Das Projekt "Analyse der Schwimmleistung und des Schwimmverhaltens relevanter Zielfischarten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Um die Durchgängigkeit in den Bundeswasserstraßen für Fische zu gewährleisten, ist eine genaue Kenntnis über die Schwimmleistungen der vorkommender Fischarten und der unterschiedlichen Altersklassen notwendig. Die Schwimmleistungen sind zum einen durch Schwimmgeschwindigkeiten als auch die Ausdauer der Fische charakterisiert. Diese Werte stellen physiologische Grenzwerte dar, welche die spezifischen Fische maximal leisten können. Solche Daten sind bei der Planung, aber auch bei der Funktionskontrolle von Fischaufstiegsanlagen von enormer Bedeutung, um die Durchgängigkeit der Anlage abzuschätzen. Im Unterwasser von Querbauwerken als auch in Fischaufstiegsanlagen treten im Vergleich zu frei fließenden Strecken veränderte hydraulische Parameter auf, z.B. erhöhte Turbulenz, was die Schwimmleistung beeinflusst. Daher soll der Einfluss der Turbulenz auf die Schwimmleistung und das Schwimmverhalten der Fische untersucht werden. Einige Fischarten zeigen bei der Wanderung in Flüssen ein Schwarmverhalten. Es wird bislang vermutet, dass Fischschwärme andere geometrische und hydraulische Rahmenbedingungen für das Durchschwimmen von Fischaufstiegsanlagen benötigen als einzeln schwimmende Fische. Dafür sollen zunächst das Schwarmverhalten von einheimischen Fischarten in Fließgewässern charakterisiert werden. Des Weiteren soll geklärt werden, inwieweit sich das Schwimmen in Schwärmen auf die Nutzung von Fischaufstiegsanlagen auswirkt.
Das Projekt "Empfindliche Parameter bei der Entwicklung von toxikologischen Langzeittests an Fischen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Strahlen- und Umweltforschung, Institut für Toxikologie und Biochemie, Abteilung für Toxikologie durchgeführt. Quantitative Verhaltensparameter haben sich als hoch empfindliche Indikatoren fuer Wirkungen von Chemikalien in niedrigen Konzentrationen gezeigt. Verschiedene Verhaltensweisen reagieren verschieden empfindlich auf chemische Noxen. Die Reihenfolgen der Verhaltensweisen in ihrer Empfindlichkeit sind stoffspezifisch unterschiedlich. Unter den bisher bekannten Verfahren zur quantitativen Verhaltensmessung wurde keines gefunden, das den Anforderungen Reproduzierbarkeit, Praktikabilitaet und Wirtschaftlichkeit fuer eine Anwendung in oekotoxikologischen Testverfahren genuegt haette. Es liess sich auch keine geeignete Methode daraus weiterentwickeln. In Zusammenarbeit mit der GSF und der Metacom Gesellschaft fuer Datensysteme, Muenchen, wurde ein Geraet entwickelt, das in der Lage ist, nicht nur die Bewegungsaktivitaet, sondern auch die Schwimmhoehe, die Zahl der Kehrtwendungen und das Schwarmverhalten von Fischen im gleichen Messvorgang zu erfassen. Es wird vorgeschlagen, in einer weiterfuehrenden Untersuchung dieses Messverfahren fuer die Fischtests der Stufen 1 und 2 ChemG nutzbar zu machen.
Das Projekt "Untersuchungen zur Reaktion und Orientierung von Fischen gegenueber Umweltparametern. Reduktion der Umweltbelastung aus Aquakulturanlagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Meereskunde durchgeführt. Die Reaktionen von Fischen, die auf veraenderte Umweltbedingungen treffen, werden im Labor und in situ untersucht. Hierzu wurde ein schwimmendes Laboratorium (ATOLL) installiert (Schenkung ATOLL-GmbH, Umbau Erstfinanzierung BMFT, jetzige Finanzierung VW-Stiftung). Das Labor wird in Gebiete mit starken Fluktuationen von Umweltgroessen geschleppt und erlaubt dort die Analyse des Verhaltens von Fischen ueber lange Zeit. Zusaetzlich wurden Untersuchungen mit einem kleinen, privat finanzierten Segelboot durchgefuehrt, in dessen Bug ein Unterwasserfenster montiert ist; durch diesen Versuchsansatz gelang es, so dicht an Heringsschwaerme heranzukommen, dass mit hochaufloesenden optischen und akustischen Geraeten das Verhalten dieser wichtigen Nutzfischart quantitativ im Meer erfasst werden konnte. Diese schwimmenden Messplattformen wurden vor dem Kraftwerk Kiel Ost, im Schleusenbereich Kiel Holtenau und in der Flensburger Foerde eingesetzt. In der Flensburger Foerde, die horizontal geschichtet ist und ueber Monate hinweg anoxisches Tiefenwasser aufweist, wurde zB untersucht, wie die Fische reagieren, wenn sie mit derartigem Wasser in Kontakt kommen. Hierzu wird zB das Verhalten eines Fischschwarmes registriert, der in einem Versuchs-Netzkaefig kreist, bei langsamem Absenken des Kaefigs in das Tiefenwasser. Dabei werden simultan die Veraenderungen der Umweltparameter elektronisch registriert. Aehnliche Ansaetze wurden in Abwasserfahnen und Abstromfahnen von Kuehlwassernutzern realisiert. In Holtenau wurde das Suchverhalten von wandernden Heringsschwaermen in Relation zum Kanalwasser analysiert. Ziel ist ein oekotoxikologisches in-situ-Testverfahren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Schwarmverhalten und modules Sensorkonzept für MONSUN" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Lübeck, Sektion Informatik/Technik, Institut für Technische Informatik durchgeführt. Motivation: Gewässer vor versehentlicher und vorsätzlicher Verschmutzung zu schützen ist extrem schwierig. Da es mit heutigen Mitteln technisch kaum möglich ist, Ursachen von Kontaminationen zu lokalisieren, ist insbesondere die Hemmschwelle für die Verklappung von giftigen Substanzen in Flüsse und Meere gering. Alleine in der Ostsee werden jährlich 500 bis 700 illegale Öleinleitungen von Schiffen festgestellt. Durch Probennahmen am Ufer, von Booten und durch Taucher kann eine effektive großflächige Überwachung jedoch nicht realisiert werden. Ziele und Vorgehen: Kleine, kostengünstige autonome Unterwasserfahrzeuge sind in der Lage, automatisierte Messungen durchzuführen. Sie können selbstständig große Flächen überwachen und Ursachen von Verschmutzungen lokalisieren. Ziel des Projekts MoSAIk ist es, ein Unterwasser-Überwachungssystem zu konzeptionieren, das mit flexibler Sensorik, z. B. zur Detektion von Schweröl oder giftigen Chemikalien, ausgestattet ist. Als Plattform für das Messsystem dienen dabei unbemannte Unterwasserfahrzeuge. Durch die Kombination von neuartigen Miniatursensoren, innovativer Unterwasserkommunikation und intelligenten Planungsalgorithmen sollen diese Messsysteme in die Lage versetzt werden, zielgerichtet und effektiv als Schwarm zu arbeiten. Innovationen und Perspektiven: Eine dauerhafte Überwachung der Wasserqualität, beispielsweise in Hafengebieten, kann verhindern, dass Chemikalien illegal entsorgt werden, da das Risiko der Aufdeckung der Straftat groß ist. Das autonome System bietet darüber hinaus die Möglichkeit, auch unbeabsichtigte Verschmutzung im Frühstadium zu erkennen und damit gegebenenfalls größere Umweltkatastrophen zu verhindern.
Das Projekt "Schwarmverhalten von Gasblasen in Newtonschen und Nichtnewtonschen Fluiden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Fachgebiet Umweltverfahrenstechnik durchgeführt. Erarbeitung eines Modells zur Beschreibung der Aufstiegsgeschwindigkeit von Gasblasen im Schwarm. Bisher konnte bereits gezeigt werden, dass derzeit gueltige Berechnungsansaetze eine um bis zu 40 Prozent zu geringe Schwarmgeschwindigkeit ausweisen. Durch eine verbesserte Modellierung soll die Berechnung von Stoffaustauschprozessen und die Auslegung von Stoffaustauschapparaten wesentlich verbessert werden.
Das Projekt "Nichtlineare Dynamiken, Schwarmverhalten und Emergenzphänomene im sozio-ökonomischen und sozio-ökologischen Kontext" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Ilmenau, Institut für Wirtschaftsinformatik, Fachgebiet Wirtschaftsinformatik für Dienstleistungen (WI2) durchgeführt. Die zu bearbeitende Dissertation soll einen wesentlichen Beitrag betreffend Fragestellungen zum Entstehen sogenannter emergenter Phänomene im organisationalen und gesellschaftlichen Umfeld leisten. Besonderes Interesse gilt dabei nichtlinearen Dynamiken und der wechselseitigen Beeinflussung zahlreicher Individuen. Ein anschauliches Alltagsszenario hierfür ist bspw. das Entstehen eines Staus 'aus dem Nichts'. Die Arbeit wird sich mit Komplexitätsphänomenen beschäftigen, die dem Muster 'Das Ganze ist mehr als die Summe der Teile' entsprechen. Diese Prinzipien lassen sich ebenfalls auf ganze Gesellschaften übertragen. Neuer Ansatz der Dissertation ist die Einbeziehung der Mikroebene von Gesellschaften (einzelne Individuen und deren Handlungen) sowie ihrer Umwelt (Umweltgüter wie bspw. Wasser, Luft, sonstige Ressourcen, Abfälle) bei ihrer Modellierung und Analyse. Aus Sicht des Emergenzgedanken lässt sich nur so ein schlüssiges Bild über die Entwicklung dieser Systeme mit ihren komplexen Zusammenhängen schaffen. Bisherige Ansätze perfekter Information und individual-rationaler Entscheidungen, sowie das automatische Entstehen eines Gleichgewichtszustands werden aufgrund plausibler Schlüsse und empirischer Erfahrungen in Frage gestellt. Die Existenz dynamischer, komplexer Entwicklungen wird akzeptiert und entgegen den bisherigen, v.a. In der Makroökonomie verbreiteten, mathematischen Ansätzen der Gleichgewichtsfindung mit einbezogen. Die Untersuchungen sollen letztendlich zeigen, unter welchen Rahmenbedingungen und mit welchen (möglichst einfachen) Anreizsystemen sich eine nachhaltige Gesellschaft innerhalb akzeptabler Schranken der dynamischen Entwicklung erreichen ließe. Dazu müssen insbesondere Fragen im Zusammenhang mit der korrekten Bewertung von Umweltgütern sowie der Einführung dieser Bewertungssysteme untersucht werden. Dabei sollen sehr einfache Anreizmechanismen und Regeln im Sinne des Schwarmgedanken gefunden werden. Den methodischen Ansatz hierfür bildet eine sogenannte Multiagentensimulation, die mit Hilfe vieler tausender, autonomer Bausteine (Agenten), denen ein psychologisches Verhaltensmodell zugrunde liegt, die Abbildung einer gesamten Gesellschaft im Detail ermöglicht. Umfangreiche Parameterläufe werden durchgeführt, um Schwellenwerte im Zusammenhang mit der Verfestigung gesellschaftlichen Handelns und makroökonomischer Verlaufsmuster zu finden.
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