Protisten (eukaryotische Mikroorganismen) erfüllen wichtige ökologische Funktionen, sie sind die dominierenden Primärproduzenten in Gewässern und die wichtigsten Konsumenten von Bakterien und damit von zentraler Bedeutung für aquatische Nahrungsnetze. Die Diversität von Protisten ist enorm, ihre Verteilungsmuster sind dagegen nicht gut verstanden. Während einige Taxa offensichtlich global verteilt sind, sind einige andere Taxa endemisch. Es ist aber höchst umstritten, inwieweit die für höhere Organismen beobachteten Verbreitungsmuster auf Protisten übertragbar sind. Die nacheiszeitliche Biogeographie Europas ist ideal für die Prüfung der Verallgemeinerbarkeit solcher biogeographischer Muster. Hochdurchsatzsequenzierung erlaubt jetzt die Analyse großräumiger Diversitätsmuster. In diesem Projekt werden wir die Verteilung von Protisten in europäischen Binnengewässern im Hinblick auf die postglazialen Verteilungsmuster von Makroorganismen untersuchen. Wir werden die Variation der Protistendiversität in aquatischen Ökosystemen auf der Basis von Planktonproben von 250 europäischen Seen einschließlich Seen aus Spanien, Frankreich, Italien, Schweiz, Österreich, Rumänien, Ungarn, der Tschechischen Republik, der Slowakei, Polen, Schweden, Norwegen, Griechenland, Kroatien und Bulgarien untersuchen. Wir werden die räumliche Analyse durch saisonale Analyse ausgewählter Seen innerhalb eines zentraleuropäischen Gradienten ergänzen, um räumliche von zeitlichen Mustern zu trennen. Das Projekt wird die Biogeographie, die Phylogeographie und die Diversität der Protisten in europäischen Süßwasserseen auf der Gemeinschaftsebene analysieren basierend auf Hochdurchsatzsequenzierung der molekularen Diversität. Insgesamt wird das Projekt die Gültigkeit allgemeiner biologischer Theorien für mikrobielle Eukaryoten testen.
Ziel des Vorhabens ist die Rekonstruktion der jungquartären Klima- und Landschaftsentwicklung des Werchojansker Gebirges und seines westlichen Vorlandes (NO-Sibirien). Im Vordergrund stehen folgende Fragen: (a) Wann war das Maximum der spätpleistozänen Vergletscherung? (b) Herrschte im Interstadial der letzten Kaltzeit (40-30 ka) ein warm-feuchtes Klima, welches möglicherweise die Zhiganskvergletscherung begünstigte? (c) War die mittelpleistozäne Samarov-Vergletscherung tatsächlich schwächer als das Maximum während des Spätpleistozäns? (d) Was war die Ursache für den Süßwasserzustrom aus Lena und Jana in die Laptevsee am Ende des Pleistozäns (Bölling/Alleröd)? Das Projekt wird von einem deutsch-russischen Team interdisziplinär (Paläoklimaforschung, Quartärgeologie, Geomorphologie, Geokryologie, Bodengeographie und Paläopedologie) durchgeführt. Ausgehend von der rezenten Vergletscherung im westlichen Werchojansker Gebirge werden die geomorphologischen, geokryologischen und bodengeographisch-paläopedologischen Befunde entlang ausgewählter Transsekte bis zu den Terrassen der Flüsse Lena und Aldan hin erfasst. Mit Hilfe absoluter und relativer Methoden wird die Chronologie der Gletschervorstöße und Klimaschwankungen erfasst. In der Synthese werden diese Befunde mit denen benachbarter Regionen verglichen.
Der Western Boundary Undercurrent (WBUC) ist eine kritische Komponente der globalen Umwälzzirkulation und wird durch Tiefenwasserbildung in der Grönland-, Labrador-, Island- und Norwegischen See angetrieben. Seismische Profile der Eirik Drift weisen auf eine hohe Variabilität der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC seit dem frühen Miozän hin und geben Hinweise auf das Gebiet der Tiefenwasserbildung vom Miozän bis heute. Wir beabsichtigen die Mechanismen, welche in der Verschiebung der Gebiete der Tiefenwasserbildung und der Verschiebung der Strömungspfade des WBUC involviert sind, zu identifizieren. Korngrößen sind für ODP Leg 105 und die IODP Expedition 303 Sites U2305-2307 in der Eirik Drift verfügbar (iodp.tamu.edu). Die Unterscheidung in Ton (kleiner als 0.004 mm), Schlamm (0.004-0.063 mm) und Sand (mehr als 0.063 mm) ist ausreichend um Geschwindigkeiten des WBUC für verschiedene Zeitscheiben abzuleiten. Dreidimensionale Geschwindigkeiten und Sedimenttransporte werden mit dem Regional Ocean Modelling System (ROMS) simuliert. ROMS wird auf den Nordatlantik regionalisiert werden und dabei detaillierte Informationen über Gebiete der Tiefenwasserbildung und Ozeanzirkulation liefern. Seismische Profile aus der Eirik Drift (Uenzelmann-Neben (2013)) stellen Horizonttiefen, Schichtdicken und Position und Orientierung von Depozentren zur Verfügung. Diese sind in Kombination mit Korngrößen eine Validierungsmöglichkeit für den in ROMS modellierten Sedimenttransport. Durch den numerischen Ansatz ist es möglich, Prozesse hervorzuheben oder zu vernachlässigen. Hierdurch können Sensitivitätsstudien bezüglich des Einflusses sich verändernden Klimas und tektonischer Zustände auf die tiefe Ozeanzirkulation und den Sedimenttransport durchgeführt werden. Müller-Michaelis und Uenzelmann-Neben (2014) führten Variabilität im Sedimenttransport in der Eirik Drift auf Veränderungen in der Stärke und des Strömungspfades des WBUC zurück, welche durch unterschiedliche Gebiete der Tiefenwasserbildung hervorgerufen wurden. Diese Hypothese kann mit dem regionalen Model getestet werden und die klimatologischen Ursachen für die Veränderung der Gebiete der Tiefenwasserbildung können identifiziert werden. Der Strömungspfad des WBUC ist zusätzlich durch tektonische Veränderungen beeinflusst, z.B. die Subsidenz des Grönland-Schottland-Rückens oder der Schließung des Zentralamerikanischen Durchflusses. Der Einfluss tektonischer Veränderungen auf die Stärke und Strömungspfade des WBUC als auch auf Sedimentationsraten und Korngrößen wird in diesem Projekt betrachtet. Wir werden daher eine Verbindung zwischen Sedimentationsraten und Korngrößen, wie sie in den Bohrkernen von Sites 646 und U1305-1307 gemessen wurden, und klimatologisch und tektonisch hervorgerufener Änderungen der Geschwindigkeiten und Strömungspfade des WBUC herstellen.
Problem: umweltbedingte Aenderungen der Gewaesseroekologie, Aenderung der Fischbestandssituation, Beeinflussung der natuerlichen Reproduktion, schwankende Ertragslage; Zielsetzung: Erarbeitung von Bewirtschaftungsgrundlagen unter Beruecksichtigung der Umweltbedingungen; Methoden: Versuchsfischereien, Echolotuntersuchungen, populationsdynamische Untersuchungen.
Eine Gruppe internationaler Wissenschaftler hat im Frühjahr 2015 an dem pazifischen Tropensee Towuti (Sulawesi, Indonesien) ein umfangreiches Forschungsprojekt begonnen. Aus einem vollständigen Sedimentprofil sollen die Umweltbedingungen der vergangenen fünf bis sechs Glazial-Interglazial-Zyklen (ca. 650.000 Jahre) untersucht und die tektonische und evolutionäre Geschichte des Sees erforscht werden. Vorstudien an seebodennahen Sedimenten zeigten, dass Klimaschwankungen von niederschlagsreichen (warmen) zu trockenen (kalten) Perioden innerhalb der letzten 60.000 Jahren anhand geophysikalischer und geochemischer Parameter nachgewiesen werden können. Um diese Studien bis auf den Zeitpunkt der frühen Seeablagerungen auszuweiten, wurden im Rahmen des Lake Towuti Bohrprojektes an drei Lokationen Kernbohrungen bis zu einer Tiefe von 174 m unter Seeboden abgeteuft. Um wichtige Sedimentparameter auch unter in situ Bedingungen bestimmen zu können, wurden an zwei der Bohrlokationen Bohrlochmessungen durchgeführt. Im Rahmen des Projektes sollen die dabei gewonnenen Bohrlochdaten mit Hilfe von paläoklimatischen Untersuchungen ausgewertet werden. Als potentiell geeignete Proxies eignen sich mit hoher Wahrscheinlichkeit die Gehalte an K und U sowie magnetische Suszeptibilität und spezifischer elektrischer Widerstand. Im Rahmen einer umfassenden Multi-Proxy-Studie sollen die gewonnenen Ergebnisse der verschiedenen Arbeitsgruppen evaluiert und zu einem einheitlichen Bild zusammengefasst werden.Darüber hinaus sollen klimasensitive Parameter mit Hilfe von zyklostratigraphischen Analysen untersucht werden. Das Ziel dabei ist das Erstellen eines Alter-Tiefen-Modells unter Berücksichtigung von Datierungsergebnissen (z.B. an Tephren). Eine Herausforderung bei der Analyse der Lake Towuti Sedimente ist die gelegentliche Unterbrechung der kontinuierlichen, pelagischen Sedimentation durch Tephra-Schichten. Erfahrungen aus dem früheren Projekt Lake Van in der Türkei zeigen jedoch, dass eine erfolgreiche zyklostratigraphische Analyse trotz zahlreicher Tephra-Schichten möglich ist. Weitere, insbesondere für die Projektgruppe, wertvolle Datenauswertungen umfassen: a) die Erstellung eines kontinuierlichen lithologischen Profils mit dem z.B. Datenlücken bei Kernverlusten geschlossen werden können, b) die Identifizierung von Tephra-Schichten, die wichtige Zeitmarker für das Altersmodell darstellen, c) die Korrektur von Kernteufen, die durch Bohrungsartefakte oder Druckentlastung ungenau sein können und d) die Kalibrierung der Seeseismik (Transformation von seismischen Laufzeiten in Tiefen) aus seismischen Messungen im Bohrloch.
Das Projekt zielt darauf ab, die komplexen sozio-ökologischen Transformationsprozesse aus supra-regionaler und kulturübergreifender Perspektive zu entflechten und insbesondere die Rolle abrupten Klimawandels und sozio-ökologischer Krisen, die vergangene Transformationsprozesse beeinflussen, zu analysieren. Im Fokus ist dabei zunächst das sog. 4.2 ka-Event und dessen Auswirkungen im westmediterranen Raum. Zur Anwendung kommen dabei a) geologische Analysen zu quantifizierbaren Proxies an marinen Klimaarchiven, um hydroklimatischen Wandel, z. B. Niederschlag (Analysen zu dD von n-Alkanen aus Pflanzenwachsen), saisonale Veränderungen der Seeoberflächentemperatur (SST) (Uk37', planktonische Foraminiferen/ d18O) und Wandel der Hydrographie zu rekonstruieren und b) die Analyse archäologischer und paläo-ökologischer Daten.
Digitale Oberflächenmodelle der Sedimentschichten des Seebeckens (320 km2) und der Aufbau von Zeitreihen zur Untersuchung der Dynamik von Sedimentations- versus Abtrags-Prozessen im offenen See (150 km2) und in den zweitgrößten zusammenhängenden Schilfgebieten Europas (170 km2) dienen der detaillierten Erfassung und Analyse von hydrologisch-limnologischen sowie habitat-ökologischen Parametern in diesem grenzüberschreitenden UNESCO-World Heritage Site.
Die 'Innsbrucker Föhnstudien 1-4' am Anfang des 20. Jahrhunderts leisteten Pionierarbeit zum Verständnis von Föhn, eines starken, böigen und oft warmen und trockenen Windes im Lee von Gebirgen. Am Ende des 20. Jahrhunderts wurde im Rahmen des internationalen 'Mesokaligen Alpinen Programms' (MAP) Föhn in bisher unerreichtem Detail und Vollständigkeit vermessen. Daten aus MAP und aus einem kleineren Programm zur Untersuchung des Föhns (örtlicher Name: Bora) entlang der adriatischen Küste halfen unserem Projekt, den 'Innsbrucker Föhnstudien 5', herauszufinden, wie und warum Luft im Lee des Gebirges hinunter'fällt' und dabei immer schneller wird, wie häufig Föhn auftritt und wie gut er vorausgesagt werden kann. Unsere Forschungsarbeiten ergaben ein nahezu vollständiges Bild des Föhns, das wir aus Puzzleteilen früherer Föhnforschungen und von MAP zusammentrugen. Föhn läßt sich am besten mit Wasser vergleichen, das in einem Fluss oder einem See langsam auf ein Wehr zuströmt, dort immer schneller und gleichzeitig auch viel dünner (meist weniger als 1m) wird und hinunterstürzt. Luft verhält sich ähnlich, nur ist die Luftschicht, die als Fallwind hinter dem Gebirgskamm hinunterstürzt, typischerweise hunderte Meter dick. Während die Bauingeneure den Oberrand des Wehrs glatt bauen, sind Gebirge zerklüftet und voller Einschnitte. Luft wird natürlich zuerst durch solche Einschnitte und Pässe strömen, bevor sie über den Kamm fließt. Wir konnten zeigen, dass die berühmten Föhnorte unserer Erde alle im Lee von Gebirgeseinschnitten liegen. Auch für einen erfahrenen Meteorologen ist es nicht immer leicht, Föhn von einem nächtlichen Hangwind zu unterscheiden, der dadurch entsteht, dass die Luft durch Ausstrahlung schwerer wird. Ob Föhn blies, hatte man bisher immer subjektiv anhand des zeitlichen Verlaufs von Windgeschwindigkeit und -richtung, Temperatur und relativer Feuchte bestimmt. Das hatte 2 Nachteile: das Resultat hing davon ab, wer die Bestimmung vornahm, und außerdem war es zu zeitaufwendig, Jahrzehnte von Daten oder Daten von mehreren Föhnorten händisch zu klassifizieren. Wir entwickelten erstmals einen objektiven, zuverlässigen Computeralgorithmus zur Föhnbestimmung. Damit waren wir in der Lage, Föhnklimatologien auf beiden Seiten des Alpenhauptkamms zu erstellen. Im windigsten Ort (Ellbögen ca. 10 km südlich von Innsbruck) bläst der Föhn im Jahresschnitt während 20Prozent der Zeit. Auch die größten Computer sind nicht mächtig genug, alle Täler und Einschnitte der Gebirgszüge wiederzugeben und dort die Wetterdetails vorherzusagen. Föhn im Wipptal ist z.B. gar nicht direkt enthalten. Trotzdem finden sich Spuren, mittels derer wir wiederum objektiv die Wahrscheinlichkeit für Föhn voraussagen können. Auch 3 Tage in die Zukunft ist diese Föhnvorhersage praktisch gleich gut wie für den ersten Tag. Erst ab dem vierten Tag nimmt die Vorhersagegüte dann deutlich ab.
Spurenelemente wie Zink, Kupfer, Arsen, Chrom werden ueber verschiedene Quellen in die Gewaesser eingetragen. Um das Schicksal und die moeglichen Auswirkungen dieser Elemente zu beurteilen, muessen die relevanten chemischen Zusammenhaenge bekannt sein. In einem eutrophen See (Greifensee) werden die Kreislaeufe dieser Elemente im Zusammenhang mit der Produktion von Biomasse und mit dem Auftreten anoxischer Verhaeltnisse untersucht. Untersuchungen zur Speziierung in der Wassersaeule, zur Bindung an verschiedenen Partikeln und zur Sedimentation werden durchgefuehrt.
Die Rolle der Fische beim Energie- und Naehrstoffumsatz soll einerseits im Hallwilersee (z.B. Grazing-Effekt) und andererseits in der Glatt (Forschungs-Schwerpunkt 'Fliessgewaesser') untersucht und quantitativ erfasst werden. Dabei geht es in erster Linie um die Frage, welchen Einfluss die Fische auf Zusammensetzung und Abundanz der jeweiligen Futterorganismen wie Zooplankton oder Benthos ausueben und welchen Beitrag sie an die Remobilisation von Naehrstoffen leisten. Die Arbeiten sollen in enger Zusammenarbeit mit der Fachabteilung Hydrobiologie/Limnologie durchgefuehrt werden.
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