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.
Das Projekt "Teilprojekt: Hydroklimatische Veränderungen in Südostafrika während des letzten Interglazials und möglicher Einfluss auf die frühe Migration moderner Menschen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Sektion Geowissenschaften, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Das tropische Südostafrika ist eine Region, die stark von hydroklimatischen Veränderungen im Zuge der globalen Erwärmung betroffen sein wird, wobei deren Ausprägung und sozio-ökonomische Konsequenzen allerdings noch weitestgehend unverstanden sind. In diesem Zusammenhang bietet die Untersuchung regionaler Veränderungen in Hydroklima und Vegetation während des letzten Interglazials, eines durch höhere Temperaturen als heute gekennzeichneten Zeitabschnitts, die Möglichkeit, wichtige Einblicke hinsichtlich der zukünftigen Entwicklung in der Region zu gewinnen. Darüber hinaus umfasst das letzte Interglazial auch eine wichtige Phase in der Entwicklungsgeschichte des Menschen, die Migration der ersten modernen Menschen aus Afrika hinaus. Obwohl das letzte Interglazial also einen bedeutenden Zeitabschnitt für Südostafrika darstellt, sind die Kenntnisse über die Variabilität des regionalen Hydroklimas, die zugrundeliegenden Antriebsmechanismen und die Konsequenzen für die Migration des modernen Menschen noch weitestgehend unerforscht. Im Rahmen dieses Projekts sollen marine Sedimente von der IODP Site U1477 in der Straße von Mosambik untersucht werden, um Veränderungen des Hydroklimas und der Vegetation im tropischen Südostafrika während des Zeitraums zwischen ca. 150.000 und ca. 70.000 Jahren vor heute zu rekonstruieren. Dazu werden die Verhältnisse stabiler Wasserstoff- (delta D) und Kohlenstoffisotope (delta 13C) von langkettigen n-Alkanen (n-C27 bis n-C33) in den marinen Sedimenten gemessen. Diese n-Alkane sind Bestandteile der Blattwachse von Landpflanzen und werden über den nahen Sambesi in den Ozean eingetragen. Da das delta D-Verhältnis der n-Alkane hauptsächlich dem des regionalen Niederschlags entspricht, welches wiederum von der Niederschlagsmenge abhängig ist, kann es zur Rekonstruktion hydroklimatischer Veränderungen im Einzugsgebiet des Sambesi in der Vergangenheit benutzt werden. Das delta 13C-Verhältnis wiederum erlaubt die Rekonstruktion von Veränderungen im Verhältnis von C3- (z.B. Bäume) und C4-Pflanzen (z.B. Gräser), da diese sich signifikant in ihrem delta 13C-Verhältnis unterscheiden. Darüber hinaus wird auch die Konzentration der zweifach- und dreifach ungesättigten Homologe des langkettigen Alkenons n-C37 in den Sedimenten analysiert. Diese organischen Verbindungen werden von Haptophyten, marinen Algen, gebildet und da ihr Verhältnis, auch als UK'37-Index bekannt, von der Oberflächentemperatur des Ozeans zur Zeit des Algenwachstums abhängig ist, kann es zur Rekonstruktion von Veränderungen der Oberflächentemperatur im südwestlichen Indischen Ozeans in der Vergangenheit genutzt werden. Der Vergleich dieser Datensätze mit anderen regionalen und globalen Klimaarchiven wird neue Erkenntnisse bezüglich hydroklimatischer Veränderungen in Südostafrika während des letzten Interglazials und ihrer Antriebsmechanismen als auch hinsichtlich ihres Einflusses auf die Migration der ersten modernen Menschen liefern.
Das Projekt "Drivers and mechanisms of 13C discrimination in Cleistogenes squarrosa (C4) - reducing uncertainties on bundle sheath leakiness" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt, Lehrstuhl für Grünlandlehre durchgeführt. The energetic efficiency of C4 photosynthesis is strongly affected by bundle sheath leakiness, which is commonly assessed with the 'linear version' of the Farquhar model of 13C discrimination, and leaf gas exchange and 13C composition data. But, the linear Farquhar model is a simplification of the full mechanistic theory of ? in C4 plants, potentially generating errors in the estimation of leakiness. In particular, post-photosynthetic C isotope fractionation could cause large errors, but has not been studied in any detail. The present project aims to improve the understanding of the ecological and developmental/physiological factors controlling discrimination and leakiness of the perennial grass Cleistogenes squarrosa. C. squarrosa is the most important member of the C4 community which has spread significantly in the Mongolia grasslands in the last decades. It has an unusually high and variable discrimination, which suggests very high (and potentially highly variable) leakiness. Specifically, we will conduct the first systematic study of respiratory 13C fractionation in light and dark at leaf- and stand-scale in this C4 species, and assess its effect on discrimination and estimates of leakiness. These experiments are conducted in specialized 13CO2/12CO2 gas exchange mesocosms using ecologically relevant scenarios, testing specific hypotheses on effects of environmental drivers and plant and leaf developmental stage on discrimination and leakiness.
Das Projekt "Umsatzraten und Herkunft von Lipiden in Ackerböden: Zeitlich aufgelöste strukturelle und isotopische Charakterisierung der Lipidfraktionen einer natürlich markierten Schwarzerde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Fachgruppe Geowissenschaften, Geographisches Institut durchgeführt. Lipide haben wahrscheinlich große Bedeutung für die Stabilisierung organischer Substanz in Böden, sie wurden aber bisher mittels moderner strukturchemischer und isotopischer Methoden nur wenig untersucht. Durch die Kombination dieser Methoden sollen erstmals gleichzeitg Aussagen über Herkunft (Pflanzen, Bakterien, Pilze) und Umsatzraten (d13C) der Lipide auf molekularer Ebene ermöglichen. Der Nutzungswechsel von Roggen- (C3-) zu Mais-Monokultur (C4-Pflanze) markierte die zugeführte Biomasse strukturell und isotopisch. Die Nutzung von Rückstellproben ermöglicht eine über vier Jahrzehnte zeitlich aufgelöste Auswertung dieses landwirtschaftlichen Freilandversuchs. Die Lipide sollen mit einer Kombination moderner struktureller, spektroskopischer und isotopischer Analysetechniken der Bodenchemie, organischen Geochemie und Biochemie untersucht werden. Untersuchungen sollen an Gesamtböden und ausgewählten PartikelgrößenFraktionen erfolgen. Die Bodenlipide werden erstmalig über eine automatisierte sequentielle Flüssigkeitschromatographie in folgende Fraktionen getrennt: a) Aliphaten, b) Ketone/Alkohole, c) Fettsäuren, d) Aromaten, e) basische Lipide und f) hochpolare Biopolymere. Diese Fraktionen sollen anschließend strukturell identifiziert (13C NMR, GC-MS) und die Fraktionen a) bis c) gesamt- und komponentenspezifisch (GC-irmMS) d 13C-isotopisch charakterisiert werden.
Das Projekt "Untersuchungen zur Klärung der Funktion der ELIP's bei höheren Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Botanik durchgeführt. Dem Antrag liegt die Hypothese zugrunde, wonach ELIPs Xanthophyll-bindende Proteine sind, die der Abstrahlung überschüssiger und gefährlicher Lichtenergie dienen. Diese These soll geprüft werden, indem ELIP-mRNA-Sequenzen in Antisenseorientierung in Lutein-freie Tomatenpflanzen integriert werden. Diese Pflanzen sollten empfindlich gegen hohe Lichtflüsse sein. Zusätzlich wird die Expression der ELIPs auf mRNA- und Proteinebene untersucht. Dazu sollen Antikörper gegen den Aminoterminus der ELIPs gewonnen und die ELIP-Expression im Wildtyp, in transgenen Pflanzen, und in deren Fruchtentwicklung untersucht werden. Der zweite Teil des Antrages ist der Beantwortung der Frage gewidmet, in welchen Zelltypen von C4-Pflanzen (Bündelscheiden oder Mesophyll) ELIPs exprimiert werden. Diese Frage soll mit Methoden der Immunbiologie auf mikroskopischer Ebene analysiert werden. Mit Antikörpern gegen phosphorylierte Aminosäuren wird geprüft, welchen Einfluss Proteinkinasen auf die Integration und Stabilität von ELIPs besitzen. Zusätzlich werden nqp-Mutanten von Ararbidopsis auf die Expression von ELIPs untersucht. Die Vorhaben werden in Zusammenarbeit mit ausländischen Gruppen durchgeführt.
Das Projekt "Teilprojekt 3: Pflanzenabhängige biochemische Steuergrößen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eberhard Karls Universität Tübingen, Fachbereich Biologie, Institut für Evolution und Ökologie, Abteilung Vegetationsökologie durchgeführt. Das Ziel des Teilprojektes ist es, Wissen über die Einflüsse von Klimawandel und Landnutzungswandel auf die nachhaltige Nutzung von Savannen zu generieren, welche als Input für die Teilprojekte S1 und S4 dient. Der Fokus liegt dabei auf dem Phänomen des 'shrub encroachments', der Einwanderung von Gehölzen in Savannen, welches letztendlich zum Verlust der Produktivität führt und somit den Landnutzern schadet. Der Fokus liegt hier auf der Evaluierung der Interaktionen zwischen Gräsern (C4-Pflanzen) und Gehölzen (C3-Pflanzen), insbesondere im Hinblick auf Klimawandel und erhöhtem CO2. Letzteres wird, so die Hypothese, zu einer Verschiebung der Interaktionen zwischen Gräsern und Gehölzen führen, da die Gehölze stärker von einem erhöhten CO2-Gehalt profitieren. Dies wird neue angepasste Managementstrategien notwendig machen. Es wird eine Kombination von Feld-, Garten-, und Gewächshaus- bzw. Klimakammerversuchen durchgeführt. In Jahr 1 und 2 wird der Fokus auf Feldarbeiten liegen, ab Jahr 2 dann auf den eher labororientierten Arbeiten. Samen der wichtigsten perennierenden und annuellen Gräser sowie von holzigen Pflanzen werden gemeinsam im Feld, bzw. Garten und Gewächshaus ausgesät, und der Einfluss von Klimawandel, Beweidung und erhöhtem CO2 untersucht. Die Arbeitsplanung erfolgt in enger Abstimmung mit Teilprojekt 1, da unsere Ergebnisse als Regeln in die dort entwickelten Modelle eingehen.
Das Projekt "Whitepaper zur Kaskadennutzung - Technology transition for next generation biomass plants (MisCas) - Cascade Utilization of Miscanthus to increase resource efficiency" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn, Institut für Nutzpflanzenwissenschaften und Ressourcenschutz (INRES), Forschungsbereich Nachwachsende Rohstoffe durchgeführt. Miscanthus as a fast growing perennial C4-grass gives high biomass yields which make it a promising multi purpose renewable resource for bioeconomy. Furthermore it can act as a tool for ecological services like phytoremediation or to increase biodiversity in agriculture. On one side Miscanthus can be used for direct combustion or for producing bio-fuels. On the other side it can be a feedstock in biorefinery to produce platform chemicals from lignocelluloses. Several material uses like animal litter, growth substrate in horticulture, bio-plastics, composite and insulating or building materials demonstrate the potential of Miscanthus as a raw material for a bio-based industry. Despite these different possible utilizations of Miscanthus industry is focusing on pre-defined single uses. Side products are often considered as dead end products with no further intended use. The same is valid for the product after its primary use. A sustainable bioeconomy strategy should increase resource efficiency to preserve the natural environment. The challenge in this context is to understand as many as possible side and end-of-life products as feedstock for follow-up uses. This can be done by combination of material and energetic uses in cascade utilization pathways. Such an approach could have major economic implications by establishing new market areas organized in supply chain networks. Possible cascade pathways will be shown and how different uses could be combined to increase the resource efficiency.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Auswirkungen der Gärrestapplikation auf die Emission klimarelevanter Spurengase (CH4 und N2O) und auf die Kohlenstoff/Humus-Bilanz des Bodens Phase I und ll" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungs- und Entwicklungszentrum Fachhochschule Kiel GmbH durchgeführt. Die Untersuchungen dieses Forschungsvorhabens gliedern sich in zwei Themengebiete. Im Rahmen von Feld- und Gefäßuntersuchungen wird die Wirkung von Biogasgülle (BGG) auf die Emission klimarelevanter Spurengase (N2O und CH4) im Vergleich zu konventionellen organischen und mineralischen Düngemitteln geprüft. Diese Untersuchungen sind eingebettet in die pflanzenbaulichen Hauptversuche des Verbundprojekts 'Biogas-Expert zur Evaluierung von Energiefruchtfolgen für zwei Naturräume Schleswig-Holsteins. Innerhalb des Teilprojekts 'Spurengasemissionen verfolgen wir das Ziel, die Emissionen über die Vegetationsperiode hinweg und unmittelbar nach BGG-Ausbringung sowie nach relevanten Management- bzw. Düngungsmaßnahmen zu erfassen. Im zweiten Teil wird der Effekt von Energiefruchtfolgen und BGG-Düngung auf den Bodenhumusgehalt (organischer Bodenkohlenstoff) untersucht. Hier wird überprüft, ob BGG im Vergleich zu einer konventionellen Gülle einen niedrigeren C-Gehalt und engeres C/N-Verhältnis aufweist und ob sich in Energiefruchtfolgen bzw. nach regelmäßiger BGG-Düngung Hinweise auf eine Verminderung des Bodenhumusgehalts erkennen lassen. In Zusammenarbeit mit den benachbarten Instituten sollen durch die Untersuchungen konkrete Empfehlungen hinsichtlich des BGG-Managements (Ausbringungsmodus, Kombination mit mineralischen N-Düngemitteln, ggf. Bodenbearbeitung) entwickelt werden, um eine Minderung der Spurengasemissionen und Erhalt der Bodenfruchtbarkeit zu gewährleisten. Es werden Untersuchungen auf Feld- und Gefäßebene durchgeführt. Im gemeinsamen Hauptversuch werden in Form von Intensiv-Messkampagnen die bekannten, relevanten Emissionsperioden engmaschig durch Feldmessungen abgedeckt. Zusätzlich werden zur Abschätzung der jährlichen Emissionen Messungen im wöchentlichen bzw. zweiwöchentlichen Rhythmus durchgeführt. Die Umsetzungen definierter N- bzw. C-Pools im Boden werden im Rahmen kleinerer Felduntersuchungen unter Einsatz von Stabil-Isotop-Markierung bzw. durch Nutzung natürlicher Unterschiede in den 13C-Isotop-Signaturen untersucht. Diese Untersuchungen sind im Bereich der N-Umsetzungen darauf ausgerichtet, Wechselwirkungen von BGG mit mineralischen, insbesondere nitrathaltigen Düngemitteln im Boden zu prüfen, um Anwendungsempfehlungen für eine effiziente, umweltschonende Düngung mit BGG, ggf. in Kombination mit Mineraldünger zu entwickeln. Die Untersuchungen der Umsetzung von Boden- und BGG-Kohlenstoff mittels natürlicher 13C-Isotopsignaturen (Unterschiede in den Signaturen von C3 und C4-Pflanzen) dienen dazu, erste Hinweise auf die Boden-Kohlenstoff / Humus-Dynamik nach BGG-Düngung abzuleiten. Auch hier steht das Ziel im Vordergrund, Anwendungsempfehlungen ggf. unter Einbeziehung der Bodenbearbeitungsmaßnahmen zu entwickeln, die trotz der im Vergleich zu konventioneller Gülle verminderten C-Einträge durch BGG den Humusgehalt des Bodens erhalten.
Das Projekt "Teilprojekt Universität Köln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Biozentrum, Botanisches Institut durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung von Stoffwechsel-Prozessen und von Leitgenen, die positiv mit einer hohen Biomassenproduktion bei der C4-Pflanze Mais korrelieren, und deren experimentelle Überprüfung in einer genetisch und phänotypisch diversen Mais-Population. Im Rahmen des Vorhabens sollen physiologische, biochemische und molekulare Daten in einem reduktionistischen Ansatz mit landwirtschaftlich relevanten Parametern korreliert werden. Hierzu werden gut charakterisierte Maislinien, die sich in ihren Ertragseigenschaften signifikant unterscheiden, unter fünf verschiedenen, für die Landwirtschaft relevanten Umweltbedingungen kultiviert und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien detailliert inventarisiert. Die mathematische Modellierung der gefundenen experimentellen Daten wird anschließend zur Identifizierung von Leitgenen und von Stoffwechselwegen bzw. zellulären Prozessen herangezogen, die unter diesen Bedingungen mit erhöhtem Biomasse-Ertrag korrelieren. Die Validierung dieser Parameter und die Optimierung der mathematischen Modelle erfolgt dann in einer Mais-Population mit hoher genetischer und phänotypischer Diversität. Durch Rückkopplung mit den Vorhersagen erfolgt die Optimierung der mathematischen Modelle. In diesem Projekt wird ein neuartiges Konzept zur Untersuchung der Ertragsbildung direkt in der Nutzpflanze Mais vorgeschlagen. Dies soll zur Identifizierung von Biomarkern und neuen Leitgenen führen. Beides sind wichtige Elemente für die moderne Pflanzenzüchtung sowohl im Bereich der konventionellen als auch der gentechnischen Züchtung. Es wird daher erwartet, dass eine patentrechtliche Sicherung derartiger neuer, innovativer Erkenntnisse für die Projektpartner möglich sein wird. Die gewerbliche Nutzung soll in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner gewährleistet werden.
Das Projekt "Teilprojekt metanomics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von metanomics GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Identifizierung von Stoffwechsel-Prozessen und von Leitgenen, die positiv mit einer hohen Biomassenproduktion bei der C4-Pflanze Mais korrelieren, und deren experimentelle Überprüfung in einer genetisch und phänotypisch diversen Mais-Population. Im Rahmen des Vorhabens sollen physiologische, biochemische und molekulare Daten in einem reduktionistischen Ansatz mit landwirtschaftlich relevanten Parametern korreliert werden. Hierzu werden gut charakterisierte Maislinien, die sich in ihren Ertragseigenschaften signifikant unterscheiden, unter fünf verschiedenen, für die Landwirtschaft relevanten Umweltbedingungen kultiviert und zu unterschiedlichen Entwicklungsstadien detailliert inventarisiert. Die mathematische Modellierung der gefundenen experimentellen Daten wird anschließend zur Identifizierung von Leitgenen und von Stoffwechselwegen bzw. zellulären Prozessen herangezogen, die unter diesen Bedingungen mit erhöhtem Biomasse-Ertrag korrelieren. Die Validierung dieser Parameter und die Optimierung der mathematischen Modelle erfolgt dann in einer Mais-Population mit hoher genetischer und phänotypischer Diversität. Durch Rückkopplung mit den Vorhersagen erfolgt die Optimierung der mathematischen Modelle. In diesem Projekt wird ein neuartiges Konzept zur Untersuchung der Ertragsbildung direkt in der Nutzpflanze Mais vorgeschlagen. Dies soll zur Identifizierung von Biomarkern und neuen Leitgenen führen. Beides sind wichtige Elemente für die moderne Pflanzenzüchtung sowohl im Bereich der konventionellen als auch der gentechnischen Züchtung. Es wird daher erwartet, dass eine patentrechtliche Sicherung derartiger neuer, innovativer Erkenntnisse für die Projektpartner möglich sein wird. Die gewerbliche Nutzung soll in enger Zusammenarbeit mit dem Industriepartner gewährleistet werden.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 45 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 45 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 45 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 40 |
| Englisch | 10 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 32 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 37 |
| Lebewesen & Lebensräume | 43 |
| Luft | 19 |
| Mensch & Umwelt | 45 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 45 |