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Weiterentwicklung von d³f++: Hydrogeologische Modellierung im regionalen Maßstab, Teilprojekt A

Kleinräumige Erhebung relevanter Bodenkennwerte durch ein verfahrenstechnisch integriertes Bodensensorsystem und die KI-basierte Datenauswertung als Basis für ein klimaresilientes, kleinräumigspezifisches Pflanzenbausystem, Teilprojekt D

Die Folgen des Klimawandels, z.B. Starkregenereignisse, Hitzeperioden, Trockenheit und Dürre haben negative Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion. Es gilt diese negativen Folgen des Klimawandels bei der Pflanzenproduktion durch eine klima-angepasste Produktionsweise abzumildern. Für die Landwirt:innen gilt es Maßnahmen zu ergreifen, um den Pflanzenbau klimaresilient zu gestalten. Mögliche Maßnahmen sind variable Aussaattiefe, Aussaatstärke, Sortenwahl - trockenheitstolerante oder ertragreiche Sorten -, Düngeintensität, Pflanzenschutz-strategie oder alternative Nutzung auf Teilflächenbasis. Für die Umsetzung solcher Maßnahmen werden praxistauglich-aufbereitete, kleinräumige und pflanzenbauliche relevante Bodeninformationen benötigt, um den Pflanzenbauer bei einer Entscheidungsfindung für eine Klimanpassungsstrategien zu unterstützen. Für die Landwirt:innen besteht zur Zeit die Herausforderung diese entsprechenden kleinräumige und pflanzenbauliche-relevante Bodeninformationen für solche eine Nutzung zu erhalten bzw. anwenden zu können. In soil4climate werden kleinräumige Bodeninformationen erfasst und in praxis-relevante digitale Bodenkarten für die Bewirtschaftung ausgegeben. Dazu wird ein geoelektrisches Messsystem in einen handelsüblichen Grubber implementiert mit dem Ziel sehr kleinräumig Unterschiede im Prozess (und damit ohne Mehraufwand für den Landwirt) zu kartieren. Neben dieser Datenquelle werden weitere relevante Datenquellen (bspw. Schlepper-, Drohnen- und Satellitendaten) herangezogen, um homogene kleinräumige Strukturen im Boden zu identifizieren. Die Erstellung der Bodenkarten wird sowohl automatisch, KI-gestützt als auch manuell erfolgen, so dass eine Evaluierung der KI-gestützten Kartenerstellung möglich ist. Diese Evaluierung wird durch Feldtest und Laborversuche in Interaktion mit Praktikern und Experten im Projekt realisiert.

Kleinräumige Erhebung relevanter Bodenkennwerte durch ein verfahrenstechnisch integriertes Bodensensorsystem und die KI-basierte Datenauswertung als Basis für ein klimaresilientes, kleinräumigspezifisches Pflanzenbausystem, Teilprojekt B

Die Folgen des Klimawandels, z.B. Starkregenergebnisse, Hitzeperioden, Trockenheit und Dürre haben negative Auswirkungen auf die Pflanzenproduktion. Es gilt diese negativen Folgen des Klimawandels bei der Pflanzenproduktion durch eine klimaangepasste Produktionsweise abzumildern. Für die Landwirt:innen gilt es Maßnahmen zu ergreifen, um den Pflanzenbau klimaresilient zu gestalten. Mögliche Maßnahmen sind variable Aussaattiefe, Aussaatstärke, Sortenwahl - trockenheitstolerante oder ertragreiche Sorten -,Düngeintensität, Pflanzenschutz-strategie oder alternative Nutzung auf Teilflächenbasis. Für die Umsetzung solcher Maßnahmen werden praxistauglich-aufbereitete, kleinräumige und pflanzenbauliche relevante Bodeninformationen benötigt, um den Pflanzenbauer bei einer Entscheidungsfindung für eine Klimanpassungsstrategien zu unterstützen. Für die Landwirt:innen besteht zur Zeit die Herausforderung diese entsprechenden kleinräumige und pflanzenbauliche-relevante Bodeninformationen für solche eine Nutzung zu erhalten bzw. anwenden zu können. In soil4climate werden kleinräumige Bodeninformationen erfasst und in praxis-relevante digitale Bodenkarten für die Bewirtschaftung ausgegeben. Dazu wird ein geoelektrisches Messsystem in einen handelsüblichen Grubber implementiert mit dem Ziel sehr kleinräumig Unterschiede im Prozess (und damit ohne Mehraufwand für den Landwirt) zu kartieren. Neben dieser Datenquelle werden weitere relevante Datenquellen (bspw. Schlepper-, Drohnen- und Satellitendaten) herangezogen, um homogene kleinräumige Strukturen im Boden zu identifizieren. Die Erstellung der Bodenkarten wird sowohl automatisch, KI-gestützt als auch manuell erfolgen, so dass eine Evaluierung der KI-gestützten Kartenerstellung möglich ist. Diese Evaluierung wird durch Feldtest und Laborversuche in Interaktion mit Praktikern und Experten im Projekt realisiert.

Vorhersage der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von LED-Leuchten auf System- und Komponentenebene durch Alterung unter Labor- und Feldbedingungen unter Berücksichtigung aktueller Methoden der Data Science (PQL III)

Interessensbekundungsverfahren fuer die Fliessgewaesser-Simulationsanlage des Umweltbundesamtes in Berlin-Marienfelde

Mehrcyclische organische Carbonate als Vernetzer für biobasierte und formaldehydfreie Klebstoffe, Teilvorhaben 2: Klebstoffentwicklung

Im Vorgängerprojekt 'Mehrcyclische organische Carbonate als Vernetzer für biobasierte und formaldehydfreie Klebstoffe' CycloCarb (FNR-FKZ: 22027014) konnte im Labormaßstab aufgezeigt werden, dass sich gesundheitlich unbedenkliche mehrfunktionelle cyclische Carbonate als Vernetzer von petrochemischen und biobasierten Polymeren, vor allem von Lignin, eignen und sich neue, formaldehydfreie lignin-basierte Klebstoffe herstellen lassen. Bei ersten Verklebungstests von Holzfurnieren wurden gute Festigkeiten erzielt. Der noch zu geringen Reaktivität zwischen Lignin und den Carbonaten soll entgegengewirkt werden, indem diese in einer Zwischenstufe zu höhermolekularen Lignin-Carbonat-Präpolymeren umgesetzt werden. Im Laborversuch konnten viskose Präpolymer-Produkte erhalten werden, die über eine Vielzahl an cyclischen Carbonat-Funktionen pro Molekül verfügen, eine erhöhte Reaktivität aufweisen und mit etlichen weiteren potentiellen Reaktionspartnern wie Tanninen, Kohlenhydraten und Proteinen, aber auch mit konventionellen Klebharzkomponenten kompatibel sind. Ein Schwerpunkt der Projektarbeiten besteht in der Entwicklung von Präpolymeren aus Pflanzenölcarbonaten, konventionellen Carbonaten und Lignin bis in den Technikumsmaßstab. Pflanzenölcarbonate werden zusammen mit dem Projektpartner HOBUM Oleochemicals GmbH unter Verwendung neuer Katalysatoren entwickelt und am Thünen-Institut für Holzforschung mit Lignin zu Präpolymeren verarbeitet. Produktcharakterisierung, Klebstoffformulierung, Upscaling und Verklebungstests werden vom Thünen-Institut für Holzforschung und Prefere Resins Germany GmbH durchgeführt. Die Präpolymere werden schließlich im Kilogrammmaßstab erzeugt, um Holzwerkstoffe, faserbasierte Materialien und Mineralstoffe verkleben und anwendungsorientiert prüfen zu können.

Abrupte Veränderungen von Süßwasserökosystemen unter Einwirkung von multiplen Stressoren wie steigenden Temperaturen, Nährstoffen und Pestiziden

Flache Süßwasser-Lebensräume bieten wichtige Ökosystem-Funktionen, sind aber von multiplen Stressoren bedroht. Während die Reaktion auf den globalen Klimawandel wahrscheinlich eher graduell ist, sind abrupte Veränderungen möglich, wenn kritische Schwellenwerte durch zusätzliche Effekte lokaler Stressoren überschritten werden. Die Analyse dieser Effekte ist komplex, da Stressoren additiv, synergistisch oder antagonistisch wirken können. CLIMSHIFT zielt auf ein mechanistisches Verständnis von Stressor-Interaktionen, die auf flache aquatische Ökosysteme wirken. Diese sind aufgrund ihrer hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisse, der großen Ufer-Grenzfläche und der Grundwasser-Konnektivität besonders anfällig für Klimaerwärmung und Stoffeinträge aus landwirtschaftlichen Einzugsgebieten. Die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Primärproduzenten sowie assoziierten Konsumenten führen zum Auftreten stabiler Regime, und multiple Stressoren können nichtlineare Übergänge zwischen diesen Regimen auslösen, mit weitreichenden Folgen für entscheidende Ökosystemprozesse und -funktionen. Unsere Haupthypothese ist, dass erhöhte Temperaturen die negativen Auswirkungen der landwirtschaftlichen Stoffeinträge, die Nitrat, organische Pestizide und Kupfer enthalten, verstärken. Submerse Makrophyten, Periphyton und Phytoplankton als Primärproduzenten werden kombiniert mit Schnecken, die Periphyton und Pflanzen fressen, sowie benthischen und pelagischen Phytoplankton-Filtriern, Dreissena und Daphnien. Wir testen unterschiedliche Expositionsszenarien auf zwei räumlichen Skalen, Mikrokosmen im Labor und Mesokosmen im Freiland, um Effekte auf individueller, gemeinschaftlicher und ökosystemarer Ebene zu verstehen. Während des gesamten Projekts werden die Experimente durch Modellierungen ergänzt, um kritische Schwellwerte zu simulieren und Stress-Interaktionen vorherzusagen. Die Modellentwicklung wird in Zusammenarbeit mit allen Arbeitspaketen durchgeführt, um empirische Ergebnisse zu integrieren, unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen zu verknüpfen und Ergebnisse zu extrapolieren. Wir erwarten, dass kombinierte Stressoren zu plötzlichen Verschiebungen der Gemeinschaftsstruktur führen. Submerse Makrophyten werden voraussichtlich durch Phytoplankton oder benthische Algen ersetzt, mit Konsequenzen für wichtige Ökosystemfunktionen. Die Stärke unseres Antrages liegt darin, dass ökotoxikologische Stressindikatoren der Organismen wie Wachstum und Biomarker mit funktionalen Gemeinschafts-/Ökosystemansätzen kombiniert werden, die den Metabolismus und die Dynamik des Ökosystems betrachten. Das kombinierte Know-how von 5 Laboren mit komplementärem Fachwissen und allen notwendigen Einrichtungen wird die spezifische Projektfähigkeit sicherstellen. Unsere Ergebnisse sollen dazu beitragen, safe operating spaces/sichere Handlungsräume für eine nachhaltige Landwirtschaft und das Management von flachen aquatischen Ökosystemen in einer sich verändernden Welt zu definieren.

Rattengift schädigt Fische und reichert sich in der Umwelt an

Gemeinsame Pressemitteilung von Umweltbundesamt, Bundesanstalt für Gewässerkunde und Bayerischem Landesamt für Umwelt Neue UBA-Studie zeigt: Rattenmanagement muss nachhaltiger werden Zahlreiche Fische aus deutschen Flüssen sind mit Rattengift belastet. Welche Folgen das für die Gesundheit der Fische hat, wurde in einer aufwendigen Laborstudie im Auftrag des Umweltbundesamtes erstmalig untersucht. Das Ergebnis: Bereits bei Konzentrationen, die in der Leber wildlebender Fische gemessen wurden, zeigen sich schwerwiegende Symptome wie Blutgerinnungsstörungen, Blutungen und Blutarmut. Eine Untersuchung von Fischottern zeigt zudem, dass sich diese Gifte in der Umwelt anreichern. Wasserdichte Köderschutzstationen sind verfügbar und können verhindern, dass Giftköder in Gewässer gelangen. Stadtratten sind ein weltweites Phänomen. Wie viele es sind, weiß niemand. Mancherorts nehmen Meldungen über Rattensichtungen zu, während sie in anderen Städten zurückgehen oder konstant niedrig sind. Klar ist, die Größe der Rattenpopulation wird von der verfügbaren Nahrung bestimmt. In der Stadt ernähren sich Ratten vor allem von Speiseresten im Müll, Kompostabfällen oder Tierfutter. Eine wachsende Stadtbevölkerung, Klimaerwärmung und Urbanisierung sorgen zusätzlich für rattenfreundliche Städte. Um die Gesundheit der Stadtbevölkerung zu schützen und Schäden an der Infrastruktur zu vermeiden, setzen einige Kommunen auf Vorbeugung durch Aufklärung, Instandsetzung von Gebäuden und der Kanalisation sowie Maßnahmen wie rattensichere Müllbehälter. Viele Kommunen reagieren aber vor allem mit dem Einsatz von Rattengift, sogenannten Rodentiziden. Häufig eingesetzte Rodentizide sind fortpflanzungsschädigend, sehr schlecht abbaubar in der Umwelt und reichern sich in Lebewesen an. Nach geltendem EU-Recht können diese Schädlingsbekämpfungsmittel in Ausnahmefällen für begrenzte Dauer trotzdem erlaubt werden. In der Praxis werden mit Rattengift versetzte Fraßköder beispielsweise in der Kanalisation aber auch in der Nähe von Gewässern ausgebracht, wo die Tiere gehäuft anzutreffen sind. Bei Kontakt mit Wasser lösen sich die Giftköder auf und die darin enthaltenen Wirkstoffe gelangen in den Wasserkreislauf. Obwohl in den Ködern nur geringe Mengen dieser sehr giftigen Wirkstoffe enthalten sind, findet man sie weiträumig in einer Vielzahl von Wildtieren, etwa in Rotkehlchen, Spitzmäusen, Rotmilanen und Füchsen. Rückstände dieser Wirkstoffe wurden aber auch in wildlebenden Fischen beispielsweise aus der Donau, dem Rhein, der Mosel und der Elbe entdeckt. In einem Forschungsvorhaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und des Bayerischen Landesamtes für Umwelt (LfU Bayern) im Auftrag des Umweltbundesamtes (⁠ UBA ⁠) wurden die Auswirkungen dieser Rattengift-Rückstände auf die Fischgesundheit unter kontrollierten Bedingungen im Labor untersucht. Wie bei Ratten und Mäusen führt das Rattengift auch bei Fischen zeitverzögert zu einer Hemmung der Blutgerinnung, Blutanämie, inneren und äußeren Blutungen und schließlich zum Tod. Dies zeigten experimentelle Langzeitversuche mit Regenbogenforellen, denen der Wirkstoff Brodifacoum verabreicht wurde. Der in vielen gängigen Rattengiften enthaltene Biozid-Wirkstoff reichert sich in der Leber an. In wildlebenden Fischen wurden Brodifacoum-Konzentrationen nachgewiesen, die im Laborversuch zu einer messbaren Blutgerinnungshemmung, Einblutungen und bei einzelnen Fischen sogar zum Tod führten. Die Forschenden untersuchten zudem Leberproben von Fischottern, die dem Straßenverkehr zum Opfer fielen. Auch darin wurden die zur Rattenbekämpfung eingesetzten Antikoagulanzien gefunden, teils in Konzentrationen, die deutlich höher waren, als die in untersuchten wildlebenden Fischen. Die in Deutschland streng geschützten Fischotter stehen am Ende der Nahrungskette in Gewässern und ernähren sich überwiegend von Fisch. Die nachgewiesenen Wirkstoffkonzentrationen zeigen, dass es tatsächlich zu einer Anreicherung entlang der Nahrungskette kommt. Eine Aufnahme der Wirkstoffe über ihre Nahrung liegt daher nahe. Auch in Leberproben von Kormoranen und Gänsesägern, zwei fischfressenden Wasservögeln, konnten die Forschenden Rodentizide nachweisen, was den Rückschluss untermauert, dass die gefundenen Wirkstoffe letztlich von einer Belastung der Gewässer herrühren. Derzeit findet EU-weit die Bewertung von Anträgen auf Verlängerung von Zulassungen für Rodentizide statt. Dabei erfolgt eine umfassende Neubewertung der bestehenden Zulassungen unter Berücksichtigung neuer wissenschaftlicher Erkenntnisse und neuer Leitfäden. Die für die Zulassung von Biozidprodukten zuständigen Behörden haben striktere Maßnahmen zum Gewässerschutz angekündigt. Wasserdichte Köderschutzstationen sind verfügbar und werden von vielen Kommunen bereits eingesetzt. Sie verhindern den Kontakt von Giftködern mit Wasser, auch bei ⁠ Starkregen ⁠ und einer Vollflutung der Kanalisation. Ab dem Jahr 2026 soll ihr Einsatz in der Kanalisation und in Uferbereichen verpflichtend sein. Angesichts der sehr bedenklichen Eigenschaften der Rodentizide, ihrer weiträumigen Verbreitung in der Umwelt und ihren Auswirkungen auf die Tierwelt muss das kommunale Rattenmanagement insgesamt nachhaltiger und ganzheitlicher werden. Die chemische Bekämpfung von Ratten, die sich schnell fortpflanzen können, stellt nach Auffassung der aktuellen Forschung ohnehin keine nachhaltige Maßnahme zur dauerhaften Reduktion einer Rattenpopulation in der Stadt dar. Langfristig effektiver ist es, den Tieren die Nahrungsquellen und Nistmöglichkeiten zu entziehen. Und gerade wenn es darum geht, einen Befall mit Ratten und Mäusen zu vermeiden, kann die breite Öffentlichkeit eine entscheidende Rolle spielen. Stadtbevölkerung und -verwaltung müssen gemeinsam sicherstellen, dass Lebensmittelreste in rattensicheren Mülleimern entsorgt und wilde Müllablagerungen beseitigt werden, Wildtierfütterungen möglichst unterbleiben, Zugänge zu Gebäuden für die Nagetiere verschlossen werden und Speisereste in der Biotonne entsorgt werden und nicht in der Toilette oder auf dem Komposthaufen landen. Durch ein koordiniertes Vorgehen der Stadtverwaltung und ein bewusstes Verhalten der Stadtbevölkerung im Umgang mit Müll können alle dazu beitragen, das Rattenvorkommen einzudämmen und den Einsatz von umweltschädlichem Rattengift auf das notwendige Minimum zu begrenzen. Die Forschungsergebnisse wurden in mehreren wissenschaftlichen Fachartikeln veröffentlicht und liegen nun in deutscher Sprache in zusammengefasster Form als Abschlussbericht vor.

Beitraege zur Selbsterhitzung von Torf

Untersuchung der Veraenderung der Mikroflora vor, waehrend und nach der Selbsterhitzung von Torf. Simulierung der Selbsterhitzung im Laborversuch unter kontrollierten Bedingungen. Untersuchung des Stoffwechsels von thermophilen Torforganismen, Isolierung und Charakterisierung von pflanzenwirksamen Stoffen, die bei der Selbsterhitzung von Torf entstehen.

Experiment on the functional response of non-indigenous crab Hemigrapsus takanoi across seasons and temperatures in the Baltic Sea

We examined the functional response of the Japanese brush-clawed shore crab ( Hemigrapsus takanoi ) towards blue mussels ( Mytilus sp.) across four seasons for an ambient and +6 °C future warming scenario in the Baltic Sea. The experiment was carried out as a laboratory experiment at the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel. Crabs were sampled in the innermost part of the Kiel Fjord, Germany (54°19′44.8″ N, 10°08′55.5″ E) between Summer 2021 and Spring 2023 during the respective season. The experimental design used a fully factorial approach, examining the functional response across two temperatures, two sexes, and eight prey densities (1, 2, 4, 6, 8, 16, 32, 64) across four seasons. Each crab was subjected to a pre-experiment 48-hour starvation period and then exposed to a fixed number of mussels for a 72-hour feeding trial. The number of mussels consumed was recorded, providing data on the predatory impact of H. takanoi under varying temperature scenarios and across seasons.

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