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Optimization of a Method for the Isolation of Chloroplasts from Fresh Plant Material for the Development of a Bioassay Test for the Determination of Pesticides in Water

Bio-assays are increasingly used in supplement to classical analyses to determine the effect of contamination of waters with herbicides, some of which have been shown to be able to determine herbicides within the limits in compliance with EC-ordonance for drinking water. Preliminary work carried out at the University of Bonn has demonstrated that contamination of different water systems can be identified using inhibition of the light dependent production of oxygen by chloroplasts. Further experiments at IRMM have shown a potential to transfer membrane systems of chloroplasts into stable powder that can be used to carry out such bio-assays. Results: A method has been developed tor the isolation and breakage ot chloroplasts that allow freeze drying of the thylakoid membranes. The photosynthetic activity of the lyophilized material was maintained to 86 - 95 per cent. This powder can be stored for over five month without loss of activity.

Produktion von Milch in Weide- oder Stallhaltung: Ein Verfahrensvergleich - Teilprojekt: Betriebswirtschaftliche Bewertung verschiedener Milchviehhaltungssysteme

Die Milchviehhaltung und Milcherzeugung hat für die niedersächsische Landwirtschaft eine große Bedeutung. Vor allem in den Grünlandregionen erzielen die landwirtschaftlichen Betriebe ihr Einkommen maßgeblich aus der Rinderhaltung. In der öffentlichen Wahrnehmung genießt die Milchrinderhaltung gegenüber anderen landwirtschaftlichen Nutztierhaltungen ein gutes Ansehen; positive Assoziationen der Verbraucher mit der Milchviehhaltung werden im Zusammenhang mit der Weidewirtschaft gesehen. De facto ist der Anteil von den Milchviehbetrieben, die den Tieren Weidegang erlauben, seit Jahren rückläufig. Weniger als 40 % der Kühe werden ganztägig geweidet. Die Konsequenzen des sukzessiven Übergangs von einer weidebasierten zu einer rein stallbasierten Micherzeugung werden zunehmend diskutiert; vielfach fehlen aber die Grundlagen für eine wissenschaftlich fundierte Auseinandersetzung. Ziel des Forschungsverbundes Systemvergleich Milch ist es daher, die Bedingungen und Leistungen Weide und Stall basierter Systeme grundlegend zu untersuchen. Die Untersuchungen betreffen die Tiergesundheit, das Verhalten und Wohlbefinden der Tiere, die Belastung mit Parasitosen, die Umsetzbarkeit der Futternährstoffe bei der ruminalen Fermentation, die optimierte Gestaltung der Weidewirtschaft zur Bereitstellung ausreichender Mengen und Qualitäten von Weidefutter und zur Verringerung von Nährstoffverlusten, die Konsequenzen verschiedener Milcherzeugungssysteme für Umwelt, Klima und Ressourceneffizienz, die betriebswirtschaftliche Bewertung der verschiedenen Milcherzeugungsoptionen sowie die Wahrnehmung und die Präferenzen der Konsumenten von Milch. Die wissenschaftlichen Arbeiten basieren zum einen auf einem umfassenden Betriebsvergleich in Niedersachsen, bei dem Milchviehbetriebe nach dem Grad der Weidenutzung klassifiziert und im Hinblick auf die o.g. Merkmale analysiert werden. Andererseits werden unter weitgehend kontrollierbaren Bedingungen Produktionsexperimente mit klassischen experimentellen Designs durchgeführt. Hier stehen Fragen der Verwertung der Futternährstoffe auf der Weide sowie der Leistungsfähigkeit und Ressourceneffizienz der Weidewirtschaft im Vordergrund.

Vertical partitioning and sources of CO2 production and effects of temperature, oxygen and root location within the soil profile on C turnover

For surface soils, the mechanisms controlling soil organic C turnover have been thoroughly investigated. The database on subsoil C dynamics, however, is scarce, although greater than 50 percent of SOC stocks are stored in deeper soil horizons. The transfer of results obtained from surface soil studies to deeper soil horizons is limited, because soil organic matter (SOM) in deeper soil layers is exposed to contrasting environmental conditions (e.g. more constant temperature and moisture regime, higher CO2 and lower O2 concentrations, increasing N and P limitation to C mineralization with soil depth) and differs in composition compared to SOM of the surface layer, which in turn entails differences in its decomposition. For a quantitative analysis of subsoil SOC dynamics, it is necessary to trace the origins of the soil organic compounds and the pathways of their transformations. Since SOM is composed of various C pools which turn over on different time scales, from hours to millennia, bulk measurements do not reflect the response of specific pools to both transient and long-term change and may significantly underestimate CO2 fluxes. More detailed information can be gained from the fractionation of subsoil SOM into different functional pools in combination with the use of stable and radioactive isotopes. Additionally, soil-respired CO2 isotopic signatures can be used to understand the role of environmental factors on the rate of SOM decomposition and the magnitude and source of CO2 fluxes. The aims of this study are to (i) determine CO2 production and subsoil C mineralization in situ, (ii) investigate the vertical distribution and origin of CO2 in the soil profile using 14CO2 and 13CO2 analyses in the Grinderwald, and to (iii) determine the effect of environmental controls (temperature, oxygen) on subsoil C turnover. We hypothesize that in-situ CO2 production in subsoils is mainly controlled by root distribution and activity and that CO2 produced in deeper soil depth derives to a large part from the mineralization of fresh root derived C inputs. Further, we hypothesize that a large part of the subsoil C is potentially degradable, but is mineralized slower compared with the surface soil due to possible temperature or oxygen limitation.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Funktionelle Adaption an polare Licht-Bedingungen in marine Mikro-Eukaryoten

Die Tages- und Jahreszeit abhängigen Lichtverhältnisse in den verschiedenen Breitengraden sind eines der stabilsten Umweltsignale und bestimmen zusammen mit den lokalen klimatischen Bedingungen und den biochemischen Wassereigenschaften die spektrale Lichtzusammensetzung und die Lichtintensität im Ozean. Meeresorganismen haben sich an diese lokalen Lichtbedingungen angepasst, was wiederum ihre Fitness erhöht und zum Fortbestand der jeweiligen Art beiträgt. Bei marinen Mikro-Eukaryoten ist eine Vielzahl von Photorezeptoren bekannt, die an diesem Prozess der Anpassung an das vorherrschende Lichtregime beteiligt sind. Es gibt jedoch keine Studien über spezifische Anpassungen von Photorezeptoren in polaren marinen Mikro-Eukaryoten, obwohl das polare Lichtfeld aufgrund seiner extremen Saisonalität, einschließlich langer Perioden der Dunkelheit und langer Perioden mit niedrigem Sonnenstand, eine Besonderheit darstellt. Unser Ziel ist es daher zu verstehen, wie die Photorezeptoren insbesondere von Primärproduzenten im Südlichen Ozean, die die Grundlage für wichtige Ökosystemprozesse bilden, an ihren Anpassungen an die lokalen Lichtverhältnisse beteiligt sind. Das Ziel dieses Projekts trägt zu 3 übergreifenden Themen bei: 1) Reaktionen auf den Klimawandel, 2) Verbindungswege zu den niederen Breiten und 3) Verbessertes Verständnis von polaren Prozessen und Mechanismen. Um das Projektziel zu erreichen, werden wir verschiedene Arten von Untersuchungen durchführen, deren Ergebnisse wissenschaftlich kohärente Informationen liefern werden. Dazu gehört die eine vergleichende Analyse von Blaulicht-Photorezeptoren, die auf neu generierten Sequenzdaten sowie öffentlich verfügbaren Genom-, Transkriptom- und Metatranskriptomdaten basiert. Dieser Ansatz wird es uns ermöglichen, biogeographische Grenzen spezifischer Blaulicht-Photorezeptor-Sequenzen zu identifizieren. Darüber hinaus werden wir die Sequenzinformationen für eine biophysikalische Charakterisierung der Blaulicht-Photorezeptoren auf Proteinebene nutzen. Anhand der intrazellulären Signale, die von Blaulicht-Photorezeptoren ausgelöst werden, und der biophysikalischen Charakterisierung auf Proteinebene werden wir eine Beschreibung ihrer Empfindlichkeit gegenüber der spektralen Zusammensetzung des Blaulichtfeldes erstellen können. Insgesamt werden die Ergebnisse dieses Projekts Aufschluss darüber geben, wie spezifisch die Rezeptoren im Südlichen Ozean in Bezug auf Sequenzevolution, Empfindlichkeit und Absorptionsverhalten sind. Im Hinblick auf die globalen Klimaveränderungen kann uns dies Aufschluss darüber geben, wie spezifische Anpassungen an lokale photische Bedingungen die Verschiebung von Verbreitungsgebieten begrenzen können, da die Temperaturen in den Polarregionen zweifellos steigen, die Sonneneinstrahlung jedoch nicht.

Untersuchung von Leistungs- und Einsatzdaten an Landmaschinen und Traktoren 2017-2019

Bedeutung des Projekts für die Praxis: Das Projekt hat einen direkten Nutzen für die Land- und Forstwirtschaft. Durch die Zusammenarbeit mit den Verlagen der Printmedien 'Der Landwirt' und 'top agrar' ist eine unmittelbare Veröffentlichung der Ergebnisse gewährleistet. Durch objektive Messverfahren werden Informationen erarbeitet, die es dem Landwirt ermöglichen, Maschinen, Geräte oder auch Verfahren besser beurteilen zu können. Dadurch stehen objektive Daten und Information zur Verfügung, die vom Landwirt, Lohnunternehmer, landwirtschaftlichen Berater, Interessierten für einen direkten Vergleich von Maschinen und Systemen genutzt werden können. - Traktoren: Traktoren aus der Produktionsserie - wie verhalten sich die Werte im Vergleich zu den Herstellerangaben im Prospekt und wie sieht es mit der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte tatsächlich aus - Kippmulden: Kippmulden erleichtern den Alltag in der Landwirtschaft, das Angebot ist nur schwer überschaubar und noch weniger ob die von den Herstellern angegebenen Leistungskennwerte auch in der Praxis erreicht werden können, auch die Aspekte der Maschinensicherheit sind bedeutend - Hoflader: ein weiterer Hoflader zum Vergleich mit den Hofladern, die seit dem Jahre 2014 getestet wurden. Vergleich der Hoflader untereinander und auch im Bezug auf die von den Herstellern in den Prospekten angegebenen Kenngrößen - wie sieht es mit der Maschinensicherheit und Standfestigkeit aus? - Antriebsvergleich Hoflader: Elektroantrieb oder Dieselantrieb? Wo liegen die Stärken und die Schwächen? Ist auch ein Systemvergleich der im Ergebnis zeigen kann, wie weit elektrische Antrieb bereits heute ihre Bedeutung in der Landwirtschaft haben und was zukünftig auch machbart sein wird. Der Durchbruch der Elektromobilität in der Hofwirtschaft kann unterstützt werden. Die Vermeidung von Abgasemissionen und Lärmemissionen in Stallungen fördert die Gesundheit von Tier und Mensch - Ackerwalzen: Geringeres Transportgewicht und große Walz-wirkung bedeuten Kraftstoffeinsparung bei den Transport-fahrten oder bei gleichem Transportgewicht größere Arbeits-breiten und damit verbunden höhere Schlagkraft und reduzierte Kosten. - Vergleich Stromgeneratoren: Eine Marktübersicht soll in Verbindung und ev. mit einigen konkret durchgeführten Dauertests eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Einkaufsgemeinschaften beim Ankauf von Stromgeneratoren sein. Die Überprüfung sicherheitstechnischer Aspekte dient der Arbeitssicherheit. - Marktübersicht Parallelfahrsysteme: Eine aktualisierte Marktübersicht der derzeit verfügbaren Parallelfahrsysteme soll nicht nur den aktuellen Stand der Entwicklung aufzeigen, sondern auch eine wesentliche Entscheidungshilfe für Landwirte und Lohnunternehmer bei der Anschaffung von Parallelfahrsystemen sein.

Effect of diffusive/dispersive processes on stable isotope ratios of organic contaminants in aquifer systems

Groundwater contamination by organic compounds represents a widespread environmental problem. The heterogeneity of geological formations and the complexity of physical and biogeochemical subsurface processes, often hamper a quantitative characterization of contaminated aquifers. Compound specific stable isotope analysis (CSIA) has emerged as a novel approach to investigate contaminant transformation and to relate contaminant sources to downgradient contamination. This method generally assumes that only (bio)chemical transformations are associated with isotope effects. However, recent studies have revealed isotope fractionation of organic contaminants by physical processes, therefore pointing to the need of further research to determine the influence of both transport and reactive processes on the observed overall isotope fractionation. While the effect of gasphase diffusion on isotope ratios has been studied in detail, possible effects of aqueous phase diffusion and dispersion have received little attention so far.The goals of this study are to quantify carbon (13C/12C) and, for chlorinated compounds, chlorine (37Cl/35Cl) isotope fractionation during diffusive/dispersive transport of organic contaminants in groundwater and to determine its consequences for source allocation and assessment of reactive processes using isotopes. The proposed research is based on the combination of high-resolution experimental studies, both at the laboratory (i.e. zero-, one- and two-dimensional systems) and at the field scales, and solute transport modeling. The project combines the expertise in the field of contaminant transport with the expertise on isotope methods in contaminant hydrogeology.

Stable isotope analysis of the common periwinkle Littorina littorea depending on infection status and seasonality

Littorina littorea was collected at the study site. The foot of Littorina littorea was used for stable isotope analysis (δ15N and δ13C). The stable isotope composition of possible food sources was also determined. Samples were taken in spring, summer and autumn. For the analysis a diet tissue discrimination factor (DTDF) of 2.4 for δ15N and 1.0 for δ13C was subtracted, respectively. The data in the sheet are the raw data without the DTDF.

Ammoniak-Emissionen

<p>Ammoniak-Emissionen </p><p>Die Ammoniak-Emissionen stammen im Wesentlichen aus der Tierhaltung und weiteren Quellen in der Landwirtschaft. Von 1990 bis 2023 sanken die Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft um etwa 32 Prozent.</p><p>Entwicklung seit 1990</p><p>Von 1990 bis 2023 sanken die Ammoniak-Emissionen (NH3) im Gesamtinventar um 265 Tausend Tonnen (Tsd. t) oder knapp 32 %. Die Emissionen stammen hauptsächlich aus der Landwirtschaft (um die 93 % Anteil an den Gesamtemissionen). Die Emissionsreduktionen in den ersten Jahren unmittelbar nach der Wiedervereinigung lassen sich auf den strukturellen Umbau in den neuen Bundesländern zurückführen. Seit der Berichterstattung 2016 werden auch Ammoniak-Emissionen aus Lagerung und Ausbringung von Gärresten nachwachsender Rohstoffe (NAWARO) der Biogasproduktion berücksichtigt, deren Zunahme auf den Ausbau der Anlagen zurückzuführen ist. Zusätzlich werden Emissionen aus der Klärschlammausbringung betrachtet.</p><p>Die Ammoniak-Emissionen aus der Landwirtschaft dominieren seit Mitte der 1990er Jahre auch die in Säure-Äquivalenten berechneten, summierten Emissionen der Säurebildner Schwefeldioxid (SO2), Stickstoffoxide (NOx) und Ammoniak (NH3). Berechnet man das Versauerungspotenzial dieser drei Schadstoffe, so ergibt sich wegen der erheblich stärkeren Emissionsminderung bei SO2 und NOx ein steigender Einfluss von NH3 und somit der Landwirtschaft. Von 18 % im Jahre 1990 stieg der Emissionsanteil der Landwirtschaft bei den Säurebildnern bis 2023 auf 57 % (siehe Tab. „Emissionen ausgewählter Luftschadstoffe nach Quellkategorien“).</p><p>Verursacher</p><p>Ammoniak (NH3) entsteht vornehmlich durch Tierhaltung und in geringerem Maße durch die Verwendung mineralischer Düngemittel, sowie die Lagerung und Ausbringung von Gärresten der Biogasproduktion in der Landwirtschaft.</p><p>Von geringerer Bedeutung sind industrielle Prozesse (Herstellung von Ammoniak und stickstoffhaltigen Düngemitteln sowie von kalziniertem Soda), Feuerungsprozesse, Anlagen zur Rauchgasentstickung sowie Katalysatoren in Kraftfahrzeugen.</p><p>Umweltwirkungen</p><p>Ammoniak und das nach Umwandlung entstehende Ammonium schädigen Land- und Wasserökosysteme erheblich durch ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>⁠ und ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Eutrophierung#alphabar">Eutrophierung</a>⁠ (Nährstoffanreicherung).</p><p>Mehr Informationen auf der Themenseite Luftschadstoffe im Überblick: <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/luft/luftschadstoffe-im-ueberblick/ammoniak">Ammoniak</a>.</p><p>Erfüllungsstand der Emissionsminderungsbeschlüsse</p><p>Im <a href="https://unece.org/environment-policy/air/protocol-abate-acidification-eutrophication-and-ground-level-ozone">Göteborg-Protokoll</a> zur ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UNECE#alphabar">UNECE</a>⁠-Luftreinhaltekonvention und in der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=NEC-Richtlinie#alphabar">NEC-Richtlinie</a>⁠ (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) der EU wird festgelegt, dass die jährlichen NH3-Emissionen ab 2020 um 5 % niedriger sein müssen als 2005. Dieses Ziel wird für alle betreffenden Jahre eingehalten.&nbsp;</p><p>Auf EU-Ebene legt die NEC-Richtlinie (<a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX%3A32016L2284">EU 2016/2284</a>) auch fest, dass ab 2030 die jährlichen Emissionen 29 % niedriger gegenüber 2005 sein sollen. Dieses Ziel wurde bisher nicht erreicht.</p>

Bulk stable isotope analysis (SIA) of historical and contemporary squid beaks

Raw data obtained from stable isotope analysis of δ13C and δ15N in beaks of the squids Gonatus fabricii (Lichtenstein, 1818) and Todarodes sagittatus (Lamarck, 1798) (Cephalopoda: Oegopsida), and primary analyses of these data. Squids sampled in the Baffin Bay, Davis Strait and Nordic Seas (1882-2010) and Iceland, Faroe Islands and Ireland (1844-2023), respectively. The beaks either come from the squids caught as bycatch, or from natural history museums, from stomach contents of predators.

The diet contribution and habitat selection of the common periwinkle Littorina littorea depending on infection with parasites and seasonality

The common periwinkle Littorina littorea is an ecologically important grazer and serves as the first intermediate host for several trematode species in the Baltic Sea, especially for the fluke Cryptocotyle lingua. In this series of experiments and analyses, we tested whether the food sources contributing to the diet and the habitat selection differ depending on the infection status of the periwinkle and the season. (1) A spatial pattern analysis was conducted to investigate the habitat composition and availability of food sources at the study site Möltenort, Kiel Bight (54.37°N, 10.19°E), (2) the habitat choice of the periwinkle was observed in-situ by a mark and recapture experiment, and (3) the composition of the diet of L. littorea (based on stable isotope composition of carbon and nitrogen isotopes) was analysed. All experiments were conducted in spring, summer and autumn.

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