Living on borrowed time – Amazonian trees use decade‐old storage carbon to survive for months after complete stem girdling

Nonstructural carbon (NSC) reserves act as buffers to sustain tree activity during periods when carbon (C) assimilation does not meet C demand, but little is known about their age and accessibility; we designed a controlled girdling experiment in the Amazon to study tree survival on NSC reserves. We used bomb-radiocarbon (14C) to monitor the time elapsed between C fixation and release (‘age’ of substrates). We simultaneously monitored how the mobilization of reserve C affected δ13CO2. Six ungirdled control trees relied almost exclusively on recent assimilates throughout the 17 months of measurement. The Δ14C of CO2 emitted from the six girdled stems increased significantly over time after girdling, indicating substantial remobilization of storage NSC fixed up to 13–14 yr previously. This remobilization was not accompanied by a consistent change in observed δ13CO2. These trees have access to storage pools integrating C accumulated over more than a decade. Remobilization follows a very clear reverse chronological mobilization with younger reserve pools being mobilized first. The lack of a shift in the δ13CO2 might indicate a constant contribution of starch hydrolysis to the soluble sugar pool even outside pronounced stress periods (regular mixing). © 2018 The Authors. New Phytologist © 2018 New Phytologist Trus

Tiefenwasser-Ökosysteme des zentralen und östlichen Mittelmeeres : Kaltwasserkorallen, Gasquellen und Fluidaustritte ; 24.09.2006 - 09.12.2006 ; Malta - Heraklion - Limassol = Deep water ecosystems of the Central and Eastern Mediterranean

Die Meteor Expedition M70 erforscht spezielle Tiefenwasserökosysteme am Meeresboden von submarinen Bergen und den Kontinentalrändern des zentralen und östlichen Mittelmeers. Im Rahmen des EU Projekts HERMES werden bathyale Korallenökosysteme im westlichen Tyrrhenischen Meer, dem Ionischen Meer sowie der südlichen Adria untersucht (Fahrtabschnitt M 70/1 unter Leitung Prof. Dr. A. Freiwald). Anschließend werden erst kürzlich entdeckte Ökosysteme an Methanquellen des tiefen Nilfächers in einer gemeinsamen Aktivität des ESF EUROCORES-Projekts MEDIFLUX und des deutschen Geotechnologien-Projekts MUMM II erforscht (Fahrtabschnitt M 70/2 unter Leitung Prof Dr. A. Boetius). Schließlich stehen Prozesse von submarinen Fluidzirkulation an Gas- und Fluidaustritten vor Israel und an den "Anaximander Seebergen" südlich der Türkeiküste im Fordergrund der Forschung (Fahrtabschnitt M70/3 unter Leitung von Prof. Dr. G. Bohrmann). Die Reise wird am 24.09.2006 in La Valetta (Malta) beginnen und am 09.12.2006 in Limassol (Zypern) enden.Meteor Expedition M70 focuses on the investigation of special benthic deep-water ecosystems on seamounts and the continental margin of the central and eastern mediterranean. Bathyal deep-water coral systems in the Tyrrhenian Sea, the Ionian Sea and the southern Adriatic Sea will be investigated within the frame of the EU project HERMES during leg M70/1 with Prof. Dr. A. Freiwald as a chief scientist. Subsequently, the only recently detected cold-seep ecosystems of the deep Nile fan will be investigated in a combined activity of the ESF EUROCORES project MEDIFLUX and the German "Geotechnologien" project MUMM II during leg M70/2 with Prof. Dr. A. Boetius as a chief scientist. The third leg M70/3 with Prof. Dr. G. Bohrmann as a chief scientist will focus on processes of submarine fluid circulation at gas and fluid seeps off Isreal and on the “Anaximander” seamounts south of Turkey. The cruise will start on 24th September 2006 in La Valetta (Malta) and end on 9th December 2006 in Limassol (Cyprus)

Biogeochemie, Fluide, Gashydrate und Paläoklima des Schwarzen Meers = Biogeochemistry, fluids, gas hydrates and paleo climate of the Black Sea : Istanbul, Trabzon, Istanbul ; Forschungsschiff Meteor, Reise Nr. M72 ; 07.02.2007 – 04.06.2007

Das Schwarze Meer ist das größte anoxische Meeresbecken der Erde. Hohe biologische Produktion in der Deckschicht und ein tiefer anoxischer Wasserkörper unterhalb der Chemokline in 100-150 m Wassertiefe füh-ren zu einzigartigen Bedingungen für mikrobielles Leben, geochemische Kreis-läufe und Sedimentationsprozesse. Gas- und Fluidemissionen aus verschiedenen geolo-gischen Formationen wie z.B. Methanaus-tritt entlang der Schelfkante oder Ausstoß von kohlenwasserstoffhaltigen Fluiden aus Schlammvulkanen in Tiefseeregionen lie-fern ein einzigartiges Umfeld für die Erfor-schung von geologischen Tiefenprozessen, geochemischen Kreisläufen, mikrobiellen Habitaten und den kontrollierenden Bedin-gungen für mikrobielle Schlüsselprozesse der Elementkreisläufe in einer permanent anoxischen Welt. Fahrtabschnitt M72/1 untersucht unter der Leitung von Dr. R. Seifert geochemische Kreisläufe und mikrobielles Leben an akti-ven Gasquellen innerhalb der Statbilitäts-zone von Gashydrat ab ca. 700 m Wasser-tiefe im Paläo-Djnepr-Gebiet. Der anschlie-ßende Fahrtabschnitt M 72/2 findet im Rahmen des EU-Projekts HERMES und des deutschen Geotechnologien-Projekts MUMM II unter der Leitung von Prof. Dr. A. Boetius statt und untersucht die Kontrol-len und Mechanismen der mikrobiellen Transporte und Umsätze chemischer Ele-mente an Methanquellen auf der Schelfkante und an Fluidaustritten von Schlammvulka-nen. Als Aktivität eines weiteren Geotech-nologienprojekts METRO widmet sich Fahrtabschnitt M 72/3 unter der Leitung von Prof. Dr. G. Bohrmann der Erforschung von Herkunft, Verteilung und Dynamik von Methan und Gashydraten in Sedimenten sowie der Untersuchung von Methanflüssen von den Sedimenten in die Wassersäule. Anschließend wird Fahrtabschnitt M 72/4seismische Untersuchungen der Migrationswege von Fluiden in den tiefen Unter-gründen des Djnepr-seep-Systems und der Schlammvulkane im Sorokin Trog unter der Leitung von Dr. J. Bialas vornehmen. Den Abschluss bildet Fahrtabschnitt M 72/5 un-ter der Leitung von Dr. C. Borowski mit Untersuchungen der geochemischen und mikrobiellen Prozesse in der geschichteten Wassersäule und in Sedimenten um die Chemokline wie in den tiefen anoxischen Becken. Die Reise M 72 wird am 07. Februar 2007 in Istanbul (Türkei) beginnen und am 04. Juni 2007 ebenfalls in Istanbul enden.The Black Sea is the largest anoxic basin on earth. High biological productivity in the oxygenated surface waters and a deep anoxic water body below the chemocline at 100–150 m water depth provide unique conditions for anaerobic microbial life, geochemical cycling and sedimentation processes which make the present day Black Sea a modern type locality for TOC-rich sedimentation and element cycling processes in the geological past. Hydrocarbon emissions from various geological settings such as methane gas seepage along large stretches of the shelf break and fluid discharges from mud volcanoes in deep-sea regions provide unique environmental conditions for studying geological subsurface processes, geochemical cycling, microbial habitats and controls on microbial key processes for element cycling in a permanent anoxic world. Geochemical cycling and microbial life at active gas seeps located in the stability zone of gas hydrates below 700 m water depth in the paleo Dnepr area will be investigated by leg M 72/1 with Dr. R. Seifert as a chief scientist. In the frame of the EU project HERMES and the German “Geotechnologies” project MUMM II, leg M 72/2 with Prof. Dr. A. Boetius as a chief scientist will focus on the controls and mechanisms of chemical element transport and breakdown by seep microbiota at shelf break gas seeps and fluid discharges of mudvolcanoes in the Sorokin Trough. As an activity of another “Geotechnologies” project METRO, leg M 72/3 with Prof. Dr. G. Bohrmann as a chief scientist will study in various geological settings, mainly of the eastern Black Sea, the origins, distributions and dynamics of methane and gas hydrates in sediments and also methane fluxes from the sediment to the water column. This will be followed by seismic investigations of fluid migration pathways in the subsurface of Sorokin Trough mud volcanoes and the paleo-Dnepr seepage system during M 72/4 with Dr. J. Bialas as a chief scientist. The final leg M 72/5 with Dr. C. Borowski as a chief scientist will lead to various areas in the western and eastern Black Sea and will focus on geochemical and microbiological processes in the stratified water column and in sediments around the chemocline and in the anoxic basins. Cruise M 72 will start on 07th February in Istanbul (Turkey) and end on 04th June again in Istanbul

Algorithmisch gestützte Planung dezentraler Fluidsysteme

Fluidsysteme, wie Kühlkreisläufe oder die Wasserversorgung, sind essenziell für Industrie und Gesellschaft. Aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs, ca. 1/3 des weltweiten Strombedarfs, sind jedoch Maßnahmen zur Reduktion der benötigten Eingangsleistung notwendig. Anhand der in dieser Arbeit betrachteten Pumpensysteme zeigen sich zwei Wege, dies zu realisieren: Zum einen kann die benötigte hydraulische Leistung durch dezentrale, verteilte Pumpen gesenkt werden. Zum anderen kann der Systemwirkungsgrad erhöht werden, wofür die Komponenten bestmöglich aufeinander abgestimmt werden müssen. Aus der sich hieraus ergebenden Komplexität folgen bei konventioneller Planung häufig subjektive, intransparente und vor allem suboptimale Entscheidungen. In der Arbeit wird sowohl das Potenzial für Kosten- und Energieeinsparungen durch Dezentralisierung, also auch die algorithmisch gestützte Planung zu Beherrschung der Komplexität behandelt. Dazu wird das Planungsproblem als gemischt-ganzzahliges, nichtlineares Optimierungsproblem formuliert und mittels problemspezifischer, algorithmisch gestützter Methoden gelöst. Als Anwendungsfälle werden Druckerhöhungsanlagen für die Wasserversorgung in Gebäuden sowie ein industrieller Kühlkreislauf betrachtet. Die Ergebnisse werden aus techno-ökonomischer Sicht diskutiert und experimentell validiert. In den Anwendungen können hohe Energie- und Kosteneinsparungen durch Dezentralisierung aufgezeigt werden. Aufgrund der erhöhten Komplexität ist hierzu jedoch eine algorithmisch gestützte Planung notwendig. Es wird zudem gezeigt, dass der Entscheidungsfindungsprozess transparenter gestaltet werden kann, indem Zielkonflikte mittels Pareto-Fronten klar dargelegt werden und energetische Schranken zum Aufzeigen des Potenzials genutzt werden

Fluidentwicklung und Diagenese im Nordostdeutschen Becken: Petrographie, Mikrothermometrie und Geochemie stabiler Isotope

Das Nordostdeutsche Becken (NEDB) ist ein etwa 300 km breites und 200 km langes Teilbecken des Mitteleuropäischen Beckens, in dem mehr als 8000 m mächtige Gesteine akkumuliert wurden. Seine Entwicklung erfolgte in fünf Stadien und begann im Perm mit der Ablagerung mächtiger Vulkanitserien. Neben diesem initialen Stadium können das permotriassische Hauptabsenkungsstadium, das Differenzierungsstadium (Rhät - Jura), das Inversionsstadium (Kreide) und Stabilisierungsstadium (Tertiär - Quartär) unterschieden werden. Petrographische, mikrothermometrische und isotopengeochemische Untersuchungen (δ34S, δ 13C, δ 18O) von Bohrkernproben zeigen, dass sich in diagenetischen Mineralparagenesen und den darin enthaltenen Flüssigkeitseinschlüssen die Beckenentwicklung widerspiegelt. Die authigenen und hydrothermalen Minerale repräsentieren die chemische Zusammensetzung, die physiko-chemischen Parameter sowie die Herkunft und Migrationspfade von verschiedenen Paläo-Fluidsystemen. Basis der Untersuchungen bilden ca. 250 Proben von 29 Tiefbohrungen und mehreren Oberflächenaufschlüssen aus dem NEDB. Es standen jeweils 211 Proben für petrographische und mikrothermometrische Untersuchungen und 150 Mineralseparate für isotopengeochemische Analysen zur Verfügung. Schwerpunkt der Untersuchungen waren die fluid-führenden sekundären Karbonate, Quarze, Anhydite, Baryte, Fluorite und Feldspäte. Unter Berücksichtigung der petrographischen und regionalgeologischen Bedingungen konnten sieben Fluidphasen unterschieden werden (Abb. 9-1): 1. Älteste Mineralbildungen sind Drusenfüllungen und intraformationelle Brekzien in den permokarbonen Vulkaniten. Diese sind wahrscheinlich das Resultat einer hydrothermalen „Nachphase“ des Rotliegend-Vulkanismus. Charakteristische Minerale sind vor allem Kalzit und Epidot, außerdem Albit, Chlorit und Quarz. Die entsprechenden Flüssigkeitseinschlüsse sind durch niedrige Salinitäten von ca. 2 - 15 Gew. % NaCl+CaCl2 Äquiv. Und Bildungstemperaturen (Tb) von 210 - 290 °C charakterisiert. 2.-3. Es folgen zwei Fluidphasen, welche durch früh- und spätdiagenetischen Mineralbildungen repräsentiert werden. Flüssigkeitseinschlüsse in frühdiagenetischen Anhydrit- und Dolomitzementen lassen auf Tb < 50 °C schließen. Spätdiagenetischen Fluide, welche überwiegend in Kalzit- und Quarzzementen beobachtet wurden, zeigen bei niedrigen bis mittleren Tb von 50 - 175 °C sehr hohe Salinitäten von 20 - 35 Gew. % NaCl+CaCl2 Äquiv. 4. Ein viertes Fluidereignis repräsentiert das Differenzierungsstadium am Ende der maximalen Beckenversenkung im Keuper. Neben den tektonisch bedingten Störungssystemen sorgten infolge starker Alteration von Feldspäten, Illitisierung, Chloritisierung und weiterer diagenetischer Prozesse entstandene Permeabilitäten und Porositäten für erhöhte Fluidzirkulationen. Die in Kluftmineralen enthaltenen Flüssigkeitseinschlüsse weisen tiefenabhängig hohe Salinitäten von etwa 20 - 30 Gew. % NaCl+CaCl2 Äquiv. und Tb von 60 - 270 °C auf. Die Sauerstoff-Isotope zeigen Signaturen basinaler Tiefenwässer. 5. Während die oben genannten Fluidsysteme im gesamten Becken nachgewiesen werden konnten, beschränkt sich ein fünftes, hochthermales Fluid mit Tb bis 350°C auf das Beckenzentrum und Klüfte der permokarbonen Vulkanite sowie den Zeitraum Rhät bis Jura. Die Salinitäten änderten sich zum vierten Fluidsystem nicht. Kogenetisch zu den wässrigen Einschlüssen gebildete N2- und CH4-Einschlüsse deuten auf erhöhte Gasmigration hin. 6. Ein sechstes Fluidsystem wurde nur in Kluftmineralen der Störungszone des nördlichen und südlichen Beckenrandes nachgewiesen. Es zeigt Fluideinschlüsse mit niedrigeren Tb von 60 – 180°C und Salinitäten von 20 - 28 Gew. % NaCl+CaCl2 Äquiv. Während im Beckenzentrum Gradienten von 50 °C/km bestimmt wurden, waren im Bereich der Scholle von Calvörde 70 °C/km nachweisbar. Diese Gradienten können nicht auf die Tiefenlagen vor der Heraushebung zurückgeführt werden. Die Sauerstoff-Isotopendaten weisen auf eine Mischung basinaler Tiefenwässer mit meteorischen Wässern hin. Starke Hebungsvorgänge von Krustenschollen in der Kreide führten zur hydraulischen Mischung der Fluide. Charakteristische Minerale dieser Fluidphase sind Kalzit, Fluorit, Baryt und Anhydrit. 7. Die jüngsten Fluide konnten in sekundären Einschlüssen von Mineralzementen nachgewiesen werden. Die Tb von 60 - 250 °C repräsentieren das Stabilisierungsstadium des Sedimentbeckens. Charakteristisch sind Salinitäten von 0 – 10 Gew. % NaCl+CaCl2 Äquiv. Offenbar waren zum Zeitpunkt der Fluidbildung die bestehenden Mineralparagenesen so stabil, dass keine Gesteins-Fluid-Wechselwirkungen stattfanden. Neben dieser Differenzierung der Fluidphasen konnten weitere Ergebnisse erzielt werden. So zeigt die mikrothermometrisch ermittelte, vertikale Temperaturverteilung einen sehr steilen thermischen Gradienten im Bereich der permokarbonen Vulkanite. Dieser lässt sich nur unter Annahme konvektiver oder advektiver Fluidzirkulation in den stark alterierten und geklüfteten Vulkaniten erklären. Bedeutsam ist auch, dass nur in den Vulkaniten zoniert gewachsener Kluftquarz beobachtet wurde. Ein weiteres Ergebnis zeigt sich im Vergleich der Fluiddaten des NEDB mit denen der Harzer Sulfid- Gänge (z.B. ZHENG & HOEFS 1993a, b, LÜDERS et al. 1993a). Mikrothermometrische, petrographische und isotopengeochemischen Signaturen deuten so auf z.T. gemeinsame Fluidquellen hin. In Kooperation mit C. Breitkreuz, G. Brecht und A. Schmidt Mumm konnte zudem ein hydrothermales liassisches Ereignis (206 - 156 Ma) in den permokarbonen Vulkaniten des NEDB nachgewiesen werden (BRECHT & WOLFGRAMM 1998, WOLFGRAMM et al. 1998), welches durch Temperaturen bis 350°C charakterisiert ist. Die isotopengeochemischen Signaturen geben Hinweise auf verschiedene Quellen, Pfade und Mischung von Fluiden. So konnte eine Mischung von deszendierenden Zechsteinwässern mit Porenwässern der Rotliegend-Sandsteine und im Bereich tiefgreifender Störungszonen sogar mit Wässern der permokarbonen Vulkanite ebenso nachgewiesen werden wie die Mischung meteorischer mit basinalen Tiefenwässern. Die Kohlenstoff-Isotope deuten auf aszendierende Wässer der kohlenstoffreichen Karbon-Sedimente und teilweise auf juvenile Wässer hin. Das NEDB kann dem entsprechend nicht als geschlossenes System betrachtet werden, da es auch durch externe Fluidquellen beeinflusst wird

Analysis of the thermal state of technological fluids of metal cutting machines

Перспективним шляхом підвищення точності виготовлення деталей є мінімізація теплових деформацій технологічної системи. Важливим фактором такого впливу є тепловий стан технологічних рідин, які використовуються в циклі обробки. Вказаний фактор вивчено недостатньо, але у теперішній час проводиться велика кількість наукових досліджень у цьому напрямку. В даній статті проведено детальний аналіз найбільш відомих результатів досліджень, надрукованих як у закордонних, так і в вітчизняних авторитетних наукових виданнях. На цій підставі виконано оцінку ступені впливу теплового стану технологічних рідин на деформацію базових елементів шліфувальних верстатів, класифіковано відомі способи і техніка охолодження металорізальних верстатів та виконана порівняльна оцінка ефективності їх застосування, запропоновано комплекс шляхів зниження кількості теплоти, яка сприймається МОР.A promising way to increase the accuracy of manufacturing parts is to minimize thermal deformations of the technological system. An important factor in this effect is the thermal state of the process fluids used in the treatment cycle. The indicated factor has not been studied enough, but a large amount of scientific research is currently being conducted in this direction. This article provides a detailed analysis of the most famous research results published both in foreign and domestic scientific journals. On this basis, an assessment of the degree of influence of the thermal state of process fluids on the deformation of the basic elements of grinding machines was made, the known methods and techniques for cooling metal cutting machines were classified, a comparative assessment of the effectiveness of their use was performed, a set of ways to reduce the amount of heat that was absorbed by the coolant was proposed

Multifunktionale textilbasierte Schienung von Frakturen am Beispiel der Radiusfraktur

Technical textiles are one of the fastest growing sectors of the global textile industry, especially in the medical application which is considered as one of the most important applications of technical textiles. Plaster (gypsum) and plastics casts are widely used nowadays in hospitals, pharmacies and health care centers. But they are heavy, not washable, do not offer a suitable fixation for bone fractures (e.g. hand wrist) and always in individually sizes. After decrease of swelling, the cast is in a hard form and the stabilization effect of the cast is insufficient due to the occurring of distance between the skin and the cast. In this work, a new pneumatic cast is developed, that depends on a coated fabric as an outer layer, skin friendly fabrics as internal layers, air chamber and metal braces. For more comfort, the cast is anatomically formed and includes four internal layers of cotton/viscose fabric and polyester spacer fabric. The new developed cast controls the pressure on the injured part by using a pneumatic system. In a comparison with plaster and plastic casts that are heavy, not washable, provide an insufficient fixation after swelling decrease and always in individually sizes; the new developed pneumatic cast is light weight, easy to use, washable, mass-produced and offer the required fixation to the injured part during swelling conditions