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Selenatreduktion durch sulfidiertes nullwertiges Eisen

Selen ist einerseits ein essentieller Nährstoff, andererseits aber in erhöhten Konzentrationen hochtoxisch. Die in Wasser löslichsten Se-Spezies sind Selenit (Se(IV)) und Selenat (Se(VI)). Sobald diese in die aquatische Umwelt gelangen, können sie rasch Konzentrationen erreichen, die für die aquatischen Nahrungsketten toxisch sind. In diesem Antrag wollen wir das Potenzial von sulfidisiertem nullwertigem Eisen (S-ZVI) untersuchen, um Se(VI) zu Se(0) und/oder Se(-II) zu reduzieren. Die Sulfidisierung von ZVI hat in den letzten 3 bis 4 Jahren zunehmende Aufmerksamkeit erfahren als eine Methode zur Verbesserung der Selektivität und Spezifität des Schadstoffabbaus bei der Verwendung von ZVI als abiotischem Reduktionsmittel. Bis heute wurde jedoch noch keine Studie zur Wirkung auf die Entfernung von Selenat durchgeführt. In der vorgeschlagenen Arbeit werden wir in drei Arbeitspaketen die folgende Hypothese untersuchen: i) Das S/Fe-Verhältnis in S-ZVI bestimmt seine Reaktivität gegenüber Se(VI), ii) die Anwesenheit von Sauerstoff und Fe(II) beeinflusst die Wirksamkeit von S-ZVI im Hinblick auf die Reduktion von Se(VI), iii) die Se(VI)-Reduktion durch S-ZVI wird durch den pH-Wert aufgrund elektrostatischer Effekte beeinflusst, und iv) die Anwendung von S-ZVI-Teilchen in Filterbett-Systemen ist eine wirksame Methode zur Entfernung von Selenat. Die Kinetik und Mechanismen der Wechselwirkung zwischen S-ZVI und Selenat werden in Batch-Experimenten in Kombination mit Synchrotron-basierten Methoden in Zusammenarbeit mit der Canadian Light Source untersucht. Zusätzlich werden wir Filterbett-Experimente mit S-ZVI durchführen.

Saatwickenkörner (Vicia sativa L.) für Mastschweine als alternatives, proteinreiches Futtermittel unter sich wandelnden klimatischen Bedingungen, Saatwickenkörner (Vicia sativa L.) für Mastschweine als alternatives, proteinreiches Futtermittel unter sich wandelnden klimatischen Bedingungen

Forschergruppe (FOR) 402: Funktionalität in einem tropischen Bergregenwald Südecuadors: Diversität, dynamische Prozesse und Nutzungspotenziale unter ökosystemaren Gesichtspunkten, Funktionalität in einem tropischen Regenwald; Diversität; dynamische Prozesse und Nutzungspotentiale unter ökosystemaren Gesichtspunkten (FOR 402)

Die Bergwälder der Ostanden gehören zu den artenreichsten terrestrischen Ökosystemen der Erde, zugleich stehen sie unter immensem Nutzungsdruck (Abholzung, Umwandlung in Weideland). In einem multidiszilinären Ansatz aus Bio-, Geo-, Forst- und Agrarwissenschaften - von der Ebene des Organismus ausgehend bis hin zur Landschaftsebene - wollen wir an einem ausgewählten, für Forschungen zugänglichen ostandinen Bergwald in Südecuador ein solches Ökosystem, sowie seine gebietstypischen, durch menschliches Wirtschaften entstandenen Ersatzformationen beispielhaft analysieren. Dabei gilt es im ersten Schritt wichtige geowissenschaftliche und biologische Eigenschaften des Systems (Klima, Boden, Verfügbarkeit von Wasser und Nährelementen, Struktur und Artenzusammensetzung der Vegetation sowie Vorkommen und Vielfalt tierischer und pilzlicher Schlüsselorganismen: Pollinatoren, Samenverbreiter, Herbivore und Destruenten) zu erfassen. Im zweiten Schritt wird die Funktionsweise wichtiger Teilsystem erschlossen (Stoffflüsse zwischen wichtigen Kompartimenten, Dynamik und Regenrationspotentiale der Vegetation in Wechselwirkung mit der Fauna und den abiotischen Randbedingungen). Darauf aufbauend wollen wir drittens Optionen entwickeln bzw. überprüfen für eine nachhaltige Nutzung, Erhaltung und - soweit möglich - Rehabilitation des Waldes. Diese Erkenntnisse werden über das Untersuchungsgebiet hinaus für das ökosystemare Verständnis und Management tropischer Bergwälder von genereller Bedeutung.

Aktualisierung der Energie- und Proteinbewertung von Grundfuttermitteln auf Basis von chemischen Analysen und in vitro-Untersuchungen (Update Futterwert)

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung und Auswahl von kostengünstigen, für Routineanalysen geeignete Methoden zur Energie- und Proteinbewertung von Futtermitteln in der österreichischen Praxis (besonders Grundfutter), die den aktuellen wissenschaftlichen Erkenntnissen Rechnung tragen und somit eine sowohl bedarfsgerechte als auch umweltschonende Ernährung der Wiederkäuer erlauben. Voraussetzung für diese Entwicklungsarbeit sind repräsentative Futterproben, welche die einzelnen Futterkategorien und deren Futterwert (Nährstoffgehalt wie Gerüstsubstanzen, Protein und Verdaulichkeit bzw. Energiekonzentration) in Österreich mit ihrem gesamten Streuungsbereich abbilden. Dazu wird in Zusammenarbeit mit den Landwirtschaftskammern der Bundesländer und dem Futtermittellabor Rosenau der LK Niederösterreich eine systematische Probenziehung auf landwirtschaftlichen Betrieben über einen Zeitraum von vier Vegetationsjahren (2016-2019) durchgeführt, sodass Futterproben der wesentlichen Futterkategorien aus allen Bundesländern bzw. den wichtigsten Produktionsgebieten im Untersuchungsmaterial repräsentiert sind. Für eine regressionsanalytische Auswertung ist entscheidend, dass innerhalb der Futterkategorien ein breites Spektrum an Futterqualität (im Sinne von Gehalt an Gerüstsubstanzen, d.h. Verdaulichkeit) gegeben ist. Die Futterkategorien orientieren sich an der Bedeutung der Futtermittel für die österreichische Rinderhaltung: - Wiesenfutter (als Grünfutter, Silage und Heu), jeweils 1. Aufwuchs und Folgeaufwüchse - Feldfutter (als Silage), jeweils 1. Aufwuchs und Folgeaufwüchse - Silomais (als Silage). Diese Kategorien werden systematisch auf die Bundesländer aufgeteilt. Es sind 900-1000 Proben geplant, sodass von gut abgesicherten Ergebnissen auszugehen ist. Die Analysen werden überwiegend im Futtermittellabor Rosenau der LK Niederösterreich durchgeführt. Methoden, welche die Verwendung von frischem Pansensaft erfordern (HFT, modHFT, in vitro-Verdaulichkeit nach Tilley und Terry), werden an der HBLFA Raumberg-Gumpenstein abgewickelt. Folgende Parameter werden analysiert: - Weender Analyse (TM, XP, XL, XF, XX, XA) - Gerüstsubstanzen (NDF, ADF, ADL) - in vitro-Verdaulichkeit (ELOS, Tilley&Terry, HFT) - nXP-Gehalt (modHFT) - Protein-Fraktionen des CNCPS (A, B1, B2, B3, C) - Gärqualität (Milchsäure, Essigsäure, Buttersäure, pH-Wert, NH3-Stickstoff). 1. Durchführung der Energiebewertung: - Je nach Verfügbarkeit der Analysenparameter ergeben sich verschiedene Wege der Energiebewertung, mit abnehmender Genauigkeit, aber auch geringeren Kosten. - a. auf Basis der in vitro-Verdaulichkeit (Gleichungen GfE 2008): genau, aber teuer - b. auf Basis von Regressionsgleichungen, welche die Beziehung zwischen Gerüstsubstanzen und Verdaulichkeit nützen. Diese Beziehung wird aus dem erarbeiteten Datenmaterial abgeleitet. (Text gekürzt)

MSRL: D5-Eutrophierung - Daten - max. Bedeckung (sh-lkn)

Diese Geodaten beinhalten folgende Eutrophierungsparameter ab 1994: max. Bedeckungsgrad von Seegras bzw. Grünalgen und sind relevant für den MSRL-Deskriptor 5 im Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Die Daten werden im Rahmen des trilateralen Makrophyten-Monitoring-Programmes (TMAP) mittels Flugzeugkartierungen erhoben. Dieser Datensatz gibt von den drei Kartierungen nur die Daten eines Fluges pro Jahr aus, bei dem der Bedeckungsgrad am höchsten war. Der Bedeckungsgrad wird in 2 Dichteklassen der geschlossenen Bestände angegeben. Die Identifizierung der Flächen ist erst ab ca. 20% Deckung möglich. Die Daten wurden auf Basis einzelner Shapes in einer Datenbank zusammengeführt. Aus den Jahren 1989 und 1990 liegen ähnliche, aber in der Klassifikation abweichende, Kartierungen im Rahmen der Ökosystemforschung Schleswig-Holsteinsches Wattenmeer vor.

(WFS) - MSRL: D5-Eutrophierung - Seegras, Grünalgen - max. Bedeckung pro Jahr (LKN.SH - NPV)

Der Download-Dienst beinhaltet folgende Eutrophierungsparameter: max. Bedeckungsgrad von Seegras bzw. Grünalgen und ist relevant für den MSRL-Deskriptor 5 im Nationalpark Schleswig-Holsteinisches Wattenmeer. Der Dienst wurde im Rahmen des Projektes MDI-DE (Marine Daten-Infrastruktur Deutschland) erstellt. Die Daten werden im Rahmen des trilateralen Makrophyten-Monitoring-Programmes (TMAP) mittels Flugzeugkartierungen erhoben. Dieser Dienst gibt von den drei Kartierungen nur die Daten eines Fluges pro Jahr aus, bei dem der Bedeckungsgrad am höchsten war. Der Bedeckungsgrad wird in 2 Dichteklassen der geschlossenen Bestände angegeben. Die Identifizierung der Flächen ist erst ab ca. 20% Deckung möglich. Die Daten wurden auf Basis einzelner Shapes in einer Datenbank zusammengeführt. Aus den Jahren 1989 und 1990 liegen ähnliche, aber in der Klassifikation abweichende, Kartierungen im Rahmen der Ökosystemforschung Schleswig-Holsteinsches Wattenmeer vor. Dieser Dienst stellt sowohl für Seegras als auch für Grünalgen je eine Gesamttabelle ab dem Jahr 1994 bereit, also auch einzelne Jahreslayer: Seegras: ZOS_ALLYEARS_MAXCOVab1994 und Grünalgen: GRALG_ALLYEARS_MAXCOVab1994.

Optimierung von Weideflächen durch Buschbekämpfung und nachhaltige Intensivierung, um den Klimawandel zu mildern und die Lebensbedingungen sowie die Ernährungssicherheit im südlichen Afrika zu verbessern, Teilvorhaben A: Biodiversitätsschutz

Optimierung von Weideflächen durch Buschbekämpfung und nachhaltige Intensivierung, um den Klimawandel zu mildern und die Lebensbedingungen sowie die Ernährungssicherheit im südlichen Afrika zu verbessern

Nutzung von Genomvariation zur Optimierung der stomatären Eigenschaften und zur Schaffung von klimaresistentem und nahrhaftem Reis

Steigende Temperaturen und Wassermangel verringern die Ernteerträge und die Qualität der Ernte in vielen landwirtschaftlichen Regionen. Dieses Problem wird sich durch den Klimawandel voraussichtlich noch verstärken. Wir werden uns in diesem Projekt auf Reis, eine er die wichtigste menschliche Nahrungspflanzen, konzentrieren. Der Anbau von Reis ist wasserintensiv, und vom Klimawandel besonders betroffen. Wir wollen mehrere natürliche genetische Variationen identifizieren und testen, die bereits einige Reis-Landrassen in die Lage versetzen, unter warmen und trockenen Klimabedingungen ausreichend Saatgut zu produzieren. Das Projekt hat die Verbesserung der Klimaresistenz von Nutzpflanzen zum Ziel. Ein Fokus liegt dabei auf der Rolle der Spaltöffnungen. Diese regulierbaren Poren steuern den Wasserverlust aus der Pflanze und sind daher entscheidend für die Verdunstungskälte und die Reaktion auf Trockenstress. Wir haben bereits die Genome von fast eintausend Reissorten untersucht, um eine Liste von 30 Genen mit natürlich vorkommenden Variationen zu identifizieren, die mit Wachstum in schwierigen Umgebungen verbunden sind. Sechs dieser Gene wurden priorisiert, und drei von ihnen sind direkt an der Regulierung der Spaltöffnungen beteiligt. Um herauszufinden, welche dieser Gene am ehesten in der Lage sind, Klimaresilienz zu verleihen, werden wir 200 traditionelle Reissorten, die entweder funktionale oder nicht-funktionale Kopien unserer Zielgene enthalten, untersuchen. Wir werden diese Reissorten sowohl in sorgfältig kontrollierten Umgebungen als auch in tropischen Feldversuchen anbauen und ihre Stressresistenz und ihren Nährstoffgehalt messen. Die Daten aus diesen Experimenten werden nicht nur die genetischen Sequenzen aufzeigen, die von Natur aus mit Hitze- und Dürretoleranz verbunden sind, sondern es auch ermöglichen, mit Hilfe von maschinelles Lernen die Eigenschaften, die die beste Vorhersagen für die Leistung der Pflanzen auf dem Feld erbringen, zu ermitteln. Wir werden die Funktion unserer Zielgene durch genetische Manipulation ihrer Expression verifizieren und durch in silico transkriptomische, physiologische und biochemische Analysen neue genomische Ressourcen für die Reisforschungsgemeinschaft bereitstellen. Schließlich werden wir mit Hilfe von Gene Editing versuchen die gefundene Stressresistenz in stressanfälligen modernen Elitereissorte wiederherzustellen. Um dies zu erreichen, brauchen wir die verschiedenen Fähigkeiten unseres multidisziplinären Teams. Darüber hinaus haben wir ein "Bürgerwissenschaftliches" Programm entwickelt, um die Rolle aller 30 klimaassoziierten Reisgenen neben den vorrangigen Zielgenen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir mit Schülern in lokalen Schulen in den USA und Großbritannien zusammenarbeiten. Hierbei werden wir zusätzliche Gene untersuchen und den Schülern und Lehrern die Möglichkeit geben, einen Beitrag zu den internationalen Forschungsbemühungen die den Klimawandel bekämpfen zu leisten.

Nachhaltige Biomasseproduktion im Meer: Machbarkeitsstudie zur offshore-Kultur von Makroalgen für eine landseitige Verwertung

Zielsetzung und Anlass: Die Eutrophierung stellt eine der größten ökologischen Bedrohungen der Ostsee dar, was sich aktuell in einer riesigen Todeszone (Sauerstoffmangel) am Meeresboden der tiefen Becken wiederspiegelt. Deshalb soll in dieser Machbarkeitsstudie eine nachhaltige marine Biomasse-Produktion des Blasentangs (Fucus vesiculosus) in Freilandversuchen in der Ostsee durchgeführt werden, um mit Hilfe dieser Makroalge eine Abreicherung von überschüssigen Nährstoffen herbeizuführen. In mehreren Schritten werden wir untersuchen inwiefern eine Hochskalierung vom Labor- zum offshore-Maßstab möglich und wie groß das Potenzial von großflächigen offshore-Freilandkulturen von Makroalgen ist. Weiterhin untersuchen wir ob die Biomasse umweltschonend produziert und als Wertstoff (Kosmetik), organischer Dünger, und/oder Biogas-Rohstoff (Energieträger) genutzt werden kann. Das Gesamtziel des Vorhabens in diesem Konsortium ist somit die Beurteilung der Chancen und Möglichkeiten von großflächigen Makroalgen-Freilandkulturen hinsichtlich: I. Schaffung eines regional möglichst geschlossenen Nährstoffkreislaufs zur Reduzierung der Nährstoffanreicherung in der südwestlichen Ostsee, II. Produktion von nachhaltigen Rohstoffen ohne dünge-, pflanzenschutz- und wasser-intensiven Landverbrauch, sowie III. Prüfung zusätzlicher Ertragsmöglichkeiten für Fischer und Einsparmöglichkeiten für Landwirte. Das vielfältige Potenzial der Ökosystemdienstleistungen von Blasentang-Freilandkulturen wird somit erstmalig experimentell in der Ostsee untersucht, und trägt zu den UN Nachhaltigkeitszielen bei. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und regionalen Stakeholdern (Fischer, Windparkbetreiber, Landwirte, Anlagenbetreiber für Biogas) durchgeführt. Arbeitsschritte und Methoden: Während der Projektdauer von drei Jahren bearbeiten wir vier Schwerpunkte: I. Kultivierung, II. Biomassecharakterisierung, III. Ernte und IV. Nutzung des Blasentangs. I. die bereits etablierte Nachzucht von Blasentang auf für die Freilandkultur geeignete Substrate wird optimiert. Danach wird die gut funktionierende Algenkultivierung vom Labor- und Mesokosmen-Maßstab zu mittleren Feldkulturen in der Eckernförder Bucht ( Prototyp einer Offshore-Kultur) heraufskaliert. Während all der Stufen der Hochskalierung werden die Effekte auf die Umwelt (abiotisch: Nährstoffgehalte, Sauerstoffkonzentration, pH; biotisch: Biodiversität organismisch und per eDNA) detailliert untersucht. Weiterhin soll die Zusammenarbeit mit Fischern und Windanlagenbetreibern als auch Genehmigungsbehörden (BSH, LLUR etc.) als Stakeholdern in Anspruch genommen werden, zu denen bereits intensive Kontakte bestehen. II. Die erzeugte Blasentasng-Biomasse wird ökophysiologisch und biochemisch charakterisiert, um bspw. Überlebensgrenzen, optimale Erntezeitpunkte und vielversprechende Wertstoffe zu identifizieren. III. Die Erntemethodik und Erstbehandlung an Land muss sorgfältig untersucht werden. Hier ist zum einen die Expertise von Fischern gefragt, die zumindest partiell von Fischfang auf die Wartung der Algenkulturen und die Algenernte umsteigen wollen. Der Schwerpunkt liegt auf der Nutzung der Biomasse an Land. Eine energieaufwändige Trocknung soll als Vorbehandlung vermieden werden. IV. Aus den biochemischen Analysen unter II. lassen sich bereits interessante Wertstoffe (Naturstoffe) z.B. für die kosmetische Industrie ableiten. Ansonsten ist die einfachste und bereits bewährte Nutzungsmöglichkeit das Einarbeiten der Algenbiomasse nach vorheriger Extraktion von Wertstoffen als Ersatz für mineralische Kunstdünger. Vor einer großflächigen und langfristigen Nutzung der Algenbiomasse als natürlicher Mineraldüngerersatz muss deren Belastung mit Schadstoffen, z.B. Schwermetallen, geprüft werden. (Text gekürzt)

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