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Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft

Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie, Forschungseinheit Evolutionsökologie Mariner Fische durchgeführt. Global climate change leads to the emergence and increase of diseases in marine ecosystems. In eelgrass, Zostera marina, mass mortality possibly induced by the protist Labyrinthula zosterae (wasting disease) was first observed in the 1930s and since then appeared circumpolar coinciding with environmental stress. Despite the ecosystem consequences of eelgrass loss, little is known on distribution and virulence of L. zosterae, any background infection level of Z. marina, and the environmental triggers for epidemics. We will quantify L. zosterae in European Z. marina-populations with quantitative PCR (targeting rDNA ITS region). Differences among L. zosterae-strains will be identified by microsatellite analysis and correlated with Z. marina genetic structure. The virulence of strains of different origin will be experimentally tested against different eelgrass hosts, with and without stress. Our results will reveal how the host-pathogen-genotype-interaction is affected by environmental stress, resulting in marine epidemics with massive ecological consequences.

Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft

Das Projekt "Exzellenzcluster 80 (EXC): Ozean der Zukunft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie, Forschungseinheit Experimentelle Ökologie durchgeführt. The most sensitive phase in the life history of most organisms lies in early ontogeny. The sheer number of differentiation and growth processes in spores and larvae ('propagules') increases their susceptibility to environmental stress since the failure of a single one of these usually jeopardizes survival. Additionally, these small stages are usually vulnerable to a larger array of consumers than after passing a certain size threshold. Consequently, mortality during early life stages often exceeds 90% (Gosselin & Qian 1997). Climate change can be expected to impact propagule survival in several ways. When environmental variables like temperature, salinity or acidity shift out of the range local species have adapted to, these will experience physiological stress. In this project we ask how warming and acidification affect (i) growth and shell characteristics of barnacles and mussels, (ii) the predation pressure by snails and juvenile crabs and starfish on freshly settled juveniles of barnacles and mussels, (iii) the competitive dynamics between barnacles and mussels, (iv) the physiological underpinning of performance in barnacles and mussels.

BioClis-Bio-Klimatisches Informationssystem BioClis

Das Projekt "BioClis-Bio-Klimatisches Informationssystem BioClis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit durchgeführt. Auf der UFS wird der neue Forschungsschwerpunkt: Klimawandel und Gesundheit zur Stärkung des Forschungsportfolio angesiedelt. Im Rahmen der 1. Ausschreibungsrunde für VKG wurde das Vorhaben BioClis angenommen. Das Vorhaben soll einen universellen thermalen Klimaindex (UTCI) und einen aggregierten Risiko Index (ARI) für Bayern entwickeln und implizieren. Die Schritte sind: 1. Schaffung informationstechnischer Grundlagen und Schnittstellen zu den benötigten Klima-, Umwelt- und Gesundheitsdaten durch das AlpEnDAC in Zusammenarbeit mit WHO, WRF, Copernicus Atmosheric Monitoring Service, EUMETSAT, Modelle Polyphemus, DLR. 2. Implementierung von UTCI und ARI für Bayern. 3. Umweltmedizinische Beurteilung des UTCI und des ARI für klimarelevante Erkrankungen sowie Erarbeitung von Empfehlungen und Handlungsoptionen, Kommunikation von Morbiditäts- und ggfs. des Mortalitätsrisikos. 4. Realisierung des webbasierten Informationssystems BioCLIS als Service der UFS.

Wheat Stress - Verbesserung der Ertragsstäbilität bei Winterweizensorten unter Umweltstressbedingungen

Das Projekt "Wheat Stress - Verbesserung der Ertragsstäbilität bei Winterweizensorten unter Umweltstressbedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gemeinschaft zur Förderung der privaten deutschen Pflanzenzüchtung e.V. durchgeführt. The impacts of global climate change will also affect the winter wheat production in Central Europe. Cultivars with improved yield stability and high quality when exposed to abiotic stresses like drought and heat are necessary to continue the leading position of the European Union at the global wheat market. In general breeding towards improved yield stability has been hindered by its quantitative genetic basis and the complexity of abiotic stress tolerance mechanisms and up till now was focused in permanent dryland conditions using spring wheat cultivars. The strategy proposed for the current study is to exploit high yielding European breeding material for drought/heat tolerance with no or limited negative genetic linkage to yield components. For the characterization of morpho-physiological attributes visual screening, spectral reflectance as well as in plant biochemical measurements will be performed together with molecular genetic analyses of important genomic regions and candidate genes. This project will result in the identification of valuable screening tools and molecular markers that will help the breeders to speed up the development of new cultivars with improved yield stability and high quality under environmental stress. The SME dominated plant breeding and seed branch in Germany, Austria and Hungary will be the beneficiaries of WHEAT STRESS. Project results will contribute to maintain their competitiveness by new breeding techniques and tools, and identification of quality parameters. One third of the transnational SME-User Committee is directly involved in project activities (field trials and data collection) and interacts closely with the scientists. This guarantees that project results will gain direct and broad access into the practical work of the breeders. Furthermore WHEAT STRESS affects societal needs: security of food/feed, preservation of water resources, and stability of rural environments and agricultural employment.

Morphologische Anpassungen von Mangroven

Das Projekt "Morphologische Anpassungen von Mangroven" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Waldwachstum und Forstliche Informatik, Professur für Forstliche Biometrie und Forstliche Systemanalyse durchgeführt. Aufbau eines internationalen Netzwerkes für die Grundlagenforschung tropischer Küstenwälder

Promotionsverbund: 'Morphologische Variabilität von Organismen unter Umweltstress in Vergangenheit und Gegenwart' (Landesgraduiertenförderungsgesellschaft) - Promotionsverbund: 'Morphologische Variabilität von Organismen unter Umweltstress in Vergangenheit und Gegenwart'

Das Projekt "Promotionsverbund: 'Morphologische Variabilität von Organismen unter Umweltstress in Vergangenheit und Gegenwart' (Landesgraduiertenförderungsgesellschaft) - Promotionsverbund: 'Morphologische Variabilität von Organismen unter Umweltstress in Vergangenheit und Gegenwart'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Biologie, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Vegetationsökologie durchgeführt. Dieser interfakultäre Promotionsverbund untersuchtgemeinsame Beziehungen zwischen Umweltstressoren, dem morphologischen Erscheinungsbild von in dieser Umwelt lebenden Organismen und ihrem evolutiven Erfolg.Der Fokus liegt hierbei auffolgendem theoretischen Konzept: Seit den 40er Jahren des vergangenen Jahrhunderts existieren vielfach Befunde aus Laborversuchen, die nahe legen, dass unter suboptimalen äußeren Bedingungen die morphologische Variabilität von Organismen steigt. Dies wurde sowohl für verschiedene Individuen einzelner Populationen als auch für Asymmetrien innerhalb einzelner Individuen formuliert. Obwohl in den letzten zehn Jahren Hinweise auf die zu Grunde liegenden Mechanismen erarbeitet wurden,ist noch weitgehend unbekannt, (1) welche Bedeutung diese Variabilität in realen (.) rezenten und fossilen Populationen für evolutiven Erfolg hat(te) und (2) inwieweit dieses Prinzip tatsächlich für unterschiedliche Organismen generalisierbar ist. Das Konzept dieses Promotionsverbundes besteht somit darin, gemeinschaftlich diese theoretisch formulierte Abhängigkeit durch Versuche mit unterschiedlichen Organismen und unterschiedlichen Stressoren, jedoch stets an natürlichen Populationen zu überprüfen.Unser Ansatz ist innovativ, da er moderne theoretische Konzepte der aktuellen ökologischen Forschung auf Paläoökosysteme in einer Weise überträgt, wie es bisher nicht geschehen ist. Anhand von fünf unterschiedlichen Organismengruppen und in zwei Zeitschienen (Vergangenheit und Gegenwart) werden theoretische Modelle zum Zusammenhang von Stressfaktoren und der Morphologie von Organismen getestet. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden Auskunft über die Schlüsselfaktoren, welche die Mikroevolution (Anpassung von Organismen in 'ökologischer Zeit') und makroevolutive Prozesse (Artbildung in 'evolutionärer Zeit') bestimmen, geben. Unsere zentrale Arbeitshypothese ist dabei, dass externe Stressfaktoren, welche Selektionsdruck in rezenten Organismen ausüben, auch in 'deep time'erklären können, wann und wie sich Arten gebildet haben. Eine solche neuartige übergeordnete Theorie zur Bedeutung von Stress für Anpassung und Artbildung muss an mehreren Organismengruppen und für Zeiträume getestet werden, die für makroevolutive Prozesse als auch mikroevolutive (also ökologische) Prozesse relevant sind. Dies erreichen wir durch die neuartige interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Biowissenschaften und Geowissenschaften.Im Detail konzentrieren wir uns auf zwei Hypothesen:Hypothese 1: Unbeachtet der taxonomischen Zugehörigkeit, der Zeitskala und des betrachteten Ökosystems steigt sowohl die innerartliche morphologische Variabilität zwischen Individuen als auch die Asymmetrie von Organismen mit zunehmendem Stress (definiert als Abweichung vom Optimum). Hierbei ist wesentlich, inwiefern äußere Parameteränderungen von verschiedenen Organismen als Stress empfunden werdenusw.

The response of tree root systems to interacting above ground stress

Das Projekt "The response of tree root systems to interacting above ground stress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft durchgeführt. The proposed project aims to identify carbohydrate-related genes in poplar roots that are regulated by above ground stress. Ozone, elevated CO2 defoliation by clipping and shading will be applied to poplar in order to modulate the carbohydrate metabolism. Stress regulated genes will be identified by application of oligonucleotide microarray analyses and the expression of carbohydrate-related genes will be quantified. Gene expression profiling will be complemented with biochemical analysis of metabolites and carbohydrate-metabolising enzymes in poplar roots.

Shedding light on biological diversity: facilitators and constraints of adaption to anthropogenic environmental changes

Das Projekt "Shedding light on biological diversity: facilitators and constraints of adaption to anthropogenic environmental changes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eawag - Das Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs durchgeführt. Natural populations are increasingly exposed to extreme environmental changes as a result of human activities. These changes threaten the existence of populations and cause strong natural selection at short time-scales. In the long term, the persistence of populations is determined by their capacity to respond to this selection via genetic adaptation. It is therefore crucial to understand how evolutionary processes influence the ability of populations to cope with the ongoing environmental changes. This project focuses on studying two major factors that influence the ability of populations to adapt to rapid environmental change: gene flow (movement of genes resulting from dispersal of individuals) and maternal effects (the effects of a mother's traits that, in addition to offspring's own genes, affect offspring performance), both of which have the potential to either impede or speed up adaptation. On this vein, the proposed research focuses in particular on understanding how gene flow and maternal effects affect the ability of populations to adapt to environmental changes. The main part of the research will be conducted on Swedish populations of the moor frog (Rana arvalis) that inhabit areas affected to different extents by human-induced acidification. The main questions to be targeted are i) to what extent is the level of local adaptation to acidification explained by variation in the extent of gene flow or variation in the strength of selection among populations, ii) how wide-spread are maternal effects as adaptations and iii) how is maternally determined local adaptation maintained in the face of gene flow? Because experimental manipulations are not possible in these natural populations, related questions will in parallel be addressed in a pilot study on laboratory populations of Daphnia. Here the main questions to be targeted are i) under which conditions does gene flow have positive vs. negative effects on adaptation to novel environments and ii) how do maternal effects influence the ability to respond genetically to rapid environmental changes? Different complementary approaches will be used in the different subprojects to allow rigorous inferences and predictions. The main methods to be used include large-scale geographic sampling (for environmental, molecular genetic, and phenotypic variation) and mark-recapture studies in nature, molecular and quantitative genetic analyses in the laboratory, and fitness assays in semi-natural and laboratory conditions. The results from this research will illustrate to what extent gene flow and maternal effects influence variation in the phenotypes that we see in nature, and how they can affect the ability of organisms to adapt to novel environments. Ultimately this research aims at understanding the short-term ecological and evolutionary processes that create, maintain and change biological diversity, and will be of broad significance for evolutionary biology as well as conservation biology.

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