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Die Bildung und Entwicklung des Erdmantels im Archaikum; Subkalzische Granate und Eklogite als älteste Zeitzeugen

Das Projekt "Die Bildung und Entwicklung des Erdmantels im Archaikum; Subkalzische Granate und Eklogite als älteste Zeitzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt am Main, Institut für Geowissenschaften, Facheinheit Mineralogie, Abteilung Petrologie und Geochemie durchgeführt. Die Entstehung und das Wachstum der Archaischen Kerne von Kontinenten und die zeitliche und örtliche Entwicklung von Prozessen im subkratonischen Erdmantel und der darüber liegenden Kruste sind wichtige Eckpfeiler zum Verständnis der Stabilisierung von langlebigen kontinentalen Blöcken durch einen auftriebsfähigen Erdmantel. In einem vorherrschenden Modell wird der subkratonische Erdmantel als Restit von partiellem Schmelzen bei niedrigem Druck betrachtet, der durch Subduktion in Granatperidotit umgewandelt wurde. Eklogite und Granatperidotite des subkontinantalen lithosphärischen Mantels sind dementsprechend die subduzierten Schmelzprodukte. Um die Zeitlichkeit der partiellen Schmelzprozesse und von Wiederanreicherungsprozessen des Erdmantels unterhalb des Kaapvaalkratons einzugrenzen, haben wir bereits früher einzelne Körner von harzburgitischen, subkalzischen Granaten analysiert. Damit erhielten wir das Alter von definierten Ereignissen, die mit krustalen Ereignissen übereinstimmen und kein Kontinuum, wie es von Re Os Modellaltern angezeigt wird. Eklogite und Granatpyroxenite werden wie Peridotitxenolithe ebenfalls von Kimberliten durch die Archaische Kruste an die Erdoberfläche gefördert. Sie sind wegen ihrer möglichen sehr unterschiedlichen Entstehung und möglicher späteren Überprägungen sehr heterogen. Quälende Fragen sind die Art der Protolithe, deren Alter und das Alter der Eklogitisierung und der Bezug zu den Peridotiten. Wir fanden durch unsere Untersuchungen von Eklogiten und Granatpyroxeniten von Bellsbank (Kaapvaalkraton), dass eine Anzahl davon chemisch fast nicht modifizierte Teile subduzierter ozeanischer Kruste darstellen (= fast unveränderte Schmelz-zusammensetzungen, Plagioklas- und Klinopyroxenreiche Kumulate). Deren rekonstruierte Gesamtgesteinszusammensetzungen bilden eine Aufreihung in einem Lu Hf Isochronendiagramm. Drei Proben ergeben ein Alter von 4.12 +- 0.06 Ga mit eHfi = 3 (+-7), d.h. dem Verhältnis des Erdmantels zu dieser Zeit. Ein so hohes Alter findet man bisher nicht in der Kruste oder als Re Modellverarmungs-alter im Erdmantel. Lu Hf Modellalter von Granaten sind Minimumalter. Sie ergeben aber bereits Alter bis zu 3,5 Mrd. Jahre, was die hohen Alter bestätigt. Wir wollen unsere Arbeiten an subkalzischen Granaten auf weitere Lokalitäten des Kaapvaalkratons ausdehnen, um die detaillierte Geschichte des subkratonischen Erdmantels weiter zu erforschen, d.h. die Unterscheidung verschiedener Schmelz-regime, deren Zeitlichkeit und die Zeit der Modifikation des Erdmantels durch Metasomatose. Ein zweites Ziel ist die Verifizierung der 4.1 Mrd. Jahre Eklogitisochrone mit weiteren Proben aus Bellsbank. Wenn sie sich als richtig erweist, würde sie das höchste Alter darstellen, das jemals von einer Eklogitserie erhalten wurde. Dies hätte großen Einfluss auf Modelle zur Entstehung hadäischer Kruste und ihrer Erhaltung im lithosphärischen Erdmantel.

Teilprojekt: B1: Allometrie und Raumbesetzung in Mischbeständen aus Fichte und Buche

Das Projekt "Teilprojekt: B1: Allometrie und Raumbesetzung in Mischbeständen aus Fichte und Buche" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Waldwachstumskunde durchgeführt. Das Forschungsprojekt ist eingebettet in den Sonderforschungsbereich SFB 607. Die Untersuchung des Wachstums unter individuellen Umweltbedingungen von Buchen und Fichten in Mischung wird im Teilprojekt B1 des Sonderforschungsbereichs 607: 'Wachstum oder Parasitenabwehr?' durchgeführt. Der SFB läuft seit Juli 1998, hat seine erste Projektphase im Jahre 2001 abgeschlossen und ist für mindestens zehn Jahre konzipiert. Aufgabe ist es, die allometrische Beziehungen zwischen Kronendimension und Biomasseverteilung in Abhängigkeit vom Standraum und den Umweltbedingungen für Mischbestände (Buche, Fichte) unterschiedlichen Alters und auf unterschiedlichen Standorten zu beschreiben. Damit soll 1. die Hochrechnung auf Dimensions- und Biomassegrößen auf der Grundlage von verfügbaren Bestandesinformationen ermöglicht werden (durch destruktive Probenahme, BHD- und Höhenmessungen) und 2. die Auswirkungen von Stressfaktoren auf die allometrischen Verhältnisse von einzelnen Bäumen und damit auf die Allokation eingeschätzt werden (mit Hilfe hochauflösender Dendrometer und Kronenablotungen). Das Projekt B1 befindet sich bereits in der vierten Phase. Bisher wurde im Projekt B1 die Allometrie als Resultat der pflanzeninternen Steuerung der Allokation untersucht. Auf Individuenebene wurden Allometrie und ihre Veränderung für verschiedene Baumarten in verschiedenen ontogenetischen Stadien untersucht. Auf Bestandesebene wurden die self-thinning-Linien von Yoda und Reineke für krautige bzw. holzige Pflanzenbestände analysiert. Bisherige Allometriebestimmungen erbrachten für diese Arten zwar ähnliche Größenordnung aber auch charakteristische Unterschiede, die Ausdruck spezifischer Strategien der Raumbesetzung und -ausbeutung widerspiegeln. Die bisher vereinzelten Auswertungen sollen in Phase IV in eine übergreifende Analyse (versch. Arten, ontogenetische Stadien, Konkurrenzsituationen, Störfaktoren) der Allometrie auf Pflanzen- und Bestandesebene münden.

Dichtetrends: Produzieren schneller wachsende Bäume auch mehr Biomasse?

Das Projekt "Dichtetrends: Produzieren schneller wachsende Bäume auch mehr Biomasse?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Professur für Waldwachstum durchgeführt. Gemessen an der Holzproduktion hat die Produktivität vieler Waldstandorte in Europa in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen. Zahlreiche Befunde belegen für verschiedene Baumarten, Standorte und Regionen ein gesteigertes Volumenwachstum der Waldbestände im Vergleich zu früher. Für die Nadelhölzer ist bekannt, dass breitere Jahrringe im Mittel eine geringere mittlere Holzdichte aufweisen. So stellt sich die Frage, ob die erhöhte Volumenproduktion gleichbedeutend ist mit einer Erhöhung der Biomasseproduktion, oder ob sich die produzierte Biomasse lediglich auf ein größeres Holzvolumen verteilt. In dem Forschungsvorhaben wollen wir aufklären, ob sich die Dichte der Jahrringe unter Berücksichtigung des gesteigerten Wachstums langfristig verändert hat. Dazu untersuchen wir anhand von Stammscheiben verschieden alter Bäume der Baumarten Fichte (Picea abies) und Buche (Fagus sylvatica) die Zusammenhänge zwischen der Jahrringdichte, der Jahrringbreite, dem Baumalter, dem Kambialalter und dem Kalenderjahr. Das Untersuchungsmaterial stammt sowohl von großräumigen Wachstumserhebungen als auch von experimentellen Düngungs-Versuchsflächen. Die Holzdichte der Jahrringe wird mit dem Verfahren der Hoch-Frequenz-Densitometrie (HF-Densitometrie) ermittelt. Die Frage nach trendhaften Veränderungen der Holzdichte und Biomasseproduktion ist relevant für die Abschätzung der Kohlenstoffbindung der Wälder und auch für die Beurteilung der Qualitätseigenschaften des produzierten Holzes.

Studien zur Rolle von Pilzen und Flechten in borealen Pinus-sylvestris-Wäldern Sibiriens

Das Projekt "Studien zur Rolle von Pilzen und Flechten in borealen Pinus-sylvestris-Wäldern Sibiriens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Jena, Institut für Ökologie durchgeführt. In naturnahen sibirischen Pinus-sylvestris-Wäldern ca. 40 km südwestlich des Dorfes Zotino am Jenissei werden seit mehreren Jahren auf Dauerflächen umfassende ökologische Untersuchungen im Rahmen des IGBP-Programmes 'Global Change' vorgenommen, u.a. zur Altersstruktur, zur Biomasseentwicklung, zur Bestandesdynamik, zur Rolle der Brände, zur Vegetationsentwicklung, zum Konkurrenzverhalten, zum Nährstoff- und Wasserhaushalt der Bestände und zu verschiedenen physiologischen Leistungen der Kiefern. Während des geplanten Aufenthaltes sollen in Abstimmung mit dem Direktor des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie, E.-D. Schulze in bereits gut untersuchten Beständen verschiedenen Alters ergänzende mykologische und lichenologische Daten zur Klärung der Rolle pilzlicher Organismen im brandgeregelten Zyklus der Bestände erhoben werden.

Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz im Unterboden

Das Projekt "Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz im Unterboden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Department für Ökologie, Lehrstuhl für Bodenkunde durchgeführt. Das Wissen über die Menge, Zusammensetzung und Umsetzung der organischen Substanz in Böden der gemäßigten Breiten beschränkt sich bis auf wenige Ausnahmen auf die Oberböden (A-Horizonte und Auflagen). Hier finden sich die höchsten Konzentrationen der organischen Substanz. Jüngere Inventurarbeiten haben nun gezeigt, dass auch im Unterboden (B- und Cv-Horizonte) beträchtliche Mengen an organischer Substanz, allerdings in niedrigen Konzentrationen vorliegen. Ziel des geplanten Vorhabens ist es, (1) die Menge der organischen Substanz im Unterboden zu erfassen, (2) ihre Zusammensetzung und Herkunft zu bestimmen und (3) ihre Umsetzbarkeit zu erfassen. Daraus sollen Rückschlüsse auf die Stabilisierungsmechanismen der organischen Substanz im Unterboden gezogen werden. Nach einer Inventur der Bodenprofile an den SPP-Standorten (C-Gehalte, 14C-Alter) erfolgt die Erfassung der Zusammensetzung der organischen Substanz mittels Festkörper-13C-NMR-Spektroskopie. Die Zusammensetzung der Lipid-, Polysaccharid- und Ligninfraktion soll Hinweise auf die Herkunft der stabilisierten organischen Substanz differenziert nach oberirdischen, unterirdischen Pflanzenrückständen und mikrobiellen Resten geben. Abbauversuche unter kontrollierten Bedingungen im Labor und die Erfassung des 14C-Alters des freigesetzten CO2 sollen Aufschluß über die Umsetzbarkeit des 'jungen' und 'alten' C im Unterboden geben. Dabei werden jeweils die Profile über die gesamte Entwicklungstiefe betrachtet, um die Unterbodenhorizonte in Bezug zu den Oberböden und zu den Ergebnissen anderer AG im SPP zu setzen. Darauf aufbauend können dann in den nächsten Phasen des SPP die Eigenschaften der organischen Substanz im Unterboden und die Regulation der C-Umsetzungen im Unterboden untersucht werden.

Einfluß der Mikro- und Makrobioturbation durch Bodentiere auf die Stabilisierung der organischen Substanz in Ackerböden

Das Projekt "Einfluß der Mikro- und Makrobioturbation durch Bodentiere auf die Stabilisierung der organischen Substanz in Ackerböden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, den Einfluß der Makro- und Mikrobioturbation durch sog. soil engineers (Lumbriciden, Enchytraeiden, Collembolen) auf die Stabilisierung der organischen Substanz in Ackerböden zu untersuchen. Dafür sollen Freiland- und Laborexperimente mit Böden aus dem Dauerdüngungsversuch in Halle durchgeführt werden. Methodische Grundlage ist die Analyse der natürlichen 13C-Verteilung im Vergleich von Kohlenstoff aus C3- und aus C4-Pflanzen. Dadurch wird eine Differentialanalyse der Wirkung von Bodentieren auf die Stabilität von C-Komponenten unterschiedlichen Alters möglich. Düngungsvarianten sollen genutzt werden, um die Abhängigkeit der Wirkung der Tiere vom Nährstoffstatus des Bodens zu quantifizieren. Zusätzlich sollen Feldexperimente zur gezielten Steuerung der Bodenfauna durch Managementmaßnahmen durchgeführt werden. Neben Grobfraktionierungen werden chemische und physikalische Feinfraktionierungen vorgenommen. Durch die Bestimmung der 13CVerteilung ermöglichen die bodenmikrobiologischen Parameter 'Biomasse' und 'Mineralisationsleistung' eine Quantifizierung der mikrobiellen Nutzung unterschiedlicher C-Quellen. Weitere Parameter sind: Funktionelle Diversität der Bakterien, Nematoden Maturity Index, Mikroarthropoden. Langfristig ist die Einbeziehung von bodenzoologischen Steuergrößen in ein Modell zum Umsatz der organischen Bodensubstanz geplant.

Pflanzengeographie und Pflanzenoekologie des borealen Nadelwaldes

Das Projekt "Pflanzengeographie und Pflanzenoekologie des borealen Nadelwaldes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät II Biologie, Institut für Botanik und Botanischer Garten, Fachgebiet Allgemeine Botanik durchgeführt. Der boreale Nadelwald, die Taiga, ist eines der groessten Oekosysteme der Erde. Doch seine verschiedenen Teilgebiete sind auch innerhalb des Postglazials recht unterschiedlich alt. Ebenso verschiedenartig sind die oekologischen Gegebenheiten. Es stellt sich die Frage, ob die Taiga als ein einziges Oekosystem betrachtet werden darf. Die laufenden oekologischen Untersuchungen sollen die Ursachen fuer den lichten Stand der Baeume in einzelnen Teilen der Taiga klaeren. Von Bedeutung sind dabei Fragen nach Art, Ort und Intensitaet der Wurzelkonkurrenz sowie nach den oekologischen Folgen der Nadelstreu und des Moos- und Flechtenteppichs im Hinblick auf den Wasser und Waermehaushalt und auf die Bestandesverjuengung. Die Untersuchungen werden in Kanada, Nordeuropa und Ostjakutien durchgefuehrt.

Konzeption und Konstruktion von Wuchsmodellen fuer Rein- und Mischbestaende

Das Projekt "Konzeption und Konstruktion von Wuchsmodellen fuer Rein- und Mischbestaende" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Forstwissenschaftliche Fakultät, Lehrstuhl für Waldwachstumskunde durchgeführt. Erforschung des Wachstums von Baum und Bestand in ungleichaltrigen Mischbestaenden, Modellierung des Wachstums mit Hilfe von Computerprogrammen fuer Managementzwecke, Oekosystemforschung und Lehre.

Lungenkrebsrisiko durch Radon in der Bundesrepublik Deutschland

Das Projekt "Lungenkrebsrisiko durch Radon in der Bundesrepublik Deutschland" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 14 Sicherheitstechnik, Fachgebiet Arbeitssicherheit und Umweltmedizin durchgeführt. Ziel der Studie ist die Ermittlung der Expositions-Wirkungs-Beziehung zwischen Innenraumbelastungen an Radon und dem Auftreten des Lungenkarzinoms unter Beruecksichtigung des Rauchens und beruflicher Karzinogene. Dazu werden im Rahmen einer Fall-Kontroll-Studie in einem Zeitraum von vier Jahren mehr als 3000 Lungenkrebsfaelle und 3000 nach Alter und Geschlecht gematchten Kontrollpersonen in drei Studienregionen (Ostbayern, Saarland/NRW, Thueringen (Sachsen)) auf ihre Exposition befragt und durch Messung mittels Kernspurdosimetern in allen in den letzten 35 Jahren bewohnten Wohnungen ihre Exposition ermittelt.

Sicherung der genetischen Vielfalt innerhalb traditioneller mitteleuropäischer Rebsorten

Das Projekt "Sicherung der genetischen Vielfalt innerhalb traditioneller mitteleuropäischer Rebsorten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Geisenheim University, Zentrum Angewandte Biologie, Institut für Rebenzüchtung und Rebenveredlung durchgeführt. Im Gegensatz zu anderen landwirtschaftlichen Arten sind die im Weinbau verwendeten Sorten sehr alt, Riesling mindesten 500 Jahre, Spätburgunder mindestens 1000 Jahre. Reben werden vegetativ vermehrt und im Laufe der Zeit haben sich durch Mutationen bei traditionellen Sorten zahlreiche Spielarten entwickelt. Gelegentlich betreffen diese Veränderungen deutlich sichtbare Merkmale wie die Blattbehaarung oder die Beerenfarbe. So entstanden aus dem blauen Spätburgunder die Sorten Ruländer und Weißburgunder. Doch die meisten dieser genetischen Veränderungen bleiben unscheinbar, wie eine veränderte Beerengröße, Beerenstiellänge, Seitentriebbildung oder Säuregehalt der Früchte. Es sind jedoch gerade diese Veränderungen, die die Voraussetzungen für die Entwicklung neuer, den Belangen der Praxis besser angepasster Klone bildet. Diese erlauben des dem Winzer den für seine Produktionsziele besten Klon zu benutzen. So erfolgreich die deutsche Klonenselektion in den vergangenen 100 Jahren auch war, so gefährdet ist sie jedoch auch. Durch den Ersatz alter Weinberge, die noch nicht mit Klonen bepflanzt wurden, durch Klonen reine Bestände, verschwindet die genetische Vielfalt innerhalb alter traditioneller Sorten wie Riesling oder Burgunder. Damit reduziert sich gleichzeitig die Möglichkeit zur Entwicklung neuer Klone, die den Erfordernissen eines zunehmend kompetitiven globalen Marktes, gewachsen sind. Eine Erhaltung dieses Material ist daher dringend geboten. Zurzeit dürften weniger als 500ha der deutschen Rebfläche nicht mit Klonenmaterial bepflanzt sein. Viele dieser Weinberge stehen in sehr alten, schwer zugänglichen Steillagen an der Mosel und sind sowohl wegen ihres hohen Alters als auch ihrer geringen Wirtschaftlichkeit bedroht. Die Zahl nimmt durch Betriebsaufgaben und Flurbereinigungen ständig ab und damit auch die genetische Streubreite alter Sorten, wie Riesling. Zur Sicherung der genetischen Vielfalt innerhalb traditioneller deutscher Sorten sammelt das Fachgebiet in alten Rebanlagen phänotypisch interessant erscheinendes Material, testet es auf wirtschaftlich wichtige Viruserkrankungen und sichert gesundes Material in situ auf den Flächen des Fachgebiets bzw. denen von Partnerinstitutionen.

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