkeit, -quellen, und -bioverfügbarkeit in diesen ozeanischen Gebieten zu verbessern, sollen größenaufgelöste Langzeitmessungen zur Bestimmung des Phosphorgehalts von Aerosolpartikeln durchgeführt werden. Weiterhin werden analytische Methoden entwickelt und optimiert (basierend auf der Kombination von drei Techniken). Diese sollen eine empfindliche Bestimmung von löslichem als auch dem Gesamtphosphor in feinen Partikeln ermöglichen, aufgrund der geringen Aerosolmasse in dieser Größenfraktion. Die ermittelten Daten werden benutzt, um wichtige Quellen des Phosphors in diesen Regionen zu charakterisieren, die Rolle von unterschiedlichen Quellen wie Mineralstaub, Biomassenverbrennung, sowie anthropogenen Verbrennungsaerosols auf die Speziation (organische und anorganische Zusammensetzung), Löslichkeit und atmosphärische Prozessierung des Phosphors, sowie ihre saisonale Variabilität zu untersuchen. Darüber hinaus soll eine regionale Staubmodellsimulation angewendet werden, um den Aerosoltransport und die Staupdeposition in diesen Regionen besser zu beschreiben. Die Ergebnisse sind wichtig für kombinierte Modelle zur Ozean-Atmosphäre Wechselwirkung und das Verständnis der wichtigsten Faktoren, die den Verbleib von atmosphärischem Phosphor im Ozean beeinflussen.

Direkte Effekte kleinskaliger Turbulenzen auf Entwicklung und Lebensstrategien mariner phototropher Einzeller

Übergreifendes Ziel des Vorhabens ist es, die Rolle der Turbulenz für die Populationsdynamik des Phytoplanktons in marinen Systemen zu untersuchen. Im Zentrum des Projektes steht die zu überprüfende Hypothese, dass Ausprägung und Sukzession morphofunktionaler Lebensformen im Phytoplankton nicht ausschließlich Ausdruck unterschiedlicher Nährstoff-, Licht- und Temperaturregime im Milieu sind, sondern im entscheidenden Maße von direkten Turbulenzeffekten abhängen, die unmittelbar das Wachstum einzelner Arten regulieren und mit den anderen Steuerfaktoren interagieren. Im vorliegenden Projekt werden Auswirkungen unterschiedlicher kleinskaliger Turbulenzintensitäten auf die Phytoplanktonzuammensetzung im Feld, in Mesokosmen und Laborexperimenten untersucht und das Wachstum dominanter Arten auf seine Turbulenzsensitivität hin getestet. Eine praktische Herausforderung hierbei ist darüber hinaus die Beantwortung der Frage, wie zuverlässig und reproduzierbar Turbulenzintensitäten im experimentellen Modellsystemen erzeugt werden können.

Vagante Spinnen (Lycosidae) als generalistische Prädatoren in einem Wald-Wiese-Gradienten: Phänologie, Regulationsfaktoren und Stellung im Nahrungsnetz

Das beantragte Projekt untersucht biotische Regulationsmechanismen epigäischer Prädatoren mit einem breiten Nahrungsspektrum. Polyphage Prädatoren und ihre Beuteorganismen bilden einen zentralen Komplex des Nahrungsnetzes von vielen terrestrischen Lebensräumen. Durch die Nutzung von Beute aus dem oberirdischen wie dem unterirdischen Nahrungsnetz verknüpfen generalistische Prädatoren diese beiden Subsysteme terrestrischer Ökosysteme. Exemplarisch werden zwei Arten von Wolfsspinnen (Lycosidae) einer Wald-Wiese-Übergangszone untersucht. In diesem Habitat koexistieren verschiedene Lycosidenarten, dominant sind Pardosa pullata und P. lugubris. Für diese beiden Arten wird die Phänologie, das Nahrungsspektrum und wichtige biotische Steuergrößen der Populationen (Angebot an Beute, Intra-Gilde-Prädation, Kannibalismus, Parasitoide) untersucht. Durch die Analyse der Gehalte der natürlichen Isotope 13C und 15N wird die Stellung dieser beiden Arten im Nahrungsnetz bestimmt und ihr Beutespektrum im Labor und im Freiland analysiert. Die Untersuchungen sollen die Funktion von generalistischen Prädatoren im Nahrungsnetz terrestrischer Ökosysteme exemplarisch beleuchten und wesentliche biotische Interaktionen, die als Steuergrößen für generalistische Prädatoren wichtig sind, aufdecken.

Abklaerung von Todesfaellen bei Greifvoegeln

1.) Zielsetzung: a) Ermittlung der Todesursachen bei gehaeuften Todesfaellen von Greifvoegeln (primaer Maeusebussarde und Milane) im Fruehjahr in Ackerbaugebieten ('Fruehjahrsvergiftung'). b) Pruefung von moeglichen Wirkungsketten bei Stoffen, die fuer die Ackerbehandlung eingesetzt werden. 2.) Projektplan und Methoden: a) Erfassung der oertlichen Verteilung der Todesfaelle (durch gezielte Umfrage). b) Klassierung der Todesfaelle u.a. mittels toxikologischer und veterinaer-pathologischer Untersuchungen. c) Pruefung des Zusammenhangs Ackerbehandlung und fuer Greifvoegel erreichbares Regenwurmangebot. d) Rueckstandanalytische Untersuchung von Regenwuermern auf behandelten Aeckern. e) Eventuell experimentelle Untersuchung der Wirkung ausgewaehlter Pflanzenschutzmittel auf die Aktivitaet und Mortalitaet von Regenwuermern (Prof.C. Schlatter).

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