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Mikrobe des Jahres 2015: Knöllchenbakterium

„Knöllchenbakterium“ heißt die Mikrobe des Jahres 2015, mit wissenschaftlichem Namen Rhizobium. Diese Mikrobe erleichtert den Anbau von Bohnen, Erbsen, Linsen und Futtermitteln wie Klee. Die Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM) kürte diesen faszinierenden Mikroorganismus am 9. Februar 2015 zur Mikrobe des Jahres 2015.

Stickstoff im Boden: Wissen, was geforscht wird

Stickstoff im Boden: Wissen, was geforscht wird Ab welcher Menge werden Stickstoffeinträge für Heidebiotope kritisch? Wie beeinflussen solche Einträge die Fähigkeit des Waldbodens, Kohlenstoff zu speichern? Können Bohnen mit ihren stickstoffbindenden Knöllchenbakterien den Anbau von Energiemais nachhaltiger machen? Eine neue UBA-Veröffentlichung präsentiert 257 Forschungsprojekte zu „Stickstoff im Boden“ aus den Jahren 2000 bis 2014. Vorangestellt ist eine statistische Auswertung zur regionalen Verteilung, zum Typ der forschenden Einrichtungen sowie zur Finanzierung. Die Projektübersicht ist ein Auszug aus der vom ⁠ UBA ⁠ geführten Umweltforschungsdatenbank (UFORDAT). Sie umfasst über 100.0000 Beschreibungen laufender oder bereits abgeschlossener umweltrelevanter Forschungs- und Entwicklungsprojekte aus dem deutschsprachigen Raum. Eine Recherche ist jederzeit und kostenlos online möglich.

Der Wald ist auf dem Vormarsch

Im Natur-Park bietet sich die einzigartige Gelegenheit, die Waldentwicklung auf einer innerstädtischen Brache zu verfolgen. Bisher dominierten Gehölze wie Birken und Robinien, die sich bereits in der Pionierphase im Schotter angesiedelt haben. Entlang der Bahnstrecken wuchsen Apfelbäume auf, die man im Tälchenweg hier und da noch finden kann. Die Birke ist häufig die erste Baumart, die auf Brachflächen Fuß fasst. Ihre leichten Samen werden vom Wind weit verbreitet. Auch die Robinie gehört zu den Pionierarten auf nährstoffarmen Standorten. Ihr hilft dabei eine Symbiose im Wurzelbereich, die sie mit Knöllchenbakterien eingeht. Diese Mikroorganismen sind in der Lage, Luftstickstoff zu binden und den Baum mit diesem Nährstoff zu versorgen. Der herbstliche Laubfall trägt unter anderem dazu bei, den Boden zu düngen. Nährstoffliebende Bäume wie Linde, Spitzahorn und Stieleiche sind inzwischen hinzugekommen und werden die erste Baumgeneration ablösen. Der Wald verändert sich. Der urwüchsige Wald übt eine besondere Faszination aus und soll sich weitgehend ungestört entwickeln. Kletterpflanzen wie Wilder Wein und Waldrebe überziehen Büsche und Bäume und bilden ein urwaldähnliches und undurchdringliches Dickicht. Werden absterbende Bäume in der Nähe von Wegen jedoch zur Gefahr, müssen sie gefällt werden. Am Rand der Lichtungen werden einzelne Gehölze entfernt, um den Schattendruck zu verringern und die offene Fläche zu erhalten. Mehr als zwei Drittel der einst gehölzfreien Bahnbrache sind heute bewaldet. Davon profitieren Arten, die lichte Laubwälder besiedeln, wie der Fitis. Nachtigall, Mönchsgrasmücke und Rotkehlchen fühlen sich im Unterholz wohl. Im dichten Gebüsch hält sich der Zaunkönig verborgen, dessen schmetternder Gesang aus Trillern und Rollern überrascht, denn er ist mit einer Körperlänge von circa zehn Zentimeter der drittkleinste Vogel Europas. Rotfuchs und Eichhörnchen sind hier regelmäßig anzutreffen. Sie haben als Kulturfolger im gesamten innerstädtischen Siedlungsraum ein gutes Auskommen gefunden. Auch das Vorkommen der Punktierten Zartschrecke zeigt, dass der Wald auf dem Vormarsch ist. Aber nicht alle Arten profitieren davon. Der Bestand der Arten, die das Offenland bewohnen – wie zum Beispiel die Dorngrasmücke, nimmt ab.

Exotische Arten

“Exotisch” sind Arten, die bei uns nicht natürlicherweise heimisch sind. Sie sind vom Menschen hertransportiert worden. Nicht gemeint sind Tiere und Pflanzen, die im Wohnzimmer gehalten werden ( Handelsartenschutz ), sondern die, die sich in unserer Natur wiederfinden. Und auch hier nur diejenigen, die bei uns langfristig überleben können und sich etabliert haben. Sie können aus verschiedensten Gründen hier sein: Einige Arten wurden gezielt angesiedelt, weil man sich von ihnen einen wirtschaftlichen Nutzen versprach, wie z.B. Spätblühende Traubenkirsche, Robinie oder Damhirsch. Andere wurden zwar hergebracht, sollten aber unter den kontrollierten Bedingungen der Gefangenschaft bleiben. Dort entkamen sie jedoch oder wurden absichtlich freigelassen, wie z.B. Waschbär , Marderhund oder Asiatischer Marienkäfer. Weitere Arten wurden für gärtnerische Zwecke eingeführt, haben sich aber aus den Gärten heraus in der freien Natur etabliert, z.B. die Kanadische Goldrute. Viele Arten sind als blinde Passagiere an Fahrzeugen, mit anderen Importgütern, mit Ballastwasser oder sonst wie zu uns gekommen und haben sich bei uns etabliert. Hierzu zählen vor allem unzählige Pflanzen (z.B. auch die Ambrosie) und zahlreiche wirbellose Tierarten. Ambrosia-Bekämpfung: Ambrosia erkennen, Funde melden und beseitigen. Allen diesen exotischen Arten ist gemeinsam, dass sie aus anderen Regionen und damit anderen Floren- und Faunenreichen stammen. Das bedeutet, dass unsere Tier- und Pflanzenwelt in der Evolution sich nicht auf diese Exoten einstellen konnten. Heimische Arten haben oft keine Überlebensstrategien gegen die Neusiedler, die als Konkurrenten, Beutegreifer, Krankheitsüberträger oder Parasiten auftreten. Dies hatte in Mitteleuropa zum Glück nicht so gravierende Folgen wie in vielen anderen Regionen der Erde, wo durch eingeführte Exoten oder Haustiere zahlreiche heimische Arten ausgerottet wurden. Aber zu erheblichen Veränderungen hat es auch bei uns geführt: Kraut- und Strauchschicht weiter Bereiche der Berliner Wälder werden von den sogenannten “Neophyten” Kleinblütigem Springkraut und Spätblühender Traubenkirsche dominiert – für heimische Pflanzen- und auch Tierarten ist damit kaum noch Platz. Trockenrasen werden von der Robinie überwuchert, die zudem durch Einlagerung von Knöllchenbakterien in ihren Wurzeln zur Stickstoffanreicherung und allein damit zur Entwertung des Standortes führt. Statt heimischer Marienkäferarten krabbelt zunehmend der Asiatische Marienkäfer über die Wiesen. Diese Auflistung ließe sich fast unendlich weiterführen. Die Dimension des Verlustes an natürlicher Vielfalt kann mit ein paar Zahlen verdeutlicht werden: An den heimischen Eichenarten Stiel- und Traubeneiche leben rund 1.000 verschiedene Tierarten, von denen die Hälfte auf diese angewiesen sind. An eingeführten Baumarten leben einzelne bis maximal wenige Dutzend Arten, die allesamt unspezifisch sind, also auch an beliebigen anderen Bäumen leben könnten. Man kann davon ausgehen, dass an jede heimische Pflanzenart viele heimische Tierarten angepasst sind – gemeinsam entstanden in Koevolution. Aus diesen Einsichten ergibt sich als wichtigste Forderung, keine weiteren exotischen Arten in die Natur zu bringen. Denn dies ist jedes Mal ein Experiment mit ungewissem Ausgang. Konsequenterweise wurde das Ausbringen von Tieren und Pflanzen vom Gesetzgeber geregelt (Details siehe § 40 Abs. 4 Bundesnaturschutzgesetz). Bei bereits im Freiland etablierten exotischen Arten muss im Einzelfall entschieden werden, ob gegen sie vorgegangen wird. Dies ist meist mit einem großen Aufwand verbunden, der sich nur unter bestimmten Voraussetzungen lohnt. Und was kann der Einzelne tun? Zumindest Gartenbesitzer haben durchaus die Möglichkeit, auf kritische exotische Arten zu verzichten. Denn leicht können Pflanzen auch aus Gärten in die freie Natur gelangen. Wenn man etwas für die Artenvielfalt in der Stadt tun möchte, dann kann man anstelle der Exoten auch heimische Arten verwenden. siehe Gehölzliste im Kapitel “12.1 Verwendung heimischer Pflanzenarten” der Broschüre “Tiere als Nachbarn – Artenschutz an Gebäuden” Wenn man sich besonders naturschutzfreundlich verhalten möchte, verwendet man in der Region gewonnenes Pflanzenmaterial. Nur dieses hilft, die regionale Pflanzenartenvielfalt zu erhalten. Weitere Informationen hierzu, eine Liste der zertifizierten Baumschulen und das aktuelle Sortiment findet sich unter Verein zur Förderung gebietsheimischer Gehölze im Land Brandenburg e.V. Abschließend noch der Hinweis, nicht das Kind mit dem Bade auszuschütten: Exotische Pflanzenarten können als gärtnerisches Gestaltungselement oder robuster Straßenbaum auch ihre Berechtigung haben. Aber man sollte immer fragen, ob es nicht auch ohne geht. Weitere Infomationen zu invasiven Tier- und Pflanzenarten

Spatial variability of the effects of biochar on soybean-rhizobium symbiosis and plant growth on sandy soil

Das Projekt "Spatial variability of the effects of biochar on soybean-rhizobium symbiosis and plant growth on sandy soil" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Landnutzungssysteme und Landschaftsökologie durchgeführt. Limiting of water and nutrient retention capacity of soils in sandified regions are critical factors for crop growth. Biochar can increase water retention capacity and available water capacity of sandy soils. It does not only improve soil structure, but also contribute with additional cation and increased cation exchange capacity. On the other hand, the nitrogen availability in soil can get lower due to the high carbon/nitrogen ratio of the biochar and the resulting nitrogen immobilization. The nitrogen addition from fertilizer or legumes, through its nitrogen fixation ability, is necessary to fully utilize the benefit of biochar. But fertilizer application will cause more nitrogen leaching from soil to environment. Thus, the project aims to promote soybean-rhizobium symbiosis on sandy soil to remedy shortage of nitrogen. Soybean rhizobium symbiosis has high nitrogen fixation ability. The amount of nitrogen fixed by rhizobium soybean can be up to 450 kg nitrogen ha-1. Sandy field heterogeneity is also proved to be a problem to influence plant growth. A transect study is designed to separate treatment effect from field variability. In consequence, the main objectives of the project are: (I) to investigate the potential of soybean growth and biological nitrogen fixation on sandy soil with biochar application, (II) to improve the water and nutrient retention capacity in sandy soils, (III) to examine the spatial soil property and water variation in field

Untersuchung zum Gentransfer zwischen Arten, Erhaltung und Auspraegung in der Natur

Das Projekt "Untersuchung zum Gentransfer zwischen Arten, Erhaltung und Auspraegung in der Natur" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Genetik durchgeführt. Achievements: A laboratory model has been created to study the gene transfer between Rhizobium meliloti strains within the nodule. Nodulation and infection defective strains were used, which are able to complement each other to form functional nodules. Gene transfer between the strains was observed.

Untersuchungen der Symbiose zwischen Rhizobium Meliloti und Alfalfa in sauren Boeden Argentiniens und Uruguays

Das Projekt "Untersuchungen der Symbiose zwischen Rhizobium Meliloti und Alfalfa in sauren Boeden Argentiniens und Uruguays" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bielefeld, Lehrstuhl für Genetik durchgeführt. The main objective of this work is to further examine and improve the symbiotic ability of R meliloti strains from the central part of Argentina and Uruguay to be eventually used in inoculant production. For this propose specific aims have been devised: I) Development of a R meliloti strain collection with native rhizobia isolated from Argentina and Uruguay. Isolates from other regions of interest will be also studied. II) Development of appropriate methodologies to study competition for nodule occupancy. III) Application of these methods to the analysis of compentiveness among rhizobia from the strain collection: (Selection of strains with enhanced competitivity for nodule formation). IV) Analysis of N-fixing ability in plants nodulated with the strains selected as more competitive. (Selection of rhizobia with enhanced N-fixation) V) Phenotypic and genotypic characterization of strains that appear as symbiotically more active. Special attention will be paid to those pbenotypes related to strain competitiveness. Integration of result from points I to V. VI) Genetic manipulation of the strains to improve their symbiotic properties. Evaluation of results. Identification of genes involved in competition by analysis of cosmid gene bank from a highly competitive strain: Transfer of cosmids to recipient rhizobia with low profile of competitiveness and screening for strains with enhanced nodule occupancy. VII) Small scale plant inoculation experiments by using samples of soil. Emulation of field conditions. VIII) Technology transfer. During the whole work alfalfa varieties used in Argentina and Uruguay will be employed.

Molekularbiologische Analyse der Rolle der Mykorrhiza für den Schwefelhaushalt der Pappel

Das Projekt "Molekularbiologische Analyse der Rolle der Mykorrhiza für den Schwefelhaushalt der Pappel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Mykorrhizen sind in der Lage, das Wachstum der Bäume durch erhöhte Aufnahme von Nährstoffen zu verbessern. Im Gegensatz zu Phosphat und Nitrat, ist nur wenig über die Bedeutung der Mykorrhiza für die Aufnahme und den Metabolismus von Schwefel bekannt, obwohl schwefelhaltige Stoffe eine wichtige Rolle bei Rhizobiumwurzel Symbiose spielen, die in vielen Aspekten ähnlich zu Mykorrhizierung ist. Ziel des Projekts ist es, Gene des Schwefelhaushalts von Wurzeln zu identifizieren, die bei der Wechselwirkung Wurzelpilz eine Rolle spielen, und deren Expression und Regulation zu analysieren. Als Modellsystem soll dabei die Pappel und der Pilz Amanita muscaria eingesetzt werden. In diesem Modellsystem soll die Hypothese überprüft werden, dass der Pilz die Sulfatversorgung der Pflanze durch eine erhöhte Aufnahme sowie einen intensiven Austausch mit der Wurzel verbessert und, in Analogie zu Rhizobien, dem Pilz von der Pflanze reduzierter Schwefel in Form von Glutathion zur Verfügung gestellt wird. In der ersten Phase wird der Einfluss der Schwefel- und Stickstoffernährung auf die Expression der Gene des Schwefel-Metabolismus in Pappel und im Pilz untersucht. Weiterhin soll der Einfluss der Modulation des Schwefelhaushalts in Pappeln durch genetische Manipulation auf die Wechselwirkung im Schwefelhaushalt zwischen Wurzel und Pilz analysiert werden.

Der Apoplast von Leguminosenknöllchen als Transportraum für Aminosäuren, Amide und Zucker

Das Projekt "Der Apoplast von Leguminosenknöllchen als Transportraum für Aminosäuren, Amide und Zucker" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Ziel des geplanten Projekts ist es, einen Beitrag zum Verständnis der Rolle des Apoplasten von Ackerbohnenknöllchen für den Zuckertransport in die infizierten Zellen sowie den Export von Stickstoffverbindungen aus den infizierten Zellen zu leisten. Der Export vomn Stickstoffverbindungen von N2-fixierenden Protoplasten aus dem Knöllchengewebe soll auf Aminosäuren und Amide hin analysiert werden. Außerdem soll die Zucker-, Aminosäure- und Amidaufnahme der Protoplasten untersucht werden. Um die Rolle des Apoplasten für die feedback-Regulation der Nitrogenase-Aktivität zu prüfen, soll mittels AcetylenreduktionsTest die Nitrogenase-Aktivität von Protoplasten in Gegenwart verschiedener Metabolite (Zucker bzw. Aminosäuren und Amide) im Außenmedium überprüft werden. Die Ergebnisse sollen Aufschluß darüber geben, welche Rolle dem Apoplasten in der infizierten Zone für die Regulation der N2-Fixierung zukommt.

Phase II: Foerderung von N2-Fixierung und Pflanzenwachstum bei Leguminosen durch Mykorrhiza

Das Projekt "Phase II: Foerderung von N2-Fixierung und Pflanzenwachstum bei Leguminosen durch Mykorrhiza" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät III Agrarwissenschaften I, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Bestimmte Bodenpilze gehen mit Pflanzen eine Symbiose (Mykorrhiza) ein, deren Nutzen fuer die Pflanze in einer zusaetzlichen Versorgung mit Phosphor, einem verbesserten Wasserhaushalt und einer hoeheren Widerstandsfaehigkeit gegenueber Schadfaktoren liegt. Bei Leguminosen, die in Symbiose mit N2-fixierenden Bakterien (Rhizobium) leben, ist die Mykorrhiza ebenfalls verbreitet. Fuer eine hohe N2-Fixierung ist eine gute P-Versorgung unter Beteiligung des Mykorrhizapilzes Voraussetzung. In Gefaess- und Feldversuchen werden die Bedingungen fuer eine optimale Beziehung zwischen den drei Symbiosepartnern genauer untersucht. Dabei wird die Erarbeitung praktischer Massnahmen zur Verbesserung der Leistung beider Symbiosesysteme angestrebt. Damit soll der Einsatz energie- und kostenaufwendig hergestellter Duengemittel verringert und ein Beitrag zu umweltschonender Duengung geleistet werden.

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