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Human influences on forests in southern Ethiopia: the case of Shashemane-Munessa-forest

Das Projekt "Human influences on forests in southern Ethiopia: the case of Shashemane-Munessa-forest" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Fachgruppe Biologie, Bayreuther Zentrum für Ökologie und Umweltforschung (BayCEER), Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Especially during the last decades, the natural forests of Ethiopia have been heavily disturbed by human activities. Some forests have been totally cleared and converted into fields for agricultural use, other suffered from different influences, such as heavy grazing and selective logging. The ongoing research in the Shashemane-Munessa-study area (Gu 406/8-1,2) showed clearly that, in spite of interdiction and control, forests continue to be cleared and degraded. However, it is not yet sufficiently known, how and why these processes are still going on. Growing population pressure and economic constraints for the people living in and around the forests contribute to the actual situation but allow no final answers to the complex situation. Concerning a sustainable management of the forests there is to no solid basis for recommendations from the socioeconomic and socio-cultural view. Therefore, a comprehensive analysis of the traditional needs and forms of forest use, including all forest products, is necessary. The objective of this project is, to achieve this basis by carrying out intensive field observations, the consultation of aerial photographs, satellite imagery and above all semi-structured interviews with the population in the study area in order to contribute to the recommendations for a sustainable use of the Munessa Shasemane forests.

Teilprojekt 5

Das Projekt "Teilprojekt 5" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deukum GmbH durchgeführt. Auf Grund des global ansteigenden Wasserbedarfs und den sinkenden zur Verfügung stehenden Süßwasserressourcen, besteht ein weltweites Interesse an effizienten Entsalzungsverfahren. Süßwasser, das vom Meer oder von geogenen Salzvorkommen beeinflusst wird, weist u. a. oft erhöhte Konzentrationen an Natrium und Chlorid auf. Hohe Nitrat- und Sulfatkonzentrationen resultieren hingegen meist aus landwirtschaftlichem Einfluss. Eine vollständige Entsalzung der Wässer ist nicht sinnvoll, sondern lediglich nur eine Verminderung der monovalenten Ionen nötig. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines energieeffizienten, selektiven, membranbasierten Entsalzungsverfahrens zur gezielten Entfernung monovalenter Ionen aus salzhaltigem Grund- und Oberflächenwasser sowie die Überprüfung potenzieller Anwendungen und Einsatzgebiete unter Berücksichtigung wasserchemischer, ökonomischer und ökologischer Aspekte. Es werden selektive Membranen für einen spezifischen Rückhalt monovalenter Salze entwickelt und in neukonstruierten Modulen für den Einsatz in einem elektrochemischen Verfahren in Labor- und Pilotanlagen verbaut. Mit den Anlagen werden Untersuchungen zur Identifikation optimierter Prozess- und Anlagenparameter in Abhängigkeit unterschiedlicher Rohwasserqualitäten und Aufbereitungsziele durchgeführt. Es wird geprüft, welche resultierenden Effekte und Herausforderungen bei der Grundwasseranreicherung und der Trinkwasseraufbereitung gegeben sind. Die entwickelte Technologie wird anhand einer ganzheitlichen ökonomisch-ökologischen Nachhaltigkeitsbewertung internationalen Zielgrößen wie den Nachhaltigkeitszielen gegenübergestellt, um Handlungsempfehlungen abzuleiten. Durch die Wahl der Partner aus Industrie, Wissenschaft und Praxis ist das Konsortium in der Lage, Anlagen zu bauen und die innovative Technologie bei Praxispartnern vor Ort zu testen und zu bewerten. Die Ergebnisse tragen somit maßgeblich zur Sicherung der Wasserressourcen, national wie international, bei.

SP1.1 Dynamische Anreicherungsprozesse von organischer Substanz in der SML

Das Projekt "SP1.1 Dynamische Anreicherungsprozesse von organischer Substanz in der SML" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Der Oberflächenfilm (SML) ist die oberste dünne Schicht des Ozeans und Teil jeglicher Wechselwirkung zwischen Luft und Meer, wie Gasaustausch, atmosphärische Deposition und Aerosolemission. Die Anreicherung von organischer Materie (OM) in der SML modifiziert die Luft-Meer-Austauschprozesse, aber welche OM-Komponenten selektiv angereichert werden, sowie warum und wann sie dies tun, ist weitgehend unbekannt (Engel et al., 2017). Unsere bisherige Forschung hat gezeigt, dass Biopolymere aus photoautotropher Produktion wichtige Komponenten der SML sind und den Luft-Meer-Austausch beeinflussen, indem sie als Biotenside (Galgani et al., 2016; Engel et al., 2018) und als Quelle primärer organischer Aerosole (Trueblood et al., 2021) wirken. Die Motivation unseres Projektes ist es daher, die dynamischen Anreicherungsprozesse von OM in der SML aufzuklären und zu beschreiben, wobei ein besonderer Schwerpunkt auf der Auflösung der OM-Quellen liegt. Mit unserem Modellierungsansatz ist es das Ziel, unser mechanistisches Verständnis der Zusammenhänge zwischen den Wachstumsbedingungen des Planktons, der Produktion und der Freisetzung von Biomolekülen, einschließlich potentieller Tenside, und der Akkumulation von OM in der SML zu konsolidieren. Eine solche Modellentwicklung wird in hohem Maße von den Ergebnissen und Erkenntnissen der verschiedenen Teilprojekte des BASS-Konsortiums profitieren. Umgekehrt ist es unsere Motivation, ein Modell zu etablieren, das als Synthesewerkzeug für die Interpretation und Integration von Feld-, Mesokosmen- und Labormessungen der OM-Anreicherung in der SML anwendbar wird.Relevanz für die Forschungsgruppe BASS - SP1.1 wird die Quellen, die Menge und die biochemische Zusammensetzung von OM in der SML entschlüsseln und damit wichtige Informationen für alle BASS-Teilprojekte liefern. Der primäre Ursprung von OM im Oberflächenozean ist die photosynthetische Produktion und die wichtigsten biochemischen Komponenten von frisch produzierter OM, d.h. Kohlenhydrate, Aminosäuren und Lipide, unterliegen der mikrobiellen Verarbeitung (SP1.2) und Photoreaktionen innerhalb der SML (SP1.3, SP1.4) und füllen auch den Pool der gelösten organischen Substanz (DOM) auf (SP1.5). Die Modellentwicklung in SP1.1 stellt eine Verbindung zwischen der Produktion von OM und ihrer Anreicherung innerhalb der SML her und zielt darauf ab, die entsprechenden Auswirkungen auf den Luft-Meer-Gasaustausch (SP2.1) zu bestimmen, indem Änderungen des Impulsflusses auf den Ozeanoberflächenschichten (SP2.2) sowie des Auftriebs (SP2.3) berücksichtigt werden. Das vorgeschlagene SML-Submodell wird auf der Grundlage der Ergebnisse aus SP1.4 und SP2.3 verfeinert. Ergebnisse aus den Modellsensitivitätsanalysen werden ergänzende Informationen über oberflächenaktive Eigenschaften verschiedener OM Komponenten und deren Auswirkungen auf Luft-Meer-Austauschprozesse liefern, die innerhalb von BASS ausgewertet werden.

B8: Die Rolle des Zooplanktons in den Stickstoff-, Phosphor- und Kohlenstoffkreisläufen und für das Sauerstoffbudget tropischer Sauerstoffminimumzonen

Das Projekt "B8: Die Rolle des Zooplanktons in den Stickstoff-, Phosphor- und Kohlenstoffkreisläufen und für das Sauerstoffbudget tropischer Sauerstoffminimumzonen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Zooplankton is a key component of the biological pump and essential for the cycling of nitrogen, phosphorus and carbon in the ocean. Selective partial retention of the macro nutrients nitrogen and phosphorus during the digestion of food feeds back on dissolved nutrient levels in the photic zone. We will study the influence of food quantity and quality in combination with realistic abiotic factor conditions (pO2, pCO2, T) on metabolic activity, excretion and egestion of tropical zooplankton. In combination with field surveys on zooplankton abundance and biomass, this will enable us to quantify the role of zooplankton in N-, P- and C-cycling and for the oxygen budget in the Tropical Eastern North Atlantic and the Peruvian Oxygen Minimum Zone.

PHOTOchemical Formation of Nitrous Acid in the Atmosphere (PHOTONA)

Das Projekt "PHOTOchemical Formation of Nitrous Acid in the Atmosphere (PHOTONA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Physikalische und Theoretische Chemie durchgeführt. Nitrous Acid (HONO) has attracted significant attention during the last few years since recent field measurements have demonstrated that the photolysis of HONO can be the dominant source of OH radicals in the lower atmosphere. The OH radical is responsible for the degradation of most air pollutants and for the formation of harmful photooxidants. Thus, the identification and quantification of the sources of HONO are of major importance. To explain un-expected high daytime concentrations of HONO, different photochemical sources have been proposed. However, the exact origin and the magnitude of HONO fluxes over irradiated rural and urban surfaces are still open questions, which have to be solved to understand and quantify the oxidation capacity of the atmosphere. In the proposed project, these questions are aimed to be answered by the integration of selected laboratory, field and modelling studies. In the laboratory studies, different photochemical sources of HONO will be investigated in photoreactors by the help of very sensitive and selective instrumentation to enable the simulation of atmospheric relevant conditions. In the field studies, the daytime source strength of HONO will be quantified over irradiated surfaces by the help of a mixed gradient / eddy-covariance technique at a field site near Paris (INRA/Grignon), which is already used for flux measurements of NOx and O3 since two years. The HONO fluxes will be parameterized for different types of surfaces (e.g. pure soil and crop) as a function of measured variables (solar intensity, NO2, nitrate, etc.). In addition, daytime gradients measurements in the altitude range 10-200 m will be performed under urban conditions at the meteorological tower at Forschungszentrum Karlsruhe to better quantification the impact of the HONO photolysis on the radical budget for an extended altitude range. The results from the lab and field studies - including data from recent other studies - will be used to improve existing box, 1-D and 3-D models with the focus on the better description and quantification of the oxidation capacity of the boundary layer. The outcome of the project will have an essential impact on the understanding of the photochemistry of the lower atmosphere.

Regeneration of the Robinson Crusoe's island original Forest (Juan Fernandez Archipelago, Chile)

Das Projekt "Regeneration of the Robinson Crusoe's island original Forest (Juan Fernandez Archipelago, Chile)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. The Juan Fernandez Archipelago National Park, and World Biosphere Reserve, is composed of three oceanic islands located 680 km west of continental Chile at 33 degree S. Its biota and in particular the flora is characterised by its diversity and high degree of endemism (63,9 percent), resulting from a long process of local evolution without anthropic influence. The Robinson Crusoe Island (RCI) is the only permanently inhabited of the archipelago, presenting human influence since 1574 (629 inhabitants). From this moment on, fires, selective cuttings and the introduction of exotic species of flora and fauna have affected enormously the forest communities. Currently 75 percent of the endemic vascular flora is considered in verge of extinction, being urgent its conservation. The original forest communities of the RCI constitute an important part of the endangered species habitat. Unfortunately there is still unclear the natural ecology of the dominant tree species. This evidence is crucial to consider in any conservation and restoration proposal. The objective of this study is to analyse where occurs the regeneration of the main tree species of the RCI original forest (Myrceugenia fernandeziana (Hook. & Arn.) Johow, Fagara mayu (Bertero ex Colla) Engl., and Drimys confertifolia Phil.). Using a forest area as case study (Plazoleta el Yunque sector) it will be assesed i) if the regeneration follows a light gradient, ii) if the species demand certain characteristics on its regeneration habitat (e.g substrate, rocks, coverage) and iii) how the main weeds (Aristotelia chilensis (Molina) Stuntz, Rubus ulmifolius Schott) affect the natural regeneration in gaps. As expected outcomes is considered the understanding of regeneration niche characters for the main tree species, and the identification of key site aspects (indicators) for the original forest self replacement. This knowledge might contribute basic information, to propose further conservation and restoration activities for this ecosystem.

Activation tagging in aspen using an inducible two component Ac/Ds-enhancer element system

Das Projekt "Activation tagging in aspen using an inducible two component Ac/Ds-enhancer element system" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Forstgenetik durchgeführt. Based on the Ac/Ds two element transposition system from maize an activation tagging approach is suggested for the hybrid aspen (Populus tremula x tremuloides) line -Esch5-. The proposed approach is based on results obtained from our earlier work on the genetic transfer of the maize transposable element Ac and its functional analysis in hybrid and pure aspen lines. It was shown that the Ac element is active in aspen and reintegrates elsewhere in genomic regions in high frequency. However, a two element transposon tagging system where Ac and Ds are put together in crosses is not feasible in trees due to the in part long vegetative phases. To overcome this barrier, an inducible two element Ac/ATDs element system is suggested to induce activation tagged variants following two independent transformation steps. In combination with a 35S enhancer tetramer and outward facing two CaMV 35S promoter located near both ends of the ATDs element, expression of genes can be elevated which are located adjacent to the new integration site of the element. As selective marker for ATDs transposition, both knocking-out the expression of a phenotypic marker (rolC gene) and a negative selection marker gene (tms) are considered. Thus, the transposition can easily be screened in primary transgenic lines.

Teilvorhaben: Konzeptionierung und Test von Metallschaum-Demonstratoren für die Powerelektronik innerhalb der Mobilität

Das Projekt "Teilvorhaben: Konzeptionierung und Test von Metallschaum-Demonstratoren für die Powerelektronik innerhalb der Mobilität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Das Projekt KoLibri adressiert das Thema Kühlung von E-Motoren und Leistungselektronik durch die Verwendung neuartiger Leichtbaustrukturen aus offenporigen Metallschaumstrukturen. Diese lassen eine bessere Kühlperformance erwarten und ermöglichen vor allem neue Bauweisen. Durch die Verwendung von offenporigen Metallschaumstrukturen soll die Kühlperformance um 20-50 % bei gleichem Bauraum erhöht werden bzw. bei gleicher Leistung das Gewicht um 50 % reduziert werden. Zudem werden durch die adressierten Herstellmethoden Feinguss und Beschichtung eine Kosten-reduktion von 75 % im Vergleich zu rein additiver Fertigung (wie z.B. Selective Laser Sintering) erwartet. Weiterhin ermöglichen die strukturmechanischen Vorteile von Metallschäumen (hohes Steifigkeits- / Volumenverhältnis) die Kühler in das Design für die jeweilige Anwendung mit einzubeziehen und so durch Ausnutzung der mechanischen Tragfähigkeit in Verbindung mit der Kühlung eine weitere Gewichtsreduktion zu erreichen. Die Siemens AG (SAG) übernimmt die Gesamtkoordination im Projekt. Die SAG wird die grundlegenden Requirements definieren. Unter Leitung der SAG werden die Konzepte für die Demonstratoren erarbeitet und die konstruktiven Merkmale konkretisiert. Zur Bestimmung der thermischen Eigenschaften der zu entwickelnden Kühllösungen wird zusammen mit den Partnern TU Dresden und dem Fraunhofer ENAS, die SAG Simulations-Methodiker konzipieren. Die Validierung der Simulationsergebnisse erfolgt u.a. in den Laboren der SAG. In enger Zusammenarbeit mit dem IART werden Recycling -Technologien für die Konzepte der Metallschaumkühler entwickelt und bewertet. Es werden Demonstratoren für den Bereich Automotiv, Bahntechnik und Aerospace entwickelt und aufgebaut. Die Vermessung der Demonstratoren erfolgt maßgeblich durch die SAG. Mit den Partnern vom Fraunhofer IWU und der TU Dresden wird die SAG die entwickelten Fertigungsprozesse hin zu industrie-tauglichen Prozessen weiterentwickeln.

Importance of soil organic carbon and mineral particle size fractions for the fate of soil supplied organic chemicals and their microbial transformations

Das Projekt "Importance of soil organic carbon and mineral particle size fractions for the fate of soil supplied organic chemicals and their microbial transformations" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei - Institut für Biodiversität durchgeführt. The biogeochemical interface (BGI) in this project is defined as the organo-mineral surface of soil particles colonized by microorganisms. In the preceding project it was demonstrated that the different soil particle size fractions were associated with specifically structured microbial communities, a characteristic amount of soil organic carbon, and a specific capacity for adsorption of the organic chemicals phenol and 2,4-dichlorophenol, respectively. While the diversity of the microbial community was responsive to fertilization-determined additional organic soil carbon in the larger particle size fractions, it was unaffected in clay. Stable isotope probing with 13C-labelled phenol and 2,4-dichlorophenol revealed that the soil organic carbon in the BGIs also affected the diversity of microorganisms involved in the degradation of these chemicals. All these results are yet only based on studying one soil with three organic carbon variants (Bad Lauchstädt) and only two organic compounds. The objective of this 2nd phase project is to apply the innovative technology developed in the 1st phase for studying the BGI processes with soil organic carbon variants from another soil (Ultuna, SPP 1315 site) and with the chiralic anilide Fungicide metalaxyl as an additional compound. This 2nd phase SPP 1315 project will also, in a collaborative effort with two other SPP 1315 partners, investigate (1) the importance of BGIs for the entantio-selective degradation of metalaxyl and (2) the role of soil microorganisms in the formation of bound residues, respectively. Furthermore, the project will utilize stable isotope probing and next-generation DNA sequencing to link the structural and functional diversity of the microbial communities responsible for metabolism of organic chemicals in the different BGIs determined by particle size fractions and soil organic carbon variants.

Development of a yeast-based model system for expression of higher eukaryotic K-Channels and their pharmacological analysis

Das Projekt "Development of a yeast-based model system for expression of higher eukaryotic K-Channels and their pharmacological analysis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Botanisches Institut und Botanischer Garten durchgeführt. Transmembrane ion channels regulate the movement of ions (particularly Na+, K+, Ca2+ and Cl-) across cellular membranes, and are critical to numerous aspects of neurobiology. Cells express a diverse array of ion-channel proteins that vary widely in their ion selectivity and in their modulation by ligands (such as neurotransmitters) or by membrane voltage. Potassium is the most abundant cellular cation and the imbalance of potassium across the cell membrane is responsible for the maintenance of the membrane potential. Activation of different K+ selective ion channels is essential to control the excitability of nerve and muscle cells. Considerable interest has been focused on the roles of potassium channels in shaping the physiological behaviours of both excitable and non-excitable cells. Pharmacological tools, such as inhibitors have been used to characterize individual classes of channels but for many potassium channels specific blockers are not available. Heterologous expression of ion channel proteins in yeast provides an alternative to animal testing for functional (pharmacological) analysis as well as providing a robust, cell-based system for rapid identification of new lead compounds. K+-channel modulators are valuable pharmacological tools with therapeutic potential.The cloning and characterization of the yeast K+ transport system, and most recently, of the outward rectifying K+channel enabled the generation of yeast mutants lacking those transporters and channels. This advance has made possible new approaches for the analysis of mammalian K+ selective channels by functional complementation of yeast mutants. The development of a yeast-based expression and screening system will play a key role in the development of in-vitro pharmacological tests for chemical and pharmacological agents.The development of a yeast screening systems provides useful tools both for academic and industrial applications in an EC wide strategy.

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