Organische Schwefelkomponenten sind abundant in marinen Sedimenten. Diese Verbindungen werden v.a. durch die abiotische Reaktion anorganischer Schwefelverbindungen mit Biomolekülen gebildet. Wegen seiner Bedeutung für globale Stoffkreisläufe, für die Nutzung von Erdöllagerstätten und für die Erhaltung des Paleorecords, gibt es eine Vielzahl von Studien zum Thema. Sehr wenig Aufmerksamkeit wurde allerdings wasserlöslichen Komponenten geschenkt, die beim Prozess der Sulfurisierung entstehen und als gelöster organischer Schwefel (DOS) in die Meere gelangen können. Anhand der wenigen verfügbaren Informationen ist Schwefel vermutlich das dritthäufigste Heteroelement im gelösten organischen Material (DOM) der Meere, nach Sauerstoff und Stickstoff. Einige Schwefelverbindungen, insbesondere Thiole, sind für die Verbreitung von Schadstoffen aber auch essenzieller Spurenstoffe verantwortlich. Wichtige klimarelevante Schwefelverbindungen entstehen aus DOS. Daher spielt der marine DOS-Kreislauf eine Rolle für die Meere und Atmosphäre. Trotz seiner Bedeutung sind die Quellen marinen DOS, seine Umsetzung im Meer und Funktion für Meeresbewohner unbestimmt. Auch ist die molekulare Zusammensetzung von DOS unbekannt. In diesem Projekt werden wir Pionierarbeit in einem neuen Forschungsfeld der marinen Biogeochemie leisten. Wir wollen grundlegende Fragen bzgl. der Bildung und Verteilung von nicht-flüchtigem DOS im Meer beantworten. Unsere wichtigsten Hypothesen:* Bildung von DOS:(1) Sulfatreduzierende Sedimente sind wesentlich für die Bildung von DOS.(2) Reduzierte Schwefelverbindungen (v.a. Thiole) dominieren in Zonen der DOS-Entstehung.(3) DOS wird v.a. über abiotische Sulfurisierung in der Frühdiagenese gebildet.* Transport und Schicksal von DOS im Ozean:(4) DOS wird von sulfat-reduzierenden intertidalen Grundwässern an das Meer abgeben.(5) In der Wassersäule oxidiert DOS schnell (z.B. zu Sulfonsäuren).(6) DOS aus intertidalen Sedimenten ist in oxidierter Form auf den Kontintentalschelfen stabil.Neben dem wissenschaftlichen Ziel der Beantwortung dieser Hypothesen, wird das Projekt drei Promovierenden (eine in Deutschland und zwei in Brasilien) die außergewöhnliche Gelegenheit bieten, ihre Doktorarbeiten im Rahmen eines internationalen Projektes durchzuführen. Wir werden die Stärken beider Partner in Feld- und Laborstudien und Elementar-, Isotopen- und molekularen Analysen kombinieren. Wir werden unterschiedliche Regionen im deutschen Wattenmeer und in brasilianischen Mangroven (Rio de Janeiro and Amazonien) beproben, sowie die benachbarten Schelfmeere. Sulfurisierungsexperimente werden die Feldstudien ergänzen. Zur quantitativen Bestimmung und molekularen Charakterisierung von DOS werden wir neue Ansätze anwenden, die von den beiden Arbeitsgruppen entwickelt wurden. Dabei kommen u.a. ultrahochauflösende Massenspektrometrie (FT-ICR-MS), und andere massenspektrometrischen und chromatographischen Methoden zu Anwendung.
In Amazonien dominieren nährstoffarme Oxisole und Ultisole, die nur schwer nachhaltig nutzbar sind. Innerhalb dieser Bodenlandschaft kommen allerdings aufgrund langandauernder anthropogener Nutzung durch präkolumbische Indianer tiefhumose, nachhaltig bewirtschaftbare Böden vor. Unsere bisherigen Untersuchungen belegen, dass die hohen und stabilen Humusvorräte dieser Böden maßgeblich auf pyrogenen Kohlenstoff zurückzuführen sind. Ungeklärt ist bisher die Herkunft ihrer hohen Nährstoffgehalte (bes. N, P, Ca, Mg). Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist es deshalb, durch die kleinräumige Analyse von Biomarkern und ihrer Stabilisotopenverhältnisse sowie von P-Bindungsformen Hinweise auf die Terra Preta-Genese zu bekommen. Insbesondere soll zwischen dem Eintrag menschlicher und tierischer Exkremente sowie zwischen aquatischer und terrestrischer Biomasse unterschieden werden. Von den Ergebnissen der Untersuchungen erwarte ich gezielte Aussagen über die Anreicherung der Terra Preta-Böden mit Nährstoffen sowie die Heterogenität der Eintragspfade.
Die Flusssysteme Amazonas und Rio Pará tragen das größte Volumen an Süßwasser in den Ozean ein und bilden eine wichtige Schnittstelle für den Eintrag von Spurenmetallen und gelösten organischen Stoffen (DOM) vom Land in den Ozean. Neben der Bedeutung des Amazonas für den globalen Spurenmetallhaushalt des Ozeans hat sein Mikronährstoff-Eintrag auch einen großen Einfluss auf die biologische Produktivität der Küsten- und Schelfregion und darüber hinaus. Das Hauptziel des vorgeschlagenen Projekts ist es, die Rolle der chemischen Speziation und der physiko-chemischen Größenfraktionierung von Spurenmetallen im Mischungskontinuum dieser Flüsse zum Atlantik zu verstehen. Wir werden die Wechselwirkungen von Spurenmetallen mit DOM und Kolloiden in der Wassersäule und den Oberflächensedimenten der Amazonas- und Pará-Mündung und der damit verbundenen Mischungsfahne sowie des Mangrovengürtels mit Grundwassereintrag südöstlich des Rio Pará untersuchen. Basierend auf Proben, die während der Forschungsfahrt M147 in der Hochwasserperiode 2018 genommen wurden, und vorläufigen Daten, die in unserem Labor erzeugt wurden, werden wir Veränderungen der Spurenmetallverteilungen und -speziationen in der Amazonas-Region entlang der Salzgradienten untersuchen. Um zu beurteilen, was die chemische und physikalische Speziation und den Transport von Spurenmetallen im Ästuar und in der Abflussfahne kontrolliert, werden wir uns auf drei verschiedene Prozesse konzentrieren: • Größenfraktionierung, Sorption und Entfernung von Spurenmetallen: Sorption von Spurenmetallen an Flusspartikeln und Ausfällung durch Koagulation von Kolloiden und Größenfraktionierung; wie verändert sich die Assoziation von Spurenmetallen mit verschiedenen löslichen, kolloidalen und partikulären Fraktionen entlang des Salzgehaltsgradienten?• Lösungskomplexierung: Bildung von löslichen metall-organischen Komplexen; wie verstärkt dieser Prozess den Metalltransport durch Konkurrenz mit Sorption an Kolloiden und Ausfällung? • Akkumulation von Spurenmetallen in Sedimenten: wie wirken die Sedimente als Senke und Quelle von Spurenmetallen, und können Oberflächensediment und Porenwasser zu den Spurenmetallflüssen in der Region beitragen? Zusätzlich zu den voltammetrischen und ICP-MS-Analysen der M147-Proben werden wir eine systematische Untersuchung des Mischungsverhaltens verschiedener Elementgruppen (konservativ, partikel-reaktiv und organisch-komplexiert) durchführen, indem wir Labor-Mischungsexperimente mit Meer- und Flusswasser-Endgliedern durchführen, die während der anstehenden Fahrt M174 im Amazonasgebiet genommen werden. Damit erwarten wir, ein ganzheitliches Bild der komplexen Prozesse der Spurenmetall-Biogeochemie und der Elementflüsse in diesem größten Mündungssystem der Welt zu erhalten. Dieses Wissen wird auch wichtig sein, um mögliche Auswirkungen in diesem Gebiet aufgrund der anhaltenden anthropogenen Einflüsse in dieser Region und der sich ändernden klimatischen Bedingungen vorherzusehen.
Den Schutz der Biodiversität und assoziierter Ökosystem-Dienstleistungen mit der Steigerung einer ökologischen Produktion zu verbinden stellt eine große Herausforderung für eine nachhaltige Zukunft dar. Die ökologische Intensivierung tropischer Agroforstsysteme und ihrer Multifunktionalität leistet dazu einen wichtigen Beitrag. Allerdings gibt es bisher kaum Studien, welche die hochkomplexen Wechselwirkungen zwischen lokalen Faktoren (v.a. Genetische Diversität von Kakao-Varietäten), Standortbedingungen (v.a. Bodenfertilität) und der Landschaftsstruktur (v.a. umgebende Lebensraumtypen, Landschafts-Konnektivität) im Hinblick auf Schädlingskontrolle, Bestäubungsleistungen, Ertrag und eventuelle Kompromisse oder Synergien in einem umfassenden Forschungsansatz untersucht haben. In Peru und dem Amazonasgebiet spielt die genetische Vielfalt von Kakaobäumen, gerade auch der hier heimischen Wildformen des Kakaos, eine sehr große, aber wenig untersuchte ökologische und kommerzielle Rolle. Um diese Forschungslücken zu füllen, planen wir ein experimentelles Design, mit dem die relative Bedeutung der lokalen genetischen Kakao-Diversität und des Landschaftskontextes für multiple Ökosystemleistungen (von Vögeln, Fledermäusen, Ameisen und weiteren Arthropoden, die zur Schädlingskontrolle und zur Bestäubung beitragen) und für den Kakaoertrag quantifiziert werden. Wir etablieren experimentelle Ausschlüsse für verschiedene Prädatorengruppen und Bestäuber an 24 Standorten und quantifizieren alle Stadien in der Entwicklung des Kakaos, um Vorschläge für eine ökologische Intensivierung im Kontext traditioneller Anbaupraktiken zu entwickeln. In Kooperation mit unseren peruanischen Partnern machen wir die Forschungsresultate durch Publikationen und Workshops für Interessensgruppen, insbesondere die Kleinbauern sowie nationale wie internationale NGOs verfügbar.
Ziel ist es, Holzerntesysteme zu entwickeln, die es ermoeglichen, den tropischen Regenwald wirtschaftlich sinnvoll zu nutzen, ohne diesen in seiner Struktur und natuerlichen Biodiversitaet wesentlich zu beeintraechtigen. - Bislang lassen Durchforstungsmassnahmen mit unterschiedlicher Intensitaet erkennen, dass selektive, pflegliche Holzernte mit Rueckeschleppern und modernen Funkseilwinden, auf konzeptionellen Rueckegassen eingesetzt, moeglich ist; genaue Erkenntnisse zur Veraenderung der Baumartenzusammensetzung stehen noch aus.
Oekologie tropischer Ueberschwemmungsgebiete mit Schwerpunkt Amazonien und Pantanal, Brasilien: Struktur und Funktion von Ueberschwemmungsgebieten in Abhaengigkeit vom Flutpuls, der Sedimentfracht und den geochemischen Bedingungen; Anpassungen von Organismen an den Wechsel zwischen aquatischer und terrestrischer Phase, Primaerproduktion und Photosynthese in Abhaengigkeit vom Flutpuls, Abbau von organischem Material, Nahrungsnetze und Bioelementzyklen; Biodiversitaet.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 150 |
| Europa | 8 |
| Land | 2 |
| Wissenschaft | 82 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 15 |
| Förderprogramm | 128 |
| Text | 5 |
| unbekannt | 2 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 4 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 140 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 3 |
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| Dokument | 6 |
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| Boden | 123 |
| Lebewesen und Lebensräume | 150 |
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