Das Projekt "Adaption and stress defence in intertidal and subtidal Antarctic limpets (Nacella concinna): A Study of the plasticity of molecular and biochemical stress response in Antarctic invertebrates" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. The Antarctic limpet Nacella concinna is the most conspicuous macro-benthic species in the intertidal and splash zone of the maritime Antarctic. Larval recruitment in this non-homing limpet takes place in the subtidal, and part of the population then migrates to the intertidal in the beginning of spring. The migratory limpets belong to an ecomorph with a higher and heavier shell (left picture, limpets at the intertidal zone), whereas shells of permanently subtidal limpets are lighter and flatter (right picture, taken at the subtidal). The two ecomorphs can be found in every location along the peninsulas of the South Shetlands. We are interested in the functional biodiversity of the two Nacella ecomorphs at Jubany station/Dallmann laboratory on King George Island, and investigate the behavioural and ecophysiological differences in-situ, and following exposure to air/emersion and to hypoxia. A special interest is on the expression and function of hypoxia inducible factor 1 (HIF-1) in the limpet model. This transcription factor is a universal master regulator of hypoxic metabolism and centrally involved in the metabolic regulation of cells and tissues under oxygen shortage. In the frames of the project we have obtained a first molluscan HIF-1-alpha sequence which, if compared to C. elegans and crustacean genes indicates rather high sequence variability to exist between invertebrates, in contrast to low variability among vertebrate genes.
Das Projekt "Guiding early silvicultural interventions through predicting canopy and crown dynamics in plantations of sub-tropical eucalypts" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. This project aims to establish the scientific basis for silvicultural treatments of eucalypt plantations for clear wood production. While eucalypt plantations in north-eastern NSW have dramatically increased in recent times, the knowledge base for the production of clear, branch-free wood from the tree species used does not exist. A physiological, mechanistic understanding of crown and canopy dynamics as well as branch shedding will form the scientific foundation for stand manipulations such as pruning and thinning to enhance wood quality. Project outcomes will provide the basis for a stand management simulation model for the most important eucalypt species. Specifically the project is testing the following three management related hypotheses: 1. The plasticity of green crowns (length, shape, number and size of branches) in response to stand density and spatial arrangement is greater in the more shade-tolerant eucalypts than in the intolerant eucalypts. 2. The effect of green crown pruning on biomass production in eucalypts can be related to the amount of foliage removed, the nutrient status of the pruned foliage, the water status of pruned trees and the shade tolerance of the species. 3. Leaf area index and thus green crown length is more closely related to site quality, water and nutrient availability, in the more shade-tolerant eucalypts than in shade intolerant species.
Das Projekt "Mitochondrial plasticity in response to changing abiotic factors in Antarctic fish and cephalopods" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. Temperature has a large impact on the velocity of biochemical and enzymatic processes and hence is a key factor defining the performance of ectothermic organisms. Since temperature windows of single molecules largely exceed the thermal limits of the whole animal, thermal limits are most probably set at the level of integration of molecular functions into whole organism functional units and networks. Mitochondria are a key element in shaping whole organism energy turnover and functional capacity. Recent insight into the special molecular characters of Antarctic fish mitochondria provides a unique opportunity to develop and test hypotheses explaining the role of these characters in setting thermal tolerance. Furthermore, the already tight thermal tolerance windows of extremely stenothermal Antarctic fish and invertebrates may be narrowed by the ongoing process of ocean acidification (OA). As a result, these organisms may become even more sensitive to warming. The role of mitochondria in contributing to such changes in sensitivity is unclear. In this project we will focus on the responses of Antarctic fish and cephalopods to the factors temperature and carbon dioxide at the mitochondrial level. Fishes of the sub-order Notothenioidei inhabit polar, sub-polar and in part cold temperate waters and therefore are good comparative model organisms for studies of thermal plasticity among closely related Antarctic fish species. This holds also true for the octopods (order: Cephalopoda), which are found from tropical to polar latitudes. In Antarctic waters, these highly developed animals share the same spatial and ecological niche as benthic notothenioids and thus directly compete for the same resources in the ecosystem. Elaboration of the contribution of mitochondria to the special features of stenotherm and climate sensitivity in Antarctic fishes and cephalopods appears as a highly relevant and timely contribution to the field of climate sensitivity of Antarctic ecosystems.
Das Projekt "Biologische Bodenkrustenalgen in den Polarregionen - Biodiversität, genetische Diversität und Ökosystem-Elastizität unter Global Change Szenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Biozentrum, Botanisches Institut durchgeführt. Terrestrial green algae and cyanobacteria are typical and abundant components of biological soil crusts in the Polar Regions. These communities form water-stable aggregates that have important ecological roles in primary production, nitrogen fixation, nutrient cycling, water retention and stabilization of soils. Although available data on green algae and cyanobacteria are generally very limited for the Arctic and Antarctica, their functional importance as ecosystem developers in nutrient poor environments is regarded as high. Therefore, the main goal of the interdisciplinary project is, for the first time, a precise evaluation of their 1.) Biodiversity as well as of 2.) The infra-specific genetic diversity, 3.) ecophysiological performance and 4.) transcriptomics of the most abundant taxa in biological soil crusts isolated from the Antarctic Peninsula and Arctic Svalbard. Biodiversity will be investigated using a classical culture approach in combination with molecular-taxonomical methods as well as with metagenomics. The infra-specific genetic diversity of the most abundant green algae and cyanobacteria will be studied using fingerprinting techniques, and a range of selected populations characterized in relation to their physiological plasticity. Temperature and water availability, two key environmental factors for terrestrial organisms, are currently changing in Polar Regions due to global warming, and hence their effect on growth and photosynthesis response patterns will be comparatively investigated. The data will indicate whether and how global change influence population structure and ecological performance of key organisms in polar soil crusts, and help to make predictions on the future significance of the ecological functions of these pioneer communities. Such a multiphasic approach has never been applied before to soil algae and cyanobacteria in both Polar Regions, and hence represents one of the key innovations of this proposal.
Das Projekt "Teilvorhaben 1: Silikatkeramischer Spritzguss unter Ausnutzung der natürlichen Plastizität toniger Rohstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Glas - Keramik GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines grundlegend neuen Verfahrens zur Herstellung einer Spritzgießmasse auf der Basis tonmineralhaltiger Rohstoffe. Der aktuelle Stand der Spritzgießtechnologie (Silikatkeramik) ist durch einen hohen verfahrenstechnischen Aufwand und der Verwendung großer Mengen von polymeren Bindern (bis 50 Vol.-Prozent) gekennzeichnet. Die damit einhergehenden Energiekosten und Umweltschutzmaßnahmen sind neben den prozessbedingten Schwierigkeiten jene Gründe, weswegen die Technologie in der Silikatkeramik den Durchbruch noch nicht erzielt hat. In vorliegendem Vorhaben soll daher die natürliche Plastizität toniger Rohstoffe, lediglich unterstützt durch wenige Vol.-Prozent organischer Bindersysteme, für die Formgebung ausgenutzt werden. Für folgende Umweltaspekte soll das Vorhaben entscheidende Vorteile bringen: - die Calcinierung der Tonmischungen wäre nicht mehr erforderlich, die damit verbundenen Energiekosten würden vollständig entfallen - die Einbringung geringer Polymeranteile in die Tonmischung ist mit hoher Wahrscheinlichkeit energetisch günstiger als bei den bisher angewandten Verfahren mit dem Schwerwalzenkompaktor - der zusätzliche Verfahrensschritt zur Entbindung der Polymere entfällt wegen der geringen Anteile völlig; ein Brennprozess wie bei isostatisch gepressten Teilen wird ausreichen. Auf diese Weise werden nicht nur die Energiekosten reduziert, sondern vor allem auch die Emissionen auf ein Minimum reduziert.
Das Projekt "Adaptation and adaptability of beech provenances (Fagus sylvatica) on climate" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Arbeitsbereich für Weltforstwirtschaft und Institut für Weltforstwirtschaft des Friedrich-Löffler-Institut, Bundesforschungsinstitut für Tiergesundheit durchgeführt. Objectives: The climatic conditions in the distribution range of most tree species are very different, so that regionally and locally occurring populations adapted (so acalled provenances). From the local adaptation of populations cannot be concluded however on their adaptability, i.e. its physiological plasticity at other locations. For this, provenance growth experiments under different climate conditions with plants of different provenances can give reference. The Institute for Forest Genetics and Forest Plant Breeding of the Federal Research Centre for Forestry and Forest Products (BFH) coordinates such an European-wide beech provenance growth experiment since approx. 15 years. On this research area several institutes of the BFH, coordinated by the Institute for World Forestry, investigate since the year 2005 the growth reactions of six provenances, which come from climatically very different European sites. Research fields are phenological studies, growth parameter like wood characteristics and increase as well as chemical and ecophysiological parameters. The results of the field tests are to be examined then in the second pilot study under controlled conditions in the greenhouse. Results: Phenological monitoring of leaf development of the different beech provenances in spring and autumn; Investigation of growth reactions of the different provenances on climate conditions - wood formation dynamics - increment of aboveground biomass - leaf parameter (dry weight, leaf area, specific leaf area); Comparing measuring of leaf gas exchange parameter; Description of the nutrient state of the leaves.
Das Projekt "Bestimmung der Speicher- und Durchlässigkeitseigenschaft für die Modellierung der Wasserbewegung in Erdbauwerken" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Bei der Bewertung von Infiltrationsvorgängen in Erdbauwerken (Böschungen, Dämme, Deiche) kommt es bei manchen Fragestellungen darauf an, die sich verändernden Druckverhältnisse in ihrer Dynamik zu beschreiben. Bei Teilsättigung, wenn der Porenraum nicht vollständig mit Wasser gefüllt ist, werden das Wasserspeichervermögen und die Wasserdurchlässigkeit eines Bodens maßgeblich vom Sättigungsgrad beeinflusst. Bei der Modellierung teilgesättigter Fließprozesse ist daher die Kenntnis dieser bodenhydraulischen Eigenschaften erforderlich. Die Bestimmung der funktionalen Beziehungen zwischen Wassergehalt und Saugspannung (der sogenannten Wasserspannungskurve oder pF-WG-Kurve) sowie zwischen Durchlässigkeit und Wassergehalt (der so genannten ku-Kurve) ist ziemlich aufwändig. In Ermangelung von Kenngrößen werden entsprechende Parameter aus der Literatur entnommen und im Programm eingesetzt, obwohl diese Werte i.A. an Bodenproben bestimmt wurden, die sich nicht in dem Spannungs-/Verdichtungszustand befinden, der für die untersuchte geotechnische Fragestellung kennzeichnend ist. Zielsetzung dieses Vorhabens ist, einen Versuchstand zu entwickeln, der eine rasche Bestimmung der bodenhydraulischen Eigenschaften an Bodenproben unter verschieden Spannungs-/Verformungszuständen ermöglicht. Im Berichtszeitraum wurden In- und Exfiltrationsexperimente an Bodenproben durchgeführt. Es wurden jeweils fünf hydraulische Belastungsstufen angelegt. Durch die Verdichtung der Probe infolge Auflast wurde das Porenvolumen und seine -größenverteilung beeinflusst, der Anteil Feinporen nahm gegenüber dem der Grobporen zu. Mit zunehmender Verformung infiltriert entsprechend weniger Wasser in die Bodenprobe. Gleichzeitig kann durch den vergrößerten Anteil an Feinporen das Wasser stärker kapillar gebunden werden und die Bodenprobe dräniert erheblich langsamer. Die durchgeführten Versuche bestätigen die Vermutungen zum Einfluss Auflast/Verformung auf die bodenhydraulischen Eigenschaften und unterstreichen die Bedeutung des Verdichtungszustandes bei der Einschätzung der bodenhydraulischen Eigenschaften. Im Verlauf der Versuche wurde deutlich, dass die Interpretation der untersuchten Prozesse eine zuverlässigere Wassergehaltsmessung und generell eine grundlagenorientiertere Vorgehensweise erfordert. Diese Anforderungen sprengen den Rahmen anwendungsorientierter Forschung. Eine Weiterführung der durch dieses FuE-Vorhaben angestoßenen Fragestellungen wird derzeit vom Institut für Boden- und Felsmechanik im Rahmen einer DFG-Forschergruppe erwogen.
Das Projekt "Umweltfreundliche Photopolymerisationsschichten mit verbesserter Einsatzcharakteristik - Teilvorhaben 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Robert Bosch GmbH durchgeführt. Das Vorhabensziel besteht in der Entwicklung von flüssigen, UV-vernetzenden Beschichtungsstoffen (insbesondere Spritzlacke zur Anwendung auf Metall- und Mischbauteilen), die aufgrund ihrer völligen Lösungsmittelfreiheit, des äußerst niedrigen Energiebedarfs bei der Aushärtung und der praktisch 100prozentigen Recyclingfähigkeit als besonders umweltfreundlich anzusehen sind: - Formulierung von deckend pigmentierten UV-Lacken mit guter Haftung, Beständigkeit und Flexibilität, - Untersuchungen zu Eigenschaften und Leistungsgrenzen von Rezepturbestandteilen, - Entwicklung hochreaktiver Materialien zwecks Verkürzung der Härtungszeit und 'Inline'-Integration der Lackierung in den Fertigungsprozess, - Erniedrigung der Spritztemperatur durch niedrigviskose Bindemittel und UV-Lacke, - Formulierung von UV-Lacken mit hoher Korrosionsschutzwirkung und Chemikalienbeständigkeit sowie mit hoher Witterungsbeständigkeit und geringer Vergilbungsneigung, - Formulierung von UV-Lacken mit hoher Elastizität und Verformbarkeit, - Einstellbarkeit von Matteffekten bzw. des Glanzgrades, - Entsprechende Applikations- und Aushärtetechnik einschließlich Prozesskontrolle und Qualitätssicherung
Das Projekt "Genetische Diversität, phänotypische Plastizität und Fitness annueller Ackerwildkrautpopulationen von Standorten unterschiedlicher Nutzungsgeschichte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Gießen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement, Professur für Landschaftsökologie und Landschaftsplanung durchgeführt. Die Auswirkungen unterschiedlicher ackerbaulicher Nutzungsgeschichte auf die genetische Struktur von Populationen ausgewählter annueller Ackerwildkräuter (Arabidopsis thaliana, Gnaphalium uliginosum, Viola arvensis) werden untersucht. Parallel dazu werden ihre phänotypische Plastizität und ökologische Fitness ermittelt. Im Vordergrund steht dabei die Hypothese, dass sich die genetische Architektur der untersuchten Populationen und - damit einhergehend - ihre phänotypische Plastizität und Fitness aufgrund moderner Produktionsmethoden im Laufe der letzten Jahrzehnte verändert haben. Dabei soll der Einfluß der Herbizidanwendung besonders berücksichtigt werden. Mit Hilfe von Stichproben aus der Diasporenbank unterschiedlich alter, zuvor als Acker genutzter Wiesen sowie noch heute bewirtschafteter Flächen einer Extensiv- und einer Intensivagrarlandschaft werden die Auswirkungen unterschiedlicher Nutzungsgeschichte auf die Populationsstruktur erfaßt. Beziehungen zwischen genetischer Diversität, phänotypischer Plastizität und Fitness werden durch die gekoppelte Erhebung der genetischen und phänotypischen Daten hergestellt. Die Untersuchungen zur genetischen Diversität erfolgen mit AFLP-Markern, die Analyse der intraspezifischen Populationsstruktur an Arabidopsis mit Hilfe von Mikrosatelliten. Phänotypische Plastizität und Fitness der Populationen werden aus populationsbiologischen Erhebungen abgeleitet.
Das Projekt "Modelling biodiversity-ecosystem functioning relations in grasslands with special reference to mechanisms related to plasticity" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Biogeochemie durchgeführt.
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