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Verknüpfung von Bodenfeuchtemessungen mittels Detektion kosmogener Neutronen (Cosmic-ray neutron sensing, CRNS) mit der Abschätzung einer dynamischen Grundwasserneubildung auf der Feldskala
No full textGroundwater recharge (GWR) is a critical component of hydrologic systems, essential for replenishing aquifers via infiltration of precipitation water passing through the vadose zone. The soil hydrological properties and the soil moisture state affect the water fluxes and vice versa. A quantification of the GWR within the landscape at scales relevant for water management is challenging due to the complexity of processes and heterogeneity of properties involved in the unsaturated zone. The controlling variables of soil type and landuse can be represented as a hydrological unit at the field scale (a few hectares to several tens of hectares). Deriving reliable GWR estimates is crucial for sustainable groundwater use, especially in the face of climate change.
This thesis assesses the use of soil moisture measurements from cosmic-ray neutron sensing (CRNS) as an innovative field-scale approach, extended by an approach developed in this work to reduce the inherent vertical weighting, to enhance dynamic groundwater recharge estimation for the field scale using process-based vadose zone modeling.
The first two studies in this thesis deal with the uncertainty in CRNS soil moisture when applied as a standalone method. CRNS provides continuous soil moisture measurements from a large horizontal footprint (radial distance around the sensor > 150 m) and a substantial vertical integration depth (several decimeters). A challenge for accurately determining CRNS soil moisture, next to corrections for influences on the neutron signal, is the soil moisture-dependent variable vertical integration depth and the inherent vertical weighting resulting from the decreasing signal contribution with increasing depth. Using a sensitivity analysis we identified the inherent weighting and the influence of vertical soil moisture gradients to be a major source of uncertainty in CRNS-derived soil moisture. We developed a correction procedure based on point-scale soil moisture profile measurements that allows to decrease this uncertainty and by unweighting CRNS soil moisture, thus improving the comparability to sensor network data. Results demonstrate that the corrected CRNS-derived soil moisture represents field-scale estimates despite the other uncertainties in signal processing.
Two follow-up studies deal with the use of CRNS data to enhance GWR estimation. GWR was simulated using a process-based and depth-resolved soil hydrologic model (HYDRUS 1D), representing a hydrological unit at the field scale with uniform soil type, vegetation and boundary conditions, such as the atmospheric input and depth to the groundwater table. This approach allows for the assessment of processes governing GWR with high temporal (~ daily) resolution. Effective soil hydraulic parameters (SHPs) for the field scale are derived through inverse modeling using field-scale soil moisture measurements for calibration. A case study using neutron counts and the COSMIC operator to calibrate a HYDRUS-1D model in a tropical catchment demonstrated good agreement with GWR estimates from groundwater level fluctuations, which integrate over similar or even larger spatial domains. A systematic comparison of different CRNS data integration methods in another study showed that combining CRNS data with point-scale soil moisture measurements beyond CRNS penetration depth enhances model calibration and reduces uncertainty in GWR estimates.
Overall the results show that CRNS informs about average field conditions and when used within model calibration can result in effective parameters and fluxes for the field scale. However, explicit consideration of the variable integration depth and inherent weighting in CRNS data is crucial to accurately match the simulated depth-resolved soil moisture to the integrated CRNS value in the calibration. Combining CRNS with point-scale soil moisture profiles enables the derivation of a corrected, unweighted soil moisture, suitable for assessing root zone water storage but not for calibrating a process-based vadose zone model because of its dampened temporal dynamics. However, combining CRNS and point-scale soil moisture measurements independently in a 1D model allows for constraining SHPs for the entire root zone, thereby improving soil moisture simulation and GWR flux estimates.
First results from applying the approach to a CRNS cluster where CRNS footprints cover a heterogeneous land use pattern indicated issues with deriving effective field-scale parameters with a single 1D model because of these heterogeneities. Placing the CRNS in uniform settings might allow to better exploit its capabilities in inverse modelling by deriving effective parameters representative for a single hydrologic unit. Covering different hydrologic units in the CRNS footprint complicates parameter representativeness and limits upscaling. But installing multiple CRNS devices across different hydrologic units, provides the potential to upscale GWR estimates to regional scales.
Combining CRNS and process-based vadose zone modelling provides the means to increase the understanding of the processes in the unsaturated zone at the field scale and enhance GWR estimation as a flux at an interface between hydrologic compartments, offering valuable insights for sustainable groundwater resource management.Die Grundwasserneubildung (GWN) ist eine entscheidende Komponente des Wasserkreislaufs. Sie wird aus infiltriertem Niederschlagswasser gespeist, welches durch die ungesättigte Zone bis zur Grundwasseroberfläche sickert, wo sie den Grundwasserspeicher auffüllt. Der Wasserfluss wird maßgeblich von den boden-hydraulischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Bodenfeuchte bestimmt, was wiederum die Wasserverteilung im Boden beeinflusst. Die direkte Messung und quantitative Abschätzung der GWN auf einer für die Wasserwirtschaft relevanten zeitlichen Auflösung und räumlichen Skala ist aufgrund der Komplexität der wirkenden Prozesse in der ungesättigten Zone eine Herausforderung. Die Heterogenität der Böden und ihrer bodenhydraulischen Eigenschaften sowie die unterschiedliche Landnutzung dominieren die Prozesse auf der Feldskala (wenige Hektar bis einige Zehner Hektar). Insbesondere angesichts des Klimawandels sollte die skalenrelevante Abschätzung der GWN verbessert werden, um zu einer nachhaltigeren Grundwassernutzung beizutragen.
In dieser Arbeit wird die Methodik zur Bodenfeuchtebestimmung mittels Detektion kosmogener Neutronen (Cosmic-ray neutron sensing, CRNS) als innovative Messmethode auf der Feldskala durch einen Ansatz erweitert, der die inhärente, vertikale Gewichtung des Messsignals reduziert. Zudem werden verschiedene CRNS-Bodenfeuchteprodukte hinsichtlich ihrer Eignung zur Abschätzung der GWN mittels prozessbasierter bodenhydrologischer Modelle bewertet.
Die ersten beiden Studien in dieser Arbeit befassen sich mit der Unsicherheit der CRNS-Bodenfeuchte bei der Anwendung als eigenständige Messmethode. CRNS ermöglicht die kontinuierliche Messung der Bodenfeuchte über eine große horizontale Fläche (radialer Abstand um den Sensor > 150 m) und über eine substantielle vertikale Integrationstiefe (mehrere Dezimeter). Zu den Herausforderungen in akkuraten Bestimmung der CRNS-Bodenfeuchte gehören neben der Korrektur verschiedener Einflüsse auf das Neutronensignal insbesondere die variable vertikale Integrationstiefe in Abhängigkeit von der Bodenfeuchte und die inhärente vertikale Gewichtung, die aus dem mit der Tiefe abnehmenden Beitrag zum Signal resultiert. Eine Sensitivitätsanalyse ergab, dass die inhärente Gewichtung und der Einfluss vertikaler Bodenfeuchtegradienten den größten Beitrag zur Gesamtunsicherheit der CRNS-Bodenfeuchte leisten. Ein Korrekturverfahren, das auf zusätzlichen Messungen eines Bodenfeuchteprofils basiert, verbesserte die Vergleichbarkeit mit der mittleren Bodenfeuchte eines Punktsensornetzwerks. Es zeigte sich, dass die entsprechend korrigierte CRNS-Bodenfeuchte trotz weiterer Unsicherheiten in der Signal-verarbeitung eine repräsentative Bodenfeuchte für die Feldskala darstellt.
Zwei weitere vorgelegte Studien befassen sich mit der Verwendung von CRNS-Daten zur Verbesserung der Abschätzung der GWN. Die GWN wurde mit einem tiefenaufgelösten, prozessbasierten bodenhydrologischen Modell (HYDRUS 1D) simuliert. Dieses Modell repräsentiert eine hydrologische Einheit auf der Feldskala innerhalb einer Landschaft, mit einheitlicher Bodenart, Vegetation und anderen Randparametern, wie des hydrometeorologischen Antriebs und des Grundwasser-flurabstands. Dieser Ansatz ermöglicht die Bewertung der Prozesse, die die GWN steuern, mit hoher zeitlicher (~ Tage) Auflösung. Effektive bodenhydraulische Parameter werden dabei durch inverse Modellierung unter Verwendung von Bodenfeuchtemessungen auf der Feldskala kalibriert. Eine Fallstudie, bei der die Neutronenintensität und der COSMIC-Operator zur Kalibrierung des 1D-Modells in einem brasilianischen Einzugsgebiet verwendet wurde, zeigte eine gute Überein-stimmung mit GWN-Abschätzungen aus Grundwasserstandsschwankungen, welche über eine vergleichbare oder größere Fläche integrieren. Ein systematischer Vergleich verschiedener Möglichkeiten die CRNS-Daten in HYDRUS zu integrieren zeigte, dass die Kombination von CRNS-Daten mit punktuellen Bodenfeuchtemessungen jenseits der CRNS-Eindringtiefe die Modellkalibrierung verbessert und die Unsicherheit der GWR-Abschätzung verringert.
Die Gesamtheit der Ergebnisse zeigt, dass die Bodenfeuchtebestimmung mittels kosmogener Neutronenmessungen einen mittleren Bodenfeuchtezustand auf der Feldskala liefert, der in der Modellkalibrierung zu effektiven Parametern und Flüssen auf der Feldskala führt. Die explizite Berücksichtigung der variablen Integrationstiefe von CRNS und der inhärenten Gewichtung ist von entscheidender Bedeutung, um im Rahmen der Kalibrierung eine Vergleichbarkeit der tiefenaufgelösten Bodenfeuchte-simulation zur tiefenintegrierten CRNS-Bodenfeuchte zu erreichen. Die Kombination von CRNS mit Bodenfeuchteprofilen aus punktuellen Messungen ermöglicht die Ableitung einer korrigierten, ungewichteten CRNS-Bodenfeuchte, die eine geeignete Größe für den Bodenwasserspeicher der Wurzelzone darstellt, jedoch aufgrund ihrer gedämpften zeitlichen Dynamik für die Kalibrierung prozessbasierter boden-hydrologischer Modelle weniger geeignet ist. Jedoch ermöglicht die unabhängige Kombination von CRNS und Punktmessungen in einem 1D-Modell die Bestimmung von bodenhydraulischen Parametern für die gesamte Wurzelzone und verbessert die Simulation der Bodenfeuchte und Simulation der GWN.
Erste Ergebnisse aus der Anwendung dieses Ansatzes auf ein CRNS-Cluster mit heterogener Landnutzung innerhalb der horizontalen Ausdehnung des Messvolumens mehrerer CRNS-Sensoren zeigen die Problematik dieser Heterogenität in der Bestimmung effektiver Modellparameter für die Feldskala mit einem einzelnen 1D Modell. Sie legen nahe, dass der Betrieb einer CRNS an einem einheitlichen Standort besser geeignet ist, repräsentative Parameter und daraus Prozesse einer spezifischen hydrologischen Einheit abzuleiten. Das wiederum bietet die Möglichkeit, bei Erfassung der CRNS-Bodenfeuchte mehrerer hydrologischer Einheiten, die GWN-Abschätzung auf die regionale Skala zu erweitern.
Damit stellt die Kombination von CRNS und prozessbasierten bodenhydrologischen Modellen ein geeignetes Mittel dar, das Verständnis der Prozesse in der ungesättigten Zone auf der Feldskala zu verbessern und ebenso die Abschätzung der GWN, als Fluss an einer Schnittstelle zwischen hydrologischen Kompartimenten mit hoher Relevanz für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen
Microbial activity in the deep subsurface of Guaymas Basin
No full textThe existence of microorganisms in deep marine subsurface sediments was shown several decades ago. Since then, many expeditions have been carried out, and thanks to the improved drilling techniques, intact and uncontaminated sediment cores can be recovered and utilized for geomicrobiological and geochemical studies.
In anoxic marine sediments, sulfate is the quantitatively most important electron acceptor, utilized by sulfate-reducing microorganisms (SRM). The end product of microbial sulfate reduction is hydrogen sulfide, which then further reacts with other ions (mainly iron and other metals) and forms minerals such as pyrite. Thus, this group of microorganisms plays an important role in sulfur and carbon cycling.
Guaymas Basin is located in the Gulf of California off Mexico. This basin is a peculiar site as the seafloor is actively spreading and the sedimentation rate is relatively high (≤ 2 mm/year). Because of the numerous hydrothermal vents and local sill intrusions, the geothermal gradients can reach up to approximately 1,000°C/km. Due to this heating complex sedimentary organic macromolecules such as kerogen pyrolyze already at shallow burial depths and produce smaller organic molecules that can be metabolized by microorganisms. Therefore, microorganisms are highly abundant and show great diversity in Guaymas Basin sediments. International Ocean Discovery Program (IODP) Expedition 385: Guaymas Basin Deep Biosphere and Tectonics was carried out in 2019. During this expedition drill cores from the seafloor were collected at several locations with different geothermal gradients. The research program of this expedition was highly interdisciplinary and included geomicrobiology and geochemistry. All samples used in this thesis were collected during this cruise.
This thesis reports potential metabolisms of anaerobic microorganisms living in Guaymas Basin.
The first manuscript, in which sulfate-reduction rates (SRR) were measured at in-situ temperature and pressure incubation using radioactive 35SO42-, revealed that SRM are active over a wide depth and temperature range, even below the sulfate-methane transition zone (SMTZ) where sulfate concentration is low and methane concentration is high due to its upward diffusion. At sites U1545C and U1546D, SRR were quantified down to around 300 mbsf. At this depth the in-situ temperature is approximately 70°C. At Site U1548C, which is located right above a basaltic sill that is still heating the sediment from below, the geothermal gradient is much higher (958°C/km). All samples recovered down to 60 mbsf showed SRR above the minimum quantification limit (MQL). This might be because of pyrolysis by the rapid heating.
In the second manuscript, the influence of hydrocarbons on microbial metabolisms was investigated since various hydrocarbons were detected in Guaymas Basin sediments. For this study, samples from sites U1545C and U1546D were used. These two sites have a comparable lithology and geothermal gradient, as the distance between them is only about 1 km, but at Site U1546D, a massive sill intruded at greater depth. Although the sill has thermally equilibrated since emplacement, the heat must have influenced the surrounding sediment. With our experiments we also investigated the effect of the paleo-heating by the sill. In the first experiment, the influence of hydrocarbons on SRR was examined. The samples were incubated with A) the mixture of hydrocarbons (four aliphatic hydrocarbons + four aromatic hydrocarbons) or B) methane, and SRR were measured with radioactive 35SO42-. In the uppermost sample from Site U1545C, SRR increased upon the addition of hydrocarbons. When methane was added to the samples from Site U1545C, SRR increased also around the SMTZ. On the other hand, SRR did not change at Site U1546D despite the hydrocarbon additions. In the second experiment, uptake of hydrocarbons and inorganic nitrogen was observed with nanoscale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS). Stable isotope-labeled 13C-benzene, 2H-hexadecane, 13C-methane, and 15N-ammonium chloride were added to the samples and incubated for 42 days. Although the duration of the incubation was relatively short, the uptake of hydrocarbons was observed. Furthermore, nitrogen uptake from ammonium chloride was significantly observed, especially in the samples near the seafloor at Site U1546D when they were incubated with methane. The relationship between dissimilatory sulfate reduction and hydrocarbon incorporations is elusive, but the data showed that the microorganisms in Guaymas Basin can metabolize hydrocarbons catabolically and anabolically. The reason SRR did not increase whereas the substantial nitrogen uptake was observed at Site U1546D is not clear. However, the additional analyses of the sediment compositions with Fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance-Mass Spectrometry (FT-ICR-MS) as well as the gene expression levels showed the differences between these two sites, inferring the different metabolic responses.
In the third manuscript, we explored the temperature-dependence of SRM, by setting up incubations at an in-situ temperature and +10°C, +20°C, +30°C, +40°C, and +50°C. The samples from Site U1548C were used because of the steep temperature gradient and the high SRR over a wide range of depth (temperature), as shown in the first manuscript. This experiment aimed to elucidate how sulfate-reducing activity changes with temperature as the sediment will be buried to increasingly greater depth and exposed to higher temperatures. The near-seafloor cores revealed extremely high SRR over a wide range of temperatures. Interestingly, the integrated data showed two peaks of SRR and one gap inbetween. The first peak appeared around 45-60°C. This range represents the growth temperature of mesophiles and thermophiles. SRR dropped once around 65-70°C but peaked again around 75-90°C. The second peak represents active hyperthermophilic SRM. Surprisingly, SRR was also detected at 111°C. Our study shows that SRM in Guaymas Basin are active over a wide range of temperatures, even though the temperature is far apart from the current in-situ temperatures.
In conclusion, the entire work of my project reveals the high activity and metabolic flexibility of microorganisms in Guaymas Basin.Die Existenz von Mikroorganismen in tiefen Meeressedimenten wurde bereits vor mehreren Jahrzehnten nachgewiesen. Seitdem wurden viele Expeditionen durchgeführt, und dank der verbesserten Bohrtechniken können intakte und unkontaminierte Sedimentkerne gewonnen und für geomikrobiologische und geochemische Untersuchungen genutzt werden.
In anoxischen Meeressedimenten ist Sulfat der quantitativ wichtigste Elektronenakzeptor, der von sulfatreduzierenden Mikroorganismen (SRM) genutzt wird. Das Endprodukt der mikrobiellen Sulfatreduktion ist Schwefelwasserstoff, der dann entweder mit anderen Ionen (hauptsächlich Eisen und anderen Metallen) weiterreagiert und Mineralien wie Pyrit bildet. Somit spielt diese Gruppe von Mikroorganismen eine wichtige Rolle im Schwefel- und Kohlenstoffkreislauf.
Das Guaymas-Becken befindet sich im Golf von Kalifornien vor Mexiko. Dieses Becken ist ein besonderer Ort, da sich der Meeresboden aktiv ausbreitet und die Sedimentationsrate relativ hoch ist (≤ 2 mm/Jahr). Aufgrund der zahlreichen hydrothermalen Schlote und der lokalen Sill-Intrusionen können die geothermischen Gradienten bis zu etwa 1.000°C/km erreichen. Aufgrund dieser Erwärmung pyrolysieren komplexe organische Makromoleküle aus den Sedimenten, wie Kerogen, bereits in geringen Vergrabungstiefen und erzeugen kleinere organische Moleküle, die von Mikroorganismen verstoffwechselt werden können. Daher sind Mikroorganismen in den Sedimenten des Guaymas-Beckens sehr zahlreich und vielfältig vertreten. Die Expedition 385 des International Ocean Discovery Program (IODP): Guaymas Basin Deep Biosphere and Tectonics wurde im Jahr 2019 durchgeführt. Während dieser Expedition wurden Bohrkerne vom Meeresboden an mehreren Stellen mit unterschiedlichen geothermischen Gradienten gesammelt. Das Forschungsprogramm dieser Expedition war interdisziplinär und umfasste Geomikrobiologie und Geochemie. Alle in dieser Arbeit verwendeten Proben wurden während dieser Fahrt gesammelt.
In dieser Arbeit wird über den potenziellen Stoffwechsel der anaeroben Mikroorganismen im Guaymas-Becken berichtet. Das erste Manuskript, in dem die Sulfatreduktionsraten (SRR) bei einer In-situ-Temperatur- und Druckinkubation unter Verwendung von radioaktivem 35SO42 gemessen wurden, zeigte, dass SRM über einen großen Tiefen- und Temperaturbereich aktiv sind, sogar unterhalb der Sulfat-Methan-Übergangszone (SMTZ), wo die Sulfatkonzentration niedrig und die Methankonzentration aufgrund der Aufwärtsdiffusion hoch ist. An den Standorten U1545C und U1546D wurde die SRR bis in eine Tiefe von etwa 300 mbsf quantifiziert. In dieser Tiefe beträgt die In-situ-Temperatur etwa 70°C. Am Standort U1548C, der sich direkt über einem basaltischen Sill befindet, der das Sediment von unten aufheizt, ist der geothermische Gradient viel höher (958°C/km). Alle Proben, die bis zu einer Tiefe von 60 mbsf entnommen wurden, wiesen einen SRR-Wert oberhalb der Mindestbestimmungsgrenze (MQL) auf. Dies könnte auf die Pyrolyse durch die schnelle Erhitzung zurückzuführen sein.
Im zweiten Manuskript wurde der Einfluss von Kohlenwasserstoffen auf den mikrobiellen Stoffwechsel untersucht, da verschiedene Kohlenwasserstoffe in den Sedimenten des Guaymas-Beckens nachgewiesen wurden. Für diese Studie wurden Proben von den Standorten U1545C und U1546D verwendet. Diese beiden Standorte weisen eine vergleichbare Lithologie und einen vergleichbaren geothermischen Gradienten auf, da die Entfernung zwischen ihnen nur etwa 1 km beträgt, aber am Standort U1546D ist ein massiver Sill in größerer Tiefe eingetreten. Obwohl sich der Sill seit ihrer Einlagerung thermisch ausbalanciert hat, muss die Hitze das umgebende Sediment beeinflusst haben. Mit unseren Experimenten untersuchten wir auch die Auswirkungen der Paläoerwärmung durch den Sill. In einem ersten Experiment wurde der Einfluss von Kohlenwasserstoffen auf die SRR untersucht. Die Proben wurden mit A) dem Gemisch aus Kohlenwasserstoffen (vier aliphatische Kohlenwasserstoffe + vier aromatische Kohlenwasserstoffe) oder B) Methan bebrütet, und die SRR wurde mit radioaktivem 35SO42- gemessen. In der obersten Probe von Standort U1545C stieg die SRR bei Zugabe von Kohlenwasserstoffen an. Als Methan zu den Proben von Site U1545C hinzugefügt wurde, stieg die SRR auch um die SMTZ an. Andererseits änderte sich die SRR am Standort U1546D trotz der Zugabe von Kohlenwasserstoffen nicht. Im zweiten Experiment wurde die Aufnahme von Kohlenwasserstoffen und anorganischem Stickstoff mit dem Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometry (NanoSIMS) beobachtet. Mit stabilen Isotopen markiertes 13C-Benzol, 2H-Hexadecan, 13C-Methan und 15N-Ammoniumchlorid wurden den Proben zugesetzt und 42 Tage lang bebrütet. Obwohl die Dauer der Inkubation relativ kurz war, wurde die Aufnahme von Kohlenwasserstoffen beobachtet. Darüber hinaus wurde eine signifikante Stickstoffaufnahme aus Ammoniumchlorid beobachtet, vor allem in den Proben in der Nähe des Meeresbodens am Standort U1546D, wenn sie mit Methan inkubiert wurden. Die Beziehung zwischen dissimilatorischer Sulfatreduktion und der Aufnahme von Kohlenwasserstoffen ist nicht eindeutig, aber die Daten zeigen, dass die Mikroorganismen im Guaymas-Becken Kohlenwasserstoffe sowohl katabolisch als auch anabolisch verstoffwechseln können. Der Grund dafür, dass die SRR nicht anstieg, während am Standort U1546D eine erhebliche Stickstoffaufnahme beobachtet wurde, ist nicht klar. Die zusätzlichen Analysen der Sedimentzusammensetzung mit Fourier Transform-Ion Cyclotron Resonance-Mass Spectrometry (FT-ICR-MS) sowie der Genexpressionsniveaus zeigten jedoch die Unterschiede zwischen diesen beiden Standorten, was auf die unterschiedlichen Stoffwechselreaktionen schließen lässt.
Im dritten Manuskript untersuchten wir die Temperaturabhängigkeit des SRM, indem wir Inkubationen bei einer In-situ-Temperatur sowie bei +10°C, +20°C, +30°C, +40°C und +50°C durchführten. Die Proben von Site U1548C wurden aufgrund des steilen Temperaturgradienten und der hohen SRR über einen großen Tiefenbereich (Temperatur) verwendet, wie im ersten Manuskript gezeigt. Mit diesem Experiment sollte geklärt werden, wie sich die sulfatreduzierenden Aktivität mit der Temperatur verändert, wenn das Sediment in immer größerer Tiefe vergraben und höheren Temperaturen ausgesetzt wird. Die bodennahen Bohrkerne zeigten eine extrem hohe SRR über einen breiten Temperaturbereich. Interessanterweise zeigten die integrierten Daten zwei Spitzenwerte der SRR und eine Lücke dazwischen. Die erste Spitze erschien bei 45-60 °C. Dieser Bereich entspricht der Wachstumstemperatur von mesophilen und thermophilen Organismen. Die SRR fiel einmal um 65-70°C ab, erreichte aber um 75-90°C wieder einen Spitzenwert. Der zweite Peak steht für aktives hyperthermophiles SRM. Überraschenderweise wurde SRR auch bei 111 °C nachgewiesen. Unsere Studie zeigt, dass SRM im Guaymas-Becken in einem weiten Temperaturbereich aktiv sind, auch wenn die Temperatur weit von den aktuellen In-situ-Temperaturen entfernt ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gesamte Arbeit an meinem Projekt die hohe Aktivität und metabolische Flexibilität der Mikroorganismen im Guaymas-Becken offenbart
Applying ethics in the handling of dual use research
No full textWith regard to the handling of dual use research, the dominant approach in Germany aimed at mitigating dual use risks emphasizes the freedom of research and the strengthening of academic self-regulation. This article presents this approach as one example for a framework for handling security-relevant research, underlines the need for awareness-raising about risks of security-relevant research, and, more generally, highlights some of the dilemmas researchers and legislators face when dealing with security-relevant research. The article furthermore presents the key questions developed by the German Joint Committee on the Handling of Security-Relevant Research to provide guidance for researchers and institutions when they address possible research of concern. It applies these key questions in a case study of a well-publicized experiment in which artificial intelligence and drug discovery technologies were used to determine their dual use potential in identifying highly toxic chemical substances. Moreover, it discusses the utility of the framework applied in Germany and concludes that this approach is practicable. Given the strong emphasis on the researchers’ own responsibility, however, awareness of dual use risks and risk mitigation strategies should be further enhanced and an academic culture of responsible handling of security-relevant research should be promoted
Anwendung der optischen Sonde Eu (III) als physiko-chemisches Analogon im Kontext endlagerrelevanter Systeme sowie Ca(II)-modulierter Proteine
No full textAccess to digital finance
No full textFinancing entrepreneurship spurs innovation and economic growth. Digital financial platforms that crowdfund equity for entrepreneurs have emerged globally, yet they remain poorly understood. We model equity crowdfunding in terms of the relationship between the number of investors and the amount of money raised per pitch. We examine heterogeneity in the average amount raised per pitch that is associated with differences across three countries and seven platforms. Using a novel dataset of successful fundraising on the most prominent platforms in the UK, Germany, and the USA, we find the underlying relationship between the number of investors and the amount of money raised for entrepreneurs is loglinear, with a coefficient less than one and concave to the origin. We identify significant variation in the average amount invested in each pitch across countries and platforms. Our findings have implications for market actors as well as regulators who set competitive frameworks
Körper – Karte – Text
No full textRabelais' Pentalogie um die Riesen Gargantua und Pantagruel spiegelt Aspekte des sich verändernden Weltbildes ihrer Entstehungszeit. Diese Studie untersucht auf der Folie der Theorie des Simulakrum Schrift, wie Körpermodellierungen und kartographisches imaginaire durch den Autor als Strategien der Verhüllung verborgener Botschaften eingesetzt werden. Sie zeigt an ausgewählten Beispielen des Quart Livre die Aufweichung der Grenzen von Körper, Karte und Text und deren Durchdringung. Die Metaphorizität des Textes gibt Aufschluss über seine Autoreflexivität und bewirkt eine gleichsam ganzheitliche Lektüreerfahrung. Schließlich avanciert die Fiktion in ihrer Trugbildhaftigkeit als grotesk-sinnlicher Körper und polysemantische Karte zum Welterklärungsmodell, das jedoch erst dechiffriert werden muss
Preparations for marriage in the Jewish and Catholic traditions
No full textIn many churches nowadays, there has been a standardized approach to premarital counseling for couples involving social, pastoral, and psychological perspectives. In contrast, many rabbis and other Jewish officials still concentrate on legal aspects alone. The need for resolving important issues on the verge of wedlock is too often left to secular experts in law, psychology, or counseling. However, in recent years, this lack of formal training for marriage preparation has also been acknowledged by the Jewish clergy in order to incorporate it in the preparatory period before the bond is tied. This case study focuses on Jewish and Roman Catholic conceptions of marriage, past and present. We intend to do a comparative analysis of the prerequisites of religious marriage based on the assumption that both Judaism and the Roman Catholic Church have a distinct legal framework to assess marriage preparation
Transforming Open Edx into the next On-Campus LMS
No full textOpen edX is an incredible platform to deliver MOOCs and SPOCs, designed to be robust and support hundreds of thousands of students at the same time. Nevertheless, it lacks a lot of the fine-grained functionality needed to handle students individually in an on-campus course. This short session will present the ongoing project undertaken by the 6 public universities of the Region of Madrid plus the Universitat Politècnica de València, in the framework of a national initiative called UniDigital, funded by the Ministry of Universities of Spain within the Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia of the European Union. This project, led by three of these Spanish universities (UC3M, UPV, UAM), is investing more than half a million euros with the purpose of bringing the Open edX platform closer to the functionalities required for an LMS to support on-campus teaching. The aim of the project is to coordinate what is going to be developed with the Open edX development community, so these developments are incorporated into the core of the Open edX platform in its next releases. Features like a complete redesign of platform analytics to make them real-time, the creation of dashboards based on these analytics, the integration of a system for customized automatic feedback, improvement of exams and tasks and the extension of grading capabilities, improvements in the graphical interfaces for both students and teachers, the extension of the emailing capabilities, redesign of the file management system, integration of H5P content, the integration of a tool to create mind maps, the creation of a system to detect students at risk, or the integration of an advanced voice assistant and a gamification mobile app, among others, are part of the functionalities to be developed. The idea is to transform a first-class MOOC platform into the next on-campus LMS
Enterprise-level IS research – need, conceptualization, exemplary knowledge contributions and future opportunities
No full textEnterprise solutions, specifically enterprise systems, have allowed companies to integrate enterprises’ operations throughout. The integration scope of enterprise solutions has increasingly widened, now often covering customer activities, activities along supply chains, and platform ecosystems. IS research has contributed a wide range of explanatory and design knowledge dealing with this class of IS. During the last two decades, many technological as well as managerial/organizational innovations extended the affordances of enterprise solutions—but this broader scope also challenges traditional approaches to their analysis and design. This position paper presents an enterprise-level (i.e., cross-solution) perspective on IS, discusses the challenges of complexity and coordination for IS design and management, presents selected enterprise-level insights for IS coordination and governance, and explores avenues towards a more comprehensive body of knowledge on this important level of analysis
Du sollst nicht essen
No full textZwar sind Menschen biologisch gesehen Allesesser, dennoch gibt es keine Gemeinschaft, die alle ihr zur Verfügung stehenden Nahrungsmittel voll ausschöpft. Immer wird etwas nicht gegessen. Warum wir nicht essen, was wir nicht essen – das beleuchtet dieser Sammelband aus neuro-, ernährungs-, gesellschafts- und religionswissenschaftlicher Perspektive. Ein „religiöser Nutriscore“ gibt Auskunft über die wichtigsten Verzichtsregeln in Judentum, Christentum und Islam. Eine Fotostrecke veranschaulicht, wie bestimmte Speisen zu Festen und Feiertagen zu einem heiligen Essen werden. Nicht zuletzt werden Wege aufgezeigt, wie Menschen, die verschiedene Speiseregeln befolgen, dennoch zusammen essen können – inklusive Praxistest in der Unimensa