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Doppelerfolg für Universität Duisburg-Essen: Sonderforschungsbereiche Resist und Marie

Der Einfluss multipler Stressfaktoren auf die Biodiversität soll im SFB RESIST auch mit Hilfe so genannter Mesokosmen-Experimente analysiert werden. Im Bild ist das ExStream-System an der Kinzig, Hessen (Foto: Till-Hendrik Macher). Der Einfluss multipler Stressfaktoren auf die Biodiversität soll im SFB RESIST auch mit Hilfe so genannter Mesokosmen-Experimente analysiert werden. Im Bild ist das ExStream-System an der Kinzig, Hessen (Foto: Till-Hendrik Macher).

Große Freude an der Universität Duisburg-Essen (UDE): Sie bekommt einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) zur Aquatischen Ökologie: Resist untersucht, wie Gewässer und ihre Lebensräume auf die vielen Belastungen reagieren. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat ihn soeben für vier Jahre mit 12,3 Mio. € bewilligt. Verlängert wird außerdem Marie. Dieses Programm, das die Grundlagen für mobile Mini-Materialdetektoren entwickelt, wird für eine zweite Phase von 2021 bis 2024 mit 13,7 Mio. € gefördert. Hieran arbeiten UDE und die Ruhr-Universität Bochum gemeinsam.

Der Einfluss multipler Stressfaktoren auf die Biodiversität soll im SFB Resist auch mithilfe sogenannter Mesokosmen-Experimente analysiert werden (s. Bild).

Resist (Degradation und Erholung von Fließgewässerökosystemen unter multiplen Belastungen)

Flüsse und Bäche sind Zentren der Biodiversität und für den Menschen lebenswichtig. Durch unser Zutun werden Gewässer auf vielfältige Weise beeinträchtigt, was nicht spurlos an Tieren und Pflanzen vorbeigeht. RESIST will verstehen, wie verschiedene Belastungen einzeln und in Kombination auf die Biodiversität und die Funktionen von Fließgewässern wirken, und wie sich vormals gestresste Ökosysteme wieder erholen. Außerdem sollen Modelle entwickelt werden, um die Effekte vorherzusagen.

Fachleute für verschiedene Stressoren sowie für ein breites Spektrum an Organismengruppen kooperieren in dem SFB. Seine Sprecher sind die Professoren Dr. Bernd Sures und Dr. Daniel Hering aus der Abteilung Aquatische Ökologie; neben 15 Forschenden der UDE sind Teams der Universitäten Bochum, Köln, Kiel und Koblenz Landau sowie des Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (Berlin) und des Umweltforschungszentrums Halle-Leipzig beteiligt.

„Der Schwerpunkt unserer Untersuchungen liegt auf drei Stressoren, die weltweit für negative Folgen sorgen: steigende Temperaturen, Versalzung und Verschlechterung von Gewässerstruktur und Fließverhalten“, erklärt Bernd Sures. „Wir ergründen, wie die drei einzeln und auch zusammen wirken: zum einen auf alle Komponenten des Nahrungsnetzes von Fließgewässern – von Viren bis zu Fischen –, zum anderen auf vier ökosystemare Funktionen, etwa den Abbau von Falllaub und die Nährstoffzyklen.“

Die Forschenden wenden dabei ein breites Methodenspektrum an. Sie verbinden Freilanduntersuchungen mit Mesokosmen-Experimenten, also künstlichen Mini-Ökosystemen, in denen Versuche wiederholt durchgeführt werden können. Dies findet im Ruhrgebiet an der Boye, dem größten Nebenfluss der Emscher, sowie am Fluss Kinzig in Hessen statt. „Die Renaturierung der Emscher, eines der weltweit umfangreichsten Vorhaben seiner Art, bietet uns ideale Bedingungen“, betont Daniel Hering.

Marie (Mobile Material-Charakterisierung und -Ortung durch Elektromagnetische Abtastung)

Seit 2016 werden in diesem SFB/Transregio die Grundlagen für einen mobilen hochsensiblen Mini-Detektor erforscht. Das Gerät wird einmal die Materialeigenschaften nahezu beliebiger Objekte bestimmen können, selbst wenn diese hinter einer Wand verborgen liegen. So können auch Menschen in kontaminierten Räumen oder schmorende Kabel innerhalb von Wänden aufgespürt werden. Dafür muss der Detektor sehr hohe Frequenzen bis in den Terahertzbereich abdecken.

In der ersten Förderphase wurden in den Disziplinen Elektronik, Photonik und Mikromechanik kompakte leistungsstarke Terahertz-Sender und Empfänger konzipiert, vermessen und schließlich realisiert. Diese zählen laut der internationalen SFB-Gutachter zur Weltspitze. In der im Januar beginnenden zweiten Förderphase werden diese Detektoren „mobil“, also besonders energieeffizient und leichtgewichtig. Sie werden damit für zahlreiche Anwendungen bin hin zur Integration in ein Smartphone geeignet sein.  

Geleitet wird Marie von Prof. Dr. Thomas Kaiser (Sprecher), Leiter des UDE-Fachgebiets für Digitale Signalverarbeitung, und Prof. Dr. Ilona Rolfes, Leiterin des RUB-Lehrstuhls für Hochfrequenzsysteme. Beteiligt sind zudem die Universität Wuppertal, die TU Darmstadt und die Fraunhofer-Institute für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS/Duisburg) sowie für Hochfrequenzphysik und Radartechnik (FHR/Wachtberg).

Quelle: Universität Duisburg-Essen (UDE)

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