Die Resilienz natürlicher Populationen gegen Umweltveränderungen wird von der Menge schädlicher Mutationen in der Population, d.h. ihrer Mutationslast bestimmt. Deren Fitnesseffekt hängt vom Selektionsdruck und der Populationsgröße ab, welche beide in Raum und Zeit veränderlich sind. Auswirkungen dieser Dynamik auf die Mutationslast sind wenig erforscht, was unser Verständnis der Gefährdung von Arten durch Umweltveränderungen behindert. Drastische Reduzierungen der Populationsgröße führen zu Inzucht, was die Mutationslast stärker exponiert und selektiv wirksam macht. Dies verursacht eine Fitness-Reduktion betroffener Individuen, ermöglicht aber auch eine Entfernung schädlicher Mutationen durch Purging, was die Mutationslast langfristig verringern kann. Folglich hat Übernutzung in der Vergangenheit die Mutationslast vieler Arten beeinflusst, vor allem in der Antarktis, wo Robben- und Walfang große ökologische Auswirkungen hatten. In meinem Projekt plane ich durch Genomsequenzierung räumliche und zeitliche Dynamiken der Mutationslast in Antarktischen Pelzrobben zu erforschen. Dabei verfolge ich drei komplementäre Ziele. Erstens werde ich räumliche Dynamiken der Mutationslast durch den Vergleich von sechs Populationen mit unterschiedlicher effektiver Populationsgröße und Geschichte untersuchen. Erkenntnisse zur Mutationslast dieser Populationen liefern Aufschluss über deren Gefährdung durch Umweltveränderungen. Zweitens werde ich Langzeit-Dynamiken der Mutationslast durch eine Quantifizierung von Purging zu verschiedenen Zeitpunkten der Populationsgeschichte analysieren. Ein Vergleich von Regionen innerhalb des Genoms welche vor, während und nach dem durch Robbenjagd verursachten Flaschenhals von Inzucht betroffen waren, wird über das genetische Erbe dieses Eingriffes aufklären. Schließlich werde ich kurzfristige Dynamiken der Mutationslast untersuchen, indem ich den Umwelteinfluss auf die Mutationslast einer rückläufigen Population in Südgeorgien analysieren werde. Dort hat sich der Selektionsdruck auf die Robben durch den von Erwärmung getriebenen Rückgang des Antarktischen Krills erhöht. Eine einzigartige, vier Jahrzehnte umfassende Langzeitstudie erlaubt hier die Erforschung des Zusammenhangs der Mutationslast und dem Fitnessmerkmal „Rekrutierungs-Erfolg“. Dies kann zeigen, ob aktuelle Umweltveränderungen die Mutationslast durch Purging verringern, was für die Beständigkeit der Populationen relevant ist. Mein Projekt kombiniert hochauflösende genomische Verfahren mit einem herausragenden Untersuchungssystem und verspricht neue Erkenntnisse zur Beständigkeit eines antarktischen Prädatoren. Diese sind essentiell für das Verständnis der Resilienz des Ökosystems des Südpolarmeeres. Durch die Einführung moderner genomischer Methoden in ein polares Modellsystem werde ich zum SPP beitragen können, zudem werde ich mich durch Kollaborationen und das Ausrichten eines Workshops zu reproduzierbarem coding in die breitere SPP-Gemeinschaft integrieren.
Wirbeltiere sind mit einer großen Zahl von Mikroorganismen assoziiert. Diese mikrobiellen Gemeinschaften tragen um Größenordnungen mehr Gene als ihre Wirte und erfüllen Funktionen, die im Genom des Wirts nicht kodiert sind. Der Magen-Darmtrakt zeichnet sich durch ein sehr diverses Mikrobiom aus. Beim Menschen wird eine verminderte mikrobielle Vielfalt im Darm mit vielen Krankheiten in Verbindung gebracht, darunter Autoimmunerkrankungen, Diabetes und Fettleibigkeit. Über die Beziehung zwischen Darmmikroben und Gesundheit in wild lebenden Wirbeltierpopulationen ist jedoch nur wenig bekannt, da dort eine höhere genetische Variation und eine ausgeprägte Umweltheterogenität die Auswirkungen des Darmmikrobioms auf den Wirt modulieren oder sogar überlagern können. Diese große Lücke in unserem Wissen über die Wechselwirkungen zwischen Wirt und Mikrobiom behindert unser Verständnis von Widerstandsfähigkeit und Anpassung von wild lebenden Tieren an den Klimawandel. In diesem Projekt untersuchen wir die antarktischen Pelzrobben und wollen verstehen wie sich Veränderungen im Darmmikrobiom der Tiere auf die Fitness von unterschiedlichen Wildpopulation auswirken. Als Steuergröße wird das verringerte Nahrungsangebot für einige Wildpopulationen genutzt, dass sich durch den Klimawandel in manchen Regionen der Antarktis ergeben hat. Entsprechend untersuchen wir zwei interagierende Umweltstressoren - Nahrungsbeschränkung und soziale Dichte. Das Projekt konzentriert sich auf das kritische Entwicklungszeitfenster zwischen der Geburt und der Ernährungsunabhängigkeit und wird die Auswirkungen wichtiger intrinsischer und extrinsischer Faktoren auf das Darmmikrobiom und sein Zusammenspiel mit mehreren fitnessrelevanten Phänotypen wie Wachstum, Überleben, Stresshormonspiegel, Immunfunktion und Genexpression aufklären. Darüber hinaus wird ein kürzlich entwickelter Einzelnukleotid-Polymorphismus-Array eine robuste Bewertung der modulierenden Auswirkungen des Wirtsgenotyps ermöglichen, einschließlich der vererbbaren genetischen Variation und der genetischen Qualität, ausgedrückt als Inzucht und immunogenetische Vielfalt. Wir stellen die Hypothese auf, dass eine geringere Nahrungsverfügbarkeit die mikrobielle Vielfalt im Darm verringert und die Prävalenz mukolytischer und proinflammatorischer Taxa erhöht, was sich negativ auf die Fitness des Wirts auswirkt. Diese Auswirkungen könnten bei Individuen mit schlechter genetischer Qualität besonders ausgeprägt sein, da diese weniger effektiv in der Lage sind, schädliche Mikroben zu bekämpfen, und dies auch unter stressigen Bedingungen mit hoher Dichte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass durch die Kombination von phänotypische Parametern der Individuen mit mikrobiellen Daten, erstmals mechanistische Einblicke in die Wirts-Mikroben-Interaktionen einer Wildtierart möglich werden, was Vorhersagen über langfristige Populationstrends und das Management des empfindlichen Ökosystems des Südlichen Ozeans ermöglicht.
Ein rascher Klimawandel in der Antarktis wird starken Selektionsdruck auf fitnessrelevante Merkmale ausüben. Jedoch haben nur wenige empirische Studien bisher diesen veränderten Selektionsdruck im Zuge des Klimawandels sowie dessen demographische Konsequenzen quantifiziert. Außerdem haben sich die meisten Untersuchungen bislang auf additive genetische Effekte (z.B. Allelfrequenzänderungen) fokussiert. Es ist aber mittlerweile klar, dass auch Heterozygotie einen entscheidenden Beitrag individuellen Fitness hat, und dadurch auch auf das Wachstum der gesamten Population und damit deren Aussterbenswahrscheinlichkeit.Eine exzellente Gelegenheit die genetischen und phänotypischen Auswirkungen eines vom Klimawandel veränderten Selektionsdrucks zu untersuchen bietet unsere Langzeitstudie von Antarktischen Seebären im Südpolarmeer. Wir haben kürzlich gezeigt, dass die Anzahl der Seebärenmütter seit 1980 um 25% zurückgegangen ist, und dass gleichzeitig das Geburtsgewicht der Jungen sich um 8% reduziert hat. Beides scheint außerdem auf den Rückgang der Antarktischen Krillbestände zurückgeführt werden zu können. Interessanterweise hat auch die Heterozygotie der adulten Weibchen um 17% zugenommen, was durch einen verstärkten Selektionsdruck auf Jungtiere mit geringer Heterozygotie erklärt werden kann. In dieser Studie haben wir jedoch nur neun Mikrosatellitenmarker verwendet, wodurch der zugrundeliegende Mechanismus unklar bleibt. Haben diese genetischen Marker den Grad der Inzucht der Individuen gemessen oder waren sie nur zufällig an fitnessrelevante Gene gekoppelt? Das zu untersuchen und die beteiligten Gene zu identifizieren ist sowohl wichtig um die Art der Selektion zu verstehen, als auch deren evolutionäre Dynamik in einem sich rasch verändernden Habitat.Wir haben vor, 576 Individuen aus drei Jahrzenten der Langzeitstudie genotypisieren. Der resultierende Datensatz wird aus über 80,000 genomweiten Einzelnukleotidpolymorphismen bestehen und klären, ob Inzuchtdepression zur Variation in individueller Fitness beiträgt. Zudem werden wir verschiedene komplementäre Ansätze verwenden, um die Bedeutung bestimmter genomischer Abschnitte zu untersuchen, sowie möglicherweise die Bedeutung von Kandidatengenen. Schlussendlich werden wir tiefer in die Frage eintauchen, ob Heterozygotie mit der Gewichtszunahme von Seebärenjungen korreliert ist und damit einen der wichtigen Bausteine der Fitness von Jungtieren darstellt. Dieses Projekt wird damit in einzigartiger Weise tiefe Einsichten in die Folgen des Klimawandels für einen Antarktischen Top-Prädator liefern.
Um die sensible antarktische Tierwelt vor möglichen Auswirkungen vermehrter Drohnenüberflüge zu schützen, verabschiedeten die Antarktis-Vertragsstaaten im Mai 2018 eine erste Version von Umweltrichtlinien zum Betrieb von Drohnen in der Antarktis. Da bis dato nur wenige wissenschaftliche Studien zu diesem Thema vorlagen, waren die Richtlinien mit einem Aufruf an die Wissenschaftsgemeinde verbunden, weiter Forschung zu den Auswirkungen von Drohneneinsätzen in der Antarktis zu betreiben. Die vorliegende Studie untersuchte mithilfe verhaltensbiologischer Störungsexperimente die Auswirkungen von Drohnen sowie sich annähernder Menschen auf Kaiserpinguine. Zudem wurden die seit Erstellung der Richtlinien neu gewonnenen Erkenntnisse zum Einfluss von Drohnen auf die antarktische Tierwelt zusammengefasst. Gleichzeitig wurde die Möglichkeit getestet, die lokale Population einer Kaiserpinguinkolonie durch Drohnenbefliegung zu erfassen und ihre Brutpaarzahl daraus abzuleiten. Die Untersuchungen fanden an der Kaiserpinguinkolonie Atka-Bucht/Atka Iceport (Dronning Maud Land, Ostantarktis) statt. Insgesamt lässt sich feststellen, dass nur weniger als 20 % der Individuen eine Reaktion zeigten, die zudem vergleichsweise kurz war. Somit ist davon auszugehen, dass die Drohne keine massiven Störungen verursachte. Im Vergleich waren die Reaktionen auf horizontale Überflüge im Allgemeinen weniger deutlich als auf die Annäherung einer Person und auf vertikale Überflüge. Küken reagierten mit vermehrter Vigilanz auf horizontale Drohnenüberflüge. Während vertikaler Drohnenaktivitäten und menschlicher Annäherung traf dies sowohl auf Adulte als auch auf Küken zu. Küken reagierten am stärksten bei vertikaler Annäherung einer Drohne, Adulten dagegen auf die Annäherung einer Person. Adulte zeigten mittlere Reaktionen bei vertikaler Drohnen-Annäherung, aber nur sehr wenige Reaktionen bei horizontalen Überflügen. Für Adulte wurden während Quadrokopterflügen ab Flughöhen von 95 m keine Unterschiede zur Kontrollsituation festgestellt. Eine solche Flughöhe ohne signifikante Verhaltensänderung konnte für Küken und für Starrflüglerüberflüge (Adulte und Küken) nicht nachgewiesen werden. Allgemein war die Reaktion auf den Quadrokopter stärker als auf den Starrflügler. Der Vergleich verschiedener Saisonzeitpunkte zeigte eine stärkere Reaktion zu einem späteren Zeitpunkt in der Brutsaison (Ende Dezember) als zu einem früheren Brutstadium (Mitte November). Neben den Untersuchungen an Kaiserpinguinen konnten wir beobachten, dass Schneesturmvögel häufig deutliche Reaktionen auf den Quadrokopter zeigten. Unsere Recherche ergab, dass seit 2018 nur wenige Untersuchungen zum Einfluss von Drohnen auf die Antarktische Tierwelt veröffentlicht wurden. Lediglich für Zügelpinguine, Antarktische Seebären und Seeleoparden liegen neue Erkenntnisse vor. Bei der Kartierung und Bestandserfassung der Kolonie durch Drohnen-Befliegung wurden 10.024 Kaiserpinguinküken detektiert. Quelle: Forschungsbericht
We are experimentally increasing atmospheric CO2 concentrations (+200 ppm) and temperatures (+3K) at the alpine treeline and study the response of plant growth and soil processes. First results indicate that elevated CO2 rather affects the cycling rates than C pools in plants and soils. Rationale: The strong increase in atmospheric CO2 has changed ecosystems either directly through the CO2-effects on plant growth or indirectly through its impact on temperatures. It is likely that high altitude soils will respond particularly sensitive to the ongoing climatic changes. The temperature sensitivities of most biogeochemical processes are greater in the lower temperature range. Since alpine and montane soils contain great pools of labile C they play an important role in the response and feedbacks of the overall ecosystems C balance to the changing climate. Aims: to identify how and why does tree growth change to the increasing temperatures and CO2. to estimate how the climatic changes affects the concurrence between trees, dwarf shrubs, and grasses. to quantify the response of soil C fluxes (soil respiration, DOC leaching, accumulation in different SOM pools). to estimate the response of soil microbial community. to elucidate if the new plant-derived rapidly cycling soil C fraction or the older slower cycling soil C fraction responds more sensitive to climatic warming. to estimate if warming alters the partitioning of recent assimilates between plants and soils.
Die Emissionen vibrationell angeregter Hydroxyl-Moleküle (OH*) enthalten wichtige Informationen über chemische und dynamische Prozesse in der irdischen Mesosphäre. Die Untersuchung von OH* während sporadischer Ionisationsereignisse stellt eine interessant Möglichkeit dar, unser Verständnis dieser chemischen und dynamischen Prozesse zu überprüfen. Bisher sind die beobachteten Störungen der OH*- Emissionen durch Ionisationsereignisse jedoch kaum verstanden. Solare Teilchenereignisse bewirken ausgeprägte Veränderungen der OH*-Emissionen, die bisher noch nicht von Modellen widergegeben werden konnten. Des Weiteren sind die beobachteten starken OH*-Emissionen während elektrischer Entladungen oberhalb von Gewitterwolken deutlich stärker als die Vorhersagen plasmachemischer Modelle. Das Ziel dieses Projektes ist, die Auswirkungen von Ionisationsvorgängen in der Mesosphäre auf OH* zu untersuchen. Zu diesem Zweck sollen bestehende Ionen- und Plasmachemie Modelle ausgebaut werden, um die chemischen Prozesse eingehend untersuchen zu können. Insbesondere soll die vorgeschlagene Bildung von OH* durch vibrationell angeregte Stickstoffmoleküle betrachtet werden. Außerdem sollen die möglichen Auswirkungen von Temperaturerhöhungen als Folge der Ionisationsvorgänge untersucht werden. Die Modellergebnisse sollen mit Satellitenbeobachtungen von OH*-Emissionen verglichen werden.
ARROWS proposes to adapt and develop low cost autonomous underwater vehicle technologies to significantly reduce the cost of archaeological operations, covering the full extent of archaeological campaign. Benefiting from the significant investments already made for military security and offshore oil and gas applications, the project aims to demonstrate an illustrative portfolio of mapping, diagnosis and excavation tasks. ARROWS approach is to identify the archaeologists requirements in all phases of the campaign, identify problems and propose technological solutions with the technological readiness levels that predict their maturation for exploitation within 3-5 years. The individual technologies are then developed during the course of the project using agile development method comprising rapid cycles of testing and comparison against the end user requirements. To ensure the wide exploitability of the results the requirements are defined and the solutions are tested in two historically significant but environmentally very different contexts, in The Mediterranean Sea and in The Baltic Sea. Both immediate, low risk and long term, high risk developments will be pursued. In particular: - Fast a low cost horizontal surveys of large areas using customised AUVs with multimodal sensing. - Fast and low cost semi-automated data analysing tools for site and object relocation - High quality maps from better image reconstruction methods and better localization abilities of AUVs. - Shipwreck penetration and internal mapping using small low cost vehicles localising using fixed pingers. - Soft excavation tool for diagnosis and excavation of fragile objects. - Mixed reality environments for virtual exploration of archaeological sites. - Monitoring of changes via back-to-the-site missions. The ARROWS consortium comprises expertise from underwater archaeology, underwater engineering, robotics, image processing and recognition from academia and industry.
Nahe der Aleuten-Inselgruppe in Alaska lief der malaysische Frachter "Selendang Ayu" auf Grund und brach auseinander. An Bord befanden sich etwa 1,8 Millionen Liter Schweröl (IFO 380) und 70 000 Lieter Schiffsdiesel. Ein Wintersturm und der schlechte Zustand des Schiffswracks behinderten die Bergungsarbeiten. Der mittlere Tank zerbrach und etwa 160.000 Liter Schweröl sind sofort ins Beringmeer ausgelaufen. Die gesamte ausgelaufene Ölmenge bleibt zunächst ungewiss. Das Gebiet des Nordpazifiks und des Beringmeers ist der Naturpark Alaska Maritime, Lebensraum von bedrohten Seevögeln, Seelöwen, Robben, Seeottern und Walrössern. Erst vor 15 Jahren lief unweit die Exxon Valdez auf Grund und verursachte eine Katastrophe mit irreversiblen Folgen.
| Origin | Count |
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| Bund | 12 |
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| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 9 |
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| License | Count |
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