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Optimierte Nährstoffversorgung von Zweinutzungshühnern - Angepasste Rationen, alternative Proteinquellen, Auswirkungen und Anpassungsmöglichkeiten

Vorhabensbeschreibung Gesamtziel des Vorhabens ist es die Leistungsfähigkeit des ökologischen Haltungssystems für Zweinutzungshühner unter den Gesichtspunkten ressourceneffiziente Rohstoffbeschaffung, Optimierung der Fütterung und Tierwohl zu verbessern. Dabei folgt der Versuchsaufbau der Grundannahme, dass Zweinutzungshühner der geringeren metabolischen Aktivität eine höhere Toleranz hinsichtlich der Futtermittelkomponenten und der Nährstoffdichte aufweisen. Zu diesem Zweck wird im Projekt einerseits der Bedarf der Tiere betrachtet, indem Zweinutzungshennen mit moderater Legeleistung eingesetzt und mit hochleistenden Legehybriden verglichen werden. Andererseits wird der Anteil methioninreicher Futterkomponenten, welche auf dem Markt knapp oder deren Bedarf nur mithilfe von Importen gedeckt werden kann reduziert, indem das Futteraufnahme-regulationsvermögen der Tiere ausgenutzt sowie Insekten beziehungsweise Makroalgen als regionale Proteinquellen eingesetzt werden. Ziel des Vorhabens ist es, neue Wege aufzuzeigen, wie die Haltung von Legehennen und Masttieren im Hinblick auf regionale Rohwarenbeschaffung und reduzierte Humanernährungskonkurrenz optimiert werden kann. Im Fokus steht hierbei die Integration von zwei verschiedenen Insektenarten (Acheta domesticus/n.n.) und Makroalgen (Palmaria palmata/n.n.) in die Fütterungsregime verschiedener aktuell im Ökolandbau genutzter Gebrauchskreuzungen. Bei der Erschließung der genannten alternativen Proteinquellen liegt ein weiterer Schwerpunkt des Vorhabens auf der genauen Betrachtung der vorgelagerten Produktionszyklen der Fütterungskomponenten sowie die Erstellung von Nährstoffprofilen. Die Analyse der Produktionszyklen erfolgt unter den Gesichtspunkten ressourceneffiziente Erzeugung mittels Verwertung von Stoffnebenströmen, ausgewählten Aspekten der Umweltauswirkung, Produkthygiene, Futtermittelrechtliche Aspekte, Integrationspotentiale in bestehende Futtermittelketten sowie Potentialanalysen zur wirtschaftlichen (Text abgebrochen)

WMS MSRL: D5-Eutrophierung (sh-llur)

Der WMS umfasst von Eutrophierung beeinflusste Parameter, die an Messstationen des LLUR erfasst werden. Parameter: Chlorophyll a, Nährstoffkonzentrationen, Sichttiefe, Makrophyten, Sauerstoffgehalt, Sauerstoffsättigungsindex und Stickstoffrachten aus den Flussgebietseinheiten.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1704: Flexibilität entscheidet: Zusammenspiel von funktioneller Diversität und ökologischen Dynamiken in aquatischen Lebensgemeinschaften; Flexibility Matters: Interplay Between Trait Diversity and Ecological Dynamics Using Aquatic Communities as Model Systems (DynaTrait), Teilprojekt: Die Effekte von Variation in Nährstoffstöchiometrie in Algen auf Herbivorengemeinschaften

Schwankungen in der Verfügbarkeit von Licht und Nährstoffen im Phytoplankton führen zu Unterschiede in der Nährstoffstöchiometrie der Algen. Diese Variabilität wird weiter beeinflusst durch Wachstumsratender Algen. In den meisten Fällen führt schnelles Wachstum zu einem bestimmten optimalen Nährstoffgehalt in Algen, während Algen die langsamer wachsen eine viel größere Variabilität in Nährstoffzusammensetzung vorweisen. Diese Muster wurden bis jetzt vor allem auf Populationsebene nachgewiesen, und bis jetzt ist es unklar, ob dies auch gilt innerhalb von Populationen, zwischen einzelnen Algenzellen. So ist es eine offene Frage, ob der Zusammenhang zwischen Wachstumsrate und Nährstoff Stöchiometrie von Algen eine Populationsresponse oder auch eine Response einzelner Zellen ist. Zooplankton verzeichnet in der Regel eine deutlich konstantere Nährstoffstöchiometrie als Algen und damit ein stärkeres Maß an Homöostase. Verschiedene Lebensstadien der gleichen Spezies können jedoch völlig unterschiedliche Ernährungsbedürfnisse haben. Zum Beispiel haben die schnellere wachsende Nauplien in Copepoden, einen höheren Bedarf an Phosphor als ältere Stadien. Infolgedessen, hat eine von jüngeren Stadien dominierte Population eine unterschiedliche optimale Nahrung als wenn die Population von älteren Stadien dominiert wird. In dieser Studie werden wir prüfen ob Variation in Populationswachstum in Mikroalgen zu Änderungen in der Nährstoffstöchiometrie der Algen führt, sowohl zwischen Populationen als auch zwischen Individuen innerhalb von Populationen. Wir untersuchen dann den Effekt dieser durch unterschiedliche Wachstumsraten induzierten Veränderungen in Nährstoffzusammensetzung auf das Wachstum und die Dynamik der Weidegänger. Wenn die Variation in Nährstoffstöchiometrie mit langsamer Algenwachstum zunimmt, dann entsteht hier durch potentiell ein Gradient verschiedener Nahrungsqualitäten. Wir wissen, dass viele Herbivoren ihre Nahrung sehr selektiv zu sich nehmen. Also, wenn langsameres Wachstum ein breiteres Spektrum an verschiedenen Nährstoffstöchiometrie in den Algen als Konsequenz hat, entstehen hier durch potentiell mehrere Nischen für unterschiedliche Arten oder Lebensstadien. Im Idealfall würde im Falle der Copepoden, die Nauplien hohe P-Algen aus der Population aufnehmen, während die älteren Stadien selektiv die Algen fressen würden die mehr Stickstoff enthalten. So würde die Konkurrenz für eine Ressource eingeschränkt werden, da es innerhalb einer langsam wachsenden Population mehr als eine Ressource geben würde. Letztlich könnte dies bedeuten, dass Systeme mit langsamer wachsenden Primärproduzenten eine höhere Vielfalt von Sekundärproduzenzen aufrechterhalten könnte als jene in dem Algenwachstum höher ist.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Einwanderungswahrscheinlichkeit invasiver Großalgen in die Antarktis: Invasivität vs. Invasibilität

Durch stetig zunehmende globalisierte Verkehrsströme und den Klimawandel steigt auch weltweit die Problematik von Bio-Invasionen. Nicht jede Art, welche in eine neue Umgebung gelangt, verhält sich zwangsläufig als Invasor, zumindest nicht solange die natürlichen Mechanismen der Ausbreitungskontrolle noch wirksam sind. Die Invasivität einer Art wird durch ihre biologischen Charakteristika bestimmt (z.B. physiologische Toleranz, Reproduktionsstrategien). Die Invasibilität einer Region ist hingegen durch ihre physiko-chemischen (z.B. Klima und Beschaffenheit von Siedlungssubstrat) und biologischen (z.B. Anwesenheit von Fraßfeinden oder Konkurrenten) Rahmenbedingungen definiert. Invasive Großalgen haben das Potential, die Struktur und Funktion von Küstensystemen nachhaltig zu schädigen, oftmals verbunden mit einem dramatischen Rückgang der lokalen Biodiversität. Zur Einschleppung invasiver Großalgen in antarktische Küstengewässer liegen derzeit noch keine Berichte vor. Unterstützt durch den Klimawandel (verbunden mit Temperaturanstieg, aber auch mit einer Abschwächung des antarktischen Zirkumpolarstroms) und durch fortwährend ansteigenden touristischen wie wissenschaftlichen Schiffsverkehr in der Antarktis, nimmt die Wahrscheinlichkeit einer Invasion jedoch stetig zu. Drei Arten von Großalgen etablierten sich kürzlich in der Region von Patagonien bis Feuerland und sind mögliche Kandidaten für eine weitere Ausbreitung bis in die Antarktis. Durch einen experimentellen ökophysiologischen Ansatz (um die Invasivität zu bestimmen) kombiniert mit Habitatkartierungen und Klimadaten (zur Charakterisierung der Invasibilität) werden wir Vorhersagemodelle zur zukünftigen geographischen Verbreitung dieser drei Arten erstellen. Damit wird dieses Projekt die Wahrscheinlichkeit der weiteren Ausbreitung von Großalgen, welche sich kürzlich in Patagonien und Feuerland etabliert haben, bis zu den Südshetland-Inseln und der westlichen antarktischen Halbinsel bestimmen. Als finales Produkt werden wir eine Vorhersage-Karte zur Etablierung neuer Arten von Großalgen an der westlichen antarktischen Halbinsel erstellen. Das Projekt leistet somit bedeutsame Beiträge zu zwei der übergreifenden inter-disziplinären Themenkomplexe innerhalb des Schwerpunktprogramms 1158 Antarktisforschung: Verknüpfung mit niederen Breiten (Gateway to lower latitudes) und Reaktionen auf den Umweltwandel (Response to environmental change).

Solebasierte Kultivierungssysteme für binnenländische Makro- und Mikroalgen, Teilprojekt E

Um eine binnenländische Produktion von marinen Algen nachhaltig und industriell nutzbar zu gestalten, muss vor allem das meist kostenintensive Problem des Kultivierungsmediums gelöst werden. Unser innovativer Ansatz verwendet natürlich vorkommende Tiefensolen für die Algenkultivierung, die u.a. in Bad Saarow bereits gewonnen und aufbereitet werden. Im Projekt SolKubiM sollen Algenkultivierungssysteme in den Solekreislauf einer Therme integriert werden, um so möglichst energiesparend und nachhaltig (z.B. durch Nutzung von Abwärme und Absole) die Sole für eine hochwertige Biomasse-Produktion (hier forciert: Kosmetiksektor) erschlossen werden. Die direkte Kopplung eines Kultivierungssystems für Makroalgen mit einer Therme stellt ein neuartiges Konzept dar, welches eine Mehrfachnutzung der wertvollen Sole erlaubt und das Potential hat, den ländlichen Standort mit einem neuen Konzept und neuen Arbeitsplätzen zu stärken. Basierend auf den Vorarbeiten der vergangenen Jahre durch das food4future-Projekt (www.food4future.de) konnte Bad Saarow als idealer Standort für ein Pilotprojekt der Thermen-gekoppelten Algenproduktion identifiziert werden. Durch gezielte Vernetzung verschiedener Akteure der landbasierten Algenkultivierung (Makroalgen - Viva Maris GmbH und Mikroalgen- IGV GmBh) und dem IGZ als auch der Universität Bayreuth soll nun zielführend das Potential dieses neuartigen Kultivierungsansatzes erforscht werden. Das Gesamtziel des Projektes ist der Aufbau einer innovativen, Sole betriebenen Aquakulturanlage, zur landbasierten Produktion hochwertiger Algenbiomasse (SolKuBiM-Anlage) und somit die Erschließung neuer Nutzungsfelder (z.B. Kosmetik) für den Standort Bad Saarow. Zudem soll durch eine begleitende Zusammenarbeit mit dem food4future Konsortiums unter Nutzung verschiedener medialer Formate (z.B. Vorträge, Seminar, Berichte, social media Plattformen) der Aufbau einer überregionaler Informationsplattform zur Algenkultivierung und verwandter Thematiken stattfinden.

Drift velocity of morphologically diverse macrophytes and macroplastic particles under current and wind forcing

This dataset comprises drift velocity measurements for 22 morphologically diverse macroalgae species (n = 54), the seagrass Zostera marina (n = 7), and macroplastic particles (n = 6). Samples are divided into positively buoyant samples drifting at the surface, as well as negatively buoyant samples drifting on the bottom. Macroalgae morphologies range from filamentous forms such as Ceramium virgatum to sheet-like species including Ulva, as well as more sturdy species such as Fucus vesiculosus and Ascophyllum nodosum. Detailed morphological descriptions and images for the macrophyte species are provided in DOI: 10.1038/s41598-025-28893-8. Detailed images of the macroplastic particles are provided in the accompanying publication. Macroplastic particle samples are identified by labels beginning with "P-". All measurements were conducted in a racetrack flume at the Royal Netherlands Institute for Sea Research (NIOZ), Yerseke. The drift velocity was measured five times per replicate and calculated by dividing the covered distance (5 m) by the recorded time. Each sample was released 1 – 1.5 m upstream of the measurement start to ensure constant velocity during the measurement. Drift velocity was measured at three current velocities (0.1, 0.2, and 0.4 m/s). For positively buoyant species, measurements at each velocity were additionally conducted with wind applied in the same direction as the current velocity. Ulva gigantea and the macroplastic particles were collected in June 2024 in Yerseke, Netherlands (51°30'09.0N, 4°02'39.7E). All other macrophytes were collected in June 2024 in the Kiel Fjord, Germany (Schilksee, 54°25'16.3N 10°10'43.1E, Mönkeberg, 54°21'20.92N 10°10'41.97E, and between Strande and Bülk light house, 54°26'57.4N 10°11'37.6E). Macrophyte species measured: Fucus vesiculosus, Fucus serratus, Gracilaria vermiculophylla, Ceramium virgatum, Polysiphonia stricta, Spermothamnion repens, Ahnfeltia plicata, Furcellaria lumbricalis, Coccotylus truncatus, Delesseria sanguinea, Cladophora flexuosa, Rhodomela confervoides, Pyropia leucosticta, Ulva clathrata, Ulva linza, Kornmannia leptoderma, Bryopsis hypnoides, Acrosiphonia centralis, Ulva gigantea, Chorda filum, Ulva compressa, Ascophyllum nodosum and Zostera marina. Macroplastic particles measured: Piece of a net, piece of foil, juice pouch, small plastic bottle, and a bottle cap upside and upside down.

Total alkalinity and pH during a short-term feeding experiment testing the contribution of shellfish diet (Reed Mariculture SD1800) to seawater alkalinity

This dataset contains measurements of seawater pH and total alkalinity from a short-term factorial feeding experiment conducted independently of the main chronic alkalinity-enhancement exposure. The experiment tested whether the shellfish diet used to feed the oysters in the main experiment (Reed Mariculture SD1800, a concentrated microalgae feed) contributes to seawater total alkalinity, and whether this contribution depends on the presence of oysters. Four treatment combinations were run in parallel over a 9-day period (12 to 21 November 2024): unamended seawater without oysters or feed (control), seawater with food but without oysters (SD 1800), seawater with oysters but without feed (oysters) and seawater with both oysters and feed (oysters + SD 1800). Oysters in the unfed treatments were left entirely without feed for the full 9 days. Each treatment was sampled on six days (day 0, 1, 3, 5, 7 and 9) in triplicate. Seawater pH was measured with a pH electrode and total alkalinity by open-cell potentiometric titration, both on a Metrohm 855 Robotic Titrosampler.

Physiological measurements from controlled laboratory temperature experiments in non-native Vaucheria sp. turfs in the European Wadden Sea

This dataset describes the physiological temperature response of the intertidal macroalga Vaucheria sp. collected from the Wadden Sea near Sylt, Germany. The dataset provides insights into the thermal sensitivity of respiration and photosynthesis in Vaucheria sp. and can be used to assess physiological limits and potential responses of intertidal Vaucheria sp. to warming in temperate coastal ecosystems. Samples were collected in September 2024 from the lower intertidal zone and cultivated for three weeks under controlled laboratory conditions (15 °C, ~100 µmol photons m⁻² s⁻¹, 12:12 h light:dark cycle) before experimentation. The experiment was conducted in October 2024 in climate chambers at six temperature treatments (16, 20, 24, 28, 32, 36 °C). Physiological responses were assessed after 54 h of incubation. Each temperature treatment included four biological replicates. Respiration and net photosynthesis were quantified as oxygen consumption and production using fibre-optic optodes under four irradiance levels (0, 100, 500, 900 µmol photons m⁻² s⁻¹). Oxygen rates were normalised to algal wet weight. Photosynthetic performance was assessed using pulse-amplitude modulated (PAM) fluorometry, including measurements of maximum quantum yield of PSII (Fv/Fm), effective quantum yield (ΦPSII), non-photochemical quenching (NPQ) and rapid light curves.

Seawater carbonate chemistry and growth, reproduction of calcifying and non-calcifying epibionts of a brown macroalga in a laboratory experiment

Seaweeds are key species of the Baltic Sea benthic ecosystems. They are the substratum of numerous fouling epibionts like bryozoans and tubeworms. Several of these epibionts bear calcified structures and could be impacted by the high pCO2 events of the late summer upwellings in the Baltic nearshores. Those events are expected to increase in strength and duration with global change and ocean acidification. If calcifying epibionts are impacted by transient acidification as driven by upwelling events, their increasing prevalence could cause a shift of the fouling communities toward fleshy species. The aim of the present study was to test the sensitivity of selected seaweed macrofoulers to transient elevation of pCO2 in their natural microenvironment, i.e. the boundary layer covering the thallus surface of brown seaweeds. Fragments of the macroalga Fucus serratus bearing an epibiotic community composed of the calcifiers Spirorbis spirorbis (Annelida) and Electra pilosa (Bryozoa) and the non-calcifier Alcyonidium hirsutum (Bryozoa) were maintained for 30 days under three pCO2 conditions: natural 460±59 µatm, present-day upwelling1193±166 µatm and future upwelling 3150±446 µatm. Only the highest pCO2 caused a significant reduction of growth rates and settlement of S. spirorbis individuals. Additionally, S. spirorbis settled juveniles exhibited enhanced calcification of 40% during daylight hours compared to dark hours, possibly reflecting a day-night alternation of an acidification-modulating effect by algal photosynthesis as opposed to an acidification-enhancing effect of algal respiration. E. pilosa colonies showed significantly increased growth rates at intermediate pCO2 (1193 µatm) but no response to higher pCO2. No effect of acidification on A. hirsutum colonies growth rates was observed. The results suggest a remarkable resistance of the algal macro-epibionts to levels of acidification occurring at present day upwellings in the Baltic. Only extreme future upwelling conditions impacted the tubeworm S. spirorbis, but not the bryozoans.

Seawater carbonate chemistry and seasonal variations of Fucus vesiculosus fertility in the western Baltic Sea

Ocean warming and acidification may substantially affect the reproduction of keystone species such as Fucus vesiculosus (Phaeophyceae). In four consecutive benthic mesocosm experiments, we compared the reproductive biology and quantified the temporal development of Baltic Sea Fucus fertility under the single and combined impact of elevated seawater temperature and pCO2 (1100 ppm). In an additional experiment, we investigated the impact of temperature (0–25°C) on the maturation of North Sea F. vesiculosus receptacles. A marked seasonal reproductive cycle of F. vesiculosus became apparent in the course of 1 year. The first appearance of receptacles on vegetative apices and the further development of immature receptacles of F. vesiculosus in autumn were unaffected by warming or elevated pCO2. During winter, elevated pCO2 in both ambient and warmed temperatures increased the proportion of mature receptacles significantly. In spring, warming and, to a lesser extent, elevated pCO2 accelerated the maturation of receptacles and advanced the release of gametes by up to 2 weeks. Likewise, in the laboratory, maturation and gamete release were accelerated at 15–25°C relative to colder temperatures. In summary, elevated pCO2 and/or warming do not influence receptacle appearance in autumn, but do accelerate the maturation process during spring, resulting in earlier gamete release. Temperature and, to a much lesser extent, pCO2 affect the temporal development of Fucus fertility. Thus, rising temperatures will mainly shift or disturb the phenology of F. vesiculosus in spring and summer, which may alter and/or hamper its ecological functions in shallow coastal ecosystems of the Baltic Sea.

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