Anthropogenic global warming is regarded as a major threat to species and ecosystems worldwide. Predicting the biological impacts of future warming is thus of critical importance. The geological record provides several examples of mass extinctions and global ecosystem pertubations in which temperature-related stresses are thought to have played a substantial role. These catastrophic natural events are potential analogues for the consequences of anthropogenic warming but the Earth system processes during these times are still unexplored, especially in terms of their ultimate trigger and the extinction mechanisms. The Research Unit TERSANE aims at assessing the relative importance of warming-related stresses in ancient mass extinctions and at evaluating how these stresses emerged under non-anthropogenic conditions. An interdisciplinary set of projects will combine high-resolution geological field studies with meta-analyses and sophisticated analysis of fossil occurrence data on ancient (suspect) hyperthermal events to reveal the rate and magnitude of warming, their potential causes, their impact on marine life, and the mechanisms which led to ecologic change and extinction. Geochemistry, analytical paleobiology and physiology comprise our main toolkit, supplemented by biostratigraphy, sedimentology, and modelling.
Das beantragte Gerätesystem kombiniert die Leistungsfähigkeit und hohe Auflösung der Next-Generation- Sequenzierung mit der Hochdurchsatz-Kapazität von Genotypisierungs- und Expressionsarrays. Es deckt den gesamten Bereich niedriger bis sehr hoher Plexitätsgrade ab und ermöglicht Untersuchungen auf DNA-, RNA- und Protein-Ebene. Es wird hauptsächlich von den überwiegend neu besetzten Fachgebieten Genetik und Züchtung landwirtschaftlicher Nutztiere, Nutzpflanzenbiodiversität und Züchtungsinformatik, Ernährungsphysiologie der Kulturpflanzen und Physiologie und Biotechnologie der Pflanzen genutzt. Die beiden genetischzüchterisch ausgerichteten Fachgebiete werden das Gerät schwerpunktmäßig für Sequenzierungen einzelner Gene und ganzer Genome und für Array-basierten Genotypisierungen und Expressionsanalysen nutzen. Die eher physiologisch ausgerichteten Fachgebiete werden das Gerät für die auf RNA-Sequenzierung basierende Expressionsanalyse, die Identifizierung von Mutationen durch next-genration-mapping, sowie für die Sequenzierung ausgewählter Gene landwirtschaftlicher Kulturpflanzen nutzen. Durch das mächtige Gerätesystem können diese Fachgebiete die Möglichkeiten der modernen Genomforschung in ihren jeweiligen Forschungsschwerpunkten mit einbauen und dadurch international sichtbare und hochkompetetive Projekte realisieren.
Lebenden bzw. vorher fixierten Pflanzen bzw. Pflanzenteilen wird Blei bzw. Cadmium in unterschiedlichen Konzentrationen unterschiedlich lang angeboten. Die eingedrungenen und gefaellten Metalle werden elektronenmikroskopisch und unter Zuhilfenahme einer EDAX-Mikrosonde bzw. eines Laser-Mass-Analyzers (LAMMA) lokalisiert und charakterisiert. Ueber die Lokalisation der toxischen Schwermetalle Blei und Cadmium in Pflanzenzellen liegen bisher wenige Angaben vor. Um die Wirkungsmechanismen der Schwermetalle besser als bisher verstehen zu koennen, erscheint es notwendig, die Lokalisation eingebrachter Schwermetalle zu untersuchen. Damit werden praezisere Aussagen ueber die Entgiftungsmechanismen und Schaeden moeglich. Vorlaeufige eigene elektronenmikroskopische Untersuchungen lassen erkennen, dass das wenige Blei, das in Zellen ueberhaupt eindringt, ueber die Dictyosomen und ueber Vesikel des endoplasmatischen Retikulums entweder in Vakuolen geschleust oder wieder nach aussen transportiert wird. Die Huellen der Mitochondrien und Plastiden scheinen auch als Filter zu wirken, da in diesen Kompartimenten hoehere Konzentrationen als im Inneren der erwaehnten Organellen anfallen. Eventuell wird vor energiereichen Metaboliten an diesen Reaktionsorten Phosphorsaeure durch zelleigene Phosphatasen abgespalten, was zu einer Fuellung der Bleiionen als Bleiphosphat fuehrt. Das anfallende schwerloesliche Bleiphosphat wird dann an Orte transportiert, an denen es weniger Schaden anrichten kann.
Physiologisch dosierte Bestrahlungen mit ultraviolettem Licht haben guenstige Wirkungen auf das immunologische Abwehrsystem und auf die Kreislaufregulation. Entsprechende Befunde wurden bisher bei Bewohnern einer geriatrischen Einrichtung (Immunologie) und bei Teilnehmern einer koronaren Sportgruppe (Kreislaufmessungen) erhoben.
Aktinien (Nesseltiere) sind physiologisch und strukturell ausgezeichnet daran angepasst, direkt mit der Koerperoberflaeche aus dem Meere geloeste organische Verbindungen aufzunehmen und zu verwerten. Es ist danach zu fragen, welche generelle Bedeutung dieser Seitenzweig in der marinen Nahrungskette bzw. im Energiefluss hat.
Die Versorgung der Bevoelkerung mit ernaehrungsphysiologisch hochwertigen Pflanzenfetten ist ein wichtiges Anliegen zur Gesunderhaltung der Menschen. Mit dem Ziel der Verbesserung der Fettsaeuremuster in den wichtigsten oelliefernden Pflanzen wird gearbeitet mit: Winterraps, Sommerraps, Rueben, Lein, Sojabohnen, Sonnenblumen.
Das fundierteste mechanistische Verständnis, wie sich klimatisch bedingte, physikalische Bottom up Prozesse auf Tiere auswirken, kann durch Untersuchung der physiologischen Grundlagen zentraler Mechanismen (Überleben, Wachstum, Reproduktion) auf Veränderungen in den Mittelwerten und Abweichungen von multiplen Schlüsselfaktoren erreicht werden. Klimatisch bedingte Veränderungen bei Fischen scheinen von einer Anzahl von Prozessen hervorgerufen zu werden, welche das Überleben der frühen Lebensstadien beeinflussen. Dieses Projekt (THRESHOLDS) nutzt drei getrennte aber zusammenagierende Ansätze um einen step change in unserem mechanistischen Verständnis darüber zu erbringen, wie Klimavariabilität die Struktur und Funktion niedriger trophischer Ebenen in marinen Systemen beeinflusst (mit Fokus auf Ichthyo und Zooplankton). THRESHOLDS untersucht die ersten Zwei Lebensmonate, während dieser, die Jahrgangsstärke des Atlantischen Herings (Clupea harengus) in der Nordsee festgelegt wird. In Laborexperimenten sollen zum einen die Auswirkungen von Beuteart und größe auf die Physiologie von Fischlarven in unterschiedlichen thermischen Umgebungen getestet und stellvertretende Messungen des Ernährungszustands auf im Feld gefangene Larven übertragen werden. Zum anderen sollen durch erstmalige Feldbeprobungen die in situ Plankton (Proto, Mikro und Mesozooplankton) und Heringslarvendynamiken während der Herbst und Winterzeit in der Nordsee gemessen werden. Diese Planktondaten werden mit bereits vorhandenen Datensätzen erweitert, um eine einzigartige, siebenjährige Zeitserie der Nordsee Heringslarven und ihrer Beute (15-2000 mym) zu erhalten. Schließlich werden mittels Generalized Additive Mixed Models und Simulationen eines physiologischen Individuen-basierten Modells Schlüsselfaktoren identifiziert, die das larvale Wachstum innerhalb der Zeitserie steuern. THRESHOLDS verbessert den state-of-the-art mit seinem ganzheitlichen Ansatz i) Auswirkungen des Klimawandels auf die Rekrutierung einer Schlüsselart, ii) den vernachlässigten Protozooplankton Ichtyoplankton Link, iii) die Theorie der Optimalen Nahrungssuche für marine Fischlarven, und iv) die Kalibrierung und Nutzung von physiologischen Proxies für Feldproben. Überwinternde Nordseeheringslarven eignen sich ideal als Fallstudie, da i) eine der längsten, räumlich abgegrenzten Zeitserien für frühe Lebensstadien einer marinen Fischart vorhanden ist, ii) erfolgreiche Vorarbeiten die physiologischen Techniken entwickelt und Feldproben gesammelt haben, die in dieser Studie verwendet werden, iii) ein physiologisch basiertes IBM mit einer nachgewiesenen Erfolgsgeschichte vorhanden ist, und iv) ein sehr starkes internationales Netzwerk besteht, welches Eigenleistungen wie Schiffszeit oder historische Proben bereitstellt und, gemeinsam mit den Projekt PIs, ein unübertroffenes Grundlagenwissen über die Ökologie des Zielorganismus bietet.
Coccolithophoriden sind eine Gruppe von ca. 200-300 marinen Phytoplanktonarten, die in allen Weltmeeren vorkommt. Sie besitzen die besondere Fähigkeit eine Kalkschale (Coccosphäre) zu bauen, die sie aus vielen kleinen Kalkplättchen (Coccolithen) zusammensetzen. Aufgrund ihrer Fähigkeit zu kalzifizieren sind sie ein wichtiger Bestandteil im Klimasystem, denn die Produktion von Kalk nahe der Meeresoberfläche führt zu einem vertikalen Gradienten der Seewasseralkalinität, beschleunigt den Kohlenstoffexport in die Tiefsee und erhöht die Rückstrahlung von einfallender Sonnenenergie von der Erdoberfläche ins Weltall. Trotz intensiver Forschung an der Physiologie der Kalzifizierung und dessen biogeochemischer Relevanz konnten wir eine der entscheidenden Fragen immer noch nicht beantworten: Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Die Beantwortung dieser Frage ist von außerordentlicher Bedeutung, denn solange wir nicht wissen wozu die Kalkschale dient können wir auch nicht vorraussagen in welchem Maße sich die durch die Ozeanversauerung zu erwartende Abnhame in der Kalzifizierung negativ auf die Fitness dieser Lebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auswirkt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir die Frage nach der Bedeutung der Kalzifizierung erforschen, indem wir untersuchen ob die Coccosphäre einen Schutz gegen planktonische Räuber, Bakterien und Viren darstellt. Dazu haben wir eigens einen experimentellen Ansatz entwickelt wobei kalzifizierte und dekalzifizierte Coccolithophoridentzellen zusammen mit deren Fressfeinden und Pathogenen kultiviert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns folgende Fragestellungen zu untersuchen: 1) Sind kalzifizierte Zellen besser in der Lage sich gegen Fraß und Infektion zu schützen als Zellen ohne Coccosphäre? 2) Bevorzugen Fressfeinde und Pathogene solche Zellen, bei denen die Coccosphäre entfernt wurde, wenn ihnen beides angeboten wird? 3) Sind Wachstum und Reproduktion von Fressfeinden und Pathogenen verlangsamt, wenn sie kalzifizierte Zellen fressen oder infizieren?
Es sollen Aussagen moeglich werden ueber die Beeinflussung membrangebundener Steuerungsvorgaenge durch Fremdstoffe.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 513 |
| Europa | 27 |
| Land | 15 |
| Wissenschaft | 244 |
| Zivilgesellschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 1 |
| Förderprogramm | 513 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 513 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 444 |
| Englisch | 111 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Datei | 1 |
| Keine | 405 |
| Webseite | 108 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 307 |
| Lebewesen und Lebensräume | 496 |
| Luft | 275 |
| Mensch und Umwelt | 514 |
| Wasser | 272 |
| Weitere | 500 |