Ziel des Projektes ist die Dokumentation des aktuellen Vorkommens indigener und synanthroper Pflanzensippen im Gebiet Verbreitungskarten in 1/64 Messtischblattraster). Durch Vergleich der aktuellen Verbreitung der Pflanzensippen mit historischen Quellen (Lit., Herb., hist. Karten, Luftbild) soll der Florenwandel dargestellt werden.
Ziel des Projektes ist ein Verständnis der Entwicklung mikrobieller Gemeinschaften in Böden, vom ersten Auftreten bis zu komplexen Netzwerken. Mikroorganismen nehmen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung von Böden unter extremen Bedingungen. Veränderungen der Umwelt, etwa Nährstoffzunahme oder Temperaturanstieg, führen unmittelbar zu Veränderungen in den mikrobiellen Gemeinschaften. Antarktische Böden sind wegen ihres sehr geringen Nährstoffgehaltes empfindliche Ökosysteme; sie gelten als sehr gute Zeiger von Umweltveränderungen. Unsere zentrale Arbeitshypothese beinhaltet, dass prokaryotische Mikroorganismen die Entwicklung von Bodenlebensräumen in der Antarktis in Gang setzen und anschließend ein komplexes Netzwerk unterschiedlicher pro- und eukaryotischen Mikroorganismen entsteht, das auf der Basis unterschiedlicher Funktionen innerhalb des Netzwerkes schließlich zur stabilen Etablierung des Bodenhabitats führt. Eukaryotische Algen könnten bereits als Pioniere in frühen Sukzessionsstadien auftreten. Zum Testen der Hypothesen wird das Projekt wird die Expertise von Universität Göttingen und GFZ Potsdam zusammenzuführen. Wir werden bereits vorhandene Sedimentproben aus fünf Transsekten an Gletscherresten arider eisfreier Oasen der Ostantarktis (Larsemann-Berge, Prydz Bucht) untersuchen. Eine umfassende Analyse physiko-chemischer Parameter der Proben ist dabei Voraussetzung, die mikrobielle Diversität in Bezug zu geochemischen Variablen setzen zu können. Aufgrund der extremen Nährstoffarmut und Abgeschiedenheit des Untersuchungsgebietes erwarten wir eine erhebliche Anzahl noch unbekannter Arten in unseren Untersuchungsgebieten, die eine wertvolles Potential für biotechnologischer Anwendungen bergen können. Wir erweitern das Entfernung-steht-für-Zeit-Konzept von Chronosequenzen um den Mikromaßstab durch Vergleiche zwischen extrazellulärer und intrazellulärer DNA von Mikroorganismen. Durch den Einsatz einer neuartigen Methode zur DNA-Extraktion wird eine genaue Unterscheidung zwischen vergangenen (fossilen) und lebenden mikrobiellen Gemeinschaften erreicht. Beide DNA-Pools dienen zum Erfassen der taxonomischen Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften auf Artniveau. Durch ultratiefe Sequenzierung (Deep Sequencing; Illumina Miseq) anhand zweier unterschiedlich variabler rRNA Genabschnitte wird eine Auflösung auf dem Artniveau erreicht. Das ist wichtig um für die Entwicklung früher Bodenökosysteme maßgebliche Spezies-gebundene Interaktionen innerhalb mikrobieller Gemeinschaften über die Grenzen taxonomischer Abteilungen und Domänen hinweg aufdecken zu können. Mit Analysen funktioneller Gene werden Struktur- und Funktionsbeziehungen zwischen pro- und eukaryotischen Mikroorganismen in Stoffflüssen des Kohlen- und Stickstoffs erfasst. Schließlich werden nach Abschätzen relativer Abundanzen der einzelnen Organismen- und Funktionsgruppen durch quantitative qPCR Spezies-Interaktionen zur mikrobiellen Produktivität abgeleitet.
Responding to the twin crises of global warming and biodiversity loss requires a deep understanding of how climate affects the processes that generate and destroy biodiversity, primarily through its effects on the ecology and distribution of species. Recent improvements in our ability to reconstruct the history of biodiversity through timed phylogenies, estimate changes in genetic diversity, and predict the potential distribution of selected species with ecological niche models (ENMs) now allow us to infer the evolution of ecological preferences and distributional ranges at different temporal scales. Our two case studies focus on alpine/arctic regions, because they are among those most endangered by global warming. The first study will use, for the first time, a combination of ENM and phylogeny to test the model of hybrid, polyploid speciation by secondary contact in arctic/alpine plants. We selected Primula sect. Aleuritia (simply Aleuritia, from here on), because our previous phylogenetic work provided clear hypotheses for the parental origins of polyploids, yet the distributions of the inferred progenitors do not currently overlap. Did the ranges of the proposed parents overlap at the time of allopolyploid origins, as predicted by the secondary contact model? To answer this question, we will produce a high-resolution, dated phylogeny of Aleuritia, optimize the ecological preferences of the hypothesized progenitors onto the dated phylogeny, and project their past distributional ranges onto the fine-resolution climatic scenarios recently developed for the Pleistocene. In the second case study, we will try to explain how small populations persisted on summits in the past and how they are affected by current and future climate change. Here we selected Saxifraga florulenta, a rare, endemic species of the Maritime Alps, because hypotheses of its phylogenetic relationships are available from our previous work, it occurs exclusively above 2000 m, and has very narrow ecological requirements. Consequently, if current trends of global warming continue, the strict ecological adaptation of S. florulenta to siliceous substrates at the highest altitudes of the Maritime Alps may represent a serious extinction risk. We will investigate whether the phylogeographic history, genetic diversity, climatic niche and dispersal mode of S. florulenta can explain its long persistence in the Maritime Alps, a hot spot of biodiversity, and predict its future survival or extinction on mountain tops. We will use a combination of genetic analysis and niche modeling to reconstruct changes in the niche, geographic distribution, and genetic diversity of this cold-adapted species.
Im Zuge des Klimawandels sowie der Anpassungsmaßnahmen im Bereich des Energie- und Landwirtschaftssektors sind relevante Veränderungen in den Rahmenbedingungen für den Einsatz von Pflanzenschutzmittel in den verschiedenen Anwendungsbereichen zu erwarten. Direkte Auswirkungen des Klimawandels mit Relevanz für den Mitteleinsatz sind Änderungen im Schaderregerdruck (z.B. Eichenprozessionsspinner) oder im Spektrum der auftretenden Schaderreger mit z. T. neu eingewanderten und/ oder invasiven Arten (z.B. Maiswurzelbohrer oder Ambrosia). Die Ausweitung des Anbaus von Energiepflanzen als einer der wichtigen Bausteine der Klimaschutzstrategie der Bundesregierung wirkt sich indirekt auf (a) die Intensität des Einsatzes von Pflanzenschutzmitteln sowie (b) das ökologische Potenzial der Agrarlandschaft aus. Dadurch können nachteiligen Effekte auf die Biodiversität in der Agrarlandschaft, die unvermeidbar mit dem Pflanzenschutzmitteleinsatz verbunden sind, möglicherweise nicht mehr kompensiert werden. Auch der Biomasseanbau ist daher in einer Weise zu gestalten, dass der Agrarlandschaft ein ausreichendes ökologisches Wiedererholungspotential erhalten bleibt, so z.B. durch Förderung diversifizierter, ökologisch vorteilhafterer Kulturfolgen. Im Vorhaben sollen Klimawandel-bedingte Veränderungen und Anpassungsmechanismen mit direkten und indirekten Auswirkungen auf den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln identifiziert und hinsichtlich ihrer Relevanz bewertet werden. Potentielle Zielkonflikte zwischen Klimaschutz und/ oder der Anpassungsstrategien zum Klimawandel einerseits und den Zielvorgaben der RL 2009/128/EG andererseits sind zu identifizieren und Umsetzungsszenarien für deren Lösung bzw. Minimierung sowie zur Nutzung potentieller Synergien vorzuschlagen. Ein besonderer Fokus ist auf mögliche Synergien im Bereich der Gestaltung des Biomasseanbaus zu legen, da diese einerseits Nachhaltigkeitsziele der Bundesregierung, die sie sich im Sektor Pflanzenschutzmittel gesetzt hat, ...
The diversity of life is not evenly distributed across the planet. A few areas, so-called biodiversity hotspots, harbour the majority of all species. Although this pattern is well-described, a central question of evolution remains unresolved: What are the drivers shaping high biodiversity, particularly in tropical rainforests? Answering the question was impossible thus far, because at least one of three essential components was not available for study. These are: 1) a fossil record as logfile of species histories, 2) past climate data, needed to reconstruct habitat changes, and 3) knowledge about the ability of species to adapt to changing environments. Recent methodological advances enable us now for the first time to investigate these three components simultaneously in a biodiversity hotspot where they are all attainable: the Sunda Shelf in Southeast Asia (SE Asia). By combining climate reconstructions, molecular genetic data and species distribution data from the Late Pleistocene (126-13.7 thousand years ago; kya) to the present we can evaluate the impact of two key drivers shaping biodiversity: gradual climate change versus a single catastrophic event. The results also allow us to assess the long-term consequences of the current (man-made) biodiversity crisis.
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.
Noch vor einigen Jahrzehnten kam der Feldhamster ( Cricetus cricetus ) in weiten Teilen der Agrarlandschaft und der Steppen Eurasiens vor. In NRW war er in weiten Teilen der Bördelandschaft des Rheinlands verbreitet. Jahrelang trat die Art als Kulturfolger auf und wurde bis zu einer gewissen Intensität durch die Landwirtschaft begünstigt. Doch seit den 1970er-Jahren geht die Art in NRW stark zurück. Das hat verschiedene Ursachen.
Zielsetzung: Analyse der räumlichen und flächenspezifischen Ausbreitungsmuster von tier- und phytopathogen relevanten Organismenpopulationen; Aufklärung von kausalen Wirkungsgefügen im System Umwelt-Pflanze - Schadorganismus (Wechselwirkungen mit endo- und exogenen Faktoren), NME 2020, TP III; Ableitung allgemeingültiger, standortspezifischer Regeln (Algorithmen) für Vorkommen, Ausbreitung und Aktivität dieser Organismen in verschiedenen Regionen und Landnutzungssystemen und die Abschätzung der Ertrags- und Qualitätsbeeinflussung durch diese Organismen bei Landschaftsnutzungsänderungen, NME 2020, TP II + V (Ertragsbilanzierung); Schaffung von wissenschaftlichen Voraussetzungen (epidemiologisch/phytopathologisch/hygienisch) für die Entwicklung von Anbausystemen sowie Landnutzungssystemen zur Minimierung der Schaderregerbelastungen.
1. Motivation: Polyhydroxyalkansäuren (PHA) sind seit langem bekannt, sie haben kommerziell attraktive Eigenschaften. Sie können von vielen Prokaryoten synthetisiert werden. Die Eigenschaften lassen sich maßschneidern, und für die Synthese können unterschiedlichste Kohlenstoffverbindungen genutzt werden. Diese Polyester versprechen vielfältige Anwendungen und es besteht Bedarf. Sie haben trotzdem noch keinen wirklichen Markt gefunden; sie sind zu teuer und bestehen deshalb nicht in der Konkurrenz mit den eingeführten sog. Kunststoffen. Die Ökonomie zu verbessern, ist eine große Herausforderung an Wissenschaft und Technik. Versucht wird, entwickelte Technologien zu verbessern; gesucht wird nach preisgünstigen und effektiver wandelbaren Rohstoffen, ebenso nach anderen Produzenten. Vor ca. 10 Jahren wurde begonnen, Organismen genotypisch zu optimieren und PHA-Bildner zu 'erzeugen'. Zuerst wurden Pflanzen 'bearbeitet' (darunter Arabidopsis thaliana), kurz danach auch die Backhefe Saccharomyces cerevisiae. Die Erfolge sind bis heute nicht so beeindruckend, so dass es sinnvoll erscheint, nach weiteren Organismen als 'Zellfabriken' zu suchen. Wie Ölpflanzen eine Prädisposition haben könnten, so sollte dieses auch für Hefen gelten, die als Fettproduzenten bekannt sind. Gewählt wurden deshalb für dieses Projekt Spezies der Gattung Debaryomyces. Vergleichend untersucht werden sollten Saccharomyces cerevisiae und Arxula adeninivorans. 2. Ergebnisse: Es ist gelungen, in den o.g. Hefen die genetische Information zur Synthese von Polyhydroxyalkansäuren zu etablieren und aktiv zu exprimieren. Die in vitro Aktivitäten der drei für die Synthese erforderlichen Enzyme sind hoch, höher als theoretisch für bestimmte Synthesegeschwindigkeiten erforderlich. Die Transformanten vermögen auch tatsächlich PHB/HV zu synthetisieren. Obwohl sie noch in keinem Parameter (der Aussagen über die Ökonomie macht) mit den für bakterielle Wildtypen bekannten Werten konkurrieren können, so sind doch die erreichten Konzentrationen ca. 12mal höher als die für Saccharomyces cerevisiae publizierten Spitzenwerte (Leaf et al. 1996, Poirier et al. 2001). Unsere Versuche, durch phänotypische Maßnahmen (siehe Projektantrag) die Leistungen der Transformanten zu steigern, brachten nicht den gewünschten Erfolg. Die Hintergründe konnten nicht aufgeklärt werden. Die Tatsache, dass die genannten Organismen PHA-Bildung als Stressantwort nicht im Programm haben, lässt vermuten, dass sie Imbalancen auf andere Weise meistern, indem sie zum Beispiel Überschuss in anderen als den gewünschten Verbindungen 'ablagern'. Wenn diese Überlebensstrategien 'greifen' und nicht abgeschaltet werden (können), geht Kohlenstoffskelett für das gewünschte Zielprodukt verloren. Für Gärhefen trifft dies zu. Für oleogene Hefen kann nicht endgültig ausgeschlossen werden, dass sie weiterhin Lipide bilden. Der Flaschenhals konnte nicht lokalisiert werden. usw.
A considerable proportion of the mountainous areas of Northern Vietnam consists of unproductive, degraded lands, the so-called 'barren hills'. Research during the first phase of the SFB aimed at (1) identifying plant communities that are indicators for the different degradation levels and thus may be useful for rapid-diagnosis purposes, and (2) exploring the potential of perennial legumes for rehabilitating such degraded areas, as an alternative to afforestation as the conventional attempt to 're-green' barren hills. Regarding the rehabilitation potential of legumes, a 24-accession core collection of the multipurpose shrub Flemingia macrophylla, assembled on the basis of the accessions' origin information, is examined for its variability with respect to morphological, agronomic, forage plant and soil-reclamation characteristics. This work has only begun in 2002 and will continue, within the proposed 2nd-phase research, until 2005. Research results of the first SFB phase (subprojects C2 and F1) suggest that a considerable portion of barren hills is used as communal grazing lands and that farmers are very interested in improvement measures to raise their productivity. Since to date there has been no research dealing with such native, communal pastures, C2.2 proposes to assess, in particularly close cooperation with A1.2 and F1.2, their role, productivity, forage value, and land use patterns leading to the development of grazing lands, by means of (1) PRA surveys and (2) primary-production and nutritive-value studies based on appropriate vegetation samplings (exclosures) on-farm during the rainy and dry seasons. Furthermore, C2.2 will test, under minimum-input conditions and by means of participatory research, a best-bet set of five 'improved' forage grasses and six 'improved' forage legumes regarding their adaptation to/production under prevailing soil and climate constraints, nutritive value, potential to persist under overgrazing conditions, and relative palatability to buffaloes and local cattle. Also this work will have close links with A1.2 and F1.2, in addition to D2.2. The expected outcome of the proposed research will be the availability of knowledge about and understanding of (1) the variability in the Flemingia macrophylla core collection regarding its forage and soil reclamation potential; (2) the influence of land use on the development of communal grazing lands and their contribution to local livestock production systems; and (3) promising pasture grass and legume species adapted to prevailing edaphic, climatic and management conditions.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 24 |
| Land | 20 |
| Weitere | 16 |
| Wissenschaft | 15 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 12 |
| Taxon | 10 |
| Text | 31 |
| unbekannt | 6 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 47 |
| Offen | 12 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 55 |
| Englisch | 20 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Bild | 7 |
| Dokument | 22 |
| Keine | 19 |
| Unbekannt | 2 |
| Webseite | 21 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 34 |
| Lebewesen und Lebensräume | 59 |
| Luft | 19 |
| Mensch und Umwelt | 53 |
| Wasser | 19 |
| Weitere | 52 |