Soil organic matter is considered to become an increasingly important source of bioavailable phosphorus (P) with depletion of inorganic P within primary minerals. Current concepts on P cycling and mobilization of organic P largely ignore the formation of mineral-organic associations. This project aims to link processes occurring at the nanoscale on mineral surfaces with the bioavailability of organic P, with particular focus on the influence of biodiversity and establishment of functional niches by microbial communities on P recycling in soils. Along a soil P availability gradient the proportion of mineral-associated P as well as its composition (31P NMR and X-ray absorption near edge structure spectroscopy) will be determined and related to mineralogical soil properties. Based on adsorption and desorption experiments using both, monomeric and polymeric P sources, the recycling potential of mineral-bound organic P by various biotic communities (plants, mycorrhiza, bacteria) will be determined in mesocosm and field experiments. We expect to assess the relevance of mineral-associated organic P for the P recycling of forest ecosystems and to identify the major controlling abiotic and biotic variables.
Im Miozän, der erdgeschichtlichen Zeit von 5.33 bis 23.03 Millionen Jahren, entwickelte sich die moderne thermohaline Zirkulation in den Ozeanen. Damit einher gingen fundamentale Veränderungen in der globalen Ozeangeochemie und des kontinentalen Klimas. Wiederholte, drastische Verringerungen des Karbonatgehaltes in pelagischen Sedimenten waren die Folge, die im Bereich des äquatorialen Pazifik und westlichen äquatorialen Atlantik beschrieben wurden. Die Konzentration an Kohlendioxid in der Atmosphäre war der heutige ähnlich. Zeitweise, während des miozänen Klimaoptimum (13.9 bis 17 Ma), war diese so hoch wie es für das Jahr 2100 prognostiziert wird, vorausgesetzt die jetzigen Treibhausgasemissionen werden nicht weiter reduziert.Trotz vieler Studien zu diesem Thema ist der genaue zeitliche Ablauf der Ereignisse im Miozän zwischen äquatorialem Pazifik und Atlantik und ihre kausalen Zusammenhänge wenig verstanden. Hauptgrund für dieses Dilemma liegt darin, dass bis heute keine synchronisierten und sehr akkuraten astronomischen Altersmodelle für den äquatorialen Pazifik und Atlantik vorliegen. In diesem Projekt wollen wir dies ändern, indem wir eine hochauflösende stabile Isotopenreferenzkurve an benthischen Foraminiferenschalen mit einem hochgenauen astronomischen Altersmodell kombinieren. Für den Zeitraum von 5 bis 23 Ma soll dies an Material aus dem äquatorialen Atlantik durchgeführt werden, erbohrt auf der Ocean Drilling Program (ODP) Ausfahrt Leg 154 Ceara Rise. Danach soll eine komplementäre benthische stabile Isotopenkurve für den äquatorialen Pazifik (IODP Exp. 320/321), nachdem Datenlücken geschlossen worden sind, kompiliert und mit der Ceara Rise Kurve synchronisiert werden. Die synchronisierten Isotopenkurven in Kombination mit Röntgen-Fluoreszenz Kernscanner Daten, die für den Ceara Rise in diesem Projekt auch erstellt werden, bieten bisher unerreichte Einblicke und Details über Veränderungen in der Karbonat-Akkumulation während des gesamten Miozän im Bereich des äquatorialen Pazifik und Atlantik. Im Besonderen können die in diesem Projekt erhobenen Daten sehr dazu beitragen folgende Fragen zu lösen: Setzen drastische Veränderungen in der Karbonat-Akkumulation im äquatorialen Pazifik und Atlantik synchron ein oder gibt es zeitliche Verzögerungen zwischen äquatorialem Atlantik und Pazifik? Werden beide Regionen im Miozän gleichermaßen von orbitalen Zyklen dominiert? Gibt es einen Zusammenhang zwischen Veränderungen in der Karbonat-Akkumulationsgeschichte der beiden Regionen? Verlaufen Veränderungen in der Karbonat Kompensationstiefe im äquatorialem Pazifik und Atlantik auf Milankovitch-Zeitskalen synchron oder sind diese entgegengesetzt?
Hintergrund: Obwohl Nanopartikel und Kolloide (NPC) als Vektoren für P-Verluste und P-Neuverteilungen in Waldsystemen fungieren, fehlen grundsätzlichen Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen steuernden Umweltfaktoren und dem Schicksal, Transport und der zusammensetzung von NPC und ihrer P-Beladung. Wir postulieren, dass hydrologisch bedingte NPC-Verluste und -umverteilungen eine dreifache Gefahr für das langfristige biogeochemische Recycling von P in Waldökosystemen und damit die Ökosystemernährung darstellen. Projektziel: Aufklärung der Bedeutung und Steuerung von NPC-Verlusten und -umverteilungen für die langfristige Effizienz des P-Recycling in Waldökosystemen. Projekt-Hypothesen: Mobile Kolloide in Waldökosystemen entstammen hauptsächlich dem organischen Oberboden (alle WPs), (ii) Laterale Flüsse vom kolloidalen P während Starkregenereignissen begrenzen langfristig die maximale P-Wiederverwertungseffizienz von Waldökosystemen (WP1), (iii) P ist überwiegend mit organischen Kolloiden assoziiert und größtenteils bioverfügbar, was eine weitere Limitierung der P-Wiederverwertung im Wald darstellt (WP2), (iv) Die Kolloidverlagerung in Wäldern führt zu P-reichen und P-armen Stellen (laterale Umverteilung) bzw. zu einem P-Transfer aus oberflächennahen organischen Horizonten zum mineralischen Unterboden und damit zu einer P-Festlegung in diesem Horizont (WP3), und (v) Abnehmende atmosphärische Einträge von organischen Säuren und Kalkung erhöhen den pH Wert und reduzieren das austauschbare bzw. gelöste Al3+ im Waldoberboden, was die Mobilisierung bzw. den Verlust von kolloidalem P fördert (WP4). Methodik: Wir werden die Konzentration und Zusammensetzung von Kolloiden in den Wasserproben i) aus den Streulysimetern, ii) aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitte (trenches) und iii) aus den Oberläufen von Bächen an den Versuchsstandorten in Bad Brückenau, Conventwald, Vessertal und Mitterfels bestimmen. Die Kolloide werden mittels Feld Fluss Fraktionierung fraktioniert bzw. isoliert und in Kombination mit ICP-MS, TOC und TN Analyse, sowie TEM gekoppelt mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie charakterisiert. Aufgaben/Arbeitspakete: WP1: Entnahme von Wasserproben aus dem lateralen Fluss in Bodeneinschnitten (trenches) (mit Puhlmann/Weiler und Julich/Feger). Entsprechend unserer Hypothese sollte die Gesamtmenge von NPCs aus präferenziellen Fließwegen, dem lateralen Fluss und den Oberläufen der freigesetzten Menge aus der organischen Bodenoberschicht gleich sein. WP2: Untersuchung der Bioverfügbarkeit der NPC aus dem 'interflow' und den Oberläufen durch Inkubationsexperimente mit Enzymen um Phosphatester und Inositol-Phosphate nachzuweisen (mit Kaiser/Hagedorn/Niklaus). (Text gekürzt)
1. Der Beitrag zur Histologie und Ultrastruktur umfasst die Entwicklung der Praeparationsmethoden fuer eine schonende Elektronenmikroskopie und Roentgenmikroanalyse von Nadeln der Arten Picea abies und Pinus sylvestris, die Messungen und quantitativen Auswertungen. Die Objekte sind Nadelquerschnnitte geschaedigter und bedingt gesunder Fichten und Kiefern verschiedener Altersstufen. Die Proben wurden zu verschiedenen Jahreszeiten entnommen und stammen sowohl aus Freiland - wie aus Begasungsexperimenten. 2. Der Oekophysiologiebeitrag besteht in Transpirations- und Wasserpotentialmessungen an gesunden und geschaedigten Fichten zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten.
Es sollen weitere schaedliche Schwermetalle, die bisher im DHI noch nicht hinreichend bearbeitet werden konnten, in die Ueberwachungsprogramme aufgenommen werden. Hierzu zaehlt im Meerwasser mit hoechster Prioritaet die Bestimmung von Blei und Zink durch Invers-Involtametrie, die Bestimmung von Titan, Chrom und Vanadium durch Atomabsorptionsspektrometrie, sowie die Bestimmung von vielen weiteren Elementen durch Totalreflexions- Roentgenfluoreszenzanalyse. Hierzu muessen auch die bewaehrten Probenahmemethoden im Hinblick auf moegliche Kontaminationen bei neu zu untersuchenden Metallen geprueft werden. Alle neuen Verfahren und Untersuchungen dienen unmittelbar dem Ziel, eine regelmaessige Ueberwachung auf die in Zukunft neu hinzutretenden Elemente im Rahmen internationaler und nationaler Verpflichtungen des DHI durch geeignete und erprobte Verfahren sicherzustellen.
Der australische Monsun stellt aufgrund seiner Position am Südrand der global stärksten saisonalen Verlagerung der innertropischen Konvergenzzone einen hochsensiblen Monitor für die Variabilität des tropischen Hydroklimas im Bereich des asiatisch-australischen Monsunsystems dar. Allerdings blieben bisher die Sensitivität des australischen Monsuns auf klimatische Kontrollfaktoren, wie globales Eisvolumen und Treibhausgas-Konzentrationen, sowie die interhemisphärische Kopplung mit anderen Monsun-Subsystemen wegen fehlender Kenntnis über seine Variabilität in der Vergangenheit weitgehend rätselhaft. Während IODP Expedition 363 wurde erstmals eine komplette, hemipelagische, pleistozäne Sedimentabfolge mit Sedimentationsraten von ca. 10 cm/ky vor Nordwest-Australien erbohrt (Site U1483, 13 Grad 5,24Ê1S, 121 Grad 48,25Ê1E, 1733 m Wassertiefe). Diese Karbonat- und Ton-reiche Abfolge stellt ein ideales Klimaarchiv dar, aus dem Intensität und Variabilität des australischen Monsuns und dessen Sensitivität für Änderungen des Strahlungsantriebes während fundamentaler Umwälzungen der globalen klimatischen Rahmenbedingungen rekonstruiert werden können. Unser Projekt konzentriert sich auf die mittelpleistozänen Wende (MPT, ca. 1,2-0,6 Ma), als das globale Klima von einer insgesamt wärmeren Phase mit relativ geringem Temperatur-Kontrast zwischen Nord- und Südhemisphäre in quasi-periodische Wechsel zwischen Warm- und Kaltzeiten mit erhöhter Amplitude und längeren Periodizitäten (ca. 100 kyr) überging. Wir werden Proxy-Daten für terrigenen Eintrag (Röntgenfluoreszenz-Scanner basierte Elementar-Zusammensetzung und Akkumulationsraten) und Paläoproduktivität (Kohlenstoff-Akkumulationsraten, biogenes Silikat und Kohlenstoffisotopen-Gradienten) mit Salinitäts- und Eisvolumen-Indikatoren (Sauerstoffisotopen und Mg/Ca-Thermometrie an Foraminiferengehäusen) vergleichen. Zusammen mit einer hochauflösenden benthischen Sauerstoffisotopen-Stratigraphie werden es die neuen Daten ermöglichen, die Variabilität sowohl der Niederschläge (Salinität und terrigener Eintrag während des australen Sommers) als auch der monsunalen Winde (konvektive Durchmischung und Produktivität während des australen Winters) zu rekonstruieren und so zum Verständnis der Reorganisation des tropischen Klimas in der Südhemisphäre, der Zusammenhänge zwischen Klimaänderungen in hohen und niederen Breiten, sowie der Kopplung des australischen Monsuns mit nordhemisphärischen Monsunsystemen beizutragen. Dabei wollen wir speziell die Hypothesen testen, dass (1) humide Bedingungen mit ganzjährigen Niederschlägen in der wärmeren '41 kyr-Welt' vorherrschten, während die Saisonalität mit dem Einsetzen der intensiven, glazialen-interglazialen ca. 100 kyr-Zyklen zunahm und (2) bedeutende Klimaveränderungen vor ca. 1,6, ca. 1,2, ca. 0,9, und ca. 0,6 Millionen Jahren mit Änderungen in der Dynamik des australischen Monsuns (Intensität und Saisonalität von Niederschlägen und windgetriebener konvektiver (Text gekürzt)
Die Stadt Iserlohn plant die Erarbeitung eines Bodenschutzkonzeptes. Zwingende Voraussetzung fuer ein solches Konzept ist die Kenntnis der geogenen Schwermetall-Hintergrundbelastung, um Belastungserhoehungen ueberhaupt beurteilen zu koennen. Um die Daten besser verfuegbar zu machen, sollen Geoinformationssysteme genutzt werden, mit deren Hilfe eine Visualisierung moeglich ist. Da mit deren Hilfe auch Interpolationen moeglich sind, waere ein solches System ein wichtiges Werkzeug fuer eine Optimierung der Stadtplanung. Im ersten Schritt wurden nach Vorgaben und mit Leihgeraet des Landesumweltamtes (LUA) anthropogen nicht ueberformte Standorte des gesamten Stadtgebietes beprobt. Die Involvierung des LUA stellt sicher, dass die Messungen landesweit vergleichbar sind, was zwingende Voraussetzung fuer eine ins Auge gefasste spaetere Foerderung des Projektes durch das Landesumweltministerium ist. Die Schwermetallbestimmungen wurden durch Fa UCL in Luenen durch ICP-Messungen durchgefuehrt; die Aus- und Bewertung der Daten erfolgte durch die MFH. An ausgesuchten Punkten wurden zusaetzliche Proben in feinerem Raster genommen, deren Schwermetallgehalte an der MFH durch Inverspolarographie sowie von Fa Lobbe durch AAS bestimmt wurden. An geologisch interessanten Punkten wurden zusaetzliche Vergleichsmessungen per RFA durch die Ruhr-Universitaet Bochum durchgefuehrt. Die Visualisierung der Daten durch das Geoinformationssystem ARCVIEW wird durch das Institut fuer Stadtoekologie und Bodenschutz durchgefuehrt werden.
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