Das Projekt "Investigation of reactive halogen species in a smog chamber and in the field" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. The objective of the proposed activities as part of the DFG research group HaloProc is the investigation of Reactive Halogen (RH) chemistry in the atmosphere by Differential Optical Absorption Spectroscopy. The importance of RH includes the destruction of ozone, change in the chemical balance, increased deposition of toxic compounds (like mercury) and potential indirect effects on global climate. In our laboratory experiments we observed events of 'Bromine Explosion' (auto catalytic release of reactive bromine from salt surfaces - key to ozone destruction) that were strongly dependent on pH and humidity. Our measurements from field campaigns in Namibia/Botsuana, Southern Russia and Mauritania during HaloProc1 showed 1 to 2 orders of magnitude lower BrO and IO levels than expected based on previous observations at salt flats. Environmental conditions might have strong influence, which would be consistent with the smog chamber studies. One of the main questions of the second phase is under which conditions RH activation take place does. It is of great interest whether reactions of chlorine and iodine compounds on salt surfaces are similar to those of bromine, and whether different RH compounds interact with each other. In addition, oxides of nitrogen might be important for their role in the reactivation of RH. Proposed field campaigns in Namibia and South Russia will allow us to investigate the sources, sinks and transformations of RH compounds. This work will be complemented by corresponding smog chamber experiments with measurements of different halogen oxides as well as photochemical model calculations.
Das Projekt "Analyse der Ökologie und Virulenz von Legionella spp. Populationen von Süßwassersystemen in Deutschland, Palästina und Israel - Phase 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH durchgeführt. Bacteria of the genus Legionella cause waterborne infections resulting in severe pneumonia. In Europe, 70% of the cases of the so-called Legionnaires disease (LD) originate from strains of L. pneumophila serogroup (Sg) 1, 20% from other L. pneumophila serotypes and 10% from other Legionella species. In contrast, in the Middle East most legionella infections are due to L. pneumophila Sg3. The overall objective of this project is to advance current knowledge on the ecology of legionella in freshwater systems, the environmental factors affecting their occurrence, virulence potential and infectivity and to understand their transmission to humans. We will analyze the major environmental factors regulating the abundance of legionella, such as grazing and assimable dissolved organic carbon, because the occurrence of these heterotrophic bacteria in aquatic habitats is highly dependent on these factors. We will use an integrated molecular approach based on highresolution diagnostics of environmental samples and clinical isolates to determine the abundance, activity and virulence potential of Legionella populations in-situ. Combining environmental and molecular epidemiological data, we aim at understanding the link between ecology and population dynamics of legionella and cases of LD. The project will result in a novel understanding of the molecular epidemiology of legionella and provide new surveillance tools and strategies to prevent LD.
Das Projekt "Scientific support of the Sino-German GTZ program 'Sustainable Management of forests in Western China', in particular the activities of component 2 'Sustainable Forestry'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Waldbau-Institut durchgeführt. In China, as in many other parts of the world, huge parts of the primary forests already have been destroyed, which has serious economic, environmental and social impacts. In the attempt to diminish these problems and to stimulate a sustainable development of the forest sector, the Chinese government defined a forest policy characterized mainly by two strategic components: (1) investments in afforestation and reforestation and (2) a logging ban for the remaining natural forests. But, although China planted more than 16 Mio ha new forests, there is still a yearly gap of 70 Mio m3 timber and pulpwood. In addition in the rare cases of effective law enforcement, the logging ban provoked significant problems for the forest dependent poor local population. Taken this situation into account, this project has a closer look at a third option, to transform more than 50 Mio ha degraded primary and secondary forests into sustainably managed stands. Their management based on natural dynamic and avoiding large-scale cuts would offer an opportunity to effectively enhance and use their existing production potential, while maintaining biodiversity and protecting environmental resources, such as water which is especially important in many regions of China. Above all, sustainable management of these forests would help to satisfy the demands of the local population especially in remote hilly regions and thus would help to alleviate poverty. The Component 2 of the GTZ Sino-German Program 'Sustainable Management of Forests in Western China' aims at supporting the sustainable development of the forest sector in China taking into view, the maintenance of Chinese natural and planted forests and its economic and social function. The Chinese Academy of Forestry (CAF) is the strategic partner of this component. The Institute of Silviculture will provide scientific support and technical advice to Component 2, in particular through (1) providing advice in strategic and technical questions, (2) doing research on the concept of 'close-to-nature forestry' and by (3) offering possibilities for training.
Das Projekt "Aus der Atmosphäre in den Boden - wie Druckfluktuationen den Gastransport im Boden beeinflussen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Bodenökologie durchgeführt. Gasaustausch findet in der Atmosphäre primär durch turbulenten und laminaren Fluss statt. Im Boden dagegen spielt advektiver Gastransport eine untergeordnete Rolle, stattdessen dominiert Diffusion die Transportprozesse. Trotz der Unterschiedlichkeit und scheinbaren Unabhängigkeit dieser Prozesse wurde während Freilanduntersuchungen ein Anstieg von Gastransportraten im Boden um mehrere 10 % während Phasen starken Windes beobachtet. Dieser Anstieg ist auf wind-induzierte Druckfluktuationen zurückzuführen, die sich in das luftgefüllte Porensystem des Bodens fortpflanzen und zu einem minimal oszillierenden Luftmassenfluss führen (Pressure-pumping Effekt). Durch den oszillierenden Charakter des Luftmassenflusses ist der direkte Beitrag zum Gastransport sehr gering. Die damit einhergehende Dispersion führt jedoch zu einem Anstieg der effektiven Gastransportrate entgegen des Konzentrationsgradienten. Wird der Pressure-pumping (PP) Effekt bei der Bestimmung von Gasflüssen mit der Gradienten- und Kammermethode nicht berücksichtigt, kann dies zu großen Unsicherheiten in der Bestimmung von Bodengasflüssen führen. Insbesondere für das langfristige Monitoring von treibhausrelevanten Gasflüssen stellen diese Unsicherheiten ein zentrales Problem dar. Wir stellen vier Hypothesen auf:(H1) Der PP-Effekt ist abhängig von Bodeneigenschaften.(H2) Die Ausprägung von Luftdruckfluktuationen ist abhängig von der Rauigkeit verschiedener Landnutzungen (Wald, Grasland, landwirtschaftliche Kulturen, Stadt)(H3) Kammermessungen werden durch Luftdruckfluktuationen beeinflusst.(H4) Der Austausch und Umsatz von Methan in Böden von Mittelgebirgswäldern wird durch den PP-Effekt verstärkt. Die Hypothesen 1, 3 und 4 werden mittels Laboruntersuchungen von Proben verschiedener Böden und Bodenfeuchtebedingungen überprüft. Die Hypothese 2 wird durch Freilandmessungen an verschiedenen Standorten überprüft. Ziele des Vorhabens sind: (Z1) Modelle zu entwickeln, die die Quantifizierung des Einflusses der Bodenstruktur auf den PP-Effekt ermöglichen, (Z2) den Effekt der Oberflächenrauigkeit auf Luftdruckschwankungen zu quantifizieren, (Z3) Schwellenwerte zu definieren, die die Bestimmung von Standorten mit ausgeprägtem PP-Effekt ermöglichen, (Z4) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für Kammermessungen zu entwickeln, (Z5) Faktoren für die Berücksichtigung des PP-Effekts für die Gradienten Methode zu entwickeln, (Z6) den Einfluss des PP-Effekts auf die Methanaufnahme von Böden in Mittelgebirgswäldern zu bestimmen. Ein besseres Verständnis des bisher nur unzureichend untersuchten PP-Effekts wird wesentlich dazu beitragen, die Verlässlichkeit und Präzision von Messungen von Bodengasflüssen zu steigern, die die Grundlage für weitergehende Forschung darstellen.
Das Projekt "Life in cold oceans:activity dependent on extracellular ion regulation?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. in der Helmholtz-Gemeinschaft (AWI) durchgeführt. The physiological fundamentals of temperature dependent distribution limits in cold oceans are addressed as a precondition to understand ecological performance and ecosystem function. The study will focus on the specific role of extracellular ion concentration in setting limitations to lifestyle and life history evolution. The biogeography of marine crustaceans in cold oceans is related to the combined effects of extracellular Mg2+ levels (Mg2+)e and low temperature, which act synergistically to slow muscular activity in the cold. The highly active cephalopod molluscs may have overcome the constraint of high (Mg2+)e by slightly increasing the extracellular potassium concentration ((K+)e), thereby exploiting the antagonistic effects of magnesium and potassium. We attempt to develop quantitative knowledge of the temperature dependent effects of potassium and magnesium on animal life cycle resulting from changes in physiology performance, larval development, and growth rate. In addition, it appears most crucial to understand the biochemical mechanisms leading to the increased magnesium effect in the cold. Within the crustacean phyla this work will focus on the lithodid crabs. They are suitable for such studies since they have a wide distribution range north and south of the Antarctic convergence and thus covering a broad temperature regime. For comparable studies boreal reptant crabs and boreal and Antarctic natant shrimps will also be included. Within the cephalopod phyla we will concentrate on the boreal species Sepia officinalis to investigate principle mechanisms. Accordingly, the present study is intended to explore, from a more conceptual point of view, whether limitations in ion regulation capacities and costs may play a role in setting the levels of biodiversity observed in extant Antarctic marine fauna.
Das Projekt "Konstruktion einer cDNA-Bibliothek von Zellsuspensionskulturen von Kornrade (Agrostemma githago L.) zum Screening auf unbekannte P450-Sequenzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung, Biologie V, Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik durchgeführt. Pflanzliche Cytochrom-P450-Monooxygenasen (P450s oder CYPs) sind wichtige Enzyme des Sekundärmetabolismus. Sie spielen weiterhin eine große Rolle im Metabolismus von Xenobiotika - wie z.B. Pestiziden, insbesondere Herbiziden. Spezies-Unterschiede in der Aktivität bestimmter P450s zum Metabolismus von Herbiziden werden als der Mechanismus angesehen, der es toleranten Pflanzenspezies ermöglicht, gegenüber Herbiziden weniger empfindlich zu sein als andere. P450s, die im Pestizid-Metabolism involviert sind, üben vermutlich auch eine Funktion im Sekundär-Metabolismus aus. CYP73A1 z.B. ist die trans-Zimtsäure-Hydroxylase aus Jerusalem-Artichoke, die auch die Ring-Methyl-Hydroxylierung von Chlortoluron katalysiert, wie durch Expression ihrer cDNA in Hefe gezeigt wurde. Ein Wissenszuwachs über P450s, die in empfindlichen und toleranten Pflanzen vorkommen, und über molekulare Mechanismen, die den P450-katalysierten Metabolismus von Herbiziden in toleranten Pflanzen verantwortlich sind, kann zu einem Verständis der Herbizid-Resistenz und ihrer Entwicklung beitragen. Auf Grund seiner Toxizität war Kornrade (Agrostemma githago L.) in der Vergangenheit ein problematisches Unkraut in europäischen Getreidefeldern. Heutzutage ist die Pflanze fast ausgestorben - als Folge des Einsatzes von Herbiziden und einer verbesserten industriellen Saatgutreinigung. In Weizenfeldern, sind eine Reihe Herbizide effektiv gegenüber Kornrade (z.B. Triasulfuron, Diuron, Metribuzin, Dicamba + 2,4-D und Bromoxynil). Obwohl bislang über Resistenz bei Kornrade nicht berichtet wurde, sind Zellsuspensionskulturen der Kornrade in der Lage, die Herbizide Metamitron und Atrazin sowie das Xenoestrogen Nonylphenol zu metabolisieren. Die Metaboliten, die identifziert wurden, entstehen durch Dealkylierung und Hydroxylierung der aromatischen und aliphatischen Teilstrukturen der Ausgangsverbindungen. Da diese Reaktionen als typisch für P450-Enzyme im Metabolismus von Xenobiotika angesehen werden, kann man vermuten, dass P450s an der beobachteten Metabolisierung beteiligt sind. In Verlauf des Projektes wurde eine Plasmid-abhängige cDNA-Bibliothek von Kornrade-Zellsuspensionskulturen konstruiert, um unbekannte P450-Sequenzen zu isolieren. Um eine erhöhte Expression von P450s zu erreichen, wurden die Zellen mit dem Herbizid-Safener Benoxacor behandelt, von dem bekannt ist, dass er den P450-Gehalt von Mais-Keimlingen deutlich erhöht. Um sicherzustellen, dass die Kornradezellen der Suspensionskultur die gewünschten Enzyme noch exprimieren, wurde ihre Fähigkeit, 4-n-Nonylphenol (4-n-NP) durch Oxidation zu metabolisieren, in einer Metabolismus-Studie mit dem radioaktiv-markierten (ring-U-14C)4-n-Nonylphenol überprüft. Nach Anwendung verschiedener molekularbiologischer Techniken konnten letztlich mittels einer PCR-Strategie unter Verwendung P450-spezifischer degenerierter Primer zwei PCR-Produkte kloniert werden. U.s.w.
Das Projekt "Regionale Auswirkungen der Schiffsemissionen in Megaports im Yangtse Delta, China und in Nordeuropa auf die Luftqualität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum hereon GmbH - Climate Service Center Germany (GERICS) durchgeführt. Schiffsemissionen gehören zu den wichtigsten Quellen von Luftschadstoffen in Hafenstädten und daran angrenzenden Küstenregionen. Um den daraus resultierenden Gesundheitsgefahren und Umweltbelastungen entgegenzuwirken, werden in nationalen und internationalen Gremien sowie in Politik und Behörden Maßnahmen zur Emissionsminderung diskutiert. Hierzu gehören neuartige Schiffstreibstoffe (wie Flüssiggas, LNG), Abgasreinigungstechnologien (wie Katalysatoren) und Landstromanlagen. Um den anstehenden Entscheidungen eine solide Grundlage zu bieten, wird dringend mehr Forschung über den Einfluss von Schiffsemissionen auf die lokale Umwelt - abhängig von der jeweiligen chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre sowie der geographischen und klimatischen Situation des betroffenen Ortes - benötigt. Ein geeigneter Forschungsansatz umfasst die Bestimmung von Emissionsfaktoren unter Außenbedingungen, die Messung der chemischen Zusammensetzung von Schiffsabgasfahnen im Nahbereich der Schornsteine, die Ermittlung und Bereitstellung lokaler Schiffsemissionsinventare, sowie die Verbesserung und Anwendung von Chemietransportmodellen für Hafengebiete. Infolgedessen hat ShipCHEM folgende Ziele formuliert: (1) Durchführung von Emissionsmessungen auf repräsentativen Schiffen in Megaports des Yangtse-River-Deltas in China (Shanghai und Ningbo-Zhoushan) inklusive der Bestimmung von gasförmigen und partikelgebundenen Komponenten. Die Auswertung der Messungen wird verbesserte Datensätze lastabhängiger Emissionsfunktionen und Emissionsfaktoren für alle relevanten Schadstoffe liefern. Die Ergebnisse werden im Kontext vorhandener Emissionsfaktoren aus der Literatur und verfügbarer Beobachtungsdaten aus den europäischen Megaports Hamburg und Rotterdam interpretiert. (2) Erstellung eines hochaufgelösten, direkt in Chemietransport-Modellsystemen verwendbaren Schiffsemissionsinventars, basierend auf Schiffsaktivitätsdaten mit allen relevanten Schadstoffen. (3) Verbesserung der Ausbreitungs- und Chemiemodelle für Abgasfahnen von Schiffen durch Auswertung und Vergleich von Modellergebnissen mit Beobachtungsdaten in Hafengebieten. (4) Bestimmung des Einflusses der Schifffahrt auf die Luftqualität in Megaport-Regionen auf unterschiedlichen räumlichen Skalen durch Anwendung regionaler (COSMO-CLM/CMAQ) und darin genesteter urbaner Modellsysteme (CityChem). (5) Analyse der Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen den Häfen in Shanghai und Hamburg in Bezug auf die Rolle der Häfen für die jeweilige Luftqualität in der Stadt und deren Umgebung. Dies beinhaltet die Bewertung neuer Emissionsstandards in beiden Häfen, die es ermöglicht den Erfolg verschiedener Emissionsminderungsmaßnahmen zu beurteilen.
Das Projekt "Microbial diversity and key activities at hydrothermal habitats of the Mid-Atlantic Ridge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), Forschungsbereich 3: Marine Ökologie durchgeführt. Prospering microbial communities developing at hydrothermal vent sites are strictly dependent on the hydrothermal fluid flow. They are primary producers living at the expense of energy available in the reduced substrates provided by the geochemical processes of hydrothermal vents. Knowledge on mircrobial diversity and ecological niches at hydrothermal vent ecosystems is still fragmentary. The proposed work will focus on the diversity of microbial communities associated with hydrothermal vent habitats of the Mid-Atlantic Ridge and function related analysis of these communities. It will include eubacterial and archaeal diversity as well as diversity of functional genes of importance for these ecosystems, which code for CO2 fixation, aerobib methane oxidation (pmoA) and sulfur oxidation (soxB). The distribution of major representative groups of microoranisms along temperature and chemical gradients will be determined, important physiological functions will be measured, and the microorganisms involved in these transformations will be identified. The proposed work will include experimental set ups to investigate temperature adaptation of natural microbial communities within artificial temperature gradients, activity measurements with natural samples, isolation and characterisation of the pure cultures
Das Projekt "Berücksichtigung von Lebensdauern von Tracern bei der Bestimmung des stratosphaerischen Luftalters und der Brewer-Dobson-Zirkulation (CoLiBri)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Meteorologie und Klimaforschung - Atmosphärische Spurenstoffe und Fernerkundung (IMK-ASF) durchgeführt. Die Intensität der Brewer-Dobson-Circulation wird üblicherweise charakterisiert durch das sogenannte mittlere stratosphärische Luftalter, d.h. durch die Zeit, die ein Luftpaket benötigt, um vom stratosphärischen Eintrittspunkt zu dem Ort zu gelangen, wo es beobachtet wurde. Diese Zeit wird abgeschätzt durch Konzentrationsmessungen langlebiger Spurengase, die einen troposphärischen Trend aufweisen. Besonders geeignet hierfür ist SF6, da es keine stratosphärischen Senken hat. Dennoch gibt es mit dieser Standardmethode Probleme: Zum einen hat SF6 eine mesosphärische Senke, so dass das stratosphärische Luftalter im Fall von Eindringen mesosphärischer Luft zu alt geschätzt wird. Zum anderen unterliegt das beobachtete Luftpaket auf dem Weg vom Eintrittspunkt zum Beobachtungspunkt Mischungsprozessen, die dazu führen, dass das Luftalter nicht klar definiert ist, sondern stattdessen durch ein Altersspektrum charakterisiert werden muss. Unsicherheiten in der Form des Altersspektrums bewirken Unsicherheiten bei der Umrechnung der gemessenen SF6 Mischungsverhältnisse in Luftalter. Um diesen Problemen zu begegnen, wurde eine neue Methode entwickelt, die die Zirkulationsvektoren und Mischungskoeffizienten einer zonal gemittelten Atmosphäre durch die Inversion der Kontinuitätsgleichung direkt aus den an zwei Zeitpunkten gemessenen Dichte- und Spurengasverteilungen ableitet. Wenn die beiden Zeitpunkte hinreichend nahe beieinander liegen, sind Senkenprozesse weitgehend unschädlich, da der bis zum ersten Zeitpunkt geschehene Abbau irrelevant ist. Das lässt das Problem der mesosphärischen Intrusionen und macht den Weg frei zu Verwendung von Spurengasen, die langsamem stratosphärischen Abbau unterliegen. Da die Morphologie der Verteilungen verschiedener solcher Gase (CH4, N2O, CFCs, etc) unterschiedlich ist, steht damit mehr unabhängige Information fär die Lösung des Inversionsproblems zur Verfägung. Ebenso ist das Altersspektrum kein Problem mehr, da Mischungsprozesse vor dem Anfangszeitpunkt irrelevant sind. Im Gegensatz zur Luftaltersmethode erhält man mit der neuen Inversionsmethode zeitlich aufgelöste Information über die stratosphärische Zirkulation. Die Methode wurde auf MIPAS-Spurengasverteilungen angewendet, die in diesem Projekt validiert wurden. Die zweidimensionale Kontinuitätsgleichung wird mit dem MacCormack-Verfahren integriert, um aus den Anfangsdichte- und Mischungsverhältnisverteilungen die Endverteilungen bei gegebenen Anfangsschätzwerten der Geschwindigkeiten und Mischungskoeffizienten zu berechnen. Das Residuum zwischen diesen und den am zweiten Zeitpunkt gemessenen Werten wird minimiert, indem die verallgemeinerte Inverse der Jacobi-Matrix berechnet wird. Letztere beschreibt die Abhängigkeit der Endverteilungen von den Geschwindigkeiten und Mischungsverhältnissen...
Das Projekt "Klima bedingte Invasion der Antarktis? Physiologische Auswirkungen von Temperatur und Hypoxie auf verschiedene Lebensstadien der Reptanten Dekapoden Krebse und die Bedeutung für Verschiebungen ihrer Verbreitungsgrenzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung durchgeführt. Ecosystem changes in response to climate change include pole ward shifts in geographical distribution. These changes are largely driven by environmental temperature in combination with other threats, such as decreasing oxygen levels in the world oceans. It might explain the recent findings of king crabs in Antarctic waters. Eggs and planktonic larvae, which are instrumental in shaping contemporary species distribution, are likely the most vulnerable life stages to such (geophysical, biochemical) changes. In addition to ocean warming the recent increase of hypoxic areas (dead zones) around coastal regions further compounds the problem by reducing the availability of soluble oxygen and higher temperatures in the oceans. Higher temperatures increase the oxygen consumption of marine animals and at the same time there is less oxygen dissolved in warmer sea water. The understanding of how early life stages will respond to these changes at a cellular and ecosystem level are crucial for predicting temperature and/or low dissolved oxygen (DO) induced Antarctic invasion of new species and shifts in species distribution in general. Given the paucity of studies investigating these aspects, this project will therefore investigate physiological reactions of varying life stages with special focus on eggs and early larvae considering the often neglected important issue such as parental investment and resulting ontogenetic variability in lipid and protein contents and its implications for larval fitness. In order to test the temperature and hypoxia tolerance in varying life stages and its implications for Antarctic invasion, I propose the following working hypotheses using reptant decapod species as a model group:1) The thermal tolerance window of eggs, measured from the cellular to the organismic level, is smaller in comparison to larvae, males and egg carrying females. Therefore, the life stage 'egg' will determine the distribution limits of the species.2) The thermal tolerance of eggs and larvae will be decreased by low DO in sea water3) The parental investment is dependent on temperature and low DO levels negatively affect the development and fitness of hatching larvae.4) The environmental conditions during egg development have an impact on larval fitness and recruitment in the field. The proposal aims to identify the most sensitive life stage of a species and will allow the first viable measurement of the relative vulnerability of early life stages (eggs and hatching larvae) to synergistic effects of temperature and low DO. It is expected that the external stress due to climate change will affect egg development and result in deceased larval fitness forcing species to shift their distribution limits pole wards and invade Antarctic waters.
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Bund | 27 |
Type | Count |
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Deutsch | 27 |
Englisch | 25 |
Resource type | Count |
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Keine | 21 |
Webseite | 6 |
Topic | Count |
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Boden | 25 |
Lebewesen & Lebensräume | 27 |
Luft | 21 |
Mensch & Umwelt | 27 |
Wasser | 26 |
Weitere | 27 |