Die Ostsee leidet an Sauerstoffmangel. Schlechte Sauerstoffverhältnisse am Meeresboden bewirken, dass Tiere und Pflanzen sterben. Experten schlugen jetzt Alarm: Es sei dringend erforderlich, dass weniger Nährstoffe in die Ostsee geleitet werden. Vom Land zugeführte Nährstoffe sind die Hauptursache für die weite Verbreitung von Sauerstoffmangelgebieten. In der Ostsee hat sich die Fläche der sauerstoffarmen Todeszonen im vergangenen Jahrhundert mehr als verzehnfacht. Insgesamt wuchsen die Areale mit extremem Sauerstoffmangel zwischen 1898 und 2012 von 5000 auf 60 000 Quadratkilometer an. Die Ergebnisse dieser Studie von Forschern der Universitäten Aarhus, Lund und Stockholm wurden am 31. März 2014 in der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.
Das Projekt "Die Bildung von Methan in marinen Algen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Methan (CH4), das zweitwichtigste anthropogene Treibhausgas nach CO2, ist die häufigste reduzierte organische Verbindung in der Atmosphäre und spielt eine zentrale Rolle in der Atmosphärenchemie. Das globale atmosphärische Methanbudget wird von vielen natürlichen und anthropogenen terrestrischen und aquatischen Quellen bestimmt. Bis vor kurzem wurden alle biologischen Methanquellen der Tätigkeit von Mikroben zugeschrieben, die unter Sauerstoffausschluss (anaerob) beim Abbau von organischem Material CH4 produzieren wie z.B. in Feuchtgebieten, im Verdauungstrakt von Termiten und bei Wiederkäuern, und beim Abbau menschlicher und landwirtschaftliche Abfälle. Allerdings zeigen neuere Studien, dass die terrestrische Vegetation, Pilze und Säugetiere auch CH4 produzieren, und das ohne die Hilfe von Mikroben (Archaeen) und unter aeroben Bedingungen. Die Ozeane werden als Quellen von atmosphärischen CH4 betrachtet, obwohl der Betrag der Gesamtnettoemissionen sehr unsicher ist und die Quellen bisher nur unzureichend beschrieben sind. Um die Quelle des CH4 in den sauerstoffreichen oberen Wasserschichten zu erklären, wurde bisher meist vorgeschlagen, dass die CH4-Bildung in anoxischen Mikroumgebungen abläuft. In der Vergangenheit wurden aber auch schon andere Quellen genannt, wie die direkte in-situ-Bildung von CH4 in Algen. Allerdings steht ein direkter Nachweis einer CH4-Bildung aus Algen in Laborexperimenten mit axenischen Algenkulturen bisher noch aus, weshalb die direkte CH4-Bildung in Algen bisher nicht als ernsthafte Erklärung für die erhöhten Methankonzentrationen in den oberen Wasserschichten herangezogen wurde. Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens ist der Nachweis (proof of principle) und die Quantifizierung der CH4-Bildung durch verschiedene Arten von Meeresalgen wie Kalkalgen (z.B. Emiliania huxleyi). Potentielle Vorläufersubstanzen, wie z. B. Methyl Sulfide und Methyl Sulfoxide, die im Metabolismus der Algen eine wichtige Rolle spielen, sollen mittels stabiler Isotopen-Techniken identifiziert werden. Verschiedene Umweltfaktoren wie z.B. Temperatur, Sauerstoffgehalt und Nährstoffverfügbarkeit werden im Hinblick auf ihren Einfluss auf die Methanbildung in marinen Algen untersucht. Zusätzlich werden verschiedene mikrobiologische Tests durchgeführt um die Beteiligung von Archaeen an der CH4-Bildung zu ermitteln (ein- oder auszuschließen). Ein interdisziplinärer biogeochemischer Ansatz (u.a. Kooperation mit mehreren Forschungsinstitutionen) ist erforderlich um die Ziele des Projekts zu realisieren. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen unser Verständnis bezüglich des biogeochemischen Kreislaufs von CH4 in den Meeren zu verbessern und einen besseren Ansatz zur Lösung des so genannten 'ozeanisches Methan Paradox' zu liefern.
Das Projekt "Schutz auf See - Marines Schutzgebiet vor der Kueste Mecklenburg-Vorpommerns" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von World Wide Fund for Nature Umweltstiftung Deutschland, Projektbüro Ostsee durchgeführt. Die suedliche Ostseekueste entstand vor 8000 Jahren, am Ende der letzten Eiszeit. Geologisch betrachtet ist sie jung und dynamisch. Die Kuestenlinie veraendert sich laufend; staendig bilden sich neue Lebensraeume. Der Stroemung zugewandte Kuesten werden abgetragen, Steilufer bleiben uebrig. Im Stroemungsschatten hingegen bilden sich Sandzungen, die sich allmaehlich ausdehnen und Teile der Ostsee abtrennen. Es entstehen Lagunen, Bodden oder Haffe, die langsam zuwachsen und verlanden. Die Ostsee ist eines der groessten Brackwassermeere. Infolge ihrer Salz- und Sauerstoffarmut reagiert sie hochempfindlich auf Belastungen. Schnell bleibt ihr die Luft weg. In der Ostsee mischen sich Suesswasser aus den Zufluessen und Salzwasser aus der Nordsee. Somit bietet sie Lebensraum fuer Arten, die beides vertragen. In Seegraswiesen, Laichkrautwaeldern oder Blocksteinfeldern, auf Kies und Sand leben Flunder, Hering, Hornhecht und Barsch. Im Boden stecken Sandklaffmuscheln, Schlickkrebse und Meeresringelwuermer. Miesmuscheln bilden Baenke und werden zu Nischen fuer Seepocken oder Garnelen. Auf Blasentangaesten siedeln Polypen und Schnecken. Seenadeln und Ohrenquallen treiben durchscheinend durch diese faszinierende Unterwasserwelt. In den Schilfzonen der Boddenkuesten laichen Stichlinge, und auch der Fischotter hat dort seine Bauten. Die flachen Windwatten werden von Kranichen, Watvoegeln und Enten als Rueckzugsraeume oder Speisekammern aufgesucht. In ruhigen Zeiten - leider nur noch extrem selten - ist auch einmal eine einzelne Robbe zu entdecken. Neben der Verschmutzung durch Schadstoffeintraege aus der Landwirtschaft oder den Siedlungen, der Kiesgewinnung oder Baggergutverklappung unter Wasser, gefaehrdet heute der Tourismus auf dem Wasser und an den Kuesten die noch weithin unbekannten Unterwasserlebensraeume. Surfer scheuchen Tiere auf, Bootsschrauben zerstoeren Laichkrautwaelder, Anker brechen Miesmuschelbaenke. Durch Bautaetigkeit im Kuestenbereich werden dynamische Lebensraeume verdraengt. Der Wert des Lebensraums Ostsee hat alle Anrainerstaaten zusammengefuehrt und die Helsinki-Konvention zum Schutz der Ostsee verabschieden lassen. Auf Betreiben des WWF und anderer Expertengruppen hat man sich im Rahmen der Konventionsarbeit unter anderem auf die Empfehlung geeinigt, in der gesamten Ostsee ein Netz aus Meeresschutzgebieten aufzubauen, um die wichtigen Unterwasserlebensraeume zu erhalten.
Das Projekt "G1-FE-Stoffeinträge in der deutsche Ostsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Das Vorhaben soll im Pilot-Gebiet Untertrave/Lübecker Bucht Informationen über den Gewässerzustand (z.B. Schadstoffe, ökotoxikologische Wirkungen, Nährstoffe, defizitärer Sauerstoffhaushalt) bereitstellen und den Einfluss von Baggeraktivitäten auf die Sediment- und Wasserqualität benennen. Die besonderen Herausforderungen bei der Bearbeitung dieses Vorhabens sind zum einen die hohe Prozessdynamik im Bereich des Pilotgebiets der Untertrave im Mündungsbereich und zum anderen die neuen rahmenrechtlichen Vorgaben für den Umgang mit Baggergut, die aus der MSRL und WRRL folgen. Weiterhin stellen neben der Schadstoffbelastung vor allem die Nährstoffgehalte und die hohen Gehalte organischen Materials in den Mudden sowie der häufig kritische Sauerstoffgehalt ein Problem für die regelmäßige Unterhaltung dar. Das Projekt wird vertiefte Kenntnisse über die vorhandene stoffliche Situation im Pilotgebiet und ein verbessertes Verständnis der sie beeinflussenden Faktoren sowie von Transport- und Stoffumsetzungsprozesse liefern. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine Abschätzung der potenziellen Risiken, die bei der Gewässerunterhaltung auftreten können und sind wichtige Voraussetzung für die weitere Entwicklung von Handlungsstrategien der WSV im Bereich der deutschen Ostseeküste.
Das Projekt "Citizen Science: Sailing for Oxygen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Citizen Science ist ein wechselseitiger Prozess, bei dem die Bürgerinnen und Bürger integraler Bestandteil der Weitergabe von Ergebnissen und Erkenntnissen innerhalb der breiteren wissenschaftlichen Gemeinschaft werden. Im Rahmen dieses Projekts werden die Möglichkeiten der Ozean Citizen Science untersucht und gemeinschaftlich weiterentwickelt, so dass diese eine Rolle bei der Generierung von Wissen spielen kann. Die Zusammenarbeit mit Seglern und Sportbootfahrern in der südlichen Ostsee wird wichtige Daten über den Zustand der Wassersäule liefern, wobei der Schwerpunkt auf der Sauerstoffverteilung liegt. Es ist bekannt, dass es in diesem Gebiet vermehrt zu Sauerstoffmangel kommt, insbesondere im Spätsommer und Herbst, wenn der Sauerstoff verbraucht ist und die stabile Schichtung der Wassersäule die Zufuhr von Sauerstoff aus der Atmosphäre verhindert. Diese sauerstoffarmen Bedingungen haben tiefgreifende Auswirkungen auf marine Ökosysteme und die Fischerei. Messgeräte werden bereitgestellt, die von den Besatzungen der Yachten bei Passagen in diesem Gebiet ins Meer abgesenkt werden können. Die Messgeräte-Einheit wird mit einem einfachen Ruten- und Rollensystem herabgelassen, die Daten der Messgeräte werden mit Hilfe einer App auf das Mobiltelefon übertragen, und in Echtzeit an ein Datenverwaltungsportal übermittelt. Die Messgeräte-Einheiten werden in einer Reihe wichtiger Yachthäfen in der Region stationiert. Die Bootsführer können eine Einheit in einem Hafen ausleihen und ihn bei ihrer Ankunft in einem anderen Hafen des Netzwerks zurückgeben.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Lehrbereich Wasserwesen durchgeführt. Zu den Spätfolgen des Braunkohletagebaus in Deutschland gehört die großflächige Eisen- und Sulfatbelastung von Grund- und Oberflächenwässern. Erstes Ziel des SULFAMOS-Projektes ist es, ein Verfahren auf Basis der kontinuierlichen Vorwärtsosmose zu entwickeln und zu demonstrieren, um Sulfat aus Abwässern, Oberflächen- und Grundwässern abzureichern, so dass sie als Bewässerungs- und Trinkwasser nutzbar sind. Zweites Ziel ist es, das in Form von Gips ausgefällte Sulfat als Rohstoff nutzbar zu machen. Das Gesamtvorhaben beinhaltet die Entwicklung eines neuen Typs Hohlfasermembran mit robuster Außenbeschichtung, Entwicklung eines Tauchmoduls für diese Membranen und Entwicklung einer Verfahrenskombination aus Membranmodul und einem Fällungsmodul, das einen kontinuierlichen Betrieb ohne Verblocken der Membranen ermöglicht. Anhand einer Demonstrationsanlage sind das Verfahren im Feld zu testen und die Produkte Wasser und Gips hinsichtlich ihrer Verwendungsmöglichkeiten zu qualifizieren. Hierfür erfolgen im vorliegenden Teilvorhaben hydraulische und chemische Untersuchungen der Membranmodule zur Gewinnung von Daten für hydraulische und hydrochemische Simulationen zur Auslegung und Optimierung der Module und des Gesamtverfahrens. Mit anoxischem, eisen- und sulfathaltigem Grundwasser werden Laborversuche zur Wasseraufbereitung durchgeführt. Ein Schwerpunkt ist die Wasseranalytik für die Projektpartner, insbesondere im Rahmen der Praxistests. Insbesondere wird der Einfluss von Störstoffen (Phosphat, Huminstoffe) auf die Verfahrenskombination im Praxisbetrieb untersucht. Der gewonnene Gips wird charakterisiert, die erwartete Färbung durch Fe und Entfärbungsschritte untersucht und das Einsatzpotential im Bauwesen mit Herstellern und Nutzern bewertet.
Das Projekt "Die Kliesche als Umweltindikator in der Nordsee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GKSS-Forschungszentrum Geesthacht GmbH durchgeführt. Experimentelle und Feld-Untersuchungen sowie Literaturstudie zur Bestimmung des Einflusses von Krankheiten auf Sterblichkeit und Wachstum sowie des Einflusses von Sauerstoffmangel auf Populationsgroessen der Kliesche.
Das Projekt "3D-Organoide als in vitro-Modelle zum Ersatz von Tierversuchen in der Schlaganfallforschung, TP A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Institut für Anorganische Chemie, Arbeitsgruppe Festkörperchemie Prof.Dr. Matthias Epple durchgeführt. In der modernen Medizin stellt der Schlaganfall die häufigste Frühinvaliditätsursache dar und ist nach Herz-Kreislauf-Erkrankungen die zweithäufigste Todesursache in Deutschland. Die experimentelle Schlaganfallforschung ist heute im Wesentlichen auf Tiermodelle angewiesen, wobei jährlich weltweit alleine zu diesem Zweck schätzungsweise mehr als 200.000 Tierversuche durchgeführt werden. Durch die Etablierung eines Organoid-Gehirnmodells soll ein adäquates in vitro-Modell zum Ersatz einer großen Zahl von Tierversuchen entwickelt werden. Das Modell-Organoid beruht auf der dreidimensionalen Anordnung von bis zu sechs neurologisch relevanten Zelltypen (z.B. Astrozyten, Neuronen, Perizyten, Endothelzellen, Mikrogliazellen, Oligodendrozyten) in einem Gewebeverband, an dem beispielsweise der Einfluss der Hypoxie-Ischämie auf die Integrität der Blut-Hirn-Schranke und die Reorganisation des Organoids getestet werden kann. Unter Zuhilfenahme (auch fluoreszierend markierter) extrazellulärer Vesikel, die sich in den letzten Jahren als vielversprechende Therapieoption des Schlaganfalls erwiesen haben, soll dieses Organoidsystem im vorliegenden Projekt als Schlaganfall-Modellsystem validiert werden.
Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Mikrobiologie durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens ist es ein tieferes Verständnis des Metabolismus und des Energiestoffwechsels von Pseudomonas putida unter umwelt- und biotechnologierelevanten Bedingungen zu erhalten. Dies wird mittels eines systembiologischen Ansatzes erreicht und soll auch zur Konstruktion optimierter P. putida Stämme führen. Das Metabolom von P. putida wird systematisch und unter diversen Stressbedingungen mit verschiedenen Mutanten untersucht. Mit Transkriptom- und Proteomuntersuchungen wird die spezifische Stressantwort von P. putida auf Sauerstoffmangel und ähnliche Zustände, die zu einem Energiemangel führen, untersucht. Die experimentellen Daten werden zur Konstruktion genregulatorischer und metabolischer Netzwerke verwendet, die zu einem tieferen Verständnis des P. putida Stoffwechsels führen und so die Konstruktion optimierter Stämme ermöglichen. Parallel wird die Datenbank SYSTOMONAS zur Speicherung und Analyse der erzeugten experimentellen Daten aller Projekteilnehmer angepasst. Die experimentellen Daten werden die Konstruktion biotechnologisch relevanter Stämme erlauben, die wie die systembiologischen Datenbanken industriell genutzt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ - Department Seenforschung, Arbeitsgruppe Seen-Mikrobiologie durchgeführt. Wichtige und bisher wenig untersuchte Teile des Gewässersystems sind Talsperren und Stauhaltungen, deren Mikroplastik-Belastung und Senkenfunktion aufgeklärt werden soll. Eine besondere Bedeutung bei Transport und Sedimentation von Mikroplastik wird den darauf wachsenden Biofilmen zugeschrieben. Sie können die Dichte der Partikel direkt verändern und zur Aggregation beitragen. Dies beeinflusst die Sedimentation und mögliche Wirkungen der Partikel auf Biozönosen des Plankton oder Benthos. Es gilt herauszufinden, wie verschiedene Umweltbedingungen (belichtet/dunkel, oxisch/anoxisch) auf die Kolonisierung von Mikroplastik wirken und welche Folgen Milieuwechsel auf die Biofilme und das Sinkverhalten der Partikel haben. Ziel ist, Eliminationspfade für Mikroplastik zu identifizieren und die Verteilung in Gewässerkompartimenten und aquatischen Biozönosen zu erklären, um eine mögliche Selbstreinigung der Gewässer hinsichtlich Plastik zu bewerten. Die Verteilung verschiedener Polymerpartikel in Talsperren und Stauhaltungen wird mittels Sedimentkern-Transekten und Wasserproben nahe dem Querbauwerk quantifiziert. Die Ergebnisse werden mit Sedimentationsraten (gesamt + Mikroplastik) in Beziehung gesetzt. Der Einfluss von Licht, Redoxmilieu und Expositionszeit auf die Besiedlung und Sedimentation wird im Labor mit kommerziellen Partikeln in Forschungsqualität getestet. Dabei kommen natürliche Talsperrenwässer und definierte Modellwässer zum Einsatz. Zur Besiedlung dienen die natürliche Mikroorganismengemeinschaft und aus den Gewässern isolierte Bakterien. Verschiedene Zelltypen und die extrazelluläre organische Substanz der Biofilme werden mit Konfokaler Laserscanning-Mikroskopie analysiert und mit den Ergebnissen von im Freiland exponierten Partikeln abgeglichen. Auswirkungen von Milieuwechseln auf Masse und Zusammensetzung der Biofilme sowie mögliche Ablösung von Organismen oder Ausfällungen werden im Labor simuliert und hinsichtlich des Sedimentationsverhaltens bewertet.
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