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Spatial Modelling in Ecology with Special Focus on Biodiversity

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Wechselwirkungen zwischen Heterogenitätsmustern der Phosphor-Ausstattung von Böden aus Silikat- und Carbonatgestein und Durchwurzelungsmustern, P-Ernährungzustand und Wachstum von Buche und Fichte

Im beantragten Vorhaben wird unter Einsatz moderner analytischer Methoden (synchrotronstrahlenbasierte Röntgenspektroskopie und Röntgenmikrospektroskopie) sowie geostatistischer Auswertungsverfahren die räumliche Heterogenität der Phosphor-Ausstattung (Gesamt-P-Konzentration, P-Speziierung) von Böden mit verschiedenartigem P-Versorgungszustand (geringe mittlere, hohe P-Versorgung) auf unterschiedlichen Skalenebenen (Bodenaggregate: (Sub)mikronbis mm-Skala; Ausschnitte von Bodenprofilen (z.B. Wurzelkanäle, Umgebung von Steinen): mm bis dm-Skala, Bodenprofile: dm- bis m-Skala; Bestand: m- bis 10er m-Skala) erfasst. Außerdem wird (2) die Exploitierung räumlicher P-Heterogenitätsmuster durch die Wurzelsysteme wichtiger Hauptbaumarten (Fichte, Buche) in Rhizotronen studiert. Des weiteren wird (3) in einem Topfversuch die Existenz vorteilhafter Effekte einer kleinräumig in unterschiedlicher Skalen heterogenen P-Ausstattung von Waldböden (Variation von Gesamt-P-Konzentration bzw. Variation der P-Spezies bei einheitlicher Gesamt-P-Konzentration) hinsichtlich des P-Ernährungszustands und Wachstums von Fichten und Buchensämlingen auf P-armen Standorten geprüft. Wir erwarten uns von den Ergebnissen neue Erkenntnisse hinsichtlich (i) der räumlichen Heterogenitätsmuster der P-Gehalte und P-Bindungsformen in Waldböden sowie der Bedeutung der Heterogenität der Boden-P-Ausstattung bezüglich (ii) räumlicher Muster der P-Aufnahme aus dem Boden durch die Hauptbaumarten Fichte und Buche sowie (iii) P-Verfügbarkeit bzw. P-Ernährungszustand und (iv) Wachstum von Sämlingen dieser Baumarten.

Erfassung und Bewertung des CO2-Festlegungspotentials von Aufforstungen und Sekundaerwaeldern in zwei verschiedenen Klimazonen Suedamerikas

Problemstellung: Aenderungen in der Art der Landnutzung weltweit haben entscheidende Wirkungen auf natuerliche Ressourcen. Moegliche negative Folgen sind Verschlechterung der Land- und Wasserqualitaet, Verlust von Biodiversitaet und globaler Klimawandel. Zwei Haupteffekte unkontrollierter Landnutzung sind Desertifikation und Deforestation. Obwohl diese Prozesse in sehr verschiedenen klimatischen Zonen ablaufen, haben sie doch vergleichbare Ursachen und Effekte. 75 Prozent der Flaeche Argentiniens liegen in ariden und semi-ariden Zonen. Diese Flaeche liefert 50 Prozent der landwirtschaftlichen Produktion Argentiniens. Negativer Einfluss durch die Art der Landnutzung und grossflaechige Abholzung von Naturwaeldern fuehrten zu Bodendegradation, Erosion und Versalzung. Ca. 40 Prozent der Flaeche Argentiniens zeigen Symptome schwerer Degradation. In Patagonien sind bereits 70-80 Prozent der Flaeche schwer oder irreparabel geschaedigt. Ecuador ist ein Land mit grosser agrooekologischer Diversitaet. In der Vergangenheit war die landwirtschaftliche Nutzung auf die dichter besiedelte Andenregion konzentriert. Seit ca. 1900 erfolgte die Besiedelung des tropischen Tieflandes, speziell in der Kuestenregion, gefolgt von einem Anstieg der agrarischen Nutzung der Amazonasregion ab ungefaehr 1970. Den groessten Anteil daran hat eine extensive Viehbeweidung, insbesondere auf ehemaligen Naturwaldflaechen. Durch die Viehweide werden dem Boden Naehrstoffe entzogen, die Produktion sinkt nach relativ kurzer Zeit dramatisch ab. Als Folge dieser nicht nachhaltigen Landnutzung werden viele Flaechen bereits nach wenigen Jahren verlassen. In den letzten Jahren ist das Interesse an forstlichen Plantagen und Sekundaerwaeldern im Zusammenhang mit der Entwicklung von nachhaltigen Landnutzungssystemen gewachsen. Gefoerdert wurde diese Entwicklung durch die Rolle, die diese Landnutzungsformen bei der Festlegung von Kohlenstoff spielen. Die im Rahmen des Kyoto-Protokolls vereinbarten Instrumente lassen eine Einbeziehung der CO2-Senkenfunktion forstlicher Projekte zu. Dies eroeffnet die Moeglichkeit, finanzielle Anreize fuer Aufforstungen und Sekundaerbewaldung zu schaffen und damit der Degradation und Desertifikation entgegenzuwirken. Eine Voraussetzung fuer die internationale Anerkennung der CO2-Senkenfunktion sind die systematische Erfassung, Auswahl, Bewertung und Kontrolle von geeigneten Projekten/Flaechen. Bisher beschraenkten sich die Untersuchungen fast ausschliesslich auf die mengenmaessige Erfassung ueberirdisch gespeicherten Kohlenstoffs. Fuer eine umfassende Beurteilung ist auch die Kohlenstoffspeicherung im Boden zu erfassen und das Gesamtpotential im Rahmen einer Kosten-Nutzen-Analyse zu bewerten. Vorgehensweise: Kosten-Nutzen-Analyse: Eine Kosten-Nutzen-Analyse fuer Sekundaerwaldbewirtschaftung und Baumplantagenwirtschaft in einer bestimmten Region ist durchgefuehrt, und die Ergebnisse sind verglichen.

Data compilation of key attributes for lichens in the Earth's three poles

In order to understand the spatial distribution patterns of lichens on large scales at the Earth's three poles, we developed a dataset of key lichen attributes (i.e., the color type and growth form), which includes the scientific name of the lichen, information on the corresponding color type and growth form attributes, latitude and longitude, information on the ecoregion to which the site belongs and whether it is a bare or vegetated area, and the corresponding five environmental factors (i.e., average temperature(℃), precipitation(mm), solar radiation(kJ /m²/day), wind speed(m/s), relative humidity). Here, we have attempted to use this dataset to uncover important relationships between the physiological and biochemical characteristics of lichens and their tolerance to environmental extremes. This dataset serves as a foundational resource for extensive investigations into the intricate interplay between lichen physiology and the environment, addressing a significant knowledge gap in the field. Furthermore, our dataset holds the potential to address challenges associated with remote sensing monitoring of lichens, a longstanding issue in vegetation remote sensing. Precise in situ observation records, as provided by our dataset, can facilitate the development of remote sensing techniques tailored for lichen monitoring.

Dezernat 380 Hydrogeologie

Das Dezernat Hydrogeologie gehört zum Geologischen Dienst Mecklenburg-Vorpommern im Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie M-V. Die Aufgaben des Dezernates sind die landesweite Erarbeitung und Bereitstellung hydrogeologischer Datengrundlagen und die Bearbeitung spezieller hydrogeologischer Fragestellungen, die Erarbeitung von Grundlagen zur Erschließung und Sicherung der Trink- und Brauchwasserversorgung und zur Nutzung und zum Schutz der Ressource Grundwasser, die Führung des Landesmessnetzes Grundwasserstand und die Bewertung des mengenmäßigen Zustandes der Grundwasserkörper nach EU-WRRL.

Ressourceneffizienz und natürliche Ressourcen im internationalen Kontext II (Folgeprojekt)

Gegenstand des Forschungsprojekts ist die wissenschaftliche Auswertung und Aufbereitung von internationalen Studien und Forschungsergebnissen zum Thema Ressourceneffizienz/Ressourcenschonung/Circular Economy. Dies beinhaltet z.B. für Deutschland relevante Forschungsaktivitäten und Veröffentlichungen des UNEP International Resource Panel (IRP), der OECD, G7 und G20. Das BMUV ist Mitglied des IRP Steuerungsausschusses (steering committee) und nimmt an den regelmäßigen IRP-Sitzungen teil. Schwerpunkt des Vorhabens beinhaltet die im Vorfeld von Sitzungen des IRP Steering Committees verfassten und versendeten wissenschaftlichen Studien auszuwerten. Es soll eine politische Bewertung der Studien vorgenommen werden, d. h. es sollen Handlungsempfehlungen für die Ausrichtung der themenbezogenen Umweltpolitik abgeleitet werden und das BMUV/UBA in der Vorbereitung von und ggfs. Teilnahme bei Sitzungen unterstützt werden (z.B. durch kurze Briefings zu den wesentlichen Inhalten mit Darstellung der Relevanz für Deutschland und Erstellen von möglichen Sprechpunkten). Übergreifendes Ziel ist einerseits das Monitoring von neuen potenziell relevanten Studien für die deutsche Ressourcenpolitik, andererseits die praktische Unterstützung des BMUVs/UBAs in der Vorbereitung der Sitzungsdokumente sowie der Auswertung von relevanten Sitzungsergebnissen.

Steuerung benthischer Algenbiomasse durch Weidegänger: Die Rolle der Nahrungsqualität auf unterschiedlichen räumlichen Skalen

In Nahrungsnetzen kontrollieren sowohl bottom-up (Ressourcen) als auch top-down Faktoren (Fraß durch höhere trophische Ebenen) die Biomasse intermediärer Stufen wie z. B. benthischer Algen (Periphyton). Die Wichtigkeit beider Mechanismen konnte gezeigt werden; allerdings scheint die Stärke der top-down Kontrolle in verschiedenen natürlichen Systemen stark zu variieren und die Faktoren, welche die Stärke der top-down Kontrolle bestimmen, sind bisher nur unzureichend verstanden. Die zentrale Hypothese dieses Projekts ist, dass die Stärke der top-down Kontrolle durch die Nahrungsqualität der Algen bestimmt wird, die ihrerseits durch die Allokation essentieller Ressourcen (wie Licht und Nährstoffe) beeinflusst wird. Insbesondere in räumlich gegliederten Gemeinschaften wie Periphyton zeigt die Nahrungsqualität eine große räumliche Heterogenität. Zusammen mit davon abhängigen dynamischen Verhaltensanpassungen der Herbivoren ist dies vermutlich besonders wichtig für die Kontrolle der Biomasseentwicklung des Periphytons, wenngleich diese Faktoren bisher nicht ausreichend untersucht wurden. In diesem Projekt untersuchen wir diese Hypothese auf verschiedenen Skalen und Komplexitätsstufen, sowohl in hochkontrollierten Laborexperimenten, als auch in freilandnahen Mesokosmosexperimenten. Dies umfasst die lokale, homogene Patchgröße, die komplexere Multi-Patch-Ebene mit räumlicher Heterogenität und der Möglichkeit zur Futterwahl für die Herbivoren bis hin zu hochkomplexen Szenarien unter Berücksichtigung von Wachstum und Migrationsverhalten der Herbivoren in Mesokosmosexperimenten. Auf diesen Komplexitätsstufen wird die Ressourcenverfügbarkeit (des limitierenden Nährstoffs P und Lichtenergie) experimentell manipuliert und die Kontrolle der Periphytonbiomasse durch Herbivorie auf zwei Wegen quantifiziert: a) als Biomasseflux zwischen Algen und Herbivoren und b) als Reduktion der Periphytonbiomasse durch Weidegänger im Vergleich zu konsumentenfreien Kontrollansätzen. Insgesamt wird dieses Projekt zeigen, welche Mechanismen die Stärke der top-down Kontrolle auf das Periphyton regulieren und wird dazu beitragen, die Kontrolle der Eutrophierung natürlicher Oberflächengewässer besser zu verstehen.

EU Climate Policy Tracker

The EU Climate Policy Tracker (EU CPT) presents up-to-date developments in climate and energy policies in the EU-27. Although government policy is the single most influential driver behind the fight against climate change, there is limited information about the status of the policies that influence increases or decreases in emissions. The EU Climate Policy Tracker (EU CPT) is intended to bridge this gap. The project holds two references in focus at the same time: a 2050 goal of near total decarbonisation, and our current policy trajectory. A uniquely developed scoring method, modelled on appliance efficiency labels (A-G), gives an indication of how Member States are doing compared to a low-carbon policy package. This results in aggregated scores, supported with a rich background of information, for all Member States, at EU level, and for different economic sectors. The project is intended to be a resource for those seeking information, a means of sharing best practice, and a way of holding policymakers to account. In 2011 we updated our initial rating from November 2010. The findings of 2010 showed that the average score across the EU was an E, indicating that the level of effort needed to treble to be on track to reach the 2050 vision. Looking at the developments in 2011, we can see that there has been considerable activity in many countries, though the overall scoring has generally remained constant: positive actions are counteracted by negative developments or budget cuts. The EU CPT is a joint project by Ecofys and WWF. The project is funded by the European Climate Foundation. Visit the EU Climate Policy Tracker on: www.climatepolicytracker.eu.

Water use characteristics of bamboo (South China)

Bamboos (Poaceae) are widespread in tropical and subtropical forests. Particularly in Asia, bamboos are cultivated by smallholders and increasingly in large plantations. In contrast to trees, reliable assessments of water use characteristics for bamboo are very scarce. Recently we tested a set of methods for assessing bamboo water use and obtained first results. Objectives of the proposed project are (1) to further test and develop the methods, (2) to compare the water use of different bamboo species, (3) to analyze the water use to bamboo size relationship across species, and (4) to assess effects of bamboo culm density on the stand-level transpiration. The study shall be conducted in South China where bamboos are very abundant. It is planned to work in a common garden (method testing), a botanical garden (species comparison, water use to size relationship), and on-farm (effects of culm density). Method testing will include a variety of approaches (thermal dissipation probes, stem heat balance, deuterium tracing and gravimetry), whereas subsequent steps will be based on thermal methods. The results may contribute to an improved understanding of bamboo water use characteristics and a more appropriate management of bamboo with respect to water resources.

Sonderforschungsbereich (SFB) 607: Wachstum oder Parasitenabwehr? Wettbewerb um Ressourcen in Nutzpflanzen aus Land- und Forstwirtschaft, Teilprojekt: B1: Allometrie und Raumbesetzung in Mischbeständen aus Fichte und Buche

Das Forschungsprojekt ist eingebettet in den Sonderforschungsbereich SFB 607. Die Untersuchung des Wachstums unter individuellen Umweltbedingungen von Buchen und Fichten in Mischung wird im Teilprojekt B1 des Sonderforschungsbereichs 607: 'Wachstum oder Parasitenabwehr?' durchgeführt. Der SFB läuft seit Juli 1998, hat seine erste Projektphase im Jahre 2001 abgeschlossen und ist für mindestens zehn Jahre konzipiert. Aufgabe ist es, die allometrische Beziehungen zwischen Kronendimension und Biomasseverteilung in Abhängigkeit vom Standraum und den Umweltbedingungen für Mischbestände (Buche, Fichte) unterschiedlichen Alters und auf unterschiedlichen Standorten zu beschreiben. Damit soll 1. die Hochrechnung auf Dimensions- und Biomassegrößen auf der Grundlage von verfügbaren Bestandesinformationen ermöglicht werden (durch destruktive Probenahme, BHD- und Höhenmessungen) und 2. die Auswirkungen von Stressfaktoren auf die allometrischen Verhältnisse von einzelnen Bäumen und damit auf die Allokation eingeschätzt werden (mit Hilfe hochauflösender Dendrometer und Kronenablotungen). Das Projekt B1 befindet sich bereits in der vierten Phase. Bisher wurde im Projekt B1 die Allometrie als Resultat der pflanzeninternen Steuerung der Allokation untersucht. Auf Individuenebene wurden Allometrie und ihre Veränderung für verschiedene Baumarten in verschiedenen ontogenetischen Stadien untersucht. Auf Bestandesebene wurden die self-thinning-Linien von Yoda und Reineke für krautige bzw. holzige Pflanzenbestände analysiert. Bisherige Allometriebestimmungen erbrachten für diese Arten zwar ähnliche Größenordnung aber auch charakteristische Unterschiede, die Ausdruck spezifischer Strategien der Raumbesetzung und -ausbeutung widerspiegeln. Die bisher vereinzelten Auswertungen sollen in Phase IV in eine übergreifende Analyse (versch. Arten, ontogenetische Stadien, Konkurrenzsituationen, Störfaktoren) der Allometrie auf Pflanzen- und Bestandesebene münden.

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