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s/semiarides-gebiet/Semiarides Gebiet/gi

Sonderforschungsbereich 1211 (SFB): Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit

Ziel dieses Projekts ist es, die Forschung im Bereich der wechselseitigen Beziehung zwischen biologischer Evolution und Landschaftsevolution maßgeblich voranzutreiben. Arbeitsgebiete sind aride bis hyperaride Systeme, in denen sowohl biologische Aktivität als auch Erdoberflächenprozesse vorwiegend und sehr stark durch die Verfügbarkeit von Wasser limitiert sind. In diesem Projekt sollen die Schlüsselmerkmale biologischer Aktivität in extrem wasserlimitierten Habitaten der Erde identifiziert und Erdoberflächenprozesse, die unter nahezu wasserfreien Bedingungen ablaufen, charakterisiert werden. Die Bestimmung kritischer Schwellenwerte der Umweltbedingungen, die eine biologische Kolonisation und/oder Landschaftstransformationen erlauben, stellt ein wesentliches Ziel dar. Das zeitliche und räumliche Muster biologischer Kolonisation und Isolation wird zusammen mit der Chronologie der Landschaftsentwicklung in Bezug zur auschlaggebenden gemeinsamen Triebkraft, dem (Paleo-) Klima, untersucht. Diese Ziele sollen durch: (i) paleoklimatische Rekonstruktion und Observation des gegenwärtigen Klimas, zur Entwicklung geeigneter Klimamodelle, (ii) Erfassung der biogeographischen Migrationsgeschichte, Phylogenie (Pflanzen, Insekten, Protisten und Bakterien) und deren molekularer Datierung und (iii) räumliche Erfassung, Prozesscharakterisierung und Datierung von (fossilen) Landschaftselementen (Entwässerungssysteme, Hänge, fluviale und aeolische Sedimente, Böden), angegangen werden. Die Datierung geologischer Archive (i & iii) erfordert eine innovative (Weiter-) Entwicklung isotopengeologischer Methoden, welche entsprechend durchgeführt werden sollen.Es werden u.a. wesentliche Beiträge zu den sich entwickelnden Konzepten des evolutionären Timelags (Guerreo et al. 2013, PNAS 110, 11469-11474), des Einflusses geographischer Barrieren auf klimabedingte Speziesmigration (Burrows et al. 2014, Nature 507, 492-495), der Biogeomorphologie (Corenbilt et al. 2011, Earth Sci. Rev. 106, 307-331), sowie der Entwicklung neuer Methoden zur Datierung und Prozesscharakterisierung von Erdoberflächenprozessen und biologischer Evolution erwartet.

Ackerbauern und mobile Tierhaltung in Zentral- und Nord-Benin: Nutzungskonflikte und Landesentwicklung

Die Konflikte zwischen seßhaften Ackerbauern und mobilen Tierhaltern (Nomaden) im ressourcenarmen Sahel erfuhren wohl erstmals im Zuge der extremen Trockenheit Anfang der siebziger Jahre überregionale Beachtung. Sie wurden meist als Folge wie auch als Ursache der Dürrekatastrophe bewertet. Doch diese Konflikte im Sahel sind in ihrer strukturellen Anlage weit älter und komplexer verursacht. Erstens haben sie ihre Wurzeln in vorkolonialen und (vor allem erzwungenen)kolonialzeitlichen Wander-/ Umsiedlungsbewegungen sowie auch in vielfältigen politischen und administrativen (z.B. bodenrechtlichen) Eingriffen der jeweiligen Kolonialverwaltungen und der nationalen Regierungen der Region. Zweitens resultieren sie in jüngerer Vergangenheit aus der Landokkupation der lokalen und städtischen Eliten. Drittens trugen nicht unmaßgeblich selbst wohlmeinende Maßnahmen der internatonalen Entwicklungshilfe zur Auslösung und Verstärkung dieser Konflikte um die knappen existenzsichernden Ressourcen bei. Und viertens seien die (konkurrierenden) Existenz-/Überlebenszwänge herausgestellt, denen die verschiedenen Gruppen auf unterster regionaler und sozialer Ebene innerhalb des Sahel seit der Dürrekatastrophe Anfang der siebziger Jahre - und trotz zwischenzeitlicher Feuchtjahre - scheinbar unabwendbar und verstärkt ausgesetzt sind. Diese Konflikte wirken bis in die Gegenwart fort und stellen ein entscheidendes Hemmnis für eine nachhaltige Landesentwicklung dar. Mit dieser für alle Sahel-Staaten geltenden Konfliktsituation beschäftigt sich das vorliegende Vorhaben am Beispiel Zentral- und Nord-Benins.

Sonderforschungsbereich (SFB) 1211: Evolution der Erde und des Lebens unter extremer Trockenheit, Teilprojekt C03: Bodendynamik und Hangprozesse

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Identifizierung und Charakterisierung der Hangprozesse in ariden und hyperariden Regionen. Zentrale Fragen betreffen die Kontinuität/Diskontinuität und Ausmaß/Frequenz der Prozesse. Ebenso Hangbewegung, Verwitterung und Bodenbildung und deren Schwellenwerte sind zu quantifizieren. Die langfristige Erhaltung der Landschaft weist auf Prozesse/Faktoren hin, die die oberste Erdoberfläche stabilisieren, welche es zu untersuchen gilt. Der Zeitbereich über den die Hangprozesse im Arbeitsgebiet integrieren erstreckt sich vom Miozän bis zum Pleistozän, in Abhängigkeit von den langfristigen Erosionsraten.

Modelling water and salt balances in arid and semi-arid regions

Modelling of the water and salt fluxes through an agriculturally used basin in China in order to quantify the salination process and to give advice to the local authorities on how to manage their natural resources (water and soil) in a sustainable way

Artenschutzprojekt für den Wachtelkönig

Ziel des Projektes ist die aktuelle Bestandserfassung dieser geheimnisvollen, nachtaktiven, hochgradig gefährdeten Vogelart, die nur noch in ausgewählten Landschaftsbereichen Sachsen-Anhalts nennenswerte Brutbestände aufweist. Für viele Menschen ist der nur wenig mehr als drosselgroße, braun gefärbte Wachtelkönig nur ein 'Phantom, da er sich nur äußerst selten außerhalb der dichten Wiesenvegetation aufhält. Dabei kannte man die aufgrund ihrer Lautäußerungen volkstümlich als 'Wiesenknarrer bezeichnete Rallenart früher als häufigen Vogel der Wiesen in Flussauen. Der Wachtelkönig (sein lateinischer Name 'Crex crex ist dem lauten Ruf des Männchens nachempfunden) verdient heute unsere volle Aufmerksamkeit. Er leidet, wie kaum ein anderer, unter intensiver Landwirtschaft, Grünlandumbruch und Grundwasserabsenkung sowie der Zersiedelung und Eindeichung einst großflächiger Überschwemmungsgebiete und zählt mittlerweile zu den global gefährdeten Vogelarten. Die Mahd oder Beweidung in den Brutgebieten der Art, die aufgrund des Klimawandels und dem zeitigen Absinken der Wasserstände zunehmend schon im Mai und Juni stattfinden, bedeuten vielfach den Verlust des Nestes oder den Tod der Jung- und Altvögel, welche Weidetieren oder Mähgeräten nicht rechtzeitig ausweichen können. Der Bestand der Art umfasst in Sachsen-Anhalt nach aktuellen Hochrechnungen vermutlich nicht mehr als 100 bis 150 rufende Männchen, deren Stimme zwischen Mitte Mai und Ende Juni nachts aus Flussauen der Saale, Elster, Elbe und Havel erschallt. Die Vögel versuchen mit ihrer minutenlang vorgetragenen Rufreihe überfliegende Weibchen anzulocken. Deshalb sind die Rufe sehr laut und können auch vom Menschen unter guten Bedingungen bis in einbem Kilometer Entfernung noch gehört werden. Einige Vögel nutzen neben Feuchtgrünländern aber auch Brachen, ungenutzte Gewerbegebiete, Äcker und Röhrichte zur Brut, weshalb in Sachsen-Anhalt - mit Ausnahme des Hochharzes, der Wälder und Trockengebiete sowie Ortschaften - nahezu flächendeckend nach der Art gesucht werden soll. Besonders in den Europäischen Vogelschutzgebieten, von denen im Land mehr als ein Dutzend von der Art besiedelt werden, will der NABU alles daran setzen, die Brutbedingungen für die Art entscheidend zu verbessern. Eine punktgenaue Kartierung der rufenden Männchen ist nötig, um gemeinsam mit den zuständigen Naturschutzbehörden und dem jeweiligen Landwirt Nestschutzzonen festzulegen, in denen die Weibchen ungestört brüten und ihre bis zu zehn Jungen großziehen können. Wie Studien aus England belegen, kann damit der Bestand der seltenen und gefährdeten Art nachhaltig positiv beeinflusst werden.

Vegetationskundliche Untersuchungen zu Waldpotential und Landschaftsgeschichte hochasiatischer Trockengebiete ('Upper Mustang', Nepal)

Im August und September 2001 soll ein auf nepalischem Staatsgebiet gelegener und bis vor kurzem nicht zugänglicher Teil der Hochgebirgshalbwüste des Tibetischen Himalaya bezüglich seiner Wald- und Baumrelikte vegetationskundlich untersucht werden: Isolierte Vorkommen von Juniperus indica geben Anlaß zur Annahme, daß ein Trockengebiet, dessen Klimastationen 153-210 mm Jahresniederschlag verzeichnen, potentiell zumindest Offenwald haben könnte. Das Vorhaben zielt damit auf grundsätzlich neue Erkenntnisse über die Trockengrenze des Waldes. Mittels Pollenanalyse von Seggentorfen (in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. H.-J. Beug, Göttingen) soll die Klima-, Vegetations- und Kulturlandschaftsgeschichte eines Teilraumes des Tibetischen Himalaya erstmals rekonstruiert werden. Die Untersuchungen ordnen sich damit ein in die 'Human Dimension of Global Change' - die Nichtnachhaltigkeit des Ressourcenmanagements vor allem in Grenzräumen wie der Trockengrenze des Waldes.

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.

Jungholozäne fluviale Dynamik und Kulturlandschaftsentwicklung am Rio Grande de Nazca, Süd-Peru

Für die ariden Grenzbereiche der Ökumene wird eine besonders enge Kopplung zwischen physischen Umweltfaktoren und gesellschaftlicher Entwicklung diskutiert. Für die nordperuanische Küstenwüste deuten zahlreiche Arbeiten auf einen Zusammenhang zwischen Einschnitten in der kulturellen Entwicklung und El Nino induzierten, episodisch auftretenden katastrophalen Hochwasserereignissen, die den Bewässerungsfeldbau in Mitleidenschaft gezogen haben. Auch aus der süd-peruanischen Küstenwüste gibt es erste Hinweise auf klimainduzierte extreme Naturereignisse. Im Rahmen des beantragten Vorhabens soll über die geomorphologische Analyse der fluvialen Ablagerungen von 1. ausgewählten Fremdlingsflüssen und 2. autochthonen episodisch durchflossenen Tiefenlinien eine Hochwasserchronologie für das Einzugsgebiet des Rio Grande de Nazca (14 Grad 30'S) erarbeitet werden. Um mögliche Auswirkungen auf den Bewässerungsfeldbau zu belegen, wird drittens in Transekten die Verzahnung von Hochwasserablagerungen und Sedimenten, die dem Bewässerungsfeldbau zuzuordnen sind, untersucht. Die Untersuchungen werden dazu beitragen, die Klimaentwicklung und die Mensch-Umwelt-Interaktion in der peruanischen Küstenwüste im Jungholozän besser zu fassen.

Die Rolle von Petrichor, der Duft von Regen, in Wüstenökosystemen und die Folgen unter der globalen Erwärmung

In Wüstenökosystemen wird die zeitliche Dynamik durch Nass-Trocken-Zyklen bestimmt, und diese werden durch den Klimawandel zunehmend gestört. Niederschläge in Wüstenökosystemen lösen einen unmittelbaren CO2-Anstieg aus, verbunden mit erheblichen Emissionen von Petrichor, dem "Geruch von Regen". Dieser erdige Geruch setzt sich aus verschiedenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) zusammen, die mit dem Wind über große Entfernungen transportiert werden. Die Wassertröpfchen, die mit trockenen Böden in Berührung kommen, setzen zuvor gebundene VOCs frei und regen Bakterien und Pilze zur Neuproduktion von VOCs an. Sechzig Jahre nach der ersten Beschreibung von Petrichor ist immer noch wenig über seine Rolle in der Bodenökologie und seine Bedeutung für die Atmosphärenchemie bekannt.Biotische Interaktionen zwischen Mitgliedern mikrobieller Gemeinschaften im Boden erfolgen durch den Austausch von Signalmolekülen. Flüchtige Signale wirken auf einer größeren räumlichen Skala als lösliche Verbindungen und werden zunehmend als entscheidende Infochemikalien zur Vermittlung von intra- und interspezifischen Interaktionen zwischen Bodenmikrobiota anerkannt. Dennoch ist wenig über die spezifischen Funktionen von VOCs und ihre Rolle bei der Vermittlung von Wechselwirkungen zwischen Organismen bekannt, insbesondere in Trockengebieten.Die Emissionen von Petrichor aus Trockengebieten wie der Negev-Wüste (Israel) werden sich in naher Zukunft verändern, da die Niederschlagsmenge bis 2050 voraussichtlich um ~40 % zunehmen wird. Biogene flüchtige organische Verbindungen (VOC) - insbesondere Terpenoide und Benzoide - sind als wesentliche Akteure der Atmosphärenchemie bekannt und beeinflussen das Klima durch Wolkenbildung und die Entstehung sekundärer organischer Aerosole die Strahlungsenergie absorbieren und streuen. Mikrobielle Bodengemeinschaften dominieren die Wüstenökosysteme, die sich über 20 % der Erdoberfläche erstrecken. Daher ist es dringend erforderlich, die Rolle der mikrobiellen Gemeinschaften im Wüstenboden für die Chemie der Atmosphäre zu untersuchen. Unser Ziel ist es, die Quellen, Regulierungsmechanismen und Kontrollfaktoren der VOC-Emissionen in Wüstenökosystemen zu verstehen, was für die Erstellung umfassender globaler Klimaprojektionsmodelle von größter Bedeutung ist. Zu diesem Zweck wollen wir Veränderungen in der Petrichor-Zusammensetzung entlang eines Trockenheitsgradienten in der Negev-Wüste (Israel) quantifizieren und charakterisieren, die gesamte aktive mikrobielle Gemeinschaft (Eukaryonten, Prokaryonten, Archaeen) nach Niederschlagsereignissen in den Biokrusten der Wüste und in tieferen Bodenschichten identifizieren, mit Hilfe von Netzwerkanalysen Kandidaten für die Produktion von und die Reaktion auf VOC ermitteln und die Rolle der VOC durch Experimente mit mikrobiellen Isolaten und durch die Anwendung von Inhibitoren der wichtigsten Petrichor-VOC in Böden verifizieren und die globalen Auswirkungen der Petrichor-Emissionen hochskalieren.

Nachhaltigkeitsbewertung der Bewässerungslandwirtschaft: Rebound-Effekte im halbtrockenen Usbekistan

Hauptziel des Projektantrages ist die Untersuchung der Nachhaltigkeit der Bewässerungslandwirtschaft in den semiariden Regionen Usbekistans durch die Bewertung neuer wassersparender Technologien und ihrer Rebound-Effekte mit Fokus auf Belastungen durch den Klimawandel. Das spezifische Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Einführung wasser- und energiesparender Bewässerungstechnologien zu untersuchen und mögliche Rebound-Effekte zu quantifizieren. Die spezifischen Projektaktivitäten sind in vier Arbeitsprogramme gegliedert: (1) Bestandsaufnahme und vorbereitende Arbeiten - eine allgemeine Analyse der aktuellen Situation bei der Einführung von Bewässerungstechnologien und Auswahl von Fallstudien; (2) Dokumentation und Bewertung von wasser- und energiesparenden Technologien; (3) Untersuchung einer Ex-ante-Folgenabschätzung für ein nachhaltiges Wasser- und Energiemanagement, einschließlich möglicher Rebound-Effekte sowie Projektionen für die Zukunft mit Stakeholdern; (4) Synthese und Validierung der Ergebnisse der Folgenabschätzung und Identifizierung von Schlüsselfaktoren für ein nachhaltiges Management von wasser- und energiesparenden Technologien. Innovative Ansätze, wie die Fuzzy-set qualitative comparative analysis (fsQCA) und das Water Evaluation and Planning System (WEAP)-Modell, werden für die Kontextanalyse eingesetzt und mit einer gut etablierten partizipativen Folgenabschätzungsmethode kombiniert.Das vorgeschlagene Forschungsprojekt wird einen Beitrag zu den Zielen der Initiative "Grünes Zentralasien" leisten, insbesondere im Hinblick auf eine effizientere Wassernutzung und bessere technische Lösungen. Eine kürzlich von der usbekischen Regierung ergriffene Initiative - die Verabschiedung der Strategie zur Entwicklung der Wasserressourcen 2020-2030, die vorsieht, dass bis 2030 wassersparende Bewässerungstechnologien auf 2 Mio. ha (ca. 50 % der gesamten bewässerten Fläche) installiert werden sollen - wird die Landwirte wahrscheinlich dazu ermutigen, diese Technologien einzusetzen. Allerdings können diese Reformen auch zu einem Anstieg des Wasser- und Energieverbrauchs bei der Nahrungsmittelproduktion führen. Es gibt immer mehr Belege dafür, dass Effizienzverbesserungen bei der Bewässerungswassernutzung mit Rebound-Effekten einhergehen können, d.h. mit Verhaltensänderungen bei Landwirten und Verbrauchern, die die erwarteten Ressourceneinsparungen ganz oder teilweise ausgleichen. Daher sollten die Forschungsergebnisse zum Ex-ante-Wasserverbrauch und zur Rehabilitierung und Erhaltung der Bodengesundheit in den Trockengebieten Usbekistans evidenzbasiertes Wissen über die beabsichtigte und tatsächliche Nachhaltigkeit von neu installierten wasser- und energiesparenden Technologien liefern.

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