Durch den Braunkohletagebau entstanden bzw. entstehen geogen extrem versauerte Restseen (pH 2-4), die auch hinsichtlich weiterer abiotischer Parameter ein Extremhabitat darstellen. Wir untersuchen die Konsequenzen, die dies fuer die Struktur und Funktionsweise der planktischen Nahrungsnetze hat.
Mikroplastik (MP, Plastikteile kleiner als 5 mm) werden als neu aufkommende Schadstoffe betrachtet und neuste Studien belegen die potentielle Gefahr von MP für die menschliche Gesundheit und die Umwelt. Die Forschung hat sich bisher mehrheitlich auf die Untersuchung von MP in der marinen Umgebung konzentriert. Allerdings konnte MP auch vermehrt Süßwasser und -sedimenten weltweit nachgewiesen werden. Als Primärpartikel oder Sekundärprodukte aus dem Abbau von Makroplastik kann MP entweder direkt toxisch wirken oder als Überträger von sorbierten Schadstoffen fungieren. Neuste Studien belegen außerdem, dass MP in die menschliche Nahrungskette eindringen kann. Weiterhin können die dem MP beigefügten endokrinen Disruptoren wie Bisphenol A (BPA) and Nonylphenol (NP) während der Transportprozesse an das Süßwasser abgegeben werden. Dabei können Flussbettsedimente potentielle Hotspots für die Akkumulation von MP und deren Additive darstellen.Das Hauptziel dieses Projektes ist, die Akkumulation und den Transport von MP in Süßwasser und -sedimenten näher zu untersuchen. Dabei soll den folgenden beiden grundsätzlichen Fragen nachgegangen werden:(i) Welche Prozesse kontrollieren Transport und Akkumulation von MP verschiedener Größe, Dichte und Zusammensetzung und wie bilden sich sogenannte Mikroplastik-Hotspots in der hyporheischen Zone?(ii) Wie können Transport und Akkumulation von MP sowie die Freisetzung von Additiven wie BPA und NP unter variablen Umweltbedingungen beschrieben und vorhergesagt werden? Zwei Arbeitspakete (WP) sollen helfen, diese Fragen zu beantworten:WP1 befasst sich mit den Auswirkungen der grundlegenden Eigenschaften von MP wie Größe, Form, Zusammensetzung, Dichte, Auftrieb auf deren Transport und untersucht systematisch, wie verschiedene Arten von MP in der hyporheischen Zone (hier Flussbettsedimente) unter diversen hydrodynamischen und morphologischen Bedingungen akkumulieren. Dafür sollen Versuche in künstlichen Abflusskanälen (artificial flumes) durchgeführt werden. In diesen Versuchen werden repräsentative hydrodynamische und morphologische Bedingungen geschaffen, um eine Spannbreite an primären und sekundären MP zu testen, ihr Transportverhalten zu beschrieben und die Freisetzung von Additiven näher zu untersuchen. MP wird mit verschiedensten Methoden charakterisiert, z.B. mit single particle ICP-MS zur Bestimmung der Größe oder FT-IR zur Bestimmung des vorherrschenden Polymers. Während der Flume-Experimente werden die Eigenschaften der Sedimente, des Porenwassers und der Biofilme, sowie die Konzentration an BPA und NP gemessen und später analysiert, um die Reaktivität der Akkumulationshotspots zu bestimmen.WP2 beinhaltet die Entwicklung und Anwendung eines Models, um MP-Transport sowie die Freisetzung von Additiven in der hyporheischen Zone vorherzusagen. Da Modelle, die momentan im Bereich Stofftransport verwendet werden nicht für MP ausgelegt sind, soll die Lattice-Boltzmann Methode als neuer Modellansatz verfolgt werden.
Unser Ziel ist es, das allgemeine Verständnis der extrem wichtigen, aber wenig verstandenen Rückkopplungsmechanismen zwischen biodiversitätsvermittelter Flexibilität von ökologischen Systemen und deren Möglichkeiten, auf Störungen zu reagieren, besser zu verstehen. Individuen, Populationen und Artengemeinschaften besitzen je nach Art der Biodiversität (z.B. genetisch, phänotypisch, taxonomisch) eine natürliche Flexibilität, die es ihnen erlaubt, sich an die jeweiligen Umweltbedingungen anzupassen. Dies wiederum beeinflusst ihre zeitliche Dynamik und schlussendlich das gesamte Nahrungsnetz. Erhöhter Fraßdruck kann zum Beispiel zu mehr schlecht fressbaren Algen führen. Dies reduziert die Abnahme der Algenbiomasse, wodurch die Biomasse und Zusammensetzung der Herbivorengemeinschaft beeinflusst wird. Beispielsweise kann sich der Anteil der Herbivoren (Pflanzenfresser) erhöhen, die schlecht fressbare Algen verwerten können, wodurch der Vorteil der schlecht fressbaren Algen gegenüber den gut fressbaren reduziert wird und somit die Koexistenz beider Formen steigt. Das Schwerpunktprogramm zielt darauf ab, den klassischen ökologischen Ansatz, dass alle Individuen einer Population oder alle Arten einer Lebensgemeinschaft, unabhängig von den jeweiligen Umweltbedingungen, konstante Eigenschaften haben, durch einen neuen Ansatz zu ersetzen, der die Variabilität der Merkmale von Organismen und Arten berücksichtigt. Dieser Ansatz basiert auf messbaren funktionalen Merkmalen (sogenannte traits, z.B. Fressbarkeit der Beute, Selektivität von Räubern), die sich in Abhängigkeit von Umweltbedingungen ändern können. Wir streben einen intensiven, sich gegenseitig stimulierenden Austausch zwischen experimentellen Ansätzen, Freilandarbeiten und mathematischen Modellen an, die hauptsächlich mit Plankton und Aufwuchssystemen arbeiten. Diese mikrobiellen Nahrungsnetze bestehen aus mehreren trophischen Ebenen mit interner Kopplung. Wir wollen besser verstehen, wie sich Biodiversität auf die Form von Dynamiken (z.B. stabil oder zyklisch) und die Reaktion auf Umweltänderungen auswirkt. Eine Überprüfung bereits etablierter theoretischer Konzepte ist damit unumgänglich, was uns jedoch die Möglichkeit geben wird, Biodiversität erhaltende Mechanismen zu identifizieren, diese zu testen und in Modelle zu integrieren, um deren Gültigkeit und damit Vorhersagekraft zu verbessern.
Anzahl der Proben: 32 Gemessener Parameter: Weit verbreitetes toxisches Halbmetall Probenart: Muskulatur Bei der Muskulatur handelt es sich um den essbaren Teil des Fisches, über den eine direkte Verbindung zur Nahrungskette des Menschen besteht. Probenahmegebiet: Barby (km 296) Südlichste Probenahmefläche in der Mittelelbe
Anzahl der Proben: 32 Gemessener Parameter: In der Natur weit verbreitetes und von Menschen vielfach genutztes Metall Probenart: Muskulatur Bei der Muskulatur handelt es sich um den essbaren Teil des Fisches, über den eine direkte Verbindung zur Nahrungskette des Menschen besteht. Probenahmegebiet: Cumlosen (km 470) Nördlichste Probenahmefläche in der Mittelelbe
Anzahl der Proben: 22 Gemessener Parameter: Natürlich vorkommendes hochtoxisches Übergangsmetall, das unter Normalbedingungen flüssig ist Probenart: Muskulatur Bei der Muskulatur handelt es sich um den essbaren Teil des Fisches, über den eine direkte Verbindung zur Nahrungskette des Menschen besteht. Probenahmegebiet: Jochenstein (km 2210) Letzte Probenahmefläche der Donau vor der Grenze zu Österreich
Anzahl der Proben: 20 Gemessener Parameter: Maß für die Anreicherung des stabilen Stickstoff-Isotops 15N in der Nahrungskette Probenart: Eiinhalt Vogeleier eignen sich als Akkumulations- und Wirkungsindikator. Sie spiegeln die Kontamination der brütenden Weibchen wider. Durch die Schale sind die Eiinhalte vor einer Kontamination der Probe geschützt. Probenahmegebiet: Heuwiese Vogelschutzinsel im nördlichen Teil des Kubitzer Boddens.
Anzahl der Proben: 20 Gemessener Parameter: Maß für die Anreicherung des stabilen Kohlenstoff-Isotops 13C in der Nahrungskette Probenart: Muskulatur Bei der Muskulatur handelt es sich um den essbaren Teil des Fisches, über den eine direkte Verbindung zur Nahrungskette des Menschen besteht. Probenahmegebiet: Hauptprielsystem Meldorfer Bucht Die Nordsee im Einflussbereich der Elbe
Anzahl der Proben: 30 Gemessener Parameter: Natürlich vorkommendes toxisches Schwermetall Probenart: Muskulatur Bei der Muskulatur handelt es sich um den essbaren Teil des Fisches, über den eine direkte Verbindung zur Nahrungskette des Menschen besteht. Probenahmegebiet: Hauptprielsystem Meldorfer Bucht Die Nordsee im Einflussbereich der Elbe
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|---|---|
| Bund | 4157 |
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| Chemische Verbindung | 1 |
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