Populations of P. fortinii from allover Europe are examined using microsatellites to construct gene genealogies and infer evolutionary history. The tree-root endophyte Phialocephala fortinii s.l. (mitosporic Ascomycota) is the dominant colonizer of conifer root systems in forests in the northern hemisphere. P. fortinii s.l. is genetically highly diverse and forms a complex of several cryptic species. Recombination occurs or has occurred within cryptic species and to some extent also among them (introgression). Cryptic species occur sympatrically and they can form large thalli, but it remains unclear whether the observed patterns of spatial distribution reflect local climax situations or are the results of recent gene and genotype flow. One of the key objectives will be to estimate population genetic parameters (eg. migration rates, genotype flow, recombination) within and among populations of cryptic species in forests where man-mediated genotype flow can be excluded. Other key objectives are the determination of the number, frequency, distribution and evolutionary history of the cryptic species in Europe and to identify the driving forces for speciation. The approach will be multidisciplinary and will include standard mycological and microbiological methods as well as molecular genetic techniques such as microsatellite fingerprinting and DNA sequencing. The evolutionary history of haplotypes at both the population and species level will be reconstructed and the results will be compared with known patterns of pleistocenic glaciations and postglacial recolonization of host trees. The project will be a significant contribution to the understanding of the population and evolutionary genetics of a versatile and ecologically extremely successful fungal genus and it will shed light on the effects of pleistocenic and postglacial climatic changes on fungal speciation.
Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.
Increasing population pressure is leading to unsustainable land use in North Vietnamese highlands and destruction of natural habitats. The resulting loss of biodiversity includes plant genetic resources - both wild (= non-cultivated) species and cultivated landraces - adapted to local conditions, and local knowledge concerning the plants. A particularly important group among endangered plants are the legumes (1) because Southeast Asia is a major centre of genetic diversity for this family, and (2) because the potential contribution of legumes to sustainable land use is, due to their multifunctionality (e.g., soil improvement, human and livestock nutrition), especially high. The project aims to contribute to the conservation and sustainable use of genetic resources of legumes with an integrated approach wherein a series of components are combined: (1) A participatory, indigenous knowledge survey complemented by information from the literature; (2) germplasm collection missions (for ex situ conservation) complemented by field evaluation and seed increase; (3) genetic diversity analysis of selected material by molecular markers; and (4) GIS based analysis of generated data to identify areas of particular genetic diversity as a basis for land area planning and in situ preservation recommendations. Project results are expected to be also applicable to similar highlands in Southeast Asia.
Südchina, insbes. die Provinz Guandong, ist eines der am dichtesten besiedelten Gebiete der Erde. Positive Konsequenz dieser Ballung ist eine äußerst dynamische Wirtschaftsentwicklung, aber gerade diese von subtropischem Monsunklima geprägte Region ist auch immer wieder Ausgangspunkt für sich schnell und zunehmend global ausbreitende epidemische Krankheiten wie zuletzt SARS. Mit der globalen Erwärmung einhergehende Klimaveränderungen könnten sich für diese Region insbesondere durch Veränderungen der Häufigkeit und Intensität tropischer Wirbelstürme, aber auch Änderungen der Niederschlagsmenge- und Intensität bemerkbar machen. Im Gegensatz zu den schon recht umfangreichen Datensätzen aus der Südchinesischen See (SCS) gibt es bisher jedoch nur sehr wenige terrestrische Paläoklimaarchive aus der Region, die Klimaveränderungen während des Holozäns, des Spätglazials oder Glazials hochauflösend dokumentieren. Wir haben deshalb einen an der nördlichen Küste der SCS gelegenen Maarsee ausgewählt, um über die Analyse von Proxydaten aus Seesedimenten solche Paläo-Klimavariationen zu untersuchen. Aus dem Sediment des Huguang-Maarsees wurden mittels Usinger-Präzisionsstechtechnik von einem Floss aus insgesamt 7 Sedimentsequenzen gewonnen, von denen die tiefste bis 57 m unter den Seeboden reicht. Die zeitliche Einstufung der Profile wurde mit Hilfe von 17 Radiokohlenstoff-Datierungen vorgenommen und ergab ein extrapoliertes Maximalalter von ca. 78.000 Jahren. Ein breites Spektrum aus sedimentologischen, geochemischen, paläo- und gesteinsmagnetischen sowie palynologischen Methoden kam sodann zum Einsatz, um die Paläo-Umweltbedingungen, die natürlich immer das entsprechende Klima widerspiegeln, während dieses Zeitraumes zu rekonstruieren. Überraschenderweise ergab sich ein von vielen bekannten Klimaprofilen der Nordhemisphäre (insbes. des Atlantikraumes, aber auch mariner Kerne aus dem Indik und Südostasien) abweichendes Muster. Im Gegensatz zu dem bekannten Grundmuster eines vergleichsweise stabilen Klimas während des Holozäns und stärkerer Schwankungen während des letzten Glazials weisen die Daten aus dem Huguang-Maarsee für das letzte Glazial im Zeitraum zwischen 15.000 und 40.000 Jahren auf relativ stabile Umweltbedingungen hin. Die älteren Bereiche zwischen 40.000 und ca. 78.000 Jahren haben durch Eintrag von umgelagertem Torf eine eher lokale Komponente und sind somit für den regionalen und globalen Vergleich ungeeignet. Das Holozän hingegen zeichnet sich durch hohe Schwankungsamplituden vieler Proxydaten (Karbonatgehalt, magnetische Suszeptibilität, organischer Kohlenstoff, Trockendichte, gesteinsmagnetische Parameter, Redox-Verhältnisse) aus, die auf ein recht variables Klima hinweisen. Besonders interessant ist die Übergangsphase vom Glazial zum Holozän, die bei etwa 15.000 Jahren vor heute in etwa zeitgleich mit dem beobachteten stärksten Meeresspiegelanstieg der Südchinesischen See einsetzt und eine abrupte Intensitätszunahme des Sommermonsuns anzeigt
Background: The evolution and ablation of the seasonal snowcover in a forest is very different compared to snow in the open. A canopy may absorb radiation, dampen turbulent fluxes and intercept precipitation. Given a heterogeneous canopy structure, the energy and mass budget of a forest snowcover typically features a highly complex spatio-temporal dynamics. As boreal and subalpine forests cover large areas of the Northern Hemisphere land surface, snow-forest processes have an important influence on weather and hydrology, even at hemispheric scales. Approach / Measurements: In this project we focus on the radiation balance inside subalpine forests in winter. A novel instrument was developed to capture the spatio-temporal variability of radiation below the canopy: A four-component net-radiometer is periodically moved back and forth along a 10-m transect. As reference, two further net-radiometer are installed, one instrument above the canopy and another instrument on a nearby clear-cut site. Sites: The radiation measurements are carried out on two long-term research sites. Between 2003 and 2007 the measuring device was installed at our research site in Alptal at 1200 m a.s.l.. Since then the radiation measurements are being continued at our research site Seehornwald in Davos at 1650 m a.s.l. Link to other projects: This project contributes to the development of our snowcover models Snowpack and Alpine3D. These models include a detailed description of snow-forest processes and have been tested against data from this project. Furthermore, we provided data for the international snow model intercomparison project SnowMIP2.
Preliminary work to this project (Schmädicke & Will, 2006) led to the recognition of high-temperature and high-pressure metamorphism (c. 710-810 degree Celsius, 20-23 kbar) of ultramafic rocks from the northern Shackleton Range. This finding is the first evidence of eclogite-facies metamorphism in the Shackleton Range and, to our knowledge, the first description of eclogite-facies ultramafic rocks in a generally perceived Pan-African orogen. The petrology of these ultramafic rocks is best explained by them marking a suture zone within the northern Shackleton Range, which possibly traces the convergence site between East- and West-Gondwana. To date, no evidence of truly juvenile Neoproterozoic crust has been found along this postulated suture zone. Thus the geodynamic processes that led to the amalgamation of the Gondwana supercontinent remain highly speculative. Available Sm-Nd isotope data from allegedly ophiolitic mafic rocks of the Shackleton Range (Talarico et al., 1999) are not conclusive, because they yield either unrealistic young or older Proterozoic to Archean model ages. To contribute to the fundamental question of supercontinent formation towards the end of the Precambrian, we intend to focus on isotopic and geochemical techniques on selected supracrustal and basement rocks, available from a previous expedition to the Shackleton Range. This work will follow, and will be based upon, currently on-going metamorphic studies on the PT evolution of these rocks. The overall goal is to better assess the tectonic evolution of the Shackleton Range, i.e. to distinguish between Meso- and Neoproterozoic crust-forming events and to constrain both the age of the source for the various mafic protoliths and the provenance of the supracrustal country rocks. To this effect, it is planned to carry out Sm-Nd, Rb-Sr and Pb whole rock isotope analyses, Hf zircon in-situ analyses, and geochronological studies by means of Sm-Nd garnet, U-Pb single zircon and/or monazite as well as stepwise Ar-Ar hornblende dating.
Within the international ACSYS project the formation and the export of dense bottom waters from the Barents Sea into the Arctic Ocean and the Norwegian Sea is studied using shipborne and moored instrumentation. The work so far focused on the Storfjord in the southern Svalbard archipelago where earlier measurements have indicated an outflow of brine enriched bottom water that could be traced to the northern Fram Strait to water depths above 2000 m. As part of the summer 1997 experiment three autonomous profiling CTD systems, developed at the University of Kiel, were deployed in the outflow. The only partly successful work with this new instrument lead to a redesign of the system which is currently being implemented.
PROVESS is a joint European funded project for an interdisciplinary study of the vertical fluxes of properties through the water column and the surface and bottom boundaries based on the integrated application of new measuring techniques, new advances in turbulence theory and new models. IfM Hamburg is responsible for six tasks concerning numerical simulations of mean flow properties, turbulence and suspended matter transport. IfM's tasks in PROVESS are in detail: Physical modelling: Model development and code verification, cooperation with MUMM Management Unit of Mathemetical Models of North Sea and Scheldt Estuary), Brussels, Belgium. For this task, the existing public domain water column model GOTM (General Ocean Turbulence Model) will be extended. Model validation against existing data sets, cooperation with MUMM, Brussels, Belgium. Here some historical data sets will be simulated. These are the FLEX 1976 and the UWB Irish Sea FLY data set, both are scenarios already included into GOTM. Furthermore, the POL 1991 and North Sea data from NERC have to be simulated. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners. The northern and the southern North Sea experiments carried out during PROVESS will be simulated in detail by the numerical water column model. Modelling sediment damping of turbulence: Model development and code verification, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Model validation against existing data sets, cooperation with LHF (Laboratoire d'Hydraulique de France SA), Grenoble, France. Synthesis of PROVESS data with models, cooperation with close to all PROVESS partners.
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