Das Projekt "European Study of Carbon in the Ocean, Biosphere and Atmosphere: ocean section" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Meteorologie durchgeführt. Objective: The long-term goal of ESCOBA is to investigate, quantify, model and eventually predict the behaviour of the global carbon cycle in response to the perturbation by man and with respect to its interaction with the physical climate system on time scales of up to several hundred years. The specific objectives of ESCOBA-ocean are to better understand the oceanic processes affecting the observed north-south atmospheric concentration gradient and to assess the impact of the seasonal cycle on the uptake of CO2 by the ocean. Both a modelling approach and an experimental approach will be used. General Information: This will be achieved by further collection of data, detailed model validation, sensitivity studies, incorporation of processes that appear likely to be important regarding oceanic CO2 uptake and transport neglected in previous studies, and simplification of complex 1-D biogeochemical models and their parameter fields. In particular, the role of DOC (dissolved organic carbon) in the carbon cycle will be studied, to better understand the export production partition into particulate and dissolved organic matter (DOM), the time scales of DOM decay and the Redfield ratio of DOM. Based on time series measurements at a fixed station in the oligotrophic North Atlantic (ESTOC station) the magnitude and decay characteristics of the DOM (dissolved organic matter) pulse that is expected to be associated with the spring bloom will be established and the seasonal evolution of the Redfield ratio in isolates of DOM will be analyzed. Satellite measurements will be used to study the world ocean productivity to assess the world ocean primary production (and the carbon fixation) in conjunction with a light-photosynthesis model as well as the temporal evolution (month-by-month) and interhemispheric difference in oceanic carbon fixation and circulation within the phytoplankton compartment. The resulting carbon fixation values will be combined with the pCO2 evolution as measured at sea via diagnostic and prognostic approaches. An experimental part of this project aims at the direct determination of the seasonal cycle and yearly average of the air-sea CO2 flux in two oceanic regions, the Indian ocean and the tropical Pacific ocean. The data will provide boundary conditions on these ocean basins to the atmospheric transport model intended at interpreting the north-south concentration gradient. In situ measurements will be carried out by ships and automated drifting buoys (CARIOCA). Satellite measurements of wind speed, sea surface temperature and ocean colour will be used to deduce the air-sea CO2 flux at regional scale to improve the computing of CO2 uptake in the models. Furthermore, the links between the transfer velocity and physical, chemical and biological parameters at the ocean surface will be investigated by direct ... Prime Contractor: Universite Pierre et Marie Curie, Pari VI, Laboratoire d Oceanographie Dynamique et de Climatologie; Paris; France.
Das Projekt "key coastal processes in the mesotrophic Skagerrak and the oligotrophic northern Aegean : a comparative study" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ISW Wassermesstechnik Dr. Hartmut Prandke durchgeführt. General Information: This project focuses on investigation and modelling of key processes that affect flow and cycling of carbon and nutrients. In particular, we aim to study how processes change over scales from microns to tens of metres, and to compare processes under two contrasting situations, stratified and mixed water masses. By comparing the Skagerrak with the NE Aegean, we will be able to study differences in functioning between a mesotrophic and an oligotrophic system. There are important differences in sedimentological and geochemistry setting such as higher content of calcareous material in the N. Aegean which are expected to lead to different rates and processes of nutrient recycling, and erosion, transport, deposition, and accumulation of particulate matter. Nutrient regimes are very different and the Skagerrak is relatively turbid with high light attenuation whereas the N. Aegean has clearer water with extremely low attenuation. It is thus likely that not only will primary production processes be different but behavioural differences in zooplankton e.g. predator avoidance, vertical migration, grazing etc. Biological coagulation (packaging) processes are likely to be very different between the two areas and this is expected to have a major influence on flux rates. The benthic systems differ in that biomass and abundances are higher in the Skagerrak but species diversity is higher in the N. Aegean. Thus the processes and rates of mineralisation and material burial will vary. The project is formed around a set of hypotheses defined for each of the key processes identified. The work will be aimed not at establishing mass balances by direct measurement, but will instead focus on the characterisation and modelling of the key processes occurring. Novel aspects include use of high frequency samplers to make in situ measurements of the microstructure, which can considerably improve our understanding of the vertical turbulent transport and of the velocity fluctuations across frontal areas to gain better insight into local biological and physical processes. A state of the art benthic lander will be used to measure respiration and recycling rates of carbon and nutrient elements in sediments in-situ. Large temporal and spatial variability in the near-surface turbulence is expected, which will be investigated on the basis of measurements and l-D modelling. Processes in the organic part of the benthic nitrogen cycle are of major interest as these processes, their regulation and quantitative importance, to a large degree determines the nitrogen sources that eventually will escape to the overlying water. Thus, knowledge on factors regulating processes of organic nitrogen turnover is necessary in the understanding of mechanisms regulating the internal loading. Further, this knowledge is indispensable in the construction of predictive models. ... Prime Contractor: University of Oslo, Department of Biology, Division of Zoology; Oslo; Norway.
Das Projekt "Abbau von CO mit Hilfe von gentechnisch veränderten Bakterien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Lehrstuhl für Mikrobiologie durchgeführt. Es wird die Expression von CoxMSL aus Oligotropha carboxidovorans in der Hefe Pichia pastoris und in Escherichia coli untersucht. Ziel ist es, das Enzym Kohlenmonoxid-Dehydrogenase (CODH) in den Bakterien konstitutiv - also ohne die Verwendung von toxischem CO zu produzieren. Damit soll ein Beitrag zum praktischen Umwelschutz durch Gentechnik geleistet werden. Das Enzym wird in Biofiltern für die Reinigung abgasbelasteter Luft eingesetzt, wodurch ein erheblicher Bedarf an CODH besteht, der durch diese konstitutive Produktion sowohl qualitativ als auch quantitativ gedeckt werden soll.
Das Projekt "Molecular ecology of the photosynthetic procaryote prochlorococcus, a key organism of oceanic ecosystems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Arbeitsgruppe Molekulare Biologie und Biochemie, Genetik durchgeführt. General Information: The application of molecular biology to oceanography is still little developped, especially in Europe. However, it is a very promising field for marine biologists, who have become able to address key ecological questions with a level of resolution never attained by previous methods. It is now possible to directly use molecular probes on field samples either to assess the extent of genetic diversity in genetically related marine organisms or to probe their nutrient status. The present project is centered on an important and recently discovered genus of marine photosynthetic microorganism: Prochlorococcus. This prokaryote proliferates in oligotrophic areas, including the Mediterranean and Red Seas, is the tiniest and numerically the most abundant photosynthetic organism on Earth and accounts for a large part (up to 50 per cent) of the photosynthetic biomass and primary production in these areas. Moreover, Prochlorococcus has the advantages of being easily discriminated and counted by flow cytometry and of possessing a unique pigment signature (divinyl-chlorophylls a and b). In addition, natural isolates from a variety of sites and depths are available under laboratory conditions. Prochlorococcus therefore constitutes an outstanding biological model for ecological studies. In the framework of the Promolec project, we will: 1) study the intrageneric diversity of Prochlorococcus in the laboratory and in the field, with an effort to correlate the phenotypical and genotypical characters, 2) characterize the genes encoding cellular components responsible for ecologically significant functions (photosynthesis, growth, responses to nitrogen and phosphorus limitation) and study their regulation, 3) develop a set of molecular probes and screen these functions in natural Prochlorococcus populations. Because of the remarkable ecological importance of Prochlorococcus, which can be considered as a biological tracer of oligotrophy, this project is expected: 1) to improve the knowledge of the actual status of oligotrophic areas 2) to provide means to monitor biological changes that may occur in response to variations in short or long-term hydrological conditions (including the global man-induced increase in carbon dioxyde in the atmosphere) 3) to help identify key factors controlling the genetic diversity in picophytoplankton. Promolec fits well with the priority theme N- 1 defined in the second call for proposal to MAST-III. Prime Contractor: Centre National de la Recherche Scientifique, UMR 1931, Station Biologique de Roscoff SBR; Roscoff; France.
Das Projekt "Das Tiefenchlorophyllmaximum (DCM) des oligotrophen Stechlinsees und seine Kopplung an die epilimnische Nahrungskette" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Tiefe Chlorophyllmaxima (DCM) sind ein typisches Merkmal geschichteter oligotropher und mesotropher Seen. Die Charakteristika dieses Lebensraums (wenig Licht, niedrige Temperaturen) bedingen eine speziell angepasste Organismengemeinschaft. DCM sind eine potentielle Futterressource fuer das herbivore Zooplankton. Ihre Bedeutung ist dann gross, wenn das Angebot im Epilimnion niedrig ist. Fuer die Nutzung durch Konsumenten sind die chemischen Bedingungen am Ort des DCM entscheidend. Das DCM des Stechlinsees gehoert zum oligotrophen Typus, befindet sich in 10-20 m Tiefe, ist ausreichend mit Sauerstoff versorgt und deswegen ohne weiteres nutzbar. Es wird hauptsaechlich von pikoplanktischen Cyanobakterien (Cyanobium) gebildet. Etwa 1/3 der planktischen Primaerproduktion entfaellt auf das DCM. In der Schichtungsperiode werden hier bedeutend groessere Futterkonzentrationen angetroffen als im Epilimnion. Hinweise aus bisherigen Untersuchungen lassen die Kopplung des DCM an die epilimnische Nahrungskette vermuten. Damit waere ein interessanter Fall raeumlich-zeitlicher Trennung von Produktion und Konsumtion gegeben, die zur Milderung der Energieknappheit im epilimnischen Nahrungsnetz eines oligotrophen Seeoekosystems beitraegt. Ziel des Vorhabens ist der Beweis dieser These.
Das Projekt "Methanproduktion in Profundal- und Litoralsedimenten oligotropher und eutropher Seen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. In einem eutrophen (Dagowsee) und einem oligotrophen See (Stechlinsee) wurden die Methankonzentration, Methanbildungsrate und der Einfluss von Acetat und H2/CO2-Supplementation auf die Methanogenese untersucht (Casper 1996). Die beiden Seen befinden sich im Stechlinseegebiet (Norddeutschland). Die Proben wurden entlang eines Profils aus dem Litoral und Profundal entnommen. Im eutrophen See wurde die hoechste Methanbildungsrate im Profundal ermittelt (55,1 Mikromol pro Liter und Tag). Im oligotrophen See war die Methanbildung im Litoral am hoechsten (13,4 Mikromol pro Liter und Tag). Die Zugabe von Acetat fuehrte nur am intermeditaeren Probepunkt des eutrophen Sees zu einer Zunahme der Methanbildung (400 Prozent). Im oligotrophen Stechlinsee fuehrte die Zugabe von H2/CO2 zu einer Zunahme der Methanbildung im Profundal und am intermediaeren Probepunkt (Abb 13). Zusammenfassung: 1) In eutrophen Seen ist die Methanbildung etwa 10fach hoeher als in oligotrophen Seen. 2) In oligotrophen Seen wurden die hoechsten Methanbildungsraten an der Sedimentoberflaeche der Litoralsedimente gefunden, in eutrophen Seen hingegen an der Sedimentoberflaeche der Profundalsedimente. An diesen Standorten (oligotroph-Litoral, eutroph-Profundal) kommt es zu keiner Substratlimitierung. 3) Im oligotrophen See dominiert H2/CO2 als Substrat fuer die Bildung von Methan, im eutrophen See dagegen Acetat.
Das Projekt "Biologische Bekaempfung schaedlicher Algenblueten in europaeischen Kuestengewaessern: Rolle der Eutrophierung - BIOHAB" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt. Objective: Biological control of Harmful Algal blooms in European coastal waters: role of eutrophication (BIOHAB). Problems to be solved: Harmful Algal Blooms (HAB) occur in many European marine waters and have increased in frequency concomitantly with a increased nutrient input from land. HABs have a devastating effect on the ecosystem and/or cause health problems in humans. Species of interest for BIOHAB belong to different taxonomic groups. Various algae belonging to these groups produce substances responsible for e g Paralytic Shellfish Poisoning and Diarrhetic Shellfish Poisoning. Some species are harmful in other ways, e g by creating oxygen deficiency. The success of HABs depends on several biological interactions, which are of a complex nature. The overall objective of BIOHAB is therefore to determine the interplay between (anthropogenic) eutrophication and biological control of the losses and gains of HABs. The ultimate goal is to find ways to manage phytoplankton algal blooms in European coastal waters in such a way that harmful species are avoided or at least that their negative effects are minimised. The co-operation involves several European countries, representing distinctly differing regions (the Baltic, the North Sea, coastal zone of Norway, the Mediterranean). Both the Helsinki (HELCOM) and Oslo Paris Commission (OPARCOM) have been established as intergovernmental organisations with as primary task the protection of the marine environments in the Baltic Sea and North Sea. BIOHAB will provide the necessary knowledge on HABs and their control within these commissions. Scientific objectives and approach: The scientific objectives are (1) To determine the susceptibility of HABs to biological control such as grazing (copepods, ciliates, hetero- and mixotrophic dinoflagellates) and/or infection (virus, bacteria, parasites) when growing under deficient as compared to sufficient nutrient conditions. (2) Investigate the release of infochemicals by HABs into the seawater with the aim to avoid grazing and infection. (3) To examine data sets of the general and unique patterns of growth and decay parameters of HAB-species in various coastal regions. (4) To develop a generic or species-specific model for the development of HABs and their mitigation. (5) To obtain and grow HAB species-specific pathogens (viruses, bacteria, parasites) which could potentially be used to terminate HABs (bio-control). The workplan combines laboratory and field experiments with in situ studies, to be carried out in 4 different European seas. This includes the low saline Baltic, the eutrophic N-controlled North Sea, the oligotrophic Norwegian Sea, and the P-limited Mediterranean Sea. Prime Contractor: Netherlands Institute for Sea Research, Department of Biological Oceanography; Den Burg.
Das Projekt "Vergleichende Untersuchungen der Mechanismen und Dynamik des Einflusses der marinen Eutrophierung auf benthische Makrophyten in unterschiedlichen Kuestengewaessern (EUMAC: Eutrophierung und Makrophyten)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Objective: a) To complete comparative field and laboratory studies, with standardized methodology, into the relation between eutrophication and submerged macrophyte communities (seagrasses, macro-algae) in European lagoon- and coastal bay-systems (Baltic, North Sea, Atlantic, Mediterranean). b) To undertake experimental studies in macro-algal taxonomy and eco-physiology, to standardize and unify the kinetic parameters for a number of properly identified dominant nuisance algae along the European coast. c) To initiate the construction of a validated and balanced modelling-concept for the 'eutrophication-macrophyte' problem in marine coastal areas, in a later stage to be implemented by the leading European institutions in this field. The final aim is a (preliminary) European Eutrophication Marine Macrophyte Model (EUMAC). General Information: The possible long-term chronic effects of coastal eutrophication, together with the offshore consequences have been largely ignored. The increasing chemical and physical disturbance of nearshore coastal systems will finally affect also the undisturbed oligotrophic open seas. Until recently coastal eutrophication and related growth of excess macro-algae, have mainly been treated as local, short-term problems. In fact, the problem has been neglected in favour of eutrophication and related phenomeandna of plankton blooms in the open sea. However, the local problem increased to an overall coastal and inshore area phenomenon, and recently we are scfacing coastal eutrophication problems on a global scale. No attempt has been undertaken to approach the 'eutrophication - macrophyte' problem on a European scale. Adequate management of the coastal 'eutrophication - macrophyte' problem is still impossible and balanced models to be implemented on a larger than local scale do not exist. The development of these models is strongly retarded by the lack of fundamental taxonomical and physiological knowledge of the macroalgae concerned. The important links between algal taxonomy and the reliability, and hence applicability of physiological responses (nutrient, light and temperature kinetics), together with the geographical variations in physiological responses can neither properly be interpreted nor applied in model generalizations. Objectives of the project: A) To carry out comparative field and laboratory studies, with standardized methodology, into the relation between eutrophication and submerged macrophyte communities (seagrasses, macro-algae) in European lagoon- and coastal bay-systems (Baltic, North Sea, Atlantic, Mediterranean). B) To carry out experimental studies in macro-algal taxonomy and eco-physiology, to standardize and unify the kinetic parameters for a number of properly identified dominant nuisance algae along the European coast... Prime Contractor: Koninklijke Nederlandse Akademie van Wetenschappen, Nederlands Instituut voor OecologischOnderzoek astal areas, to be implemCentrum voor Estuariene en Mariene Eco
Das Projekt "Aktivitaet sulfatreduzierender Bakterien in der Oxykline limnischer Sedimente" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Zahl und Aktivitaet sulfatreduzierender Bakterien (SRB) wurden in den Litoral- und Profundalsedimenten des oligotrophen Stechlinsees untersucht (Sass et al 1996). In den Profundalsedimenten erreichten die Sulfatreduktionsraten Werte bis zu 1,24 nmol pro Kubikzentimeter und Tag. In den Litoralsedimenten wurden mit bis zu 1,82 nmol pro Kubikzentimeter und Tag die hoechsten Raten im Herbst bestimmt, waehrend die Fruehjahrswerte 10- bis 100fach niedriger waren. Die Zellzahlen sulfatreduzierender Bakterien zeigten kaum jahreszeitliche Schwankungen, jedoch liess sich eine ausgepraegte Tiefenverteilung nachweisen. An beiden Standorten wurden bis zu 2 mal 10hoch5 Zellen pro Kubikzentimeter Sediment nachgewiesen. Die hoechsten Zelldichten wurden im Bereich des Sediments gefunden. In den staendig oxischen Sedimentbereichen wurden etwa 10fach niedrigere Zahlen nachgewiesen. Aus den hoechsten Verduennungsstufen der MPN-Zaehlungen wurden SRB isoliert und charakterisiert. Es zeigte sich, dass in den verschiedenen Sedimenthorizonten unterschiedliche Typen von SRB dominierten. Waehrend in den Litoralsedimenten und den obersten 50 mm des Profundalsediments ausschliesslich Gram-negative SRB der Gattungen Desulfovibrio und Desulfomicrobium gefunden wurden, scheinen Gram-positive sporenbildende SRB der Gattung Desulfotomaculum in den tieferen Schichten des Profundalsedimentes dominant zu sein. 16S-rDNA-Sequenzanalysen zeigten, dass in den oxischen Schichten des Litoralsedimentes neuartige vertreter der Gattung Desultovibrio dominieren (S 82, Abb 7, Abb 12).
Das Projekt "Biodiversitätsprojekt 'Löffelkraut & Co.'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bund Naturschutz in Bayern e.V., Fachabteilung München durchgeführt. Das Biodiversitätsprojekt 'Löffelkraut & Co.' leistet einen wesentlichen Beitrag zur Stabilisierung und nachhaltigen Sicherung der Vorkommen des in Bayern endemischen Bayerischen Löffelkrauts und weiterer, teilweise stark gefährdeter und/oder endemischer Begleitarten. Zentrales Anliegen des Projekts ist der langfristige Erhalt und Schutz kalkoligotropher Quellen, Quellbäche und Quellmoore als Lebensraum einer ausgesprochen empfindlich auf Veränderungen reagierenden und deshalb in höchstem Maße schutzbedürftigen Flora und Fauna. Um dies zu erreichen werden teilweise völlig neue Wege beschritten: neben den üblichen Artenhilfsmaßnahmen (Monitoring der Vorkommen, Optimierung vorhandener bzw. Ausarbeitung und Umsetzung von Pflegeplänen, Flächensicherung durch langfristige Bereitstellung für Naturschutzzwecke bzw. Ankauf/Pacht) besteht ein wesentlicher Arbeitsschwerpunkt im Aufbau und der Verstetigung eines engmaschigen Netzwerks aus Behörden, Pflegeverbänden, Naturschutzverbänden und ortskundigen, ehrenamtlich tätigen Betreuerinnen und Betreuern. Das Betreuungssystem aus speziell geschulten und eingewiesenen Ortskundigen wird exemplarisch für die Projektarten entwickelt und kann auf andere Biodiversitäts- und Artenhilfsprojekte übertragen werden. So wird eine kontinuierliche Betreuung der Vorkommen gewährleistet, was bisher im Rahmen der projektmäßig ablaufenden Artenhilfsprogramme nicht möglich war.