Das Projekt "Histologische und histochemische Untersuchungen zur Nährstoffdynamik in Waldböden im Hinblick auf die 'Neuartigen Waldschäden - Teil I und II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Biologie I durchgeführt. Die 'neuartigen Waldschaeden' sind, insbesondere in den hoeheren Lagen der Mittelgebirge, regelmaessig durch mangelnde Versorgung der Baeume mit bestimmten Mineralstoffen (Mg und Ca auf sauren und K auf basischen Standorten) gekennzeichnet. Fuer das ploetzliche weitverbreitete Auftreten dieser Mangelerscheinungen werden in erster Linie kumulative Einwirkungen von Luftschadstoffen auf die Waldoekosysteme verantwortlich gemacht. Eine der wesentlichen offenen Fragen bleibt jedoch, welche relativen Beitraege von den folgenden Faktoren beim Zustandekommen dieser Mineralstoff-Ungleichgewichte geleistet werden: - Veraenderungen des Bodenchemismus durch langfristig verstaerkte Saeure- und/oder Stickstoffeintraege, - Schaedigungen des Feinwurzelsystems und der Mykorrhiza, - direkte verstaerkte Auswaschungen von Mineralstoffen aus den Blaettern und Nadeln durch sauren Regen bzw. Nebel ('leaching'). Ziel der Untersuchungen war es, ueber eine exakte Lokalisierung (moeglichst zusammen mit einer gleichzeitigen Quantifizierung) des Vorkommens der einzelnen Mineralstoffe in den verschiedenen Organellen, Zellen und Geweben zum Verstaendnis der Naehrstoffdynamik beizutragen. Daraus koennten dann Rueckschluesse auf die Art der Beeinflussung der Mineralstoffverteilung in den einzelnen Kompartimenten unter dem Einfluss von sauren Depositionen, Luftschadstoffen oder geringerer Nachlieferung aus dem Boden gezogen werden. In einem ersten Versuchsansatz wurde die Verteilung von Ca, Mg und K mit licht- und elektronenmikroskopischen Methoden in Schnitten von Fichtennadeln untersucht, wobei die Nadelproben ueberwiegend von dem PEF-Freilandstandort Freudenstadt bzw. von den Open-Top-Kammern am Edelmannshof stammten. Daneben wurden aber auch Nadeln von experimentell behandelten Baeumen, von ungeschaedigten Baeumen auf Kalkstandorten und von vergilbten Fichten mit K-Mangel in die Untersuchungen einbezogen. Die eindeutigsten Ergebnisse wurden im Hinblick auf die Lokalisierung des Calciums gewonnen. Dabei zeigten sich folgende Schwerpunkte des Vorkommens im Nadelquerschnitt: - Das Phloem ist relativ reich an Ca, das hier ueberwiegend in den Waenden der Siebzellen angereichert ist. Dies haengt mit dem hohen Pektingehalt dieser Waende zusammen, so dass hier eine Bindung in Ca-pektinat vorliegt. Aus dieser Rolle des Calciums fuer die Stabilisierung der Waende der Siebzellen wird auch verstaendlich, warum es bei Ca-Mangel zu einem vorzeitigen Kollaps des Phloems kommt. - Die Leitbuendelscheide weist als einziges Gewebe eine deutliche Konzentration von Calcium in den Zellen auf, in erster Linie in den Vakuolen. - In den Mesophyllzellen tritt Ca in den pectinreichen Mittellamellen und in Form eines Niederschlags von unloeslichen Caoxalat-Kristallen auf den Aussenseiten der Zellen gegen die Interzellularen hin auf. Auffaellig sind besonders die Haeufungen von sehr kleinen Ca-oxalat-Kristallen in den Aussenwaenden der Epidermiszellen unterhalb der Cuticula.
Das Projekt "Klaerung von Wechselbeziehungen zwischen Nadelfall/Nadelverfaerbungen und der Pilzflora an Fichtennadeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Anhand langjaehriger Beobachtungen an Tannen und Fichten auf einer Beobachtungsflaeche zeigte sich eine Periodizitaet des Nadelfalls. - Die Untersuchungen, die am PEF-Forschungsschwerpunkt Schoellkopf/Freudenstadt durchgefuehrt wurden, gliedern sich im wesentlichen in die Arbeitsbereiche: - Einzelbaumweise Schadensansprache nach den Kriterien der Waldschadensinventur zu je einem Fruehjahrs- und Herbsttermin. - Erfassung und Beobachtung biotischer und abiotischer Schaeden zu den jeweiligen Probenahmeterminen. - Untersuchung moeglicher Wechselbeziehungen zwischen Nadelfall/Nadelverfaerbung und der Pilzflora an Fichtennadeln. Vorrangiges Ziel dieses Forschungsprojektes war die Ueberwachung des Nadelfalls und die darauf aufgebauten mykologischen Untersuchungen. Hierfuer wurden aus dem Kollektiv des Forschungsschwerpunktes Freudenstadt acht Baeume ausgewaehlt. An jeweils zwei Baeumen der vier Schadklassen (O-3) wurden im oberen und mittleren Kronenbereich je ein Nadelfangbehaelter angebracht. Im 14-taegigen Rhythmus liessen sich Menge und Farbe der geschuetteten Nadeln feststellen. Mit diesem Material wurden mykologische Untersuchungen durchgefuehrt. Neben der Erfassung von sichtbaren Pilzfruchtkoerpern an braunen Nadeln erfolgte die Bestimmung der Endophyten an Nadeln unterschiedlicher Farbe. Die Ergebnisse zeigen, dass es sich beim Nadelfall um ein teilweises Schuetten aelterer Nadeljahrgaenge handelt. Der Anteil nur teilweise benadelter Jahrgaenge stieg mit der Schadklasse. Je hoeher die Schadklasse um so unregelmaessiger war das Nadelschuetten. Ein deutlich ausgepraegtes herbstliches und winterliches Schuetten war nur bei Baeumen mit niederen Schadklassen festzustellen. Das Schuetten aus der Lichtkrone war unregelmaessiger als das Nadelschuetten der unteren Kronenbereiche. In beiden Jahren war der Anteil der gruenen Nadeln mit einer Ausnahme nie hoeher als 6Prozent. Braune Nadeln wurden vorwiegend im Herbst geschuettet. Verfaerbte Nadeln wurden v.a. im Sommer und Fruehherbst geschuettet. Der Anteil verfaerbter Nadeln war in der Lichtkrone hoeher als der aus der Schattkrone. Das unregelmaessige Schuetten wurde im wesentlichen durch verfaerbte Nadeln gepraegt. Anhand mykologischer Untersuchungen war erkennbar, dass die deutliche Verfaerbung und die Entnadelung primaer nicht durch Nadelpilze verursacht wurden.
Das Projekt "Bestimmung der Massenbilanzen chemisch reaktiver Luftschadstoffe in Baden-Wuerttemberg - Untersuchungen fuer die Regionen Stuttgart und Freudenstadt -" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH Technik und Umwelt, Institut für Meteorologie und Klimaforschung durchgeführt. Die Konzentrations- und Depositionsverteilungen von Schadstoffen beruhen auf dem komplexen Zusammenspiel verschiedener Prozesse. Dies sind anthropogene und biogene Emissionen, advektive und turbulente Transportvorgänge in der Atmosphäre, die Deposition auf dem Erdboden und dem Bewuchs sowie die chemischen Umwandlungen, denen die Stoffe unterliegen. Ihre Beiträge zum Haushalt von Schadstoffen hängen von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der meteorologischen Situation, von der Orographie und der Landnutzung sowie von den Emissionen selbst, die wiederum die chemischen Abläufe beeinflussen. In der vorliegenden Arbeit wird unter Anwendung eines komplexen numerischen Simulationsmodells, das alle in der Atmosphäre beteiligten Prozesse mit hinreichender Genauigkeit wiedergibt, die Methode der Massenbilanzierung beschrieben und angewendet, die es erlaubt die Beiträge der einzelnen Prozesse zu analysieren und zu quantifizieren, und dabei auch räumliche Unterschiede festzustellen. Die Anwendung erfolgt für das Gebiet von Baden-Württemberg und für zwei Teilregionen innerhalb des Gesamtgebietes. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse des Ozons und seiner Vorläufersubstanzen. Es werden die Massenbilanzkomponenten in verschiedenen Höhenbereichen der Atmosphäre berechnet und ihre Beiträge sowohl zu den zeitabhängigen als auch zu den zeitlich integrierten Änderungen der Masse eines Stoffes quantifiziert. Die praktische Anwendbarkeit der Massenbilanzierung wird anhand verschiedener Emissionsminderungsszenarien demonstriert. Dabei zeigt sich, daß die Ursachen für die Auswirkungen der Emissionsänderung auf die mittlere Ozonverteilung in verschiedenen Regionen unterschiedlich sein können. Massenbilanzanalysen stellen somit eine Methode dar, die zum besseren Verständnis der Haushalte von Schadstoffen in der Atmosphäre beiträgt.
Das Projekt "Luftgetragene Halogenkohlenwasserstoffe in der Umwelt und ihr Abbau zu Produkten mit herbizider Wirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Institut für Toxikologie durchgeführt. Das Vorhaben sieht vor, die am Standort 'Freudenstadt' durch die Arbeitsgruppe Dr. Baumbach durchgefuehrten Messungen zur Erfassung der gasfoermigen, feuchten und partikelgebundenen Schadstoffeintraege in Waldbestaenden um Messungen von halogenierten Chlorkohlenwasserstoffen zu ergaenzen. Es ist geplant, luftgetragene Chlorkohlenwasserstoffe in Luft, Boden, Wasser und biotischem Material zu untersuchen. Ferner soll die Entwicklung zuverlaessiger analytischer Methoden zum Nachweis der wichtigsten Abbauprodukte vorangetrieben werden. Ferner werden mit Trichloressigsaeure, die der Antragsteller bereits in unbelasteten Gebirgswaeldern nachgewiesen hat, Expositionsversuche durchgefuehrt werden.
Das Projekt "Untersuchungen der Dosis-Wirkungsbeziehung zwischen Pseudokrupp und obstruktiver Bronchitis und der Luftverunreinigung in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Wuppertal, Fachbereich 14 Sicherheitstechnik, Fachgebiet Arbeitssicherheit und Umweltmedizin durchgeführt. Ergebnisse: In Baden-Wuerttemberg (Regionen Stuttgart, Tuebingen/Reutlingen und Freudenstadt) und in Nordrhein-Westfalen wurden im Zeitraum 1985-87 koordinierte, epidemiologische Studien zum Zusammenhang zwischen Luftschadstoffen und den kindlichen Atemwegserkrankungen Pseudokrupp und obstruktive Bronchitis durchgefuehrt. 192 Kinderaerzte und Allgemeinmediziner, 9 Kinderkliniken und 9 Gesundheitsaemter waren beteiligt, und es wurden Daten von ca. 25000 Einschul- und Vorschulkindern sowie von 20000 Erkrankungsfaellen ueber Frageboegen erhoben. Hierbei sollten in Querschnittsstudien die Erkrankungshaeufigkeiten in unterschiedlich belasteten Gebieten analysiert werden, waehrend in Laengsschnittstudien die Ursachen fuer tageweise Schwankungen der Erkrankungsfaelle geprueft werden sollten. In den Querschnittsstudien sind als wesentliche Komponenten fuer das Auftreten von Pseudokrupp Individualfaktoren zu nennen, wobei das Geschlecht, das Alter und die familiaere Neigung zu Atemwegserkrankungen, insbesondere allergischer Genese, eine wichtige Rolle spielen. Daneben sind soziooekonomische Einfluesse von grosser Bedeutung. Demgegenueber ist fuer die Luftschadstoffkomponenten SO2 und Staubniederschlag kein und fuer NO2, NO und CO sowie indirekte Parameter des Strassenverkehrs ein schwacher und nur teilweise statistisch abzusichernder Zusammenhang mit den Erkrankungshaeufigkeiten erkennbar. Fuer die obstruktive Bronchitis ist dieser Zusammenhang noch schwaecher ausgepraegt. Lediglich in Stuttgart zeigte sich fuer das kindliche Asthma ..
Das Projekt "Analyse biochemischer Parameter in Coniferen-Nadeln mit unterschiedlich ausgeprägten Schadsymptomen - Endauswertung Standort Schöllkopf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Tübingen, Fakultät für Biologie, Botanisches Institut durchgeführt. Stoerungen von Synthese und Transport von Photoassimilaten koennen weitreichende Konsequenzen auf die Gesamtentwicklung einer Pflanze haben. Solche Stoerungen koennen eine Folge von Naehrstoffmangel, aber auch durch Schadstoffe bedingt sein. In frueheren Untersuchungen im Suedschwarzwald waren vor allem hoehere Gehalte von Fructose-2,6-bisphosphat in den Nadeln von Baeumen mit Magnesiummangel auffallend. Fructose-2,6-bisphosphat reguliert die Verteilung von photosynthetisch fixiertem CO2 zwischen Saccharose und Staerke. Die bisherigen Untersuchungen zeigten zudem, dass sich der Energiestatus von Nadelhomogenaten und Schadmerkmalen korrelieren laesst: das ATP/ADP-Verhaeltnis ist in geschaedigten Proben generell erhoeht. Aus Open-Top-Kammer-Experimenten ergaben sich Hinweise, dass solche Veraenderungen bereits vor aeusserlich erkennbaren Schaedigungsanzeichen auftreten koennen. Erhoehungen des ATP/ADP-Verhaeltnisses sind Anzeichen verstaerkter Atmungsaktivitaeten und deuten auf Reparaturvorgaenge hin. Am PEF-Schwerpunktstandort Freudenstadt wurden im Rahmen des hier vorgestellten Projektes die bisherigen Ergebnisse an verschieden stark geschaedigten Fichten ueberpruft. Dazu wurden die Nadeln von Freilandfichten (Picea abies) mit verschieden starker Schadauspraegung (Schadstufe 0-1 und 3; Standort Freudenstadt, Nordschwarzwald) ueber einen Zeitraum von drei Jahren geerntet. Im Ergebnis war der Magnesiumgehalt der Nadeln der geschaedigten Baeume geringer als der der weniger geschaedigten, waehrend der Gehalt an Kalium, Mangan und Calcium nicht unterschiedlich war. Chlorophyll zeigte typische jahres-periodische Veraenderungen und nahm in der zweiten Vegetationsperiode in den Nadeln der geschaedigten Baeume stark ab. Gleichzeitig war die Staerkeakkumulation in den ein- und mehrjaehrigen Nadeln der geschaedigten Baeume im Fruehjahr schwaecher ausgepraegt, waehrend im Herbst eine verlangsamte Staerkemobilisierung deutlich wurde. Der Gehalt an Saccharose und Fructose-2,6-bisphosphat zeigte jahreszeitliche, aber keine Schadstufen-abhaengigen Aenderungen. Das Verhaeltnis von ATP/ADP hingegen war in den Nadeln der geschaedigten Baeume signifikant erhoeht. Die zusaetzlich bestimmte extrahierbare Aktivitaet von Phosphoenolpyruvat-Carboxylase liess zwischen den einzelnen Baeumen keine interpretierbaren Unterschiede erkennen. An zwei der untersuchten Baeume (mit/ohne Schadsymptome) wurden im Verlauf des Jahres 1991 zusaetzlich Tagesgaenge (2-Stunden-Intervalle) der Stoffwechselparameter erfasst. Hier waren z.T. quantitative (Hexosephosphate), aber keine qualitativen Unterschiede erkennbar. Die Befunde deuten auf einen beeintraechtigten Kohlenhydratexport und auf vermehrt ablaufende glykolytische Reaktionen in Nadeln geschaedigter Fichten hin.
Das Projekt "Prospektive Laengsschnitt-Studie ueber inflammatorische und lungenphysiologische Effekte von Ozon bei Schulkindern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Universitäts-Kinderklinik durchgeführt. Wir untersuchten prospektiv 170 Schulkinder der 2. und 3. Klassen auf ihre pulmonale (Lungenfunktion - Lufu) und inflammatorische (nasale Lavage - NAL) Reaktivitaet auf Ozon an Orten mit sehr hoher (Freudenstadt) und hoher (Villingen) Ozon-Immission. Folgende Untersuchungen wurden 1994 durchgefuehrt: 11 NAL's, 4 Lufus, 4 saisonale einwoechige Peakflow-Messungen, je ein Hautpricktest prae- und postsaisonal sowie je ein Elternfragebogen im Fruehjahr und Herbst 1994. In der NAL wurden die Leukozytenzahl, die Differentialzytologie, ECP, Albumin, Harnstoff und in einem Teil der Proben MPO und Il8 bestimmt. Eine Sensibilisierung wurde bei 22,4 Prozent (n=37) der Kinder nachgewiesen. In der NAL nicht-allergischer Kinder wurde ein signifikanter ECP-Anstieg bei ansteigender Ozon-Exposition gefunden, der unter den Maxima der Ozon-Immission nicht uebertroffen wurde. Die vorlaeufigen Ergebnisse der Lungenfunktionsuntersuchungen zeigten bei mehr als 25 Prozent der 161 Probanden mit zwei Testungen saisonal einen Rueckgang der Restriktionsparameter (VC, FVC) in Relation zum praesaisonalen Wert. Nach Anstieg der Immissionswerte im Fruehsommer ist das Ozon-Maximum des Vortages signifikant negativ mit FVC und VC(ind=in) korreliert. Eine mukoese Entzuendungsreaktion auf natuerliche Ozon-Exposition konnte erneut nachgewiesen werden. Die gefundenen Hinweise auf eine Adaptation beduerfen der Bestaetigung und detaillierteren Untersuchung im Folgejahr, in dem auch die Wiederholbarkeit der individuellen Ozonreagibilitaet erfasst werden soll.
Das Projekt "Photosyntheseaktivität und Chlorophyllfluoreszenzen geschädigter Fichten (Standort Freudenstadt)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Fakultät für Bio- und Geowissenschaften, Botanisches Institut und Botanischer Garten, Lehrstuhl 2 Pflanzenphysiologie und Pflanzenbiochemie durchgeführt. In Fortsetzung unserer bisherigen Untersuchungen sollen Photosyntheseintensitaet, Pigmentgehalte und die Chlorophyllfluoreszenz-Signaturen vergleichend bei gesunden (bzw schwach geschaedigten) und geschaedigten Fichten speziell am neuen PEF-Standort Freudenstadt (Schoellkopf) ueber 2 volle Jahresperioden hinweg kontinuierlich erfasst werden. Hierbei gilt es die Schaedigungsmechanismen der Photosynthese und des Pigmentapparates im Sommer und Winter herauszufinden und den jahreszeitlichen Einfluss auf Schaedigung und zeitweise Regeneration im Fruehjahr zu erfassen. Tagesgaenge werden besonders an Tagen mit klimatischen Stress 'on line' gefahren. Die Forschungen erfolgen in enger Zusammenarbeit mit anderen PEF-Arbeitsgruppen (Prof Hampp, Tuebingen; Dr Buschmann, Karlsruhe; Dr Siefermann-Harms, KfK), wobei wir die grundlegenden Physiologieparameter fuer die anderen Gruppen erfassen. Ergebnis: Im Verlauf der drei Untersuchungsjahre war bei der stark geschaedigten Fichte trotz zeitweiser Regeneration ein fortlaufendes Absinken in der physiologischen Leistungsfaehigkeit incl. Nadelverlust zu erkennen und bei der weniger stark geschaedigten Fichte eine zunehmende Vergilbung. Die fortschreitenden Schaedigungen verlaufen langsam ueber mehrere oder sogar viele Jahre hinweg, wobei die Fichten mit speziellen Mechanismen (z.B. Erhoehung der Photosyntheserate pro Chlorophyll, Abwurf photosynthetisch nicht mehr aktiver Nadeln) versuchen, dem Absterbeprozess entgegenzuwirken, ohne diesen letztlich aufhalten zu koennen.
Das Projekt "Funktion und Reparatur des photosynthetischen Apparates in mangelernaehrten Fichten bei verschiedenen Lichtintensitaeten; Auswirkungen von Revitalisierungsmassnahmen am Beispiel einer mangelernaehrten Fichte am Standort Freudenstadt/Schoellkopf" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Lehrstuhl für Biochemie der Pflanzen durchgeführt.
Das Projekt "Auswirkungen von Revitalisierungsmassnahmen auf die Reparatur und die Stabilitaet des photosynthetischen Apparates einer mangelernaehrten Fichte am Standort Schoellkopf/Freudenstadt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Lehrstuhl für Biochemie der Pflanzen durchgeführt.
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