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Erosion der Ernährungssicherheit - Ackerlandbodenverlust im Ruwenzori-Gebirge von Uganda

Ein Brennpunkt steigenden Nahrungsmittelbedarfs ist das Albertine Rift in Afrika. Diese Region leidet unter massiver Bodendegradation aufgrund von steilen Hängen, hoher Frequenz von erosiven Starkniederschlägen und einer geringen Vegetationsbedeckung über die gesamte Vegetationsperiode. Aus dem hohen Landnutzungsdruck auf Bodenressourcen resultieren zahlreiche soziale und ökologische Probleme (Ernährungsunsicherheit, politische Unruhen, Migration). Da der Bodenverlust auf ackerbaulich genutzten Flächen die Bodenneubildung in der Region substanziell übersteigt, ist die landwirtschaftliche Nutzbarkeit der Bodensysteme zeitlich begrenzt. Flächen mit einem vollständigen Verlust der Bodenoberfläche verlieren dauerhaft das Potenzial eine gesunde Biozönose zu beherbergen. Dabei ist die Zeitskala bis zum endgültigen Verlust der Bodenoberfläche sehr heterogen und wird durch die lokale Bodenerosionsrate und die Tiefe des Bodens bis zum Ausgangsgestein bestimmt. Solozori hat zum Ziel die Bodendegradationsdynamik und ihre Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktivität, die Bodenqualität und schließlich den Zusammenbruch der Ökosystemleistungen im tropischen Afrika zu verstehen und zu quantifizieren. Solozori untersucht das Ruwenzori-Gebirge von Uganda, in welchem ein hoher Landnutzungsdruck besteht und zur Entwaldung und ackerbaulichen Nutzung von steilen Hängen führt. Diese Ackerflächen sind einer enorm hohen Degradationsgeschwindigkeit ausgesetzt, welche ihre Ertragsfähigkeit aufgrund flacher Böden innerhalb von Jahrzehnten verlieren. Aufgrund dieser flachen Böden ist die Region ein ideales Beispiel für die Untersuchung von Prozessen im Zusammenhang mit begrenzten Bodenressourcen, die langfristig die Nahrungsmittelsicherheit gefährden und die Chancen einer erfolgreichen Wiederaufforstung verhindern. Solozori nutzt Fernerkundungsinformationen zur Erschließung der Landnutzungsgeschichte und Vegetationsmuster, während topografische Landschaftsmerkmale und Fallout-Radionuklide Aufschluss über die langfristigen Bodenumverteilungsraten geben. Diese Bodenumverteilungsraten werden mit den vorhandenen Bodenressourcen (Bodentiefe bis zum Ausgangsgestein) verglichen, um die räumliche Ausdehnung und die verbleibende Zeit bis zum Verlust der Anbauflächen des Rwenzori-Gebirges zu ermitteln. Solozori ist ein Beispielprojekt zur Demonstration von Ertragseffekten vor dem Hintergrund von sich verknappenden Bodenressourcen. Solozori dient damit dem dringend notwendigen Verständnis über langfristige Bodendegradationsprozesse, welche die Grundlage zur Entwicklung von nachhaltigen Agroökosystemnutzungsstrategien sind, um den Landnutzungsdruck auf Waldressourcen zu verringern und den dramatischen Verlust von bodenbezogenen Ökosystemleistungen einzudämmen. Solozori setzt den Verlust von Ackerland in eine zeitliche Dimension, was den Handlungsbedarf zum Schutz von Bodensystemen der afrikanischen Tropen auf einer neuen Ebene veranschaulicht.

Synthese von biobasierten Acrylnitril als Monomer für Carbonfasern auf Multipurpose-Demonstrationsanlagen, Teilvorhaben: LCA von biobasierten Acrylnitril

Multi Element- und Isotopenanalyse geochemischer/klimatologischer Archive

Die zeitliche und räumliche Rekonstruktion der Intensitätsschwankungen der Klimaphänomene mit Fernwirkung wie die El Nino/La Nina-Ereignisse, der Nordatlantischen Oszillation und des Monsun-Phänomens, die einen nachhaltigen Einfluss auf das globale Klima/Wettergeschehen haben, sind von großem sozio-ökonomischen Interesse. Jedoch sind die Intensitätsschwankungen bisher weder zeitlich noch räumlich ausreichend erfasst, um eindeutige Aussagen über die Bedeutung dieser Phänomene für die Vergangenheit und die Zukunft des globalen Klimageschehens zu machen. Die Ursache ist u.a. darin zu suchen, dass die notwendigen 'Proxie-Daten' zur zeitlichen und räumlichen Charakterisierung dieser Phänomene weder simultan noch in ausreichender zeitlicher und räumlicher Dichte aufgenommen werden konnten. Die neueren instrumentell-analytischen Fortschritte in der Massenspektrometrie durch die Kombination von Thermionenmassenspektrometrie (TIMS) mit der ICPMS-Technik erlaubt nun die simultane und präzise Messung von Element- und Isotopenverhältnissen bei hohem Probendurchsatz. Hinzu kommt, dass jetzt Element- und Isotopenverhältnisse gemessen werden können, die sich bisher nur mit hohem analytischem Aufwand oder gar nicht haben bestimmen lassen. Mit Hilfe dieser neuen Technik wollen wir räumlich hochaufgelöste Zeitreihen simultan gemessener 'Proxies' für den westlichen und östlichen Indischen Ozean aufnehmen, um die Perioden und Intensitätsschwankungen der großen klimatischen Phänomene mit Fernwirkung zu studieren und zu vergleichen.

Pflanzengeographie und Pflanzenoekologie der Nebeloasen Namibias

In tropischen und subtropischen Kuestenwuesten treten wiederholt Nebeloasen auf. Die Nebeloasen Namibias werden vor allem von verschiedenen Flechtenarten besiedelt, zu denen sich nur wenige Spezialisten unter den Hoeheren Pflanzen gesellen. Die Arbeiten zeigen, dass die namibischen Nebeloasen zum Teil durch die feuchte Luft des benachbarten Meeres und zum Teil durch Kaltluftstroeme aus dem Inland verursacht werden. Je nach Intensitaet und Dauer der Nebel-Wetterlagen ergeben sich unterschiedliche Flechten-Gesellschaften, deren mittlere Bio- Produktion ebenso bestimmt wird wie die CO2-Assimilation in Abhaengigkeit von Anfeuchtung und Salzeintrag. Ausserdem werden der Transport und die Erosion der Flechten durch den Wind untersucht. Hieraus ergeben sich Empfehlungen fuer Nutzung und Naturschutz. Die hier lebenden Hoeheren Pflanzen sind auch Gegenstand der Untersuchungen. Von Interesse ist ihre Anatomie, Cuticula-Struktur, Wasseraufnahme und -leitung sowie ihre Bioproduktion in Abhaengigkeit vom zeitlichen Verlauf der Wasseraufnahme.

Rekonstruktion der Paläoumwelt im nördlichen Oman

Die Verlagerung der hauptsächlichen sommerlichen Position der innertropischen Konvergenzzone (ITC) über der südlichen Arabischen Halbinsel hat starken Einfluss auf die klimatischen Verhältnisse des südlichen Arabiens. Eine Verschiebung der ITC nach Norden führt zu einer gleichgerichteten Verlagerung des Indischen Monsuns, was einen Anstieg der Niederschläge im südlichen Arabien zur Folge hat. Das Projekt befasst sich mit der Rekonstruktion der Paläoumwelt der heute ariden Jabal Bani Jabir Region in der südlichen Hajar Bergkette im Nordosten Omans, die im hohem Maße von den Paläoniederschlägen in dieser Region abhängig ist. Die Rekonstruktion der Paläoumwelt wird auf der Grundlage eines 20 m mächtigen Sedimentarchivs erstellt werden, das sich in einer Senke in der Nähe der Bergoase von Maqta in einer Höhe von 1.160 m befindet. Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten liegt im Bereich holozäner Klimaschwankungen unter besonderer Berücksichtigung ihrer möglichen Einflüsse auf die landwirtschaftliche Tätigkeit in diesem Gebiet.

Transportwege von Feuchte und Wasserdampfisotopologe

Das Zusammenspiel von atmosphärischem Wasser und Zirkulation über Beeinflussung des Strahlungshaushalts, den Transport latenter Wärme und Rückkopplungsmechanismen von Wolken ist eines der bedeutendsten Hindernisse für das Verständnis des Klimasystems. Ein Vergleich zwischen Modellen verschiedener Auflösungen und Parameterisierungen kann wertvolle Einblicke in die Problematik geben. Jedoch werden für aussagekräftige Modelltests Messdaten benötigt. In diesem Zusammenhang können Isotopologen des troposphärischen Wasserdampfs eine wichtige Rolle spielen. Das Isotopologenverhältnis reflektiert die Bedingungen am Ort des Feuchteeintrags sowie verschiedene Umwandlungsprozesse (z.B. in Wolken). Während der letzten Jahre gab es großen Fortschritt beim Modellieren und Messen der Isotopologenverhältnisse, so dass kombinierte Untersuchungen nun global zeitlich und räumlich hochaufgelöst durchführbar sind. Das Ziel dieses Projektes ist es, Wasserdampfisotopologe als neue Methode zu etablieren, um modellierte atmosphärische Feuchteprozesse zu testen und damit einige der größten Herausforderungen der aktuellen Klimaforschung anzugehen. Um statistisch robuste Untersuchungen zu ermöglichen, werden wir eine große Anzahl von (H2O, deltaD)-Paaren messen (deltaD ist das standardisierte Verhältnis zwischen den Isotopologen HD16O und H216O). Zum ersten Mal wird dann ein validierter Beobachtungsdatensatz zur Verfügung stehen, der große Gebiete, lange Zeiträume und verschiedene Tageszeiten abdeckt. Gleichzeitig wird ein hochauflösendes meteorologisches Modell, welches die Isotopologe simuliert, benutzt, um zu untersuchen inwiefern sich Eintrag und Transport von Feuchte in den Isotopologen wiederspiegeln. Diese Kombination von Messung und Modell ist einzigartig zum Testen der Modellierung von Feuchteprozessen. Das Potential der Isotopologen wird anhand von drei klimatisch interessanten Regionen aufgezeigt. Für Europa wird unser Ansatz einen wertvollen Einblick in den Zusammenhang zwischen Feuchteeintrag und den Isotopologen im Falle hochvariablen Wettergeschehens geben. Über dem subtropischen Nordatlantik werden wir Mischprozessen zwischen der marinen Grenzschicht und der freien Troposphäre untersuchen. Die verschiedenartige Einbindung dieser Prozesse in Modelle ist sehr wahrscheinlich ein Grund für die große Unsicherheit bei Rückkopplungsmechanismen von Wolken. Über Westafrika wird die Modellierung des Monsuns getestet (horizontaler Feuchtetransport, Feuchterückfluss von Land in die Troposphäre, und Tagesgänge in Zusammenhang mit vertikalen Mischprozessen). Die Frage, wie organisierte Konvektion die Monsunzirkulation und die Feuchtetransportwege beeinflusst, wird dabei von besonderem Interesse sein. In Kombination werden die Ergebnisse helfen, Defizite in aktuellen Wetter- und Klimamodellen aufzuspüren und besser zu verstehen, und dadurch einen wichtigen Beitrag für zukünftige Modellverbesserungen liefern.

Artenschutz und Forschung an Frugivoren-Wald-Interaktionen auf den Philippinen der Zoologischen Gesellschaft Frankfurt

Welche frugivoren Voegel gibt es? Vorkommen, Bedrohungsstatus, Bestandserhaltung? - Welche Baumarten der Philippinen-Waelder nutzen sie? - Gibt es Schluesselarten (keystone species) unter den Frugivoren und den Baeumen? - Sind Frugivore noetig fuer die Waldregeneration a) durch Samenverbreitung b) durch Veraenderung der Keimfaehigkeit c) durch genetische Durchmischung von Baumpopulationen? - Wie veraendert der Frugovorenschwund infolge Jagd und Waldvernichtung den verbleibenden Wald?

Wachstumsforschung in den Subtropen und Tropen

Die in den äquatornahen Bereichen der Tropen innerhalb des ganzen Jahres relativ gleichbleibenden Lufttemperaturen veranlassten viele Wissenschaftler dazu, zu glauben, dass die Jahrringforschung in den gesamten Tropen nicht bzw. nur sehr schwer möglich ist. Sie gingen von einem kontinuierlichen Wachstum der Bäume und infolgedessen von einem Nichtvorhandensein von Jahrringen aus. In den letzten Jahren gelang es jedoch verschiedenen Wissenschaftlern die Existenz von Jahrringen und Zuwachszonen anderer Periodizität in tropischen Hölzern nachzuweisen. Somit konnten die bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts erbrachten Ergebnisse früher Pioniere auf dem Gebiet der Jahrringforschung bestätigt werden. Zuwachszonen in tropischen Hölzern entstehen dann, wenn die kambiale Aktivität aufgrund ungünstiger Wuchsbedingungen reduziert wird oder zum erliegen kommt. Als Ursache können hier die Trockenphasen in Gebieten mit Trockenzeiten sowie die submerse Phase in periodisch überschwemmten Gebieten genannt werden. Die Periodizität des Wachstums tropischer Bäume zu erkennen und zu verstehen, ist eine wichtige Voraussetzung für die Beantwortung vieler Fragen zu Zustand und Entwicklung der tropischen Wälder. Nur mit diesem Wissen und durch die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Umwelt und Wachstum können ökologische Fragestellungen angegangen, Fragen bezüglich der nachhaltigen Bewirtschaftung tropischer Waldökosysteme geklärt und auch die gerade in jüngster Zeit an Bedeutung gewinnenden Aspekte der Bedeutung der tropischen Wälder für das globale Klimageschehen ausreichend genau beantwortet werden. Das Institut für Waldwachstum erforscht in Zusammenarbeit mit Partnern an der Universidade Federal de Santa Maria (Brasilien) das Wachstum verschiedener wertvoller heimischer Baumarten aus Rio Grande do Sul (Brasilien). Es werden Ansätze zur nachhaltigen Bewirtschaftung naturnaher Wälder hergeleitet. Das Institut für Waldwachstum hat darüber hinaus das Ziel, für tropische Bäume geeignete Analysemethoden zu schaffen, mit deren Hilfe auch große Stichproben weitestgehend automatisiert analysiert werden können. In diesem Zusammenhang besteht eine enge Kooperation in Forschung und Lehre mit Dr. Martin Worbes, Universität Göttingen.

Muster und Ursachen der Diversität tropischer Nachtfalter in einem Höhengradienten in Costa Rica

In komplexen Ökosystemen wie tropischen Regenwäldern bietet die Analyse von Umweltgradienten, insbesondere Höhengradienten, die beste Möglichkeit, Muster und Ursachen der Diversität sehr artenreicher Organismengruppen zu verstehen. Die Nachtfalterfamilie Geometridae hat sich als Modellgruppe unter anderem in Untersuchungen in Ecuador sehr bewährt. Nun soll im Rahmen eines renommierten internationalen Projektes (ALAS) in Costa Rica eine neue Studie durchgeführt werden. Hier besteht die weltweit einmalige Möglichkeit, die Diversität der Geometridae entlang eines mehr als 2600 m umfassenden Höhengradienten zu untersuchen und mit anderen Arthropodengruppen sowie Parametern der Vegetation und des Klimas zu korrelieren. Dabei sollen die für Artenreichtum und Artenturnover verantwortlichen Umweltparameter gefunden werden. Messungen der Körpertemperaturen sollen klären, ob es einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen der niedrigen Flugtemperatur von Geometriden und ihrer Höhenverbreitung gibt. Zuchten und Fraßexperimente werden zusätzlich wichtige Ergebnisse zur Frage der Spezialisierung tropischer herbivorer Insekten erbringen.

Einführung von solaren Trocknungsanlagen für land- und forstwirtschaftliche Zwecke

Forschungsziel: - Markteinführung und Produktion solarer Trocknungsanlagen in Brasilien Methoden: - Erarbeitung eines technischen Anforderungskatalogs für Trocknungsanlagen o Ermittlung von Marktpotential, sozioökonomischen Rahmenbedingungen und Wirtschaftlichkeit - Ableitung einer Umsetzungsstrategie Ergebnisse: o Identifikation der Zielgruppen - Erarbeitung einer Umsetzungsstrategie für die Trocknung tropischer Früchte.

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