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Reaktion des Photosyntheseapparats in tropischen Pflanzen auf starkes sichtbares und ultraviolettes Licht

Das Vorhaben umfasst Untersuchungen der inhibierenden Wirkung von Sonnenstrahlung auf die Photosynthese in tropischen Pflanzen und deren Akklimatisation an ambiente Lichtbedingungen. Die Reaktion des Photosyntheseapparats auf natürlichen 'Lichtstress' in Schatten- und Sonnenblättern wird mittels verschiedener Messparameter analysiert. Insbesondere werden spezifische Filter für ultraviolettes Licht (UV-B und UV-A) angewandt, um die Reaktion der Blätter auf die solare UV-Strahlung zu untersuchen. Im Vordergrund der Messungen steht der CO2-Gaswechsel, da Studien mit artifizellem UV-Licht eine bevorzugte Inhibition der CO2-Assimilation durch UV-B gezeigt haben. Daneben werden Änderungen der Aktivitäten der Photosysteme II und I durch Chlorophyllfluoreszenz- bzw. Absorptionsmessungen erfasst. Die Akklimatisation von Schattenblättern an tägliche Sonnenexposition wird mehrere Wochen lang anhand der Zusammensetzung der Photosynthesepigmente und Anreicherung von UV-absorbierenden Substanzen verfolgt. Modellversuche mit Mutanten von Arabidopsis thaliana sollen klären, ob das im Xanthophyllzyklus gebildete Zeaxanthin und die assoziierte thermische Dissipation von Anregungsenergie zum Schutz des Photosystems I beiträgt. Die Sonnenexpositions-Experimente und physikalischen Messungen werden weitgehend am Smithsonian Tropical Research Institute in Panama in Kooperation mit Dr. K. Winter durchgeführt. Pigmentanalysen und Datenverarbeitung sowie die Untersuchung einer C4-Pflanzenart und der Arabidopsis-Mutanten erfolgen am Institut für Biochemie der Pflanzen in Düsseldorf.

Quantifizierung der Auswirkungen von Blitzschlägen auf die Dynamik und Kohlenstoffspeicherung von Wäldern mithilfe eines dynamischen globalen Vegetationsmodells

Blitze stellen einen bedeutenden, jedoch oft unbeachteten Störfaktor in Waldökosystemen dar, deren potenzielle Auswirkungen derzeit unterschätzt werden. Jüngste Forschungen in einem tropischen Wald in Panama haben ergeben, dass jeder Blitzschlag durchschnittlich zum Tod von 3,5 Bäumen führt und dass Blitze für über 40% der Mortalität großer Bäume verantwortlich sind. Angesichts einer erwarteten Zunahme der Blitzaktivitäten in einem wärmeren Klima wird die durch Blitze verursachte Baummortalität die Walddynamik in Zukunft voraussichtlich noch stärker beeinflussen. Aktuelle dynamische globale Vegetationsmodelle berücksichtigen jedoch keine Blitzschäden an Bäumen. Dies könnte zu erheblichen Verzerrungen bei der simulierten Waldstruktur, Zusammensetzung, Kohlenstoffspeicherung und Ökosystemdienstleistungen unter heutigen und zukünftigen Umweltbedingungen führen. Dieses Projekt zielt darauf ab, diese Forschungslücke zu schließen, indem blitzbedingte Baummortalität in das etablierte dynamische globale Vegetationsmodell LPJ-GUESS implementiert wird. Ich werde die blitzbedingte Mortalität basierend auf der lokalen Blitzhäufigkeit, Baumdurchmessern und Baumdichte berechnen und dabei berücksichtigen, dass die Mortalität pro Einschlag für große, eng beieinanderstehende Bäume am höchsten ist. Nach erfolgreicher lokaler Evaluierung werde ich globale Simulationen durchführen, um Einblicke darüber zu gewinnen, wie Blitze Waldökosysteme in verschiedenen Regionen prägen und um die Bedeutung von blitzbedingter Baummortalität im Vergleich zu anderen Absterbeursachen abzuschätzen. Darüber hinaus werde ich zukünftige Simulationen durchführen, die von Projektionen des Klimawandels sowie Änderungen in der Blitzhäufigkeit angetrieben werden, um das Fortbestehen der Waldkohlenstoffsenke unter globalen Umweltveränderungen zu untersuchen. Schließlich wird die Darstellung von Blitzen in LPJ-GUESS es mir auch ermöglichen, deren indirekten Auswirkungen auf die Vegetation zu untersuchen, indem sie andere Störungen wie Waldbrände, Insektenausbrüche oder Windwürfe begünstigen. Das übergeordnete Ziel des Projekts besteht darin, die Bedeutung von blitzbedingter Baummortalität in Waldökosystemen zu bewerten und die ökologischen Risiken und Auswirkungen, die mit einer zunehmenden Blitzhäufigkeit einhergehen, abzuschätzen. Letztendlich wird die Integration blitzbedingter Mortalität in LPJ-GUESS zu verlässlicheren Simulationen der Kohlenstoffspeicherung von Wäldern führen und somit wertvolle Erkenntnisse für fundierte Entscheidungen in Bezug auf Landnutzungsstrategien zum Klimaschutz, Naturschutz und Anpassung liefern.

Agroforstliche Möglichkeiten zur Förderung von Wiederaufforstung in Panama

Die fortschreitende Entwaldung in den Tropen erfordert die Erforschung von Landnutzungskonzepten, welche die Entwaldung reduzieren, die Wiederherstellung von Waldflächen fördern und gleichzeitig die Sicherung des Lebensunterhaltes für die Bevölkerung gewährleisten. Aufforstungen mit schnell wachsenden Wertholzarten können einen solchen Ansatz darstellen. Das größte Hindernis für deren Umsetzung stellt jedoch der lange Zeitraum bis zur Erwirtschaftung erster Rückflüsse dar. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, mit Hilfe der Einbringung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen in Holzplantagen einen früheren Cash-flow zu ermöglichen und somit Aufforstungen finanziell attraktiver zu gestalten. Zur Überprüfung dieses agroforstlichen Ansatzes sollen beispielhaft für tropische Gebiete Versuchspflanzungen in Panama angelegt werden. Das Versuchsdesign ermöglicht den Vergleich unterschiedlicher Wertholz- Feldfrucht-Kombinationen sowie die Untersuchung der Interaktionen zwischen den beteiligten Arten in Abhängigkeit von verschiedenen Steuergrößen, wie z.B. dem Pflanzabstand. Ziel ist eine Bewertung der ökologischen und sozioökonomischen Eignung der untersuchten Systeme als nachhaltiges Landnutzungskonzept.

UV -Index weltweit

UV -Index weltweit Die typischen UV-Index -Werte verschiedener Städte für den 21. des jeweiligen Monats wurden durch Modellrechnung mit einem Strahlungstransferprogramm (STAR) ermittelt. Die angegebenen UV-Index -Werte stellen somit Orientierungswerte für die jeweils typischen atmosphärischen Bedingungen dar. Da die wesentlichen Einflussparameter nicht vorhersehbaren Schwankungen (zum Beispiel lokale temporäre Schwankungen der Ozonschicht) unterliegen können, können an den entsprechenden Orten unter Umständen auch höhere Werte auftreten. Typische UV-Index -Werte verschiedener Städte weltweit für den 21. des jeweiligen Monats Nordhalbkugel - Stadt Lat . Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez St. Petersburg Russland 60°N 0 0 1 3 4 5 5 4 2 1 0 0 Berlin Deutschland 52°N 1 1 2 4 5 7 7 5 3 1 1 0 Vancouver Kanada 49°N 1 1 3 4 6 7 7 6 4 2 1 1 Paris Frankreich 49°N 1 1 3 4 6 7 7 6 4 2 1 0 Ulan Bator Mongolei 48°N 1 2 3 5 6 7 8 6 4 2 1 1 New York USA 41°N 2 3 4 6 7 8 9 8 6 3 2 1 Palma de Mallorca Spanien 39°N 2 3 4 6 8 9 9 8 6 4 2 1 Tokio Japan 36°N 2 4 5 8 9 9 10 9 7 4 2 2 Iraklion Griechenland 35°N 3 4 5 8 9 9 10 9 7 4 3 2 Los Angeles USA 34°N 3 4 6 8 9 10 10 9 7 5 3 2 Äquatorgebiet - Stadt Lat . Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Havanna Cuba 23°N 6 8 9 10 10 11 12 11 10 8 6 5 Hanoi Vietnam 21°N 6 8 10 11 11 11 12 12 10 8 6 6 Bangkok Thailand 14°N 8 10 12 12 11 12 12 12 11 10 8 8 Panama Panama 9°N 9 11 12 12 11 11 12 12 12 11 9 9 Colombo Sri Lanka 6°N 8 10 12 12 11 11 12 12 12 10 8 8 Singapore Malaysia 1°N 11 12 13 13 11 11 11 11 12 12 11 10 Nairobi Kenia 1°S 12 13 13 12 11 10 11 11 12 12 12 11 Darwin Australien 13°S 12 13 12 10 8 8 8 10 11 13 12 12 Tananarive Madagaskar 19°S 12 12 11 9 7 6 6 8 11 11 12 12 Rio de Janeiro Brasilien 23°S 12 11 9 7 5 5 5 7 9 10 12 12 Maputo Mozambique 26°S 11 11 9 7 5 4 4 6 8 10 11 11 Südhalbkugel - Stadt Lat . Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dez Sydney Australien 34°S 9 9 7 5 3 2 3 4 6 7 9 10 Kapstadt Südafrika 34°S 9 9 7 5 3 2 3 4 6 7 9 10 Buenos Aires Argentinien 35°S 9 9 7 4 3 2 2 4 5 7 9 10 Melbourne Australien 37°S 8 8 6 4 2 2 2 3 5 6 8 9 Wellington Neuseeland 42°S 7 7 5 3 1 1 1 2 4 6 7 8 Port Stanley Falkland-Inseln 58°S 5 4 2 1 0 0 0 1 2 3 5 5 Eine auf Satellitendaten basierende 3-Tages-Vorhersage der weltweit zu erwartenden UV-Index-Tagesspitzenwerte wird vom Deutschen Wetterdienst bereitgestellt. Stand: 01.12.2025

Calcium cycling in the soil-fig-bat compartment of a neotropical rain forest on spatially heterogeneous substrate

Calcium supply in tropical soils is variable and frequently low. In spite of the heterogeneous Ca supply, some plant species, such as figs, maintain high Ca concentrations in their tissues. Figs are keystone species with more than proportional importance for the functioning of a tropical rain forest. High Ca concentrations in fig fruits may render them particularly attractive for frugivorous vertebrates. We propose to study the whole Ca cycling from soil through a selected fig species, Ficus insipida Willd. and frugivorous bats, their main dispersers, back to soil. The study will be conducted in Panama on sites differing in soil Ca status to assess the importance of soil Ca availability for fig fruit content and bat reproduction. We will quantify aboveground Ca fluxes for 16 trees along a gradient of Ca availability in soil. We will determine (1) Ca concentrations in soils, figs and leaves, (2) nutritional quality of fig and other bat-dispersed fruits and their importance for Ca balance in relation to reproduction of fruit-eating bats, (3) Ca fluxes with litterfall, throughfall, stemflow, bat pellets and faeces, (4) the importance of the contribution of bats to the Ca cycle of individual fig trees, and (5) the effect of fig trees on soil Ca concentrations.

Model Output Statistics for PANAMA (TOCUMEN AIRP.) (78792)

DWD’s fully automatic MOSMIX product optimizes and interprets the forecast calculations of the NWP models ICON (DWD) and IFS (ECMWF), combines these and calculates statistically optimized weather forecasts in terms of point forecasts (PFCs). Thus, statistically corrected, updated forecasts for the next ten days are calculated for about 5400 locations around the world. Most forecasting locations are spread over Germany and Europe. MOSMIX forecasts (PFCs) include nearly all common meteorological parameters measured by weather stations. For further information please refer to: [in German: https://www.dwd.de/DE/leistungen/met_verfahren_mosmix/met_verfahren_mosmix.html ] [in English: https://www.dwd.de/EN/ourservices/met_application_mosmix/met_application_mosmix.html ]

Ein neuartiges Werkzeug zur Punktmuster-Rekonstruktion zur vereinfachten Bewertung der natürlichen Verjüngung in Waldbeständen auf der Grundlage kleiner Referenzdatensätze

Auf Grund ihrer Bedeutung für die Anpassung der Wälder an Umweltänderungen und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Störungen ist die Naturverjüngung zu einem Schwerpunkt der ökologischen Waldforschung geworden. Trotz der jüngsten technologischen Entwicklungen bleibt dies eine große Herausforderung. Insbesondere sehr kleine Pflanzen mit einer Höhe von weniger als 1,30 m und entsprechend kleinen Durchmessern sind mit photogrammetrischen Methoden schwer zu identifizieren. Manuelle Inventurmethoden, wie z. B. die klassische Vollinventur sind aber arbeitsintensiv und zu teuer, um sie auf großen Flächen anzuwenden. Das Projekt möchte dazu beitragen, dieses Problem zu lösen, in dem es ein Simulationswerkzeug zur Rekonstruktion von Punktmustern vorstellt und seine Qualität systematisch untersucht. Es basiert auf einem Forschungsansatz der drei Arbeitsschritte umfasst (1) die Erfassung der räumlichen Daten aller Bäume einschließlich der Verjüngung auf einer kleinen Teilfläche (= Referenzfläche), (2) die Erfassung des Oberstandes im gesamten Bestand (=Untersuchungsfläche) und (3) die Rekonstruktion der Verjüngung im gesamten Untersuchungsgebiet, wobei davon ausgegangen wird, dass überall die gleichen Beziehungen zwischen den Bäumen des Oberstandes und der Verjüngung wie in der Referenzfläche bestehen. Dieser Ansatz erlaubt es, die heutigen logistischen Möglichkeiten zu kombinieren: (a) die manuelle Erfassung der Verjüngung auf kleiner Fläche ist machbar, und (b) die Inventur des Oberstandes mit modernen Fernerkundungs- oder photogrammetrischen Methoden ist relativ einfach und weniger arbeitsintensiv. Indem das Projekt einen vorhanden und in den Forstwissenschaften bekannten Datensatz nutzt (Trainingsgrundlage wird der Datensatz des saisonalen tropischen Regenwaldes der Insel Barro Colorado (BCI) in Panama sein), kann es sich auf Schritt (3) beschränken. Ziel ist es systematisch zu untersuchen, welchen Einfluss eine höhere Strukturvielfalt und das Größenverhältnis von Referenz- und Prädiktionsflächen (= die gesamte Untersuchungsfläche) auf die Ergebnisse der Punktmuster-Rekonstruktion von Verjüngungspflanzen (=Unterstand) hat und welche räumlichen Statistiken besonders geeignet sind, diesen Einfluss quantitativ oder qualitativ zu bewerten. Die numerischen Methoden werden in einem dokumentierten R-Skript (bzw. R-Package) als zuverlässiges und effizientes Werkzeug für die Waldökologie und die forstliche Praxis zur Verfügung gestellt.

Soil water controls on nitrogen oxide fluxes and N2O production and consumption along a rainfall gradient of tropical forests

Impact of elevated nitrogen inut on the biogeochemistry and productivity of tropical forests (NITROF) - Effects of enhanced N deposition on productivity and structure of a tropical montane rainforest in Panama

Nitrogen deposition in tropical areas is projected to increase rapidly in the next decades due to increase in N fertilizer use, fossil fuel consumption and biomass burning. As tropical forest ecosystems cover about 17 percent of the land surface and are responsible for about 40 percent of net primary production, even small changes in N (and consequently C) cycling can have global consequences. Until now studies an consequences of enhanced N input in tropical forest ecosystems have been very limited and even very rarely addressed its deleterious effects to the environment. There is undoubtedly a huge discrepancy between the expected increase in N deposition in the tropics and the present knowledge an how tropical forest ecosystems will react to this extra input of reactive N. Our research aims at quantifying the changes in processes of N retention (plant growth, biotic and abiotic N immobilization in the soil) and losses (gaseous N losses, nitrification, denitrification, leaching of different forms of dissolved N). Implementation of policy and management tools, like the international trading of carbon credits under the Kyoto Protocol, need researches that allow us to better understand the consequences of environmental change (N deposition) an forest productivity. Our research will have important implications for predicting future responses of forest C cycle to changes in N deposition, and for the role of N deposition in tropical forests to affect potential feedback mechanisms of CO2 fertilization and climate change.

Pollution chimique et ecotoxicologie dans les pays en developpement (FRA)

Des programmes de collaboration se sont institues pour permettre aux pays en developpement de disposer des connaissances et des outils leut permettant d'evaluer et donc de maitriser leur etat de contamination par les polluants chimiques. Une attention particuliere est pretee aux pollutions per les metaux lourds (activites minieres), les pesticides et les polluants emis par les dechets et la circulation urbaine. Le projet rassemble les 9 pays suivants d'Amerique latine: Mexique, Guatemala, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica, Panama, Bresil et Uruguay, ainsi que Madagascar. Trois aspects particuliers font l'objet du projet: 1) fonctionnement du Centre National d'Etude et de Controle des Pollutions de l'etat du Honduras (CESCCO); 2) fonctionnement d'un reseau latinoamericain de controle de qualite dans les analyses environnementales (RAQAL); 3) cooperation sur la recherche et l'enseignement en chimie de l'environnement avec la Faculte de Chimie de Montevideo (Uruguay). (FRA)

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