s/phytosynthese/Photosynthese/gi
The energetic efficiency of C4 photosynthesis is strongly affected by bundle sheath leakiness, which is commonly assessed with the 'linear version' of the Farquhar model of 13C discrimination, and leaf gas exchange and 13C composition data. But, the linear Farquhar model is a simplification of the full mechanistic theory of ? in C4 plants, potentially generating errors in the estimation of leakiness. In particular, post-photosynthetic C isotope fractionation could cause large errors, but has not been studied in any detail. The present project aims to improve the understanding of the ecological and developmental/physiological factors controlling discrimination and leakiness of the perennial grass Cleistogenes squarrosa. C. squarrosa is the most important member of the C4 community which has spread significantly in the Mongolia grasslands in the last decades. It has an unusually high and variable discrimination, which suggests very high (and potentially highly variable) leakiness. Specifically, we will conduct the first systematic study of respiratory 13C fractionation in light and dark at leaf- and stand-scale in this C4 species, and assess its effect on discrimination and estimates of leakiness. These experiments are conducted in specialized 13CO2/12CO2 gas exchange mesocosms using ecologically relevant scenarios, testing specific hypotheses on effects of environmental drivers and plant and leaf developmental stage on discrimination and leakiness.
Die Effizienz der Photosynthese determiniert das Überleben der Pflanzen, die daher auf mehreren Ebenen ein Netzwerk aufgebaut haben, um sich auf Änderungen ihrer Lichtumgebung einzustellen. Änderungen in der Lichtqualität werden empfangen und über spezielle Signaltransduktionskaskaden weitergeleitet, welche wiederum mit anderen Faktoren und Signalwegen interagieren, um das pflanzliche Wachstum zu optimieren und Entwicklungsprozesse anzupassen. Auf diese Art und Weise beeinträchtigt die Lichtqualität auch das Wachstum von Nutzpflanzen. Daher ist ein Verständnis auf molekularer Ebene darüber, wie Pflanzen auf Licht reagieren, wichtig, um Nutz- und Kulturpflanzen zu optimieren. In diesem Projekt wollen wir die Rolle des Brassinosteroid (BR)-regulierten Transkriptionsfaktors CESTA für die Integration der Lichtsignaltransduktion für das BR-regulierte Wachstum verstehen.
In dem Vorhaben wird untersucht, wie wirksam die absorbierte Lichtenergie in Biomasse konvertiert wird. Vergleichend werden Grünalgen und Diatomeen unter verschiedenen Licht- und Nährstoffbedingungen studiert. Auf diese Weise können die metabolischen Kosten unter Nährstoffmangel oder anderen produktivitätsbegrenzenden Bedingungen studiert werden. So wird auch die Säureanpassung ausgewählter Phytoplankter untersucht, um die Biomassebildung in extrem sauren Tagebaurestseen auf physiologischer Ebene zu verstehen. Es konnte gezeigt werden, dass unter Stickstoffmangel die Überführung anorganischen Kohlenstoffs in Biomassebildung durch eine Veränderung der makromolekularen Zusammensetzung der Zellen ähnlicher Effizienz stattfindet, wie unter optimaler Stickstoffversorgung. Dies führt zu einer ökologisch bedeutsamen Teilentkopplung des C und N Kreislaufs im Ökosystem. Ähnliches beobachtet man auch bei der Anpassung von Phytoplanktonalgen an extrem saure Bedingungen wie man sie in sauren Tagebaurestseen vorfindet.
Zielsetzung: Als Zielsetzung ist der Ersatz der seit Jahren verwendeten Fluoreszenzlampen (SYLVANIA GRO-LUX, SYLVANIA STANDARD COOL WHITE) durch Philips GreenPower LED string zu sehen. Um das zu erreichen, werden vorerst über eine Testperiode von drei Jahren umfassende Versuche mit blauen und roten (unterschiedliches Verhältnis des blauen und roten Wellenlängenbereichs kommt zur Anwendung) sowie weißen LED string durchgeführt. Neben der Energieersparnis (bis zu 60% bei der In-vitro-Kultivierung von Pflanzen) sowie der geringeren Wärmeentwicklung, wird der Einfluss von Philips GreenPower LED string auf Endophyten, deren Eliminierung sehr aufwendig ist, untersucht. Bedeutung des Projekts für die Praxis: An der HBLFA für Gartenbau und Österreichische Bundesgärten haben sich in der pflanzlichen In-vitro-Vermehrung folgende Fluoreszenzlampen mit geringer PPFD (photosynthetic photon flux densitiy) von 10-35Ìmol m-2.s-1 bewährt: SYLVANIA GRO-LUX mit langwelligem roten und kurzwelligem blauen Licht; SYLVANIA STANDARD COOL WHITE mit kaltem, weißen Licht. In der Photosynthese absorbiert das Chlorophyll der Pflanze hauptsächlich blaues (Wellenlänge ca. 450nm) und rotes (Wellenlänge ca. 660nm) Licht. SYLVANIA GRO-LUX -Leuchtstoffröhren stellen das für die Photosynthese im blauen und roten Bereich benötigte Licht im optimalen Verhältnis zur Verfügung. Kaltes, weißes Licht findet unter anderem in der In-vitro-Keimung und In-vitro-Vermehrung von Ericaceen (Rhododendron, Vaccinium) Verwendung.In Hinblick auf die Energie-Ersparnis (bis zu 60% bei der In-vitro-Kultivierung von Pflanzen) sowie die geringere Wärmeentwicklung werden Philips GreenPower LED string im verschiedenen Verhältnis des blauen und roten Wellenlängenbereichs (bei Fluoreszenzlampen nicht möglich) und als kaltes weißes Licht getestet. Eine weitere Thematik wird untersucht: Und zwar die Wirkung von Philips GreenPower LED string auf Endophyten, deren Eliminierung sehr aufwendig ist.
Antarktische Böden sind ideal geeignet, um bisher unerforschte besondere Eigenschaften von Bodenmikroalgen und -cyanobakterien zu untersuchen. Dazu gehören das Aufdecken von Pinionierarten bei der Besiedlung junger nährstoffarmer Böden sowie die Entwicklung von Mikroalgengesellschaften im Boden unbeeinflusst von anthropogenen Störungen oder dem Einfluss einer Deckschicht von Gefäßpflanzen. Zentrales Forschungsthema des Projektes ist es mögliche Korrelationen in Veränderungen der Algen- und Cyanobakteriengesellschaften mit verschiedenen Entwicklungsstadien der Böden, Stadien der (biogenen) Verwitterung sowie einer Reihe von abiotischen Bodenparametern zu untersuchen. Die Analysen werden die Rolle der Mikroalgen und Cyanobakterien bei der Bereitstellung von photosynthetischer Energie für Verwittungsvorgänge in jungen Böden als auch ihre Beiträge zu geochemischen Zyklen in den Böden aufklären. Schließlich werden die Analysen Rückschlüsse auf funktionelle und ökophysiologische Eigenschaften der Antarktischen Bodenalgen erlauben. Außerdem wird untersucht, ob die geographische Abgeschiedenheit der Antarktis und ihre besonders rauen Umweltbedingungen die Ausbildung besonders angepasster Antarktischer Populationen von Bodenalgen ermöglicht haben, die auf genotypischer Ebene unterschiedlich von ihren Entsprechungen der gemäßigten Breiten sind. Es werden mit Schwerpunkt Bodenproben entlang von Chronosequenzen aus Antarktischen Gletschervorfeldern der Maritimen Antarktis und dem Östlichen Antarktischer Kontinent, aber auch der trockeneren Polygonböden des Coal Nunatak untersucht. Die Proben wie auch die Bestimmung ihrer abiotischen Parameter werden durch Kooperationen innerhalb des SPP 1158 zur Verfügung gestellt. Unsere ersten Gruppen-spezifischen PCR-Amplifikationen zeigen bereits das Vorhandensein von Vertretern der Chlorophyta, Klebsormidium und Xanthophyceae in verschiedenen Bodenentwicklungsstadien entlang zweier Chronosequenzen aus Gletschervorfeldern.
Die Gesundheit wird vor allem durch die hohen Emissionen an Feinstaub und gasförmigen Kohlenwasserstoffen der Holzfeuerungen beeinträchtigt. Beim Verbrennen von Holz entstehen klima- und gesundheitsschädliche Stoffe. So heizen Sie möglichst emissionsarm. Die Verbrennung von Holz, insbesondere von Scheitholz in kleinen Holzfeuerungsanlagen wie Kamin- oder Kachelöfen ohne automatische Regelung, läuft nie vollständig ab und es entstehen neben gesundheitsgefährdenden Luftschadstoffen auch klimaschädliches Kohlendioxid, Methan, Lachgas und Ruß. Um möglichst emissionsarm und effizient zu heizen, sollte gut aufbereitetes und getrocknetes Holz aus nachhaltiger regionaler Forstwirtschaft in einer modernen Feuerstätte mit automatischer Regelung der Luftzufuhr, Katalysator und möglichst hohem Wirkungsgrad verbrannt werden. Gerade beim Verbrennen minderwertigen Holzes in alten, schlecht gewarteten Öfen und bei ungünstigen Verbrennungsbedingungen entstehen unnötig hohe Emissionen. Besonders in Ballungsräumen und in Tälern verschlechtern Holzheizungen aufgrund ihrer niedrigen Schornsteine die Luftqualität. Wie sorge ich dafür, dass mein Holzofen möglichst wenige Schadstoffe ausstößt? Bereits beim Kauf sollten Sie darauf achten, dass die Feuerstätte effizient und emissionsarm ist. Hinweise kann unser Ratgeber „Heizen mit Holz: Wenn, dann richtig!“ geben. Ältere Feuerstätten, die vor 2010 errichtet wurden, haben häufig höhere Emissionen und einen geringeren Wirkungsgrad und sollten daher ausgetauscht werden. Die verwendeten Brennstoffe müssen für das Gerät geeignet sein. Das heißt zum Beispiel, dass Kohleöfen nicht mit Holz oder Scheitholzöfen nicht mit zu großem, zu feuchtem oder zu viel Holz beheizt werden sollten. Die Bedienungsanleitung gibt Auskunft, welche Brennstoffe geeignet sind. Außerdem gibt sie Hinweise über die richtige Bedienung, um Anwendungsfehler, wie beispielsweise Überfüllen der Feuerungsanlage, zu spätes Nachlegen oder falsches Anzünden des Brennstoffes zu vermeiden. Die richtige Lagerung des Brennstoffes ist wichtig, damit das Holz unter optimaler Wärmeabgabe möglichst emissionsarm verbrennt. Frisch geschlagenes Holz enthält – je nach Jahreszeit und Holzart – zwischen 45 und 60 Prozent Wasser. Bei optimaler Trocknung sinkt dieser Wasseranteil auf 15 bis 20 Prozent. Damit das Brennholz richtig durchtrocknen kann, sollten es an einem sonnigen und luftigen Platz vor Regen und Schnee geschützt gestapelt werden und – je nach Holzart – ein bis zwei Jahre lang trocknen. Nicht zuletzt sollte der Ofen regelmäßig durch Fachleute gewartet und überwacht werden. So kann die Luftbelastung soweit wie möglich reduziert werden. Weitere Tipps für die Wahl des geeigneten Ofens und Brennmaterials, Anleitungen, wie Sie richtig heizen und Informationen zu den rechtlichen Rahmenbedingungen finden Sie in der UBA-Broschüre „Heizen mit Holz“ . Tipps zur Wärmewende in Gebäuden finden Sie in den Umwelttipps „Heizen & Bauen“ . Klimabilanz von Holzheizungen Beim Verbrennen von Holz entstehen neben gesundheitsgefährdenden Luftschadstoffen auch klimaschädliches Kohlendioxid, Methan und Lachgas. Bei der Klimabilanz von Brennholz müssen zudem Emissionen berücksichtigt werden, die bei Holzernte, Transport und Bearbeitung entstehen. Darüber hinaus ist der Wald auch Kohlenstoffspeicher. So werden in deutschen Wäldern 1,26 Milliarden Tonnen Kohlenstoff in oberirdischer oder unterirdischer Biomasse gespeichert, die zuvor der Atmosphäre durch Photosynthese entzogen worden sind. Kommt es zu einer Verringerung des Wald- oder Baumbestandes, so kommt es auch zu einer damit einhergehenden Abnahme des Kohlenstoffspeichers sowie der Speicherleistung (neue Einbindung pro Jahr). Um den Kohlenstoff so lange wie möglich gebunden zu halten, soll Holz gemäß des Kaskadenprinzips vorrangig stofflich genutzt und erst am Ende seines Lebenszyklus der energetischen Nutzung zugeführt werden. Im Gegensatz dazu tragen u.a. Einzelraumfeuerungen, welche Scheitholz als Brennstoff verwenden, zu einer schnellen Freisetzung von Treibhausgasen an die Atmosphäre bei. Die vierte Bundeswaldinventur kam zu dem Ergebnis, dass in Deutschland zwischen 2017 und 2022 der Wald zu einer Kohlenstoffquelle wurde, d.h. es wurde mehr Kohlenstoff freigesetzt als gebunden. Um den Klimawandel und die dadurch bedingten Folgen durch Extremwetterereignisse möglichst gering zu halten, muss der Wald wieder zur Kohlenstoffsenke werden und die Senken-Leistung möglichst maximiert werden. Dazu muss weniger Kohlenstoff entnommen werden als gebunden wird. Das bedeutet, dass das klimafreundliche Rohstoff-Potenzial von Holz begrenzt ist. Darüber hinaus gibt es eine steigende Konkurrenz zwischen stofflicher und energetischer Nutzung von Holz. Bei der stofflichen Nutzung von Holz in Holzprodukten kann der Kohlenstoff lange Zeit gespeichert bleiben. Bei der energetischen Nutzung wird er stattdessen sofort in die Atmosphäre freigesetzt. Daher sollte eine energetische Nutzung am Ende einer stofflichen Nutzungskaskade erfolgen, in der der Kohlenstoff erst möglichst spät wieder in die Atmosphäre freigesetzt wird. Wer seine Heizung möglichst klimaschonend planen möchte, sollte verbrennungsfreie Technologien auswählen. Mehr zu diesem Thema finden Sie in den UBA-Umwelttipps zum Heizungstausch . Welche Luftschadstoffe können noch bei der Holzverbrennung entstehen? Bei der Verbrennung von Holz entstehen neben Treibhausgasen auch gesundheitsgefährdende Luftschadstoffe wie Feinstaub, organische Kohlenwasserstoffe wie Polyzyklisch Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAKs), Stickoxide, Kohlenstoffmonoxid und Ruß. Feinstaub ist so klein, dass er mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist. Er kann beim Einatmen bis tief in die Lunge eindringen und dort Entzündungen und Stress in Zellen auslösen. Bronchitis, die Zunahme asthmatischer Anfälle oder Belastungen für das Herz-Kreislauf-System können die Folge sein. Feinstaub ist krebserregend und steht außerdem im Verdacht, Diabetes mellitus Typ 2 zu fördern. Feinstaub stellt insbesondere für Schwangere und Personen mit vorgeschädigten Atemwegen eine gesundheitliche Belastung dar. Ein neuer Kaminofen üblicher Größe (ca. 6 bis 8 kW) emittiert, wenn er bei Nennlast betrieben wird, in einer Stunde etwa 500 mg Staub. Das entspricht ca. 100 km Autofahren mit einem PKW der Abgasnorm Euro 6. Einige Kohlenwasserstoffverbindungen , wie z.B. PAKs, die bei einer Verbrennung als unverbrannte Nebenprodukte entstehen, sind geruchstragende Schadstoffe, die durch unsere Nase wahrgenommen werden können. Einige dieser PAKs sind krebserregende, erbgutverändernde und/oder fortpflanzungsgefährdende Schadstoffe.
Bio-assays are increasingly used in supplement to classical analyses to determine the effect of contamination of waters with herbicides, some of which have been shown to be able to determine herbicides within the limits in compliance with EC-ordonance for drinking water. Preliminary work carried out at the University of Bonn has demonstrated that contamination of different water systems can be identified using inhibition of the light dependent production of oxygen by chloroplasts. Further experiments at IRMM have shown a potential to transfer membrane systems of chloroplasts into stable powder that can be used to carry out such bio-assays. Results: A method has been developed tor the isolation and breakage ot chloroplasts that allow freeze drying of the thylakoid membranes. The photosynthetic activity of the lyophilized material was maintained to 86 - 95 per cent. This powder can be stored for over five month without loss of activity.
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