Der 200-km große Chicxulub-Einschlagskrater in Yucatán, Mexiko, wurde im Rahmen der IODP-ICDP Expedition 364 erbohrt. Die Bohrung hat zum ersten Mal eine zentrale Ringstruktur (Peak Ring) erfasst, welche ein gebirgiger Ring ist, der in großen Impaktstrukturen auftritt und sich innerhalb des Kraterrands über die Topographie des Kraterbodens erhebt. Dieser Antrag befasst sich mit zwei Hauptfragen, die im Rahmen der Expedition 364 gestellt wurden: 1) Welche Eigenschaften und Bildungsmechanismen sind für Peak Rings wichtig? 2) Wie werden Gesteine während großer Impakte entfestig, um dabei den Kollaps und die Bildung relativ weiter, flacher Krater zu ermöglichen?In Bezug auf die erste Frage gibt es zwei konkurrierende Modelle der Peak Ring-Bildung: i) Ein konzeptionelles geologisches Modell, das auf geologische und fernerkundliche Beobachtungen des Mondes und anderer planetarer Körper fußt, und die Rolle eines großen Anteils an Impaktschmelze für die Peak Ring-Bildung betont, und ii) ein numerisches Modell, das Hydrocode-Simulationen einsetzt, um die Peak Ring-Bildung zu berechnen. Die zwei Modelle prognostizieren deutlich unterschiedliche kinematische Pfade und strukturelle Deformationsmerkmale in den Peak Rings, und eine Voruntersuchung der Kerne von Expedition 364 zeigt, dass diese Merkmale grundsätzlich vorhanden sind. Wir werden die Kerne mit quantitativen mikro- und makrostrukturellen Methoden untersuchen, um die Deformationsgeschichte des Peak Rings zu entschlüsseln und damit Grundsatzdaten liefern, die diese Modelle bestätigen.Die zweite Frage spricht die Problematik der vorübergehenden Schwächung des Targets an, die für die Kraterbildung nötig ist, und ein fortwährendes Problem der Kratermechanik darstellt. Drei Modelle liegen vor: 1) Akustische Fluidisierung sieht die Reduktion der Reibung durch seismische Erschütterungen vor. 2) Thermal Softening postuliert eine Erhitzung durch Stoßwellen und plastische Verformung. 3) Strain Rate Weakening/Frictional Melting setzt z.B. eine lokale Herabsetzung der Reibung durch Schmelzen voraus. Die Bohrkerne ermöglichen es uns, die Relevanz der drei Modelle einzuschätzen. Wir werden die die Kerne auf spezifische mikrostrukturelle Merkmale untersuchen, um zwischen den Schwächungsmechanismen zu unterscheiden. Zudem wird die Entfestigung durch Impaktschädigung mittels mechanischer Versuche im Labor untersucht. Wir werden die Bedeutung der ratenabhängigen Spröddeformation auswerten als ein Prozess, der durch Pulverisierung die Gesteinsfestigkeit beeinflusst.Unsere makro- und mikrostrukturellen Analysen werden wir zu einem kinematischen Modell für den Chicxulub-Peak Ring zusammenführen. Als Beitrag zu einem vertieften Verständnis der Peak Ring-Bildung im Sonnensystem kann dies zu einer verbesserten Interpretation von Fernerkundungsstudien an großen Kratern führen. Potentiell werden hierdurch auch die speziellen Prozesse des Chicxulub-Impakts besser verstanden, die das K-Pg Aussterbeereignis auslösten.
Die Nutzung von Abwasser für die Bewässerung in der Landwirtschaft ist eine Möglichkeit knappe Wasserressourcen effizienter zu nutzen. Wegen der damit verbundenen Gesundheitsrisiken werden zurzeit vielerorts Kläranlagen zur Abwasserbehandlung vor der Bewässerung in Betrieb genommen, so auch im Valle Mezquital in Mexiko. Die zentrale Hypothese der FOR 5095 ist, dass die Implementierung einer konventionellen Abwasserbehandlung in etablierten Bewässerungssystemen, die bisher unbehandeltes Abwasser genutzt haben, mit bislang unvorhergesehenen Risiken verbunden ist. Diese Risiken ergeben sich i) aus der Remobilisierung der in der Vergangenheit im Boden akkumulierten Schadstoffe, die ii) zu Schadstoffkonzentrationen in Böden und Pflanzen führen, die eine (Ko-)Selektion von Antibiotikaresistenzen bewirken, wobei iii) Freisetzung und Konzentrationen von Schadstoffen sowie die Selektion von Antibiotikaresistenzen vom Bodentyp abhängen. SP 3 führt dazu Kompetitionsexperimente zwischen resistenten und empfindlichen Bakterienstämmen durch, um zu ermitteln, welche minimalen Antibiotika- (Ciprofloxacin, verschiedene MLSB-Antibiotika, Sulfamethoxazol, Trimethoprim) und Biozid-Konzentrationen (quartäre Ammoniumverbindungen) resistenten Stämmen einen Selektionsvorteil bieten und wie Kombinationen verschiedener Substanzen wirken. Diese Versuche finden in Nährlösungen und verschieden filtrierten wässrigen Extrakten mexikanischer Böden (Vertisol, Leptosol und Phaeozem) (Kooperation mit SP 1) statt, um den Einfluss von suspendierten Kolloiden und anderen Inhaltsstoffen auf die Wirksamkeit der Antibiotika und Biozide zu prüfen. Dazu verwenden wir Stammpaare von Acinetobacter baylyi, aber auch Escherichia coli- und Enterococcus faecium-Stämme mit Plasmiden, die im Laufe des Projektes von SP 4 und SP 5 aus den Böden isoliert werden. Die ermittelten minimalen selektiven Konzentrationen werden in die mathematische Modellierung des Verhaltens und der Effekte der Antibiotika und Desinfektionsmittel von SP 7 integriert. Transkriptom-Experimente zeigen mögliche Stressreaktionen der Bakterien auf die Antibiotika. Die Suche nach und Sequenzierung von resistenten Mutanten aus den Kompetitionsexperimenten werden zeigen, ob die Schadstoffkonzentrationen ausreichen, um resistente Mutanten zu selektieren. Darüber hinaus wird dieses Projekt die Antibiogramme der isolierten fakultativ pathogenen Stämme aus SP 4, SP 5 und besonders SP 6 gegenüber klinisch relevanten Antibiotika bestimmen, um zu untersuchen, ob sich in Böden mit hohen bioverfügbaren Antibiotikakonzentrationen oder sogar auf den dort kultivierten Pflanzen fakultativ pathogene Bakterien mit Multiresistenzplasmiden anreichern, die klinisch hochrelevante Resistenzen (z. B. gegen Carbapeneme, Colistin) vermitteln. So leistet SP 3 einen entscheidenden Beitrag zu einem Verständnis der Interaktionen zwischen Schadstoffen, Antibiotikaresistenz und pathogenen Bakterien in einem sich ändernden Abwasserbewässerungssystem.
Das vorliegende Promotionsvorhaben strebt an, anhand der Verbindung der Kategorie Geschlecht mit anderen gesellschaftlichen Kategorien wie Einkommen, Alter, Ethnizität, Lebensform u.a., die unterschiedliche Vulnerabilität verschiedener Gruppen von Frauen und Männern gegenüber den Klimawandelfolgen aufzudecken. Dadurch sollen Anhaltspunkte für die Entwicklung von Vorschlägen hinsichtlich des Gender Mainstreamings bei umweltpolitischen Handlungen im Bereich des Risikomanagements herausgearbeitet werden, um daraus Handlungsempfehlungen für die Festigung der Verknüpfung zwischen Klimagerechtigkeit und Geschlechtergerechtigkeit abzuleiten. Hierzu wird eine empirische Studie in zwei überflutungsgefährdeten Küstengebieten in Mexiko und Deutschland mit einem anschließenden Nord-Süd-Vergleich zwischen beiden Ländern durchgeführt.
Es wird die taxonomische Revision kritischer Gattungen der cyanobakteriellen Flechtenfamilie Lichnaceae (Lichinales, lichenisierte Ascomycetes) angestrebt. Dazu sollen auch Fragen zur Stammesgeschichte und Phylogeographie der Gattungen und ihrer Arten geklärt werden. Die Gattungen Lichinella (inkl. Gonohymenia), Peccania und Pterygiopsis gehören zu den artenreichsten der Lichinaceae. Die Sippen weisen in den Trockengebieten der Erde eine hohe Artenvielfalt auf. Lokal können sie in kryptogamenreichen Habitaten beträchtlichen Anteil an der Phytodiversität haben. Das trifft auch auf die Wüstengebiete im Südwesten der USA und im nördlichen Mexiko zu. Die rezenten Verbreitungsmuster von Arten der Lichinaceae im Gebiet sind jedoch sehr verschieden. Neben Neoendomiten kommen auch Sippen mit weltweiter, aber oft disjunkter Verbreitung vor. Letztere sind offenbar Plaeoendemiten. Die Daten sind jedoch sehr lückenhaft, was auf die gesamte Familie zutrifft. Hinzu kommen noch unbeschriebene Taxa sowohl aus Südwest Nordamerika als auch aus anderen Verbreitungszentren wie dem Nahen und Mittleren Osten. Es soll daher eine geographisch abgegrenzte Revision kritischer Sippen mit der Frage nach deren evolutiver Entfaltung weltweit verbunden zu werden.
In vielen Teilen der Erde ist Abwasserbewässerung eine gängige Praxis. Bewässerung mit ungeklärtem Abwasser resultiert in der Akkumulation von Rückständen von Pharmaka und Desinfektionsmitteln in Böden. Wechsel von Bewässerung mit ungeklärtem zu geklärtem Abwasser ist in vielen Ländern im Gang, so auch im Mezquital Tal in Mexiko. Über die Dynamik der mikrobiellen und chemischen Kontaminanten sowie der Antibiotikaresistenz-Gene als Folge der Veränderung des Bewässerung-Regimes ist jedoch nur wenig bekannt. Wir postulieren, dass die Vorteile des Wechsels des Bewässerungsregimes auf Flächen, die für lange Zeit mit Abwasser bewässert wurden, in der Übergangsphase marginal sind, da 1.) der Wechsel des Bewässerungswassers Schadstoffe freisetzt, die sich im Boden akkumuliert haben, 2.) die Schadstoffkonzentrationen, die im ungeklärten bzw. geklärten Abwasser vorliegen bzw., die von den Böden freigesetzt und den Pflanzen aufgenommen werden, groß genug sind, um auf Antibiotikaresistenzbildung zu selektieren und Resistenzübertragung im Boden und in den Pflanzen zu induzieren und 3.) die Freisetzung der Schadstoffe und die damit verbundene Selektion für Antibiotikaresistenzen vom Bodentyp abhängt. SP 4 wird diese Hypothesen mit 3 verschiedenen Bodentypen, Leptosol, Phaeozem und Vertisol für häufig eingesetzte Antibiotika, die sich in Struktur und Wirkmechanismus unterscheiden, Sulfamethoxazol, Trimethoprim, Ciprofloxacin, Clindamycin, Erythromycin, Azithromycin und für Desinfektionsmittel, die zu den quaternären Alkylammoniumverbindungen gehören (Alkyltrimethylammonium-, Dialkyldimethylammonium- und Benzylalkylammonium-Verbindungen), in 3 gemeinsamen Versuchen in der Forschungsgruppe untersuchen. Wir werden den Einfluss von variierenden Schadstoffkonzentrationen auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft und die Abundanz von pathogenen Gram-positiven Bakterien in ungeklärtem, geklärtem Abwasser, in Boden- und Pflanzenproben mit kulturunabhängigen Methoden (Kooperation mit SP 5) analysieren. Wir werden die Konzentrationen von Antibiotikaresistenz-Genen und konjugativen Plasmiden mit quantitativer real-time PCR in Abwasser, geklärtem Abwasser, Boden- und Pflanzenproben (Kooperation mit SP5) bestimmen, konjugative Resistenzplasmide von Gram-positiven pathogenen Bakterien sequenzieren (Kooperation mit SP 6) und ausgewählte Plasmide an SP 3 für „Minimale Selektive Konzentration“-Tests übergeben. Außerdem werden wir horizontale Transferraten für Antibiotikaresistenz-Gene zwischen Gram-positiven Bakterien in Abwasser-, Boden- und Pflanzenproben (Kooperation mit SP 5) mit einer von SP 4 entwickelten Methode ermitteln. Auf diese Weise liefert SP 4 mikrobielle und Resistenzdynamik-Daten für das von SP7 zu entwickelnde konzeptuelle und quantitative Modell und trägt zum ganzheitlichen Verständnis des Einflusses der Abwasserqualität auf die Wechselwirkungen zwischen Schadstoffen und Antibiotika-resistenten Bakterien in Abwasserbewässerungssystemen bei.
Kraterböden von Impaktstrukturen terrestrischer Planeten, sogenannte Impaktbecken, sind weitgehend flach und durch mindestens zwei morphologische Ringe gekennzeichnet. Die Mechanismen der Bildung des innersten Ringes, des Peakrings, sowie die mechanische Schwächung von Zielgesteinen, die für die Bildung flacher Kraterböden verantwortlich ist, sind immer noch unbekannt. Die Entschlüsselung dieser Mechanismen sind die vorrangigen strukturgeologischen Ziele der Expedition 364 Drilling the K-Pg Impact Crater und des vorliegenden Forschungsvorhabens, das die Chicxulub Impaktstruktur (Mexiko) als terrestrisches Analogon für die Bildung planetarer Impaktbecken nutzt. Insbesondere soll der Bohrkern hinsichtlich (1) impaktinduzierter Deformationsmechanismen, (2) Schwächung der Zielgesteine während der Kraterbildung, (3) Kinematik der Verformung und (4) struktureller Hinweise für langzeitliche Ausgleichsbewegungen der Kruste unterhalb des Kraters untersucht werden. Dies wird methodisch durch die Analyse von Mikrogefügen mithilfe quantitativer Bildanalyse unter Verwendung einer selbst entwickelten Routine, Mikrosonde-Analysen, Televiewer-Daten sowie durch hochauflösende 3D volumetrische Bildanalyse mittels röntgenographischer Mikrotomographie erreicht. Die gewonnen Strukturdaten werden mit äquivalenten Daten der Sudbury-Impaktstruktur (Kanada) verglichen, um aus der eindimensionalen Information der Bohrung im Rahmen der Expedition 364 ein umfassenderes strukturelles Verständnis großer Meteoriteneinschläge terrestrischer Planeten zu gewinnen.
Der Golf von Mexiko beherbergt einige der vielfältigsten Ökosysteme der Welt, jedoch ist die ökologische Vielfalt derzeit durch schlechte Wasserqualität und -knappheit bedroht: Gegenwärtig befindet sich die größte hypoxische Zone der US-Küstengewässern im nördlichen Teil des Golfes. Die schlechtere Wasserqualität korreliert mit dem Eintrag von Süßwasser-Stickstoff (N), der aus dem Mississippi-Delta stammt. Neuere Studien weisen jedoch darauf hin, dass Flusswassereinträge nur einen geringen, nähstoffreiche Grundwassereinträge dagegen einen großen Beitrag, zum lokalen Hypoxieproblem leisten. In dieser Studie möchte ich (1) Grundwasserbedingte N-Einträge quantifizieren, (2) Süßwasser-N-Quellen bestimmen und (3) N-Umwandlungen im organisch reichen Küstensedimenten im nördlichen Golf von Mexiko bewerten. Insbesondere möchte ich mich hierbei auf mehrere, bisher nicht untersuchte, kleinere Flussmündungen entlang der Küste fokussieren, die Grundwassereinträge in direkter Nähe zum Mississippi-Delta, welches das größte Delta der USA ist, aufweisen. Ich gehe davon aus, dass Grundwasserbedingte N-Einträge teilweise für das Hypoxie-Problem im nördlichen Golf von Mexiko verantwortlich sind, wobei das organisch-reiche Küstensediment durch eine Kombination von biogeochemischen Prozessen als Senke für anthropogenes NO3 wirken kann. Um meine Hypothesen zu testen, möchte ich eine Kombination von Feld- und Laborarbeiten durchführen. Diese beinhalten Messungen von Radon, Radium, gelöster organischer und anorganischer N-Konzentration und mikrobieller Sequenzierung. Die Ergebnisse dieser Studie ermöglichen (1) den Grundwasserbeitrag zum regionalen N-Budget zu bewerten, (2) die Rolle unterirdischer Transformation, bzw. Abschwächung, des anthropogenen N-Transports zu bestimmen und (3) das Prozessverständnis der Wasserqualität im Golf von Mexiko zu verbessern. Übergreifend werden die Projektergebnisse dazu beitragen die Bedeutung von Grundwasserbeiträgen im globalen Nährstoffbudget der Meere einzuschätzen.
Einige Länder planen bei der Einführung eines Emissionshandelssystems (EHS) dieses mit anderen, bereits bestehenden klima- und energiepolitischen Instrumenten (CO2-Steuer, Energiezertifikate) zu verknüpfen, um eine Doppelbelastung der Unternehmen zu vermeiden. Zielsetzung des Vorhabens ist daher die Identifikation möglicher Gefahren und Synergien bei der Verknüpfung eines EHS mit anderen Zertifikatshandelssystemen (z.B. white, green oder clean energy certificates) oder mit einer CO2-Steuer. Die Analyse soll am Beispiel ausgewählter Länder unter außerdem Fortführung der im Vorgängerprojekt erstellten Studien zu Mexiko und Indien durchgeführt werden. 2-3 regionale Workshops, um Ergebnisse mit Teilnehmenden zu diskutieren und Forum für Austausch zu schaffen. Das Projekt kann zudem auf den Erkenntnissen des 2018 startenden Vorhabens zu internationalen ETS und der Rolle von Energiemärkte aufbauen.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 83 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 81 |
| Text | 1 |
| unbekannt | 1 |
| License | Count |
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| geschlossen | 2 |
| offen | 81 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 77 |
| Englisch | 23 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 56 |
| Webseite | 27 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 58 |
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| Weitere | 81 |