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Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Der Einfluss des Klimawandels auf die C-Bilanz von Photosynthese und Respiration in planktischen und benthischen Mikroalgen

Der biologische C-Kreislauf in der Antarktis unterliegt der Kontrolle der planktischen und benthischen Primärproduzenten. Die Menge an fixiertem Kohlenstoff hängt dabei nicht nur von deren photosynthetischer Aktivität ab, sondern auch von den Verlusten durch Respiration. Daher ist das Verhältnis von Photosynthese zu Respiration (rP/R) ein wichtiger Parameter den Einfluss des Klimawandels auf den antarktischen Kohlenstoffkreislauf abschätzen zu können, da aus Laborstudien bekannt ist, dass dieser Parameter empfindlich auf Umweltfaktoren reagiert. Allerdings sind quantitative Daten kaum verfügbar und Freilanddaten fehlen ganz. Das ist hauptsächlich einer methodischen Limitierung geschuldet, da sich zwar die Photosynthese Leistung über 14C, Sauerstoff oder Fluorometrie ermittelt lässt, sich die Atmung kaum oder nur mit hohem Aufwand erfassen lässt. In diesem Vorhaben soll zunächst gezeigt werden, wie hoch die Variabilität des Verhältnisses rP/R bei antarktischen Mikroalgen unter global change Bedingungen ist (steigende Temperatur, Eisenmangel. Mit diesen Daten kann dann in Modellrechnungen gezeigt werden, wie hoch der Fehler bei Primärproduktionsmessungen sein kann, wenn die Atmung nicht adäquat berücksichtigt wird. Danach soll eine Methode zur Messung der Atmung entwickelt werden, die ohne Gaswechsel und mit hohem Durchsatz im Freiland eingesetzt werden kann, um auch im Feld richtige rP/R Werte ermitteln zu können. Auf diese Weise können alle Teilprojekte, die sich mit klimawandel-abhängigen Veränderungen der antarktischen C-Bilanz beschäftigen, mit Zusatzinformationen versorgt werden, die den Wert der Daten deutlich steigern können.

Anpassung des symplastischen Transports an das wechselnde Milieu des Apoplasten und seine Wirkung auf die Einstellung dieses Milieus

Die ersten drei Jahre des Projektes standen im Dienste zweier Aufgaben, die erheblich schwieriger waren, als anfangs gedacht: 1. Entwicklung von Verfahren zur Excised-Patch und Whole-Cell Präparation von Xylemkontaktzellen des Mais. Hinzu kam der Nachweis, daß die LBS Zellen in Venen 3. Ordnung in direktem Kontakt mit den Xylemelementen tatsächlich der Ort des Aus- tausches zwischen Symplast und Apoplast sind.Nachdem diese Fragen nun gelöst sind, gilt das Interesse im letzten Förderungsabschnitt der physiologischen Rolle des Transportes zwischen Symplast und Apoplast. Bereits vorliegende Ergebnisse zeigen dabei die Richtung an. 1. Die gemessene pH-Abhängigkeit des dominanten K+-Kanals im whole-cell Präparat der Xylemkontaktzellen (die dem der Mesophyllzellen entgegengesetzt ist) scheint der Funktion des Kanals für den Ladungsausgleich in Cotransportregionen (z.B. für die Aufnahme von NO3 oder Cl) aus dem Xylem angepaßt zu sein. 2. Die Fähigkeit des Inward K+-Kanals, bei K+Mangel Na+ durchzulassen, ist sicher wichtig für den Einfluß von K+ Mangel bei Salzstress...Gegen Ende der Förderungsperiode sollte genug Datenmaterial vorliegen, daß die zu Anfang des Projektes begonnene, aber aufgrund des Datenmangels eingefrorene Modellierung der Flußbilanzen wieder aufgegriffen wird, indem das bereits bestehende Computerprogramm für 2 Teilapoplasten erweitert wird. Hierfür ist neben der Kenntnis der Plasmalemmatransporter (dieser Antrag) sowie der Zu- und Abfuhr durch Xylem und Phloem (Anträge Schurr, Zimmermann, Heldt) auch die Kenntnis der Driving forces für die Flüsse und der Pufferkapazitäten in den Apoplasten notwendig. Pufferkapazitäten und fluorometrisch gemessene Ionenkonzentrationen werden aus der Zusammenarbeit vor Ort mit der Arbeitsgruppe Sattelmacher bekannt sein. Die Bestimmung der Membranspannungen, der osmotischen Gradienten und auch der mit Mikroelektroden gemessenen Ionenkonzentrationen ist aus diesem Antrag ausgeklammert worden und soll in einem gemeinsamen Projekt mit der Arbeitsgruppe Zimmermann (Würzburg) gewonnen werden (s. Antrag Zimmermann, Hansen, Sattelmacher).

Spurenelementanalytik in biologischen Geweben mittels ioneninduzierter Roentgenfluoreszenz

Es handelt sich um eine zerstoerungsfreie Analysenmethode mit gleichzeitiger Erfassung von Spurenelementen mit Ordnungszahlen oberhalb von Z = 13 (Multielementanalyse), von hoher Nachweisempfindlichkeit und geringem Bedarf (weniger als 50 mikrog.) an Probenmaterial. Die untere Nachweisgrenze dieser Methode liegt bei Massengehalten von etwa 10-7 (d.h. 0,1 ppm) bezogen auf trockenes Probenmaterial oder bei Absolutmengen von 10 exp-12g/10 mikro g Substanzmenge. Sie ist daher zur Bestimmung der wichtigsten Spurenelemente in biologischen Geweben sehr gut geeignet.

Modellierung der Fluoreszenzkinetik der Lichtreaktion bei der Photosynthese

Aufklaerung der biophysikalischen Wirkungsmechanismen der Lichtreaktion bei der Photosynthese. Schaetzung der Geschwindigkeitskonstanten beim Elektronentransport aus Fluoreszensmessungen am lebenden Blatt. Ziele: Erstellung eines qualitativ und quantitativ korrekten mathematischen Modells. Einsatz von schnellen mathematischen Verfahren der Parameterschaetzung zur Routine-Diagnose von Stress bei Pflanzen unter Belastungen.

Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen, Teilvorhaben 4: Optimierung und Standardisierung von Instandhaltungsroutinen für biobasierte Kühlschmierstoffe

Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen, Teilvorhaben 3: Modellierung der mikrobiell bedingten Schmierstoffalterung in KSS

Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen, Teilvorhaben 1: Entwicklung eines In-Line Monitoring-Systems für biobasierte KSS

Maschinelles Blutbild biobasierter Kühlschmierstoffe zur in-situ Überwachung der Schmierstoffalterung in Zerspanungsprozessen, Teilvorhaben 2: Stabilisierung und Prozessregelung des Kühlschmierstoffzustands in der Zerspanung

Spurenanalytische Verbundverfahren und Tracerstudien in Meerwasser und Luftstaub

Entwicklung von Verbundverfahren zur Analyse von Elementspuren in Meerwasser und Luftstaub, speziell: Multielementreferenzverfahren auf der Basis der NAA, Multielementbestimmung auf der Basis der RFA. Prototypische Anwendung auf Meerwasser und korngroessen-klassierte Luftstaeube. Tracerstudien zur Probenahme von Meerwasser, speziell Studium von Kontaminationen durch Schoepfgeraete und von Problemen bei der Lagerung von Probematerial. Tracerstudien zur Ausbreitung von Staubaerosolen.

Ermittlung der Schwermetallhintergrundbelastung fuer das Stadtgebiet Iserlohn unter Nutzung von Geoinformationssystemen

Die Stadt Iserlohn plant die Erarbeitung eines Bodenschutzkonzeptes. Zwingende Voraussetzung fuer ein solches Konzept ist die Kenntnis der geogenen Schwermetall-Hintergrundbelastung, um Belastungserhoehungen ueberhaupt beurteilen zu koennen. Um die Daten besser verfuegbar zu machen, sollen Geoinformationssysteme genutzt werden, mit deren Hilfe eine Visualisierung moeglich ist. Da mit deren Hilfe auch Interpolationen moeglich sind, waere ein solches System ein wichtiges Werkzeug fuer eine Optimierung der Stadtplanung. Im ersten Schritt wurden nach Vorgaben und mit Leihgeraet des Landesumweltamtes (LUA) anthropogen nicht ueberformte Standorte des gesamten Stadtgebietes beprobt. Die Involvierung des LUA stellt sicher, dass die Messungen landesweit vergleichbar sind, was zwingende Voraussetzung fuer eine ins Auge gefasste spaetere Foerderung des Projektes durch das Landesumweltministerium ist. Die Schwermetallbestimmungen wurden durch Fa UCL in Luenen durch ICP-Messungen durchgefuehrt; die Aus- und Bewertung der Daten erfolgte durch die MFH. An ausgesuchten Punkten wurden zusaetzliche Proben in feinerem Raster genommen, deren Schwermetallgehalte an der MFH durch Inverspolarographie sowie von Fa Lobbe durch AAS bestimmt wurden. An geologisch interessanten Punkten wurden zusaetzliche Vergleichsmessungen per RFA durch die Ruhr-Universitaet Bochum durchgefuehrt. Die Visualisierung der Daten durch das Geoinformationssystem ARCVIEW wird durch das Institut fuer Stadtoekologie und Bodenschutz durchgefuehrt werden.

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