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The functioning and role of water channels in plant cell membranes

Das Projekt "The functioning and role of water channels in plant cell membranes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bayreuth, Bayreuther Institut für Terrestrische Ökosystemforschung, Lehrstuhl für Pflanzenökologie durchgeführt. Um zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen zu gelangen, die den Wasserfluss in der Pflanze regulieren, wird die Funktion von Wasserkanalproteinen in der Zellmenbram höherer Pflanzen in Kooperation mit dem CNRS in Gif-sur-Ivette, Frankreich, untersucht. Es werden in Bayreuth entwickelte Techniken eingesetzt, um Wasserflüsse auf der Ebene einzelner Zellen zu erfassen. Der französische Partner übernimmt die molekulare Charakterisierung der Aquaporine, wobei als Modellsystem Mutanten von Arabidopsis und Suspensionskulturzellen von Tabak eingesetzt werden. Der Einfluss hoher Salinität auf die Aktivität der Kanäle wird untersucht.

Ablagerungen partikulären Materials im Litoral des Müggelsees, deren Bildung, Verbleib und Bedeutung für das Ökosystem im plankton- und im makrophytendominierten Zustand

Das Projekt "Ablagerungen partikulären Materials im Litoral des Müggelsees, deren Bildung, Verbleib und Bedeutung für das Ökosystem im plankton- und im makrophytendominierten Zustand" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Flachseen können bei mittlerer Nährstoffbelastung zwischen relativ stabile Zustände einnehmen, den makrophytendominierten mit klarem Wasser und den planktondominierten mit trübem Wasser. Die Stabilität beider Zustände sowie der Übergang von einem zum anderen wird vor allem durch das partikuläre Material beeinflußt. Eine wichtige Rolle spielt dabei der ufernahe Flachwasserbereich (Litoral). Geringer räumlicher Abstand zum Sediment und extrem stark wechselnde hydrodynamische Bedingungen führen zu intensivem Stoffaustausch, z.B. durch Sedimentation und Resuspension großer Mengen toten und lebenden Materials. Die Austauschbedingungen im Litoral werden in starkem Maße durch die Makrophyten modifiziert, da diese die Hydrodynamik sowohl großräumig als auch an den einzelnen Grenzflächen mitbestimmen. Außerdem stellen die Blätter der Submersen selbst bedeutende zeitweilige Ablagerungsflächen dar, mit denen ein intensiver Austausch stattfinden kann. Über die Geschwindigkeit dieser Prozesse, die Höhe der Ablagerungen und ihre Wirkungen auf die Biozönose und auf den Nährstoffhaushalt ist noch zu wenig bekannt, um deren Rolle bezüglich der Bistabilität beurteilen zu können. Mit Hilfe neuartiger flacher Sedimentfallen, einer Resuspensionsglocke und anderen Methoden wird es möglich werden, bisher nicht zugängliche Größen zu quantifizieren und in Kooperation mit den Partnern innerhalb des Gemeinschaftsprojektes das gegenwärtige Übergangsverhalten des Müggelsee-Ökosystems zum makrophytendominierten Zustand zu verstehen, Prognosen abzugeben und ggf. auch Empfehlungen für Maßnahmen abzuleiten.

Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)

Das Projekt "Numerische Simulation der Dynamik von Flüssigschlick (MudSim)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Problemstellung und Ziel: In vielen Bereichen der Deutschen Küste führt eine zunehmende Verschlickung von Häfen, Hafenzufahrten und Teilabschnitten der Ästuare zu hohen Unterhaltungskosten. Besonders in strömungsberuhigten Zonen akkumuliert der Schlick und konsolidiert letztendlich. Diese konsolidierten Schlickschichten sind nur mit hohem Aufwand zu mobilisieren oder abzutragen. Fragestellungen des Suspensionstransports werden mit hydrodynamischen numerischen Modellverfahren untersucht. Die derzeitig etablierten und erprobten Modellverfahren sind jedoch kaum in der Lage die Dynamik von Flüssigschlick (fluid mud, hochkonzentrierte Schlicksuspension) zu simulieren. Dies begründet sich in den besonderen rheologischen Eigenschaften von Flüssigschlick. Das Fließverhalten von Flüssigschlick entspricht nicht einem Newtonschen Fluid, wie Klarwasser. Jedoch basieren die hydrodynamischen numerischen Modelle in der Regel auf diesem Ansatz. In diesem Forschungsprojekt soll daher ein bestehendes und bewährtes hydrodynamisches Modellverfahren für die Simulation von Flüssigschlick erweitert werden. Bedeutung für die WSV: Mit Hilfe des Verfahrens MudSim sollen zukünftig erforderliche Maßnahmen auch in ihrer Wirkung auf Schlicktransport und Schlickakkumulation untersucht werden können, um Bau- und Unterhaltungsmaßnahmen im Hinblick auf die Minimierung dieser Prozesse ausrichten zu können. Zudem sollen hiermit bestehende und zukünftige Managementstrategien zur Umlagerung und Unterbringung hoch konzentrierter Schlicksuspensionen und konsolidierter Schlicke verbessert werden. Untersuchungsmethoden: Grundlegend für die Entwicklung neuer Methoden zur numerischen Simulation von Flüssigschlick sind die Erforschung rheologischer Eigenschaften und die Bestimmung der charakterisierenden Parameter zur Beschreibung von Flüssigschlick. Einer der wichtigsten charakterisierenden Parameter für das Verhalten von Flüssigschlick ist der Feststoffgehalt, bzw. die dazu proportionale Dichte. Dieser Parameter wird für die numerische Modellierung genutzt, indem der Wasserkörper und die Schlicksuspension in Schichten gleicher Dichte unter Annahme einer stabilen Schichtung unterteilt werden. Diese Schichten gleicher Dichte, Isopyknen, bilden die vertikale Diskretisierung im Modell. Jeder Isopykne wird ein bestimmtes rheologisches Verhalten (Newtonsches, nicht-Newtonsches Fluid) zugeordnet. Der konzeptionelle isopyknische Modellansatz ist besonders für die Modellierung stark geschichteter Strömungen geeignet. Das isopyknische Modell ist um die entscheidenden Transportprozesse wie Deposition, Konsolidierung, Entrainment und Fluidisierung sowie um rheologische Ansätze für Schlicksuspensionen zu erweitern. Die Rheologie von Flüssigschlick wird über den Spannungstensor im Modell realisiert. Durch rheometrische Laboruntersuchurigen werden Zusammenhänge von Schubspannung und Scherrate sowie Viskosität und Scherrate in Abhängigkeit von der Suspensionskonzentration ermittelt. usw.

Zyklon Apex

Das Projekt "Zyklon Apex" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Apparatebau, Mechanische Verfahrenstechnik und Feuerungstechnik durchgeführt. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Stroemung im und unter dem Apex mit moderner Technik zu vermessen und mit CFD zu simulieren. Dadurch wird die Stroemung und der Abscheidevorgang im Staubbunker besser verstanden und es kann eine Empfehlung fuer guenstige Ausfuehrungsformen bei verschiedenen technischen Voraussetzungen gegeben werden. Fuer die Abscheidung feiner Partikel im Staubbunker wird die Agglomeration als mitentscheidender Effekt genannt, jedoch nie quantifiziert. Mit Hilfe eines 'Long Distance' Mikroskops, einer intensiven Laserbeleuchtung und einer CCD-Kamera wird dieser Frage nachgegangen, indem von den suspendierten Staubpartikeln unterhalb des Apex - bevor sie sich ablagern - Bilder aufgenommen werden. Durch Verwendung verschiedener Staubmaterialien wird der Einfluss der Stoffart auf die Agglomeration untersucht. Drei der ausfuehrlich vermessenen Zyklone werden fuer die experimentellen Bedingungen der an der TU Braunschweig vorhandenen Zyklonpruefanlage fuer hohe Temperatur und hohen Druck gebaut und ihre Abscheideverbalten bei diesen Bedingungen geprueft.

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