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Das gegenwärtige Verständnis der Bildung von organischem Kohlenstoff im Boden, dessen Umsetzung, Stabilisierung und Mineralisierung ist unzureichend. Gleichzeitig ist ein solides Verständnis der Steuerung dieser biogeochemischen Prozesse der Schlüssel zu einer verlässlichen Vorhersage langfristiger Entwicklungen der Kohlenstoffspeicherung im Boden, eine der wichtigsten Senken für die ansteigenden atmosphärischen CO2 Konzentrationen. Solche Vorhersagen sind momentan vor allem durch ein mangelhaftes quantitatives thermodynamisches Verständnis dessen limitiert, wie Bodenmikrobiome die verfügbaren organischen Substrate umsetzen, wie sich Substratchemie und Energiegehalt auf mikrobielles Wachstum auswirken, und wie die physikochemischen Bedingungen den Kohlenstoffumsatz modulieren. Unter den vielen verschiedenen Bodenfunktionen, die im SoilSystems Schwerpunktprogramm (SPP 2322) betrachtet werden, möchte das hier beantragte Projekt vor allem zwei zentrale Hypothesen des mikrobiellen Kohlenstoffumsatzes im Boden betrachten: Wir postulieren, dass (I) die Effizienz der mikrobiellen Kohlenstoffnutzung im Boden wesentlich von den chemischen Eigenschaften der verwendeten Substrate (Oxidationsstufe des C, Anzahl der C-Atome, Funktionalisierung) abhängt; und dass (II) die strukturelle und physikochemische Heterogenität des Bodens die substratabhängigen Kohlenstoffnutzung und die Thermodynamik verringert. Diese Hypothesen werden durch eine Kombination von quantitativen Markierungsexperimenten mit stabilen Isotopen (qSIP) untersucht, bei denen sowohl 13C-markierte Substrate als auch aktivitätsbasierte 18O-Markierungen zum Einsatz kommen. Zudem werden Mikrokosmen mit modulierter Aggregatstruktur und erhöhter physikochemischer Heterogenität untersucht, einhergehend mit einer grundlegenden bioenergetischen Modellierung des mikrobiellen Wachstums. Wir befassen uns auch mit der Frage, ob bodenfreie mikrobielle Zellextrakte methodische Unsicherheiten in der Quantifizierung des mikrobiellen Wachstums in einem so komplexen Habitat wie dem Boden verringern können. Unsere geplanten Arbeiten tragen so zentral zu den Hypothesen B (Substrate) und C (Randbedingungen) des SoilSystems-Konzeptes bei. Eingebettet in Kooperationen mit mehreren Partnern des SPP soll dieses Projekt somit einen zentralen und innovativen Beitrag zu einem besseren quantitativen Verständnis der Kohlenstoff- und Energieflüsse im Boden leisten.
This raster dataset shows the main type of crop grown on each field in Germany each year. Crop types and crop rotation are of great economic importance and have a strong influence on the functions of arable land and ecology. Information on the crops grown is therefore important for many environmental and agricultural policy issues. With the help of satellite remote sensing, the crops grown can be recorded uniformly for whole Germany. Based on Sentinel-1 and Sentinel-2 time series as well as LPIS data from some Federal States of Germany, 21 different crops or crop groups were mapped per pixel with 10 m resolution for Germany on an annual basis since 2017. These data sets enable a comparison of arable land use between years and the derivation of crop rotations on individual fields. More details and the underlying methodology can be found in Gessner et al. 2025 and Asam et al. 2022.
Subterrane Ökosysteme beherbergen eine breite Vielfalt spezialisierter und endemischer Organismen, die einen einzigartigen Bruchteil der globalen Vielfalt ausmachen. Darüber hinaus leisten sie entscheidende Beiträge der Natur für die Menschen – insbesondere die Bereitstellung von Trinkwasser für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung. Diese unsichtbaren Ökosysteme werden jedoch bei den Biodiversitäts- und Klimaschutzzielen für die Zeit nach 2020 übersehen. Nur 6,9 % der bekannten subterranen Ökosysteme überschneiden sich mit dem ´Netzwerk von Schutzgebieten. Zwei Haupthindernisse sind für diesen Mangel an Schutz verantwortlich. Erstens bleiben subterrane Biodiversitätsmuster weitgehend unkartiert. Zweitens fehlt uns ein mechanistisches Verständnis der Reaktion subterraner Arten auf vom Menschen verursachte Störungen. Das DarCo-Projekt zielt darauf ab, subterrane Biodiversität in ganz Europa zu kartieren und einen expliziten Plan zur Einbeziehung subterraner Ökosysteme in die Biodiversitätsstrategie der Europäischen Union (EU) für 2030 zu entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir ein multidisziplinäres Team führender Wissenschaftler in subterraner Biologie und Makroökologie zusammengestellt und Naturschutz aus einem breiten Spektrum europäischer Länder. Das Projekt gliedert sich in drei Arbeitspakete, die der direkten Forschung gewidmet sind (WP2-4), plus ein viertes (WP5), das darauf abzielt, die Verbreitung der Ergebnisse und das Engagement der Interessengruppen für die praktische Umsetzung des Naturschutzes zu maximieren. Zunächst werden wir durch die Zusammenstellung bestehender Datenbanken und die Nutzung eines kapillaren Netzwerks internationaler Mitarbeiter Verbreitungsdaten, Merkmale und Phylogenien für alle wichtigen subterranen Tiergruppen sammeln, einschließlich Krebstiere, Mollusken, Insekten und Wirbeltiere (WP2). Diese Daten werden dazu dienen, die Reaktionen von Arten auf menschliche Bedrohungen mithilfe der hierarchischen Modellierung von Artengemeinschaften (WP3) vorherzusagen. Die Vorhersagen der Modelle zur Veränderung der biologischen Vielfalt werden die Grundlage für eine erste dynamische Kartierung des subterranen Lebens in Europa bilden. Durch die Verschneidung von Karten von Diversitätsmustern, Bedrohungen und Schutzgebieten werden wir einen Plan zum Schutz der subterranen Biodiversität entwerfen, der das aktuelle EU-Netzwerk von Schutzgebieten (Natura 2000) ergänzt und gleichzeitig klimabedingte Veränderungen in subterranen Ökoregionen berücksichtigt (WP4). Schließlich versuchen wir durch gezielte Aktivitäten in WP5, das gesellschaftliche Bewusstsein für subterrane Ökosysteme zu schärfen und Interessengruppen einzuladen, die subterrane Biodiversität in multilaterale Vereinbarungen einzubeziehen. In Übereinstimmung mit dem europäischen Plan S werden wir alle Daten offen und wiederverwendbar machen, indem wir eine zentralisierte und offene Datenbank zum subterranen Leben entwickeln – die Subterranean Biodiversity Platform.
In der Arktis ist aktuell die stärkste Temperaturerhöhung im Zuge des Klimawandels zu beobachten. Diese Tatsache beruht auf einer komplexen Kette von Prozessen und Rückkopplungen, in denen Aerosolpartikel durch ihren Einfluss auf Strahlungsbilanz und Wolkenbildung eine wesentliche Rolle spielen. Um die Auswirkungen der sich ändernden Eisbedeckung abschätzen zu können, müssen die Wechselwirkungen zwischen Ozean sowie Eis und der Atmosphäre besser verstanden werden. Grundsätzlich mangelt es besonders im Bereich des arktischen Ozeans an atmosphärischen Messungen, die zum Verständnis der Prozesse aber auch zur Vorhersage der zu erwartenden Änderungen dringend benötigt werden. Austauschprozesse zwischen Ozean/Eis und Atmosphäre sind in diesen Regionen ebenfalls wenig untersucht. Im Rahmen dieses Projektes sollen mithilfe der RV Polarstern vertikale Austauschprozesse oberhalb von Wasser und Eis im Detail betrachtet werden und damit verbundene Quellen für Aerosolpartikel lokalisiert werden. Dazu ist eine Reihe von kontinuierlichen Aerosolmessungen an Bord des Schiffes geplant, die die Anzahlgrößenverteilungen, optische Parameter (Streuung, Absorption), das Mischungsverhältnis von Partikeln, die schwarzen Kohlenstoff (BC) enthalten, die Konzentration von eisbildenden Partikeln (INP) sowie die chemische Zusammensetzung der Aerosolpartikel umfassen. Weiterhin werden in den im Sommer häufig auftretenden Nebelphasen Nebelwasserproben gesammelt, sowie während der gesamten Kampagne täglich Wasserproben aus dem Ozean entnommen. Diese Proben werden nach der Kampagne auf die Konzentration von INP und BC untersucht. Weiterhin sollen erstmals mit Laser-Inkandeszenz Methoden die BC-Konzentrationen sowohl im luftgetragenen Aerosol als auch in Wasserproben gemessen werden. Zur Vorbereitung der Wasserproben mit hoher Salinität werden neuartige Methoden angewandt. Durch diese Kombination der parallelen Untersuchung von Bestandteilen in Luft und Wasser sollen Transport- und Austauschprozesse dieser Aerosolpartikel quantifiziert werden. Während langsamer Fahrt des Schiffes oder Drift mit dem Eis wird Messtechnik zur Bestimmung von vertikalen Partikelflüssen am vorderen Ausleger des Schiffes eingesetzt. Damit werden Zeitreihen des Windvektors und der Partikelkonzentration erfasst, mit deren Hilfe im Anschluss der vertikale, turbulente Partikelfluss über unterschiedlichen Oberflächen durch die Eddy Kovarianz Methode bestimmt werden soll. Kombiniert mit diesen Messungen wird die Konzentration der INP erfasst, um deren Ursprung und Quellen lokalisieren zu können. Ein weiteres Messsystem, das aus einer eindimensionalen Windmessung und einem Partikelzähler besteht, wird am Kranhaken des vorderen Auslegers befestigt und bestimmt Vertikalprofile der Partikelkonzentration, aus denen ebenfalls eine Abschätzung des Vertikalflusses von Partikeln möglich ist. Diese Methoden sind erprobt und etabliert, wurden nur bisher noch nie in dieser Form über dem arktischen Ozean angewendet.
Gängige Vorstellungen, die bestimmte ökologische Grundlagen als Voraussetzung für das Überleben von Städten erachten, würden die Existenz solcher Orte in den östlichen Steppen verneinen. Mit Karakorum, der ersten Hauptstadt des Mongolenreiches im Orkhontal, und Khar Khul Khaany Balgas im Khanuital konzentriert sich die Forschungsgruppe auf zwei solche Städte. Das Wissen über die Lebensweise der dort lebenden Bevölkerung sowie ihrer Größe ist jedoch mangelhaft. Um den Einfluss der Menschen auf ihre Umwelt zu ermitteln, die Kernfrage der hier beantragten Forschungsgruppe, gilt es zunächst ein besseres Verständnis ihrer wirtschaftlichen Aktivitäten und des Umfangs der Ressourcennutzung ihrer Umgebung zu gewinnen. Seit mehr als zwanzig Jahren erforscht die Universität Bonn Karakorum. Allerdings sind Interpretationen wenig plausibel, die sich auf eine einzige Fallstudie stützen. Die Forschungsgruppe und dieses Teilprojekt werden daher in einem strikt systematisch vergleichenden Rahmen arbeiten. Vergleiche zwischen diesen Städten sind bisher selten durchgeführt worden, ermöglichen jedoch ein tieferes Verständnis des Städtewesens in diesem Raum. Jüngst haben Surveys der Universität Bonn neue Erkenntnisse über die innere Gliederung der Städte erbracht, aber es stehen nur begrenzte Informationen über einzelne Häuser und deren Bewohner zur Verfügung. Zudem wurden in Khar Khul Khaany Balgas bisher nur wenige archäologische Forschungen durchgeführt. Die Stätte gilt als kaum erforscht und gleichzeitig als fast unberührt, was sie zu einem äußerst lohnenswerten Untersuchungsobjekt und guten Testfeld für die Bewertung der urbanen Auswirkungen macht. Den Desideraten sollen durch verschiedene Maßnahmen begegnet werden: 1) systematische Feldbegehungen in der Umgebung von Satellitensiedlungen und Residenzen nördlich von Karakorum mit einem Schwerpunkt auf der Lokalisierung von Ressourcen; 2) Ausgrabungen in verschiedenen Bereichen von Khar Khul Khaany Balgas, um eine Bandbreite von Haushalten aufzudecken und die zeitliche Entwicklung der Stadt zu bestimmen; 3) Ausgrabungen von Brennöfen unweit der Stadt, die wahrscheinlich Baumaterialien für die Stadt lieferten. Dies werden die ersten Ausgrabungen in der Stadt sein, bei denen moderne digitale Techniken und Verfahren zum Einsatz kommen. Das Projekt erfasst die wirtschaftlichen Aktivitäten der Haushalte innerhalb Khar Khul Khaany Balgas, die vielfältigen Nutzungen der Landschaft nördlich von Karakorum und darüber hinaus die ressourcen- (Holz, Wasser, Lehm) und abfallintensiven Tätigkeiten (Abgase, Asche, Schlacken) wie Metallwerkstätten oder Brennöfen. Damit fließen diese Arbeiten in die Forschungsfelder A (Siedlungssystem), B (Ressourcennutzung) und C (Versorgung der Stadt) ein, bieten den Hintergrund, um die in Forschungsfeld D (Umweltbedingungen) ermittelten Signale zu erklären und sind somit notwendig zur Klärung der Frage nach den städtischen Auswirkungen auf die Umwelt auf dem mongolischen Plateau.
Die Westliche Antarktische Halbinsel (engl. Western Antarctic Peninsula, WAP) umfasst ein hochproduktives Ökosystem und ist wohl eine der Regionen, die sich unter den Auswirkungen der globalen Erwärmung am schnellsten verändern. Natürliche zeitlich-räumliche Variabilitäten in Form von Meereis-Saisonalität, schelfübergreifendem Transport von warmem zirkumpolarem Wasser und submesoskaligen Wirbeln haben einen ausgeprägten Einfluss auf das chemische und biologische Umfeld des WAP. Daher könnten Umweltveränderungen wie das beschleunigte Abschmelzen der Gletscher, die verringerte Meereisbedeckung und die erhöhte Verfügbarkeit von UV-Licht enorme Auswirkungen auf die biogeochemischen Zyklen der Region haben. Die genaue Richtung der Veränderungen ist jedoch noch unklar, was vor allem auf den Mangel an Daten aufgrund des schwierigen Zugangs zurückzuführen ist. Klimarelevante Spurengase gehören zu hochrelevanten, noch nicht ausreichend untersuchten Verbindungen in den Polarregionen, insbesondere im WAP. Nicht nur mangelnde Datenerfassung, sondern auch ein detailliertes Verständnis der Kontrollmechanismen für den Transfer von Gasen aus der ozeanischen Mischschicht in die Atmosphäre macht es schwierig, ihre Gesamtemissionen in die Atmosphäre abzuschätzen. Die gemischte Wassermasse an der Oberfläche und die Atmosphäre sind durch natürlich vorkommende Oberflächenfilme getrennt, die die Austauschprozesse steuern. Daher ist bis heute nicht klar, ob der WAP eine Quelle oder Senke für Spurengase ist. Wir schlagen vor, eine ehrgeizige multidisziplinäre Studie durchzuführen, die darauf abzielt, die Produktion und die Austauschflüsse von Spurengasen in den Küstengewässern und im offenen Ozean des WAP zu quantifizieren. Insbesondere wollen wir: i) die Hauptproduktionswege von CH4, N2O, DMS und CO in der Region der Bransfield-Straße bewerten, ii) die Kontrollmechanismen für ihren Transfer über marine Oberflächenfilme in die Atmosphäre und ihre Variabilität während des Frühling-Sommer-Übergangs aufklären und iii) entschlüsseln, inwieweit submesoskalige Prozesse die Spurengaszyklen und Eigenschaften von Oberflächenfilmen beeinflussen. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, verankerte Beobachtungen, saisonale Probenahmen an einer ortsfesten Station und eine Prozessstudie mit hochauflösenden physikalischen, chemischen und biologischen Messungen mit autonomen Plattformen (z.B. ferngesteuerte Katamaran und Drifter) zu verwenden. Das vorgeschlagene Projekt wird Einblicke in die Hauptkontrollen der Emissionen von Spurengasen in die Atmosphäre im WAP geben und zukünftigen Modellstudien helfen, die Darstellung der Auswirkungen der beschleunigten Gletscherschmelze in Ozean-Atmosphären-Modellen zu verbessern.
Zunehmende Landnutzungsintensität (LUI) verursacht umweltrelevante Stickstoff (N)-Verluste und den Rückgang von Artenvielfalt und Multifunktionalität in Grünlandökosystemen. Gezielte Minderungsstrategien werden jedoch durch ein mangelhaftes mechanistisches Verständnis der Wechselwirkungen zwischen LUI, ober- und unterirdischer Biodiversität und dem N-Kreislauf verhindert. BE_BioMON will über die interdisziplinäre Integration von molekularbiologischer Bodenökologie, biogeochemischer Prozessforschung zur kurzfristigen N-Allokation im System Pflanze-Boden-Mikroorganismen und physikochemischer Prozessforschung zur langfristigen Retention von organischem Stickstoff (SON) diese Wissenslücke schließen. Dabei werden Messungen und Modellierungen verknüpft. Wir erwarten, dass sich mit abnehmendem LUI und einem artenreicheren Mikrobiom die N-Verteilung von Nitrifikation/Denitrifikation zu biotischer Assimilation verschiebt. Dies fördert die N-Retention durch Nekromassestabilisierung in partikulärem und mineralassoziiertem SON in Abhängigkeit von Aggregatumsatz und mikroskaliger Bodenarchitektur. Wir nehmen zudem an, dass eine Erhöhung der LUI zu einer Verschiebung von symbiotischer zu assoziativer N-Fixierung führt, was das N2:N2O-Emissionsverhältnis aufgrund verkürzter Denitrifikation bei symbiotischen N-Fixierern erhöhen wird. Darüber hinaus erwarten wir, dass d15N im Boden einen Fingerabdruck der Auswirkungen der LUI auf den N-Kreislauf liefert und somit als prozessintegrierende Bezugsgröße für Ökosystemmodelle dienen kann. Wir erwarten uns hiervon eine verbesserte räumlich-zeitliche Skalierung von LUI-Effekten auf den N-Kreislauf. Um die Hypothesen zu testen, werden wir 15N-Dünger-Tracing-Experimente auf ausgewählten Parzellen unterschiedlicher LUI in allen 3 Biodiversitätsexploratorien (BE) durchführen (WP1). In WP2 werden Mesokosmen-Experimente unter 15N2-Exposition durchgeführt, um die Auswirkungen von LUI auf Umsetzung von BNF-N zu untersuchen. WP3 zielt darauf, den N-Kreislauf im Rahmen der BE-Bodenbeprobungskampagne auf allen Grünland-EPs durch vertikale d15N-Bodenprofile, Metagenomik und SON-Fraktionierung zu bestimmen. Die gewonnenen Erkenntnisse aus WP1-3 und aus bereits verfügbaren BExIS-Daten werden zum Testen und Weiterentwickeln der N-Routinen des prozessbasierten Ökosystemmodells LandscapeDNDC verwendet. Dieses Modell, erweitert um ein dynamisches Vegetationsmodell CoSMo, wird dann verwendet, um den N-Kreislauf für die sämtliche BE-Grünlandparzellen zu simulieren (WP4). In WP5 (Synthese) werden wir LUI und Biodiversität, gemessene und modellierte biogeochemischen N-Umsetzungen, N-Retention durch organo-mineralische Interaktionen und vollständige N-Bilanzen auf Skalen von Tagen bis Jahren mechanistisch verknüpfen. Wir erwarten somit, dass diese Synthese ein mechanistisches und funktionales Verständnis des N-Kreislaufs unter dem Einfluss von LUI, ober- und unterirdischer Biodiversität sowie standortspezifischen Eigenschaften ermöglicht.
Wasserbasierte Formulierungen zeigen eine Anfälligkeit für mikrobielle Verkeimung, die aktuell nur über den Einsatz geeigneter Biozide unterbunden werden kann. Bedingt durch die gesetzliche Limitierung der Methylisothiazolinon-Einsatzmenge (MIT) auf maximal 15 ppm für die Begrenzung des bakteriellen Wachstums, steht kein weiteres biozides Mittel mit einem solchen Wirkspektrum zur Verfügung. Alternative Ansätze wie ein hoher pH-Wert, z.B.bei Silikatfarben, können bei Hydro-Lacken und wässrigen Beizen nicht verfolgt werden. Dieses Defizit soll zur Vervollständigung einer ökologischeren, wasserbasierten Strategie für Lacke und Beizen durch den Einsatz geeigneter natürlicher Substanzen wie ätherischen Ölen und anderen Pflanzenextrakten ausgeglichen werden. Diese aus biogenen Rohstoffen isolierten biobasierten Feinchemikalien besitzen oft ein nachgewiesener-maßen breites Wirkspektrum. Besondere Herausforderungen beim Einsatz ätherischer Öle ergeben sich jedoch aus ihrem oftmals intensiven Geruch, der schlechten Wasserlöslichkeit und ihrer hohen Flüchtigkeit. Kompensiert werden sollen diese Nachteile durch die Mikroverkapselung dieser Biorohstoffe mit Hilfe der ebenfalls biobasierten Cyclodextrine. Damit wird gleichzeitig die Abhängigkeit von erdölbasierten Bioziden als Beitrag zur Ressourcenschonung reduziert.
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Der interoperable INSPIRE-Datensatz beinhaltet Daten der EU-Zahlstelle BB über die Landschaftselemente in Brandenburg, transformiert in das INSPIRE-Zielschema Bodenbedeckung. Der Datensatz wird über je einen interoperablen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. --- The compliant INSPIRE data set contains data about the landscape features in the State of Brandenburg from the paying agency, transformed into the INSPIRE annex schema Land Cover. The data set is provided via compliant view and download services. Der interoperable INSPIRE-Datensatz beinhaltet Daten der EU-Zahlstelle BB über die Landschaftselemente in Brandenburg, transformiert in das INSPIRE-Zielschema Bodenbedeckung. Der Datensatz wird über je einen interoperablen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. --- The compliant INSPIRE data set contains data about the landscape features in the State of Brandenburg from the paying agency, transformed into the INSPIRE annex schema Land Cover. The data set is provided via compliant view and download services. Der interoperable INSPIRE-Datensatz beinhaltet Daten der EU-Zahlstelle BB über die Landschaftselemente in Brandenburg, transformiert in das INSPIRE-Zielschema Bodenbedeckung. Der Datensatz wird über je einen interoperablen Darstellungs- und Downloaddienst bereitgestellt. --- The compliant INSPIRE data set contains data about the landscape features in the State of Brandenburg from the paying agency, transformed into the INSPIRE annex schema Land Cover. The data set is provided via compliant view and download services.
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|---|---|
| Bund | 1132 |
| Europa | 20 |
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| Chemische Verbindung | 11 |
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