Das Projekt "Sustainable use of fruits of Bertholletia excelsa" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Arbeitsbereich für Weltforstwirtschaft und Institut für Weltforstwirtschaft des Friedrich-Löffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit durchgeführt. Objectives: Bertholletia excelsa Humb. and Bonpl. is one of the protected tree species of Amazonia in Brazil although classified as vulnerable acc. to IUCN. It is prohibited to fell trees and use their timber. However, the fruits, commonly known as Brazil nuts, can be harvested for local consumption and export. The objective of the project is to investigate a natural primary forest in Roraima, Brazil and assess the commercial potential for harvesting nuts, with special reference to international sustainability criteria. Although there has been no timber harvest in the forest in the past, nuts have been collected extensively by the local population - mainly for sale on the local markets. These activities were stopped in 2004. The research is closely connected to the natural forest management project. Results: Results are not yet available. However, preliminary data analyses reveal that - there is hardly any correlation between size of mother trees and available regeneration or available fruit mass located on the ground around those trees; - the amount of nuts per tree (approx. greater than 60 cm dbh) is very variable; - regeneration (seedlings and advanced growth) is sparse which makes long-term survival of the species questionable if collection of nuts in continued like in the past.
Das Projekt "Potentials and constraints of the link of agriculture and ecological sanitation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Abwasserwirtschaft und Gewässerschutz B-2 durchgeführt. By 2020, the number of people living in developing countries will grow from 4.9 billion to 6.8 billion. Ninety percent of this increase will be in rapidly expanding cities and towns. More than half the population of Africa and Asia will live in urban areas by 2020. Growth in urban poverty, food insecurity, and malnutrition and a shift in their concentration from rural to urban areas will accompany urbanization. Severe environmental degradation and hygienic problems caused by the lack of infrastructure are additional problems. The linking of urban and peri-urban agriculture and ecological sanitation could play an important role for the solution of the mentioned problems. Agriculture within city limits, socalled urban agriculture, became a survival strategy for many poor families in the last decades. These families would not be able to secure their nutrition without urban agriculture. This form of agriculture can be a vehicle to increase food security and health, to generate economic opportunities for people with low income, and to promote recycling of waste and waste water. The philosophy of ecosan is based on the consequent implementation of the closing the loops approach (Nutrient Cycling). Urine and faeces are regarded as resources rather than waste. If collected separately they could easily used as fertilizer respectively as soil conditioner. The objective of the research is to evaluate the potentials and constraints of the link of urban and peri-urban agriculture and ecological sanitation, in short UPA-Ecosan-Concept. The UPA-Ecosan-Concept enables sustainable resource management, prevention of environmental degradation through urban agriculture, an increase in soil fertility and therefore higher yields. The challenge is to prove this theoretical statement scientifically. It has to be evaluated, if an UPA-Ecosan concept fulfils the requirements of a system, which is safe, easy to maintain, and transferable to local conditions. However, such a system has to be as effective as possible with respect to nutrient recycling, sanitation and public health. A vital part of the studies will be the investigation of the safe reuse of faeces and urine and the social acceptability of re-circulation of human-derived nutrients. The results should lead to a catalogue of appropriate methods and technologies on which a sustainable UPA-Ecosan concept can be based. Such a catalogue is imperative for the development of clear political guidelines, which should allow an effective integration of urban and peri-urban agriculture and ecological sanitation in existing urban economies. As a final result, the catalogue should address the challenge of rapid urbanisation and corresponding growth of food insecurity and sanitation deficits of the urban poor.
Das Projekt "Sub project: Population genetic impacts of a changing ambient conditions on marcro-in-vertebrates with different life history strategies in running waters" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Zoologie, Abteilung V Ökologie durchgeführt. It is expected that in the course of global warming the present flow regimes of rivers will change and that extreme situations such as floods and low water will increase in frequency and intensity. We study the population genetic effect of these changes by comparing rivers of different flow regimes - Rhine and Danube (snowmelt) versus Moselle and Main (groundwater) - and three species with different life histories (high/low dispersion and high/low drought resistance). We will use markers on the level of enzymes and DNA. A shift of genotypes due to higher water temperatures and a decrease of genetic variability is expected. The former reflects the microevolutionary response and enables the survival under changing environmental conditions. The latter is caused by repeated bottle necks triggered by extreme fluctuations of local and regional population sizes accompanying floods and droughts. It limits this response and may reduce the survival of populations within their present distribution limits. This study will allow the assessment of these two processes. The sources of immigration and recolonisation ways after local extinctions will be studied by molecular markers. The role of reservoirs and barrages as refuges resp. impediment of dispersal will be analysed. Genotypes that dominate under certain temperature or flow regime will be provided for physiological studies and proteomic analyses to the co-operating working groups. Results on the amount and distance of gene flow (dispersal) as well as population densities observed in field will be input to the modelling project.
Das Projekt "Ecological Effects of Energy Nurse Crops - Forest Restoration and Biomass Production" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. Storms, droughts, and pest insect outbreaks regularily disturb forests, in particular those that are characterized by tree species that are not in accordance with site conditions. Ordinary restoration methods establishing juvenile target trees in open areas often face problems in terms of seedling survival owing to stress from frost, drought, sun, or pests. From an ecological point of view, delayed restoration success can result in increased nutrient elution and reduction of carbon stored in soils. To address this problem nurse crops comprising robust and fast growing tree species such as birch (Betula ssp.) or poplar (Populus ssp.) have been used to establish an overstory sheltering sensitive target tree species against weather extremes. This project aims to utilize forest biomass provided by nurse crops to support the production of renewable energy (Energy Nurse Crops, ENCs). However, exporting additional forest biomass affects the nutrient cycles and thus may undermine the principle of sustainability. Therefore, this project will investigate and evaluate the concept of ENCs and its consequences relative to ordinary restoration methods especially for forest ecosystems sensitve to windblow such as pure black spruce stands (Picea abies) stocking on periodically wet soils. Tree species such as birch or poplar are known to develop extensive root systems. Because ENCs reliably establish in open areas and because their roots can quickly penetrate soils, they may be able to retain much more nutrients on site than any target tree species could ever do when established under unfavourable growth conditions. Eventually the positive effects of nutrient retention and soil carbon fixation may outweigh the negative effects of nutrient export with biomass. To explore this question, field experiments quantifying nutrient elution, nutrient pools, carbon pools, biomass production, and root growth will be conducted in ENC stands of different age, site, and tree species. Introducing additional tree species such as birch or poplar may also affect forest ground vegetation composition and species abundance. A research approach addressing species diversity of forest ground vegetation will be considered in the future.
Das Projekt "Coexistence of different functional types of indigenous trees of the Munessa Forest, Ethiopia: Carbon, water and nutrient relations" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Pflanzenphysiologie durchgeführt. Ecophysiological traits (carbon, water and nutrient relations) allowing for the coexistence of different functional types (life-forms) of indigenous trees in Munessa Forest, Ethiopia is proposed. Above and below ground resource acquisition and utilization by Croton macrostachys (facultative deciduous), Podocarpus falcatus (evergreen gymnosperm) and Prunus africana (broad-leafed evergreen) will be investigated as influenced by site conditions and season. In addition to tree growth and canopy characteristics, photosynthesis, respiration and transpiration at different zones of tree crowns will be recorded. Whole-tree transpiration will be followed using the Granier stem-flux system. Partitioning of soil water among the trees will be assessed using 18O/16/O-signatures of xylem sap and of soil water collected from different depths. Seasonal water use of juvenile and adult trees will be compared and the seasonal patterns of fine root biomass production shall be analyzed. Data on nutrient relations, mycorrhizal networks and silvicultural characteristics of the trees, produced by the other collaborating groups will be integrated to explain the coexistence of the three functional types of trees. It is expected that species-specific requirements and strategies of survival and growth of the investigated tree species can be used for an ecologically sound reforestation program of a mixed forest.
Das Projekt "TACIS Central Asia 2005 Action Programme - Track I - Regional Projekt: Unterstützung zur Einrichtung des Pamir-Alai grenzübergreifenden Schutzgebietes (PATCA) zwischen Kirgistan und Tadschikistan" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Naturschutzbund Deutschland e.V., Bundesgeschäftsstelle durchgeführt. The PATCA Project will help Kyrgyzstan (KG) and Tajikistan (TJ) to meet the requirements of a number of ratified international conventions, most importantly the Biodiversity Convention as well as the respective Biodiversity Action Plans of KG and TJ and the national Environment Action Plans of KG and TJ through the establishment of the PATCA. Overall Objective: The primary goals of PATCA are not only the preservation of the biodiversity of the region but also the improvement of the livelihood of the local population whilst at the same time protecting and safeguarding the traditions and unique historical-cultural heritage developed over centuries of survival in this harsh environment. Purpose: To assist the Governments of KG & TJ in establishment and management of PATCA through: - Technical Assistance (TA) to: national park system in KG (State Agency on Environment Protection & Forestry) & TJ (State Committee for Environment & Forestry); and, Tajik (Pamir) National Park (TJ) & Alai National Park (KG) - Production of PATCA Management Plan (MP). Project Expected Outputs: - the legal establishment and practical operation of PATCA (within PNP and ANP) including development and official approval of PATCA interstate cooperation agreement between KG and TJ - PATCA management plan development, approval and commencement of implementation - Identification of necessary equipment and training in use of an appropriate equipment. Target Groups: The project is expected to result in a wide variety of beneficiaries, especially when taking into account the long-term implications for sustainable development of communities in the PATCA area. In more direct terms the main beneficiaries of the project are as follows: - The State Agency on Environment Protection and Forestry under Government of the Kyrgyz Republic and the State Committee of Environment Conservation and Forestry of Tajikistan through establishment of the PATCA and in more broad terms, support with development, equipment and establishment of the PATCA management plan; - Local Governments - Villages and local population in the two countries - Tour operators - Environmental NGOs - Teachers, educational establishments and major stakeholder groups - Scientists through research possibilities in a poor researched area and training of new methods, establishment of data base - The public at large through increased awareness on and improved protection and safeguarding of the regions biological heritage. The end-beneficiaries of this project will be the population in and around the PATCA, and all concerned with biodiversity conservation in this and the surrounding area. Prime Contractor: AGRECO G.E.I.E., Bruxelles, BE.
Das Projekt "Überleben von Frösten unter -38 Grad C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Ökophysiologischer Aspekt: Fröste stellen für Pflanzen ein entscheidender Filter in Hinblick auf deren Rekrutierung, das Überleben, die Produktivität und die geographische Verbreitung dar und können darüber hinaus einen dramatischen Einfluss auf der zellulären bis hin zur ökosystemaren Ebene ausüben. Überleben von sehr tiefen Temperaturen (-38 Grad C) wird - nach dem augenblicklichen Verständnis - durch Toleranz von extrazellulärem Eis und damit einhergehender kontrollierter Zellentwässerung erreicht. Im Zuge kontinuierlicher Abkühlung wird irgendwann ein Punkt erreicht, ab dem das ganze frierbare Wasser extrazellulär gefroren ist und sich ein so genannter Glaszustand in der Zelle ausgebildet hat. In diesem Zustand dürfte jede weitere Temperaturabnahme keinen weiteren Effekt auf die Zellen haben. Einige Pflanzen überleben so sogar das Eintauchen in flüssigen Stickstoff (-196 Grad C). Mit diesem Hintergrund würde man keine großen Unterschiede in der maximalen Winterfrosthärte (kleiner als -38 Grad C) zwischen verschiedenen Pflanzenarten erwarten. In der Literatur findet man aber eine deutliche Variabilität in Hinblick auf die maximale Frosthärte von Pflanzen (-40 bis -196 Grad C). Diese Diskrepanz dürfte auf unangemessene Frosthärtebestimmungsmethoden zurückzuführen sein, so zum Beispiel war in vielen frühen Untersuchungen die Kontrolle von Kühlratenund Auftauraten entweder überhaupt nicht möglich oder technisch nur sehr schwer lösbar. Innovationsaspekt Zur Durchführung von Frostbehandlungen von Pflanzen bei Temperaturen unter -38 Grad C stehen bis dato immer noch erst wenige, kostspielige und nicht unbedingt voll taugliche Gefriersysteme zur Verfügung. Aus diesem Grund ist es unser Ziel ein neues Gefriersystem zu entwickeln, das besonders zur Frostung von Pflanzen (Kühl-/Auftauraten 2 Grad C/h) bis auf -80 Grad C geeignet ist. Zusätzlich sollen die Frostkammern mit Sichtfenstern ausgestattet werden, die zusammen mit einer weiterentwickelten Mikroskopiertechnik die Messung der extrazellulären Eisbildung, des Wachstums der Eiskristalle bis hin zum Punkt maximaler extrazellulärer Eisausbreitung möglich machen soll. Klimawandel Aspekt Subalpine Holzpflanzen der Europäischen Alpen überleben im Hochwinter Fröste von -35 bis etwa -90 Grad C. Potentielle Blatttemperaturminima von -44 Grad C im subalpinen Lebensraum übersteigen damit die Frosthärte einzelner Arten. Das Risiko im Winter Frostschäden zu erleiden, könnte jedoch aufgrund der steigenden Wintertemperaturen sogar noch dramatisch zunehmen. So führte eine künstliche Zunahme der Temperaturen im Hochwinter um +4 Grad C zu einer Beschleunigung und Verfrühung der Frostenthärtung in nordhemisphärischen Holzpflanzen. Durch den Einsatz des neuen Gefriersystems und durch Simulierung von Warmwettereinbrüchen mit Hilfe von großen Infrarotstrahlern soll versucht werden, das Ausmaß des Frostschadensrisikos für subalpine Holzpflanzen im Winter inklusive der wichtigsten Baumarten des Schutzwaldes neu abzuschätz
Das Projekt "Auswirkungen extremer Trockenheit auf die Wachstums- und Überlebensstrategie von Waldföhre und Flaumeiche im Wallis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. Im Walliser Rhonetal verändern sich die Waldföhrenwälder der unteren Höhenlagen. Während Waldföhren (Pinus sylvestris L.) eine hohe Mortalitätsrate zeigen, breiten sich Laubbäume besonders die Flaumeiche (Quercus pubescens Willd.) zunehmend aus. Wir denken dass Landnutzungsänderungen sowie der direkte und indirekte Einfluss der Klimaerwärmung Schlüsselfaktoren für diese Landschaftsveränderung sind. In dieser Studie untersuchen wir den Einfluss von Trockenstress auf das Wachstum von Föhren und Eichen um ihr Potential abzuschätzen in einem zu erwartenden trockenen und heisseren Klima überleben zu können. Ziele: In dieser Studie wollen wir herausfinden wie Trockenstress das Wachstum und das Überlebenspotential von Föhren und Eichen beeinflusst. Dafür vergleichen wir Föhren und Eichen die an Bewässerungskanälen oder in einem künstlichen Bewässerungsexperiment wachsen, mit Bäumen von Trockenstandorten. Der Vergleich von bewässerten und unbewässerten Bäumen erlaubt a) den Einfluss von Trockenstress auf das Wachstum von Föhren und Eichen zu analysieren und b) Rückschlüsse zu ziehen auf Unterschiede in der Wachstumsstrategie und damit auf das Potential der beiden Arten unter trockeneren Bedingungen zu überleben. Methoden: Das Baumwachstum wird auf dendrochronologischer und holzanatomischer Ebene untersucht. Da für das Überleben auf Trockenstandorten die Aufrechterhaltung eines effektiven Wasserleitungssystems entscheidend ist, konzentrieren wir uns in dieser Studie vor allem auf die holzanatomische Analyse der wasserleitenden Zellen, wie Tracheiden oder Gefässe. In einem ersten Versuchsteil analysieren wir die Grösse der wasserleitenden Zellen auf jährlicher Ebene. Als Resultat erhalten wir die mittlere Grösse der wasserleitenden Zellen pro Jahr getrennt nach Früh- und Spätholz. Diese Mittelwerte werden korreliert mit monatlichen oder wöchentlichen Klimadaten. In einem zweiten Versuchsteil untersuchen wir das intra-anuelle Wachstum von Föhren und Eichen mit Hilfe der Pinning Methode. Pinning ist die Markierung des Kambiums durch eine Verletzung. Das bedeutet wir stechen eine kleine Nadel durch die Rinde in die Zellteilungszone, das Kambium. Als Reaktion auf die Verletzung bildet das Kambialgewebe ein typisches Wundgewebe aus. Das Wundgewebe zeigt uns die Position des Kambiums zum Zeitpunkt der Verletzung an, und wir können somit retrospektiv das Zellwachstum datieren. Dadurch können wir die Klima-Wachstumsbeziehung des Zellwachstums zeitlich hoch aufgelöst analysieren. Zusätzlich werden die Resultate des Pinningexperiments verwendet um die intra-annuelle Zusammensetzung stabiler Isotope (d18O, d13C) zu untersuchen, um mehr über den Einfluss von Trockenstress auf baumphysiologische Prozesse zu erfahren.
Das Projekt "Niche separation and coexistance of chrysophytes in an alpine gradient" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Österreichische Akademie der Wissenschaften, Institut für Limnologie durchgeführt. The high diversity of plankton communities has early attracted the attention of plankton ecologists and been formulated as the Paradox of the plankton. Relating species and species distribution with ecophysiology is still a key problem in protist ecology and distribution. This is specifically the case for chrysomonad flagellates as they are, except for a few model strains, among the most poorly known freshwater phytoplankton. Even though pigmented chrysophytes are among the dominant mixotrophs in many habitats and colourless chrysophytes are dominant in many aquatic and soil habitats including meso- to eutrophic sites, ecophysiological studies are rare. Despite some environmental surveys based on chrysophyte scales and cysts providing some links between distribution pattern and environmental factors, knowledge is still poor specifically for non-scaled chrysophytes. Thus, the ecophysiological basis for niche separation and / or coexistence are poorly understood and mainly restricted to rough assumptions. We propose to bridge this gap for chrysomonad flagellates in an alpine gradient focussing (i) on the ecophysiolopgical characterisation of the isolated strains and (ii) on a screening of 20 lakes within the alpine gradient for dominant taxa using molecular tools to finally infer the ecophysiological basis for niche separation and coexistence in chrysophytes, respectively. The main strength of the proposed project is its broadness - the link between cultivation independent environmental surveys (including morphological and molecular surveys and physical/chemical parameters) with in-depth cultivation dependent laboratory investigations, i.e. the combination of approaches which are usually separately investigated. In concert with ivestigations of chrysophyte cysts (projects FWF P 18315; CLIM-LAND) and intraspecific ecophysiological variation (project FWF P 18676) this project will therefore reveal insights into the ecophysiological basis of niche separation and coexistence of plankton taxa (i.e. in fundamental issues in plankton ecology) which can not be covered by single approaches alone. The extensive strain collection at the Institute for Limnology in Mondsee comprising recently isolated chrysophytes originating from an environmental gradient within a regionally restricted area allow to test for specific adaptations of different taxa and ecotypes of chrysomonad flagellates. The focus of our investigations will be on thermal adaptation (i.e. the probably most obvious parameter in an alpine gradient), pH adaptation (as pH is considered to be one of the most crucial parameters for chrysophyte survival strategies) and, for selected taxa, on nutritional strategies (as the chrysophytes cover different strategies from entirely phototrophic to entirely heterotrophic).
Das Projekt "Zelluläre Klima-Adaptionen in alpinen und polaren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Innsbruck, Institut für Botanik, Abteilung für Physiologie und Zellphysiologie Alpiner Pflanzen durchgeführt. Die Pflanzen der Hochgebirge und der polaren Zonen müssend im Vergleich zu Pflanzen gemäßigter Bereiche mit drei besonderen Anforderungen fertig werden: kurze Vegetationszeit, Kälte, auch im Sommer möglich, und hoher Sonneneinstrahlung. Die Anpassungsstrategien, die ein Überleben in Hochgebirge und Arktis möglich machen, sind nur z.T. bekannt. Von seiten der Ökologie und Ökophysiologie wurden etliche solcher Strategien beschrieben, allerdings meist nur auf der Ebene der Pflanze oder eines Organs. Erst in jüngerer Zeit gibt es einige Untersuchungen, die die Adaptionen des Stoffwechsels verstehen wollen. Die Anpassung eines Stoffwechsels an ungünstige Bedingungen ist aber auch ein Ausdruck des Zusammenspiels von Zellorganellen und Membranen. Bislang ist nur von seiten des Antragstellers eine erste Beschreibung der Ultrastruktur alpiner Pflanzen mit Anbindung an den Stoffwechsel und Einbeziehung der Standortbedingungen erfolgt. Hier zeigte sich, daß mit Methoden der modernen Zellbiologie ein enormer Wissenszuwachs erhalten werden kann. So wurden vom Antragsteller in elektronenmikroskopischen Untersuchungen festgestellt, daß bei Kälte und Starklicht die Chloroplasten vieler alpiner und polarer Pflanzen besondere Strukturen zeigen ('Protrusionen), die einige physiologische Anpassungen erklärbar machen können. Die dem Auftreten dieser dynamischen Strukturen zugrunde liegenden Vorgänge in der Zelle können am besten mit modernen zellbiologischen Verfahren, wie sie etwa für Cytoskelett-Untersuchungen üblich sind, beschrieben werden. Daher sollen mit Hilfe eines confokalen Laser-Scanning-Mikroskopes (CLSM) unter Verwendung des 'green fluorescent protein (GFP) sowie fluoreszenz-markierter Antikörpern oder Cytoskelett-Inhibitoren die Bildungsmechanismen, Stabilität und 3-D Struktur dieser Protrusionen untersucht werden. Grundlage ist hierzu die vorherige Erfassung des Standortklimas der Pflanzen und ihrer Photosyntheseaktivität, um die Faktoren zu kennen, die die Zelle veranlassen, die Chloroplasten umzubilden. Voruntersuchungen haben auch ergeben, daß bei Hochgebirgspflanzen eine mögliche Kooperation von Plastiden, Mitochondrien und Microbodies überlebenswichtig sein kann. Diese dynamische Organell-Kooperation soll ebenfalls untersucht werden. Alle Arbeiten werden mit Wildpflanzen aus geeigneten hochalpinen und polaren Wuchsorten gemacht und die zellbiologischen Beobachtungen müssen über die Ökophysiologie dieser Pflanzen interpretiert werden.
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