Voraussagen, die sich aus den beiden zur Zeit diskutierten Hypothesen zur Perzeption des Magnetfelds - über Photopigmente und über Magnetit - ergeben, sollen mit verhaltensbiologischen Methoden an Zugvögeln und Brieftauben überprüft werden. Zur Frage der Beteiligung lichtabhängiger Prozesse soll das Orientierungsverhalten unter Licht verschiedener Wellenlängen und Intensitäten sowie unter Mischlicht untersucht werden, und zwar bei unterschiedlichen Zuständen der Adaptation. Zur Frage der Beteiligung von Magnetit ist zum einen geplant, die Magnetisierung solcher Teilchen durch Pulsmagnetisierung zu verändern und die Auswirkungen auf das Orientierungsverhalten zu untersuchen, zum anderen soll überprüft werden, ob die kürzlich in der Schnabelhaut von Tauben gefundenen Magnetkristalle tatsächlich an der Magnetperzeption beteiligt sind.
Problemstellung: Luftverschmutzung durch ultrafeine (Staub)Teilchen verschiedenster Herkunft (Strassenverkehr, Hausbrand, Industrie). Zielsetzung: Identifikation dieser verschiedenen umweltbelastenden Quellen. Methoden: 57Fe Moessbauereffekt, eventuell Neutronenaktivierungsanalyse (Atominstitut der oesterreichischen Universitaeten). Ergebnisse: Studien an folgenden Proben: Strassenstaub variabler Teilchengroesse, Flugaschen verschiedenster Herkunft, Autoauspuffsystemen; Vergleiche mit NBS Standardproben; Identifikation charakteristischer Eisenverbindungen (Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)x) in den Proben sowie ultrafeiner (1O nm) Fe2O3 - Teilchen.
Untersucht werden seit mehreren Jahren Bakterien, die komplexgebundene Fe(II)- und Fe-(III)-Verbindungen dadurch zur Ausfaellung bringen, das sie bei pH-Werten zwischen 6 und 7,5 den organischen Liganden verwerten. (Frueher als Gruppe der Siderocapsazeen zusammengefasst.) Umweltrelevant ist hierbei die Bildung der organischen Eisenkomplexe, z.B. bei der Uferfiltration oder nach Eindringen organisch belasteten Wassers in Grundwasserleiter. Vorliegende Eisenverbindungen werden dann mobilisiert und nach Zutritt von Sauerstoff in Zusammenwirken mit der Taetigkeit der genannten Bakterien wieder ausgefaellt.
Die streu- und humusfressende Makrofauna spielt eine wichtige Rolle beim Abbau und bei der Stabilisierung organischer Substanz im Boden. Anhand ausgewählter Modellorganismen (Käfer- und Dipterenlarven) soll untersucht werden, welche Rolle den besonderen physikochemischen Verhältnissen in den Intestinaltrakten dieser Tiere, insbesondere den extrem alkalischen Darmabschnitten, sowie der ausgeprägten Darmmikrobiota bei den Stabilisierungsprozessen zukommt. Mit chromatographischen und spektro-skopischen Methoden sollen die chemische und mikrobielle Transformation der organischen Substanz und der mikrobiellen Biomasse des Bodens verfolgt werden. Weitere Schwerpunkte liegen bei der Rolle von Humin-stoffen als Mediatoren der mikrobiellen Reduktion von Eisenverbindungen sowie beim Beitrag der mikrobiellen Produk-tion des Darms zur refraktären organischen Substanz in den Ausscheidungen der Tiere. Die Untersuchungen beinhalten den Einsatz von Mikrosensoren, die Mikroinjektion von Radiotracern und Fütterungsexperimente mit Huminstoff-Modellverbindungen.
Der Wechsel zwischen aerober und anaerober Stoffwechselprozesse in Böden findet überwiegend in Mikrohabitaten statt. Bodenaggregate stellen solche Mikrohabitate dar, in denen Sauerstoffverfügbarkeit durch Diffusionsbarrieren (wassergefülltes Porenvolumen) und die Sauerstoffzehrung durch mikrobielle Aktivität (Substrat) bestimmt wird. Ziel des Vorhabens ist es, auf mikroskaliger Ebene kritische Werte der Sauerstoffverfügbarkeit zu ermitteln, unter denen vorwiegend anaerobe Stoffwechselprozesse stattfinden. Dazu wird ein Durchflussmikrokalorimeter genutzt, in dem die unmittelbare Reaktion der mikrobiellen Aktivität auf stufenlos veränderbare Sauerstoffpartialdrücke bei einer gleichzeitigen Analyse von isotopenmarkierten Gasverbindungen (CO2, N2O, CH4) bestimmt werden kann. In Parallelansätzen in Mikrokosmen werden weitere wichtige Kenngrößen anaerober Stoffwechselprozesse wie organische Säuren und reduzierte Eisen- und Manganverbindungen ermittelt. Die Ergebnisse aus diesem Vorhaben sollen dazu beitragen, Prognosen über ablaufende Stoffwechselprozesse im Grenzbereich aerober und anaerober Zustände in Bodenaggregaten und bei natürlich oder anthropogen verursachten Veränderungen von Umweltbedingungen zu erstellen.
Abbildung 1: Archivböden umfassen viele unterschiedliche Böden. Sie reichen von eiszeitlichen Geländeformen, über Moore hin zu historischen Weinbergen. Abgebildet sind hier die Endmoränenwälle bei Menzenschwand, Bildquelle: LGRB. Böden sind weit mehr als nur Untergrund oder Lebensraum und -grundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen – sie sind lebendige Archive der Natur- und Kulturgeschichte. In ihren Horizonten speichern sie Spuren vergangener Ökosysteme, klimatischer Veränderungen und menschlicher Aktivitäten. Durch die Untersuchung des Bodens lassen sich Entwicklungen über Jahrtausende rekonstruieren, die uns wertvolle Einblicke in die Entstehung unserer Umwelt und Zivilisation geben. Böden machen Geschichte erlebbar und laden uns ein, unsere Umwelt mit anderen Augen zu sehen – als lebendige Erinnerung an das Zusammenwirken von Natur und Mensch über Jahrhunderte. Im Grunde genommen ist jeder Boden ein Archiv der Naturgeschichte, doch es gibt Böden, die diese Archivfunktion in besonderem Maße erfüllen. Hierfür gibt es mehrere Beurteilungskriterien, die herangezogen werden, um sogenannte Archivböden besser definieren und untereinander abgrenzen zu können. Untergliedert wird die Archivfunktion in: Abbildung 2: Unterteilung der Archivfunktion des Bodens in Archive der Naturgeschichte, Natur- und Kulturgeschichte, Kulturgeschichte, Bildquelle: LUBW. Konservierung von Klima und Kultur Ein wichtiges Archiv für die erdgeschichtliche Entwicklung sind beispielsweise sogenannte Paläoböden. Diese haben sich vor der letzten Eiszeit gebildet und sind in geschützten Lagen kleinräumig bis heute erhalten. Ihr Alter kann mehrere hunderttausend bis Millionen Jahre betragen. Einer dieser Böden ist die Terra Rossa, wortwörtlich eine Roterde. Aufgrund des einst herrschenden subtropischen Klimas hat sich im Zuge der Bodenbildung eine blutrote Eisenverbindung, der Hämatit, gebildet. Abbildung 3: Bodenprofil einer Terra Rossa bei Wurmlingen, Bildquelle: LGRB. Ein weiteres Beispiel für Archivböden stellen die Wölbäcker dar. Ein Wölbacker ist Produkt und Zeuge der kulturhistorischen Landnutzung unserer Vorfahren im Mittelalter. Durch häufiges Pflügen wurde fruchtbares Oberbodenmaterial aufgewölbt und in linienförmigen Strukturen abgelagert. Diese Wölbäcker sind anhand der Oberflächenstruktur noch heute im digitalen Geländemodell sichtbar. Vor allem unter forstlicher Nutzung sind die Geländestrukturen gut erhalten. Für die Identifikation im Gelände braucht es ein geschultes Auge und weitere bodenkundliche Untersuchungen. Abbildung 4: Profil und Oberflächenstruktur eines Wölbackers bei Iffezheim, Bildquelle: LGRB. Die Bandbreite der Archivböden in Baden-Württemberg ist groß. Einen Überblick der beschriebenen und weiteren Archivböden bietet die Suchraumkarte des Landesamtes für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) ( https://www.lgrb-bw.de/aktuelles/boeden-als-zeitzeugen ). In der Suchraumkarte sind insbesondere Böden enthalten, die vor allem aufgrund ihrer Naturgeschichte und vereinzelt wegen ihrer Kulturgeschichte schützenswert sind. Informationen zu weiteren schützenswerten Objekten mit Archivfunktion wie etwa Geotope oder Bodendenkmale, finden sich im Geotopkataster bzw. sind bei der LUBW oder beim Landesamt für Denkmalpflege zu erfragen. Schützenswerte Bodenfunktion Die Funktion als Archiv der Natur- und Kulturgeschichte von Böden ist neben den natürlichen Bodenfunktionen wie als Lebensgrundlage für Menschen, Tiere, Pflanzen und Bodenmikroorganismen eine gesetzlich verankerte und schützenswerte Eigenschaft von Böden. Planungs- und Bauvorhaben, die in den Boden eingreifen, können die Archive in ihrem Bestand gefährden. Deshalb ist die Berücksichtigung der Archivfunktion im Rahmen von Planungsverfahren und der bodenkundlichen Baubegleitung ebenso unerlässlich wie die Betrachtung der weiteren Bodenfunktionen. Mehr zum Thema: Weitere Informationen zum Boden des Jahres finden Sie auf der Webseite des Kuratoriums Boden des Jahres: Archivboden – Boden des Jahres 2026 .
Die klimabedingte Erwärmung hat die westliche Antarktische Halbinsel (WAP) in den letzten 50 Jahren stark beeinflusst, was zu massiven Verlusten des westantarktischen Schelfeises führte. Als Folge der schmelzenden Gletscher hat sich die Akkumulation von Schelfsedimenten, einschließlich großer Mengen an reduzierbaren Eisen (III) -oxiden, in diesem Gebiet verstärkt. Die mikrobielle Eisen (III) -Reduktion scheint für die Freisetzung von gelöstem Eisen aus Schelfsediment relevant zu sein. Sie trägt somit zum Export von Eisenverbindungen in den Südlichen Ozean bei, die als limitierend für die Primärproduktivität bekannt sind. Die Mikroorganismen, die an der Eisenreduktion in antarktischen Schelfsedimenten beteiligt sind, wurden bisher nicht untersucht.Das Ziel unseres Projekts ist die Aufklärung der Ökologie der eisenreduzierenden mikrobiellen Populationen und ihrer umweltbedingten Steuerung in antarktischen marinen Sedimenten. Wir werden uns darauf konzentrieren, (1) mikrobielle Populationen zu identifizieren, die an der Eisenreduktion beteiligt sind, sowie (2) deren Verteilung, (3) Häufigkeit und (4) Aktivität in anoxischen Küstensedimentschichten im Vergleich zu ihren anaerob-atmenden Konkurrenten, den sulfatreduzierenden Mikroorganismen, zu bestimmen. In unserem Projekt werden wir uns auf die Hot Spots der Umweltveränderungen konzentrieren, also Standorte, die aufgrund von zurückweichenden Gletschern neu exponiert wurden, mit hohen Gehalten an Eisenoxiden und gelöstem Eisen im Vergleich zu typischen sulfidogenen Standorten der Sulfatreduktion als Referenz. Dies wird es ermöglichen, geochemische Variationen und Hotspots der Eisenreduktion mit Unterschieden in der mikrobiellen Gemeinschaft zu verknüpfen; letztere sollen mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung von 16S rRNA-Genen und der 16S rRNA physiologisch aktiver Mikroorganismen (600 Proben) bestimmt werden. Diese Analysen werden ergänzt durch die Quantifizierung der mikrobiellen Gemeinschaft in Sedimentschichten durch qPCR sowie des Most-Probable-Number-Verfahrens für eisen- und sulfatreduzierende Mikroorganismen. Funktionelle Potentiale von eisen- und sulfatreduzierenden Mikroorganismen werden mittels Inkubationen bestimmt. Das cutting-edge Verfahren, zeitlich-aufgelöstes 13C-Stable Isotope Probing von RNA, soll eingesetzt werden, um spezifische Funktionen einzelner eisenreduzierender Mikroorganismen in Mikrokosmos-Inkubationen zu bestimmen. Letztlich soll die Steuerung von antarktischen eisenreduzierenden Mikroorganismen durch Umweltfaktoren in Mikrokosmen untersucht werden, indem die Verfügbarkeit und Qualität des Elektronendonors und -akzeptors sowie die Temperatur variiert werden. Dies wird es ermöglichen, zukünftige Szenarien von Umweltveränderungen bei der Eisenfreisetzung aus antarktischen Schelfsedimenten zu bewerten.
1. Vorhabenziel Das Konsortium setzt sich zum Ziel, neuartige werkstoffliche Konzepte für Magnetwerkstoffe zum Einsatz in modernen direktgetriebenen Stromgeneratoren (u.a. für Windkraftanlagen) und Elektromotoren (u.a. für Elektrofahrzeuge) zu entwickeln und zu erproben, um den Anteil von Seltenen Erden in Permanentmagneten zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden. Hierfür sollen an der TU Darmstadt Werkstoffkonzepte zur Darstellung von Fe-N-Verbindungen mit hohen magn. Sättigungskennwerten entwickelt werden. 2. Arbeitsplanung Das Teilvorhaben an der TU Darmstadt befasst sich insbesondere mit der Entwicklung Fe-N-basierter Magnetwerkstoffe. Dabei müssen zunächst Materialien möglichst phasenrein präpariert werden. Dies geschieht in Dünnschichttechnologie sowie durch Hochdruck-Hochtemperatur-Synthesen (Autoklav-Technologie). Im Verlauf des Projekts werden anisotrophe Pulver orientiert und kompaktiert sowie auf ihre magnetischen und thermischen Eigenschaften untersucht.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 71 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 69 |
| Text | 3 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 2 |
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|---|---|
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|---|---|
| Dokument | 2 |
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| Topic | Count |
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| Boden | 58 |
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| Weitere | 72 |