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Untersuchungen ueber die Eignung von Wildrasenmischungen zur Begruenung extremer Standorte

Zweck und Ziel: Extreme Standorte, die haeufig in Zusammenhang mit der Lagerung von Baggergut, dem Anschuetten von Daemmen usw entstehen, koennen oft nur durch eine Rasenansaat rasch wieder in die umgebende Landschaft eingegliedert und gleichzeitig vor Erosion geschuetzt werden. Ziel dieser Untersuchungen ist die Ermittlung geeigneter, vor allem trockenheitsvertragender Wildrasenmischungen zur pflegeextensiven Begruenung und dauerhaften Festlegung unterschiedlicher Bodensubstrate. Ausfuehrung: Durchfuehrung von Gelaendeversuchen mit langfristiger Beobachtung, Untersuchung und nachfolgender Auswertung. Ergebnisse: Der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens 1983 durchgefuehrte Versuch auf einer Materialdeponie (Buntsandstein, Muschelkalk) am Neckar laesst aus Entwicklungszeitgruenden noch keine endgueltige Beurteilung zu. Es konnte bisher festgestellt werden, dass der hohe Kleeanteil im Saatgut fuer den Buntsandsteinbereich zunaechst eine Verdraengung anderer Arten bewirkte und das Ziel, einen Trockenrasen anzusiedeln, nicht erreicht wurde. In der Zwischenzeit verzeichnen jedoch auch andere Gras- und Kraeuterarten wieder hoehere Anteile im Bestand. Das hat insgesamt zu einer vollstaendigen Begruenung dieser Flaechen gefuehrt. Im Muschelkalk breitet sich der Trockenrasen weiterhin nur langsam aus, was aber vor allem auf den hohen Anteil an grobkoernigen Substrat zurueckzufuehren ist. Wo sich feinteiliges Material hinter groberem Substrat ansiedeln kann, setzt unmittelbar auch eine Vegetationsentwicklung ein. Hier sind es vor allem die Graeser und einige wenige Kraeuter, die unter den exponierten Bedingungen hoehere Anteile am Bestand einnehmen.Die Untersuch

Development of Enhanced Extension Possibilities for Micro Turbine Drilling in Mauerstetten, Teilvorhaben: Entwicklung eines Bohrlochmesssystems zur Überprüfung der Ergebnisse des DEEP MTD Verfahrens

In diesem Arbeitspaket soll ein spezifisches Bohrlochmesssystem entwickelt werden, mit welchem der Erfolg des DEEP MTD Verfahrens in der Tiefbohrung Mauerstetten gemessen werden soll, welches aber auch in anderen geothermischen Explorationsbohrungen eingesetzt werden kann. Die Solexperts GmbH wird zusammen mit der Solexperts AG im Unterauftrag dieses Bohrlochmesssystem für hydraulische In-Situ Versuche entwickeln, herstellen und testen. Die Messergebnisse in der Bohrung dienen als Grundlage der weiteren Verbesserung des MTD Verfahrens und liefern einen wertvollen Beitrag für das hydrogeologische Modell. Die Entwicklung umfasst eine elektrische downhole Steuerung (EHVU), downhole Ventile (SIT), eine Datenübertragung und Telemetrie, sowie ein System für die abschnittsweise Abdichtung von Bohrlochabschnitten (Doppelpackereinheit). Das System muss die Randbedingungen der etwa 4000 m tiefen Bohrung in Mauerstetten erfüllen (ca. 125 Grad C). Die unterbeauftragte Solexperts AG besitzt schon eine Systemdesignstudie (Bearbeitungszeit von ca. 1.5 Jahre) welches sie im Falle einer Förderung kostenneutral in das Projekt einbringen wird. Diese Studie umfasst das Gesamtsystem (kleinere Anpassungen sind pendent) und ein Grobdesign für die EHVU. Die zur Versuchsdurchführung nötige Mess- und Steuereinheit (EHVU) und der dazugehörende Downhole-Ventilblock (SIT) bilden das innovative Herzstück des Messsystems und befinden sich über der Doppelpackereinheit. Die EHVU und das SIT müssen noch entwickelt werden (Aufgabe Solexperts GmbH). Die Solexperts AG entwickelt das Gesamtsystem und baut den Protottyp. Die einzelnen Komponenten, sowie den Prototyp des Gesamtsystems wird die Solexperts GmbH im Autoklav in Bochum unter realistischen in-Situ Randbedingungen testen. Die Feldarbeit in Mauerstetten wird von beiden Firmen gemeinsam durchgeführt werden.

Effect of habitat fragmentation on reptiles in South East Asia

Fragmentation of the natural environment has contributed to major biodiversity loss in South East Asia. Reptiles represent a significant biomass and occupy important functions in our ecosystem. However, these organisms are highly sensitive to relatively minor changes in temperature and habitat alteration. In this study we will investigate the effects of habitat fragmentation and potentially climate change on agamids at several sites in Southeast Asia. We will identify the species richness of agamids, their habitat use, and their diet. By using morphometrics, we aim to correlate morphology and habitat use and diet to explore the ecological niches these lizards occupy. We will also test for microhabitat preferences and optima to understand the ecological impacts on these species caused by forest fragmentation. We hope to use this approach to lay the foundations for macro-ecological modelling proving insights into future distributions and the impact of habitat connectivity.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Phosphorus transport along soil pathways in forested catchments

Phosphorus (P) is an essential nutrient for living organisms. Whereas agriculture avoids P-limitation of primary production through continuous application of P fertilizers, forest ecosystems have developed highly efficient strategies to adapt to low P supply. A main hypothesis of the SPP 1685 is that P depletion of soils drives forest ecosystems from P acquiring system (efficient mobilization of P from the mineral phase) to P recycling systems (highly efficient cycling of P). Regarding P fluxes in soils and from soil to streamwater, this leads to the assumption that recycling systems may have developed strategies to minimize P losses. Further, not only the quantity but also the chemistry (P forms) of transported or accumulated P will differ between the ecosystems. In our project, we will therefore experimentally test the relevance of the two contrasting hypothetical nutritional strategies for P transport processes through the soil and into streamwater. As transport processes will occur especially during heavy rainfall events, when preferential flow pathways (PFPs) are connected, we will focus on identifying those subsurface transport paths. The chemical P fractionation in PFPs will be analyzed to draw conclusions on P accumulation and transport mechanism in soils differing in their availability of mineral bound P (SPP core sites). The second approach is an intensive streamwater monitoring to detect P losses from soil to water. The understanding of P transport processes and P fluxes at small catchment scale is fundamental for estimating the P exports of forest soils into streams. With a hydrological model we will simulate soil water fluxes and estimate P export fluxes for the different ecosystems based on these simulations.

Trinkwassersammelstrategien im frühbronzezeitlichen Jawa (NO-Jordanien): Experimentelle Anwendungen archäologischer, speläologischer und geophysikalischer Methoden in der Identifikation und Erforschung natürlicher Zisternen

Im Umfeld der frühbronzezeitlichen befestigten Höhensiedlungen in der Basaltwüste Nordostjordaniens wurden die bislang ältesten komplexen hydraulischen Anlagen Vorderasiens entdeckt. Mit diesen Systemen wurde in den Regenzeiten der Oberflächenabfluss gesammelt, um damit Terrassengärten zu bewässern und Wasser in offenen Reservoirs zu speichern. Während das in offenen Reservoirs gespeicherte Wasser sich zum Tränken des Viehs und als Brauchwasser eignete, ist es für den menschlichen Konsum ungenießbar. Wie die Versorgung der Bewohner der befestigten Höhensiedlungen mit Trinkwasser ausgesehen hat, ist bislang nicht geklärt und soll im Rahmen dieses Projektes untersucht werden. Als eine mögliche Strategie zur Trinkwasserversorgung könnte die Nutzung von Lavahöhlen als natürliche Zisternen in Betracht gezogen werden. Solche Lavahöhlen, in denen sich zur Regenzeit Wasser sammelt, welches dort unter Sonnenlichtabschluss lange genießbar bleibt, sind an einigen Stellen in der Basaltwüste Nordostjordaniens nachgewiesen und werden teilweise auch traditionell von Beduinen zur Wasserversorgung genutzt. Die durch jüngste Raubgrabungen erfolgte Aufdeckung dreier natürlicher Kavernen unter der Siedlungsoberfläche der frühbronzezeitlichen befestigten Höhensiedlung Jawa, lieferte nun erste Hinweise auf eine mögliche Existenz von Lavahöhlen unter der Siedlungsoberfläche einer befestigten Höhensiedlung. Das Projekt verfolgt das Ziel, diese Entdeckung zu verifizieren, in dem diese Höhlen in Jawa archäospeläologisch dokumentiert und archäohydrologisch auf ihre mögliche Funktion als Trinkwasserspeicher untersucht werden. Darüber hinaus sollen für die Weiterentwicklung bzw. Anpassung geophysikalischer Methoden zur Lokalisierung von verborgenen Lavahöhlen unterschiedliche geophysikalische Methoden experimentell in Testbereichen im Umfeld der bekannten Höhlen erprobt werden, um im Erfolgsfall in einem künftigen Projekt die verbleibenden Siedlungsareale von Jawa und einige der zeitgleichen befestigten Höhensiedlungen in der jordanischen Basaltwüste auf vergleichbare natürliche Zisternen hin zu untersuchen. Da die Kontrolle von Trinkwasserreservoirs in einer solchen ariden Region auch in der Frühbronzezeit einen erheblichen strategischen Vorteil bot, war sie möglicherweise eine Hauptursache für die Errichtung von Fortifikationen an diesen Siedlungsstandorten.

Polygons in tundra wetlands: state and dynamics under climate variability in Polar Regions (POLYGON)

Permafrost regions are strongly affected by ongoing global warming. The widely distributed Arctic patterned ground of polygonal wetlands underlain by permafrost is considered to be sensitive to environmental and climate changes. In a combined ecological and palaeo-ecological approach, modern, sub-recent and fossil ice-wedge polygons will be studied at three representative sites along a geographical gradient in the northeast Siberian lowlands in order to understand the temporal and spatial variations of polygon dynamics and their relation to climate change. In the proposed study design limnological, (palaeo-)ecological, pedological and cryological methods are tightly interconnected to assess modern and palaeo-environmental conditions and their main forcing parameters thoroughly. Terrestrial and aquatic species communities will be studied and cryogenic processes affecting polygonal landscape will be observed and evaluated. Results from the proposed project will allow predicting future environmental dynamics in permafrost regions. Extensive preparatory work including methodological tests, site visits and cooperation arrangements was performed by the applicants to ensure the feasibility of the project. The project will bring together German and Russian expertise in Arctic ecology and permafrost science complemented by international partners.

Konkurrenz und Reversibilität bei Sorptionsvorgängen, Teilprojekt A

Konkurrenz und Reversibilität bei Sorptionsvorgängen, Teilprojekt C

Schwerpunktprogramm (SPP) 527: Bereich Infrastruktur - International Ocean Discovery Program, Teilprojekt: Transport, Abtragung und Akkumulation von Sedimenten numerisch simuliert für Paleo-Ozeane und rekonstruiert von Bohrkernen der Eirik Drift (TRANSPORTED)

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.

Root distribution and dynamics and their contribution to subsoil C-fluxes

It has been suggested that dying and decaying fine roots and root exudation represent important, if not the most important, sources of soil organic carbon (SOC) in forest soils. This may be especially true for deep-reaching roots in the subsoil, but precise data to prove this assumption are lacking. This subproject (1) examines the distribution and abundance of fine roots (greater than 2 mm diameter) and coarse roots (greater than 2 mm) in the subsoil to 240 cm depth of the three subsoil observatories in a mature European beech (Fagus sylvatica) stand, (2) quantifies the turnover of beech fine roots by direct observation (mini-rhizotron approach), (3) measures the decomposition of dead fine root mass in different soil depths, and (4) quantifies root exudation and the N-uptake potential with novel techniques under in situ conditions with the aim (i) to quantify the C flux to the SOC pool upon root death in the subsoil, (ii) to obtain a quantitative estimate of root exudation in the subsoil, and (iii) to assess the uptake activity of fine roots in the subsoil as compared to roots in the topsoil. Key methods applied are (a) the microscopic distinction between live and dead fine root mass, (b) the estimation of fine and coarse root age by the 14C bomb approach and annual ring counting in roots, (c) the direct observation of the formation and disappearance of fine roots in rhizotron tubes by sequential root imaging (CI-600 system, CID) and the calculation of root turnover, (d) the measurement of root litter decomposition using litter bags under field and controlled laboratory conditions, (e) the estimation of root N-uptake capacity by exposing intact fine roots to 15NH4+ and 15NO3- solutions, and (f) the measurement of root exudation by exposing intact fine root branches to trap solutions in cuvettes in the field and analysing for carbohydrates and amino acids by HPLC and Py-FIMS (cooperation with Prof. A. Fischer, University of Trier). The obtained data will be analysed for differences in root abundance and activity between subsoil (100-200 cm) and topsoil (0-20 cm) and will be related to soil chemical and soil biological data collected by the partner projects that may control root turnover and exudation in the subsoil. In a supplementary study, fine root biomass distribution and root turnover will also be studied at the four additional beech sites for examining root-borne C fluxes in the subsoil of beech forests under contrasting soil conditions of different geological substrates (Triassic limestone and sandstone, Quaternary sand and loess deposits).

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