Bernstein im südlichen Pazifik
Forschungsgruppe zurück
pug — Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Privatdozent Dr. Alexander Schmidt unter­suchte während einer sechs­wöchigen Expedition die Bernstein­vorkommen Neusee­lands und reiste dann auf die Pazifik­insel Neukale­donien. Dort entdeckten sie neue Pilzarten und entschlüs­selten Wechsel­beziehun­gen zwischen harzenden Bäumen, Glieder­füßern und Mikro­organis­men als Ursache erhöhter Harz­produk­tion. Sie wiesen für diese heutigen Ökosys­teme nach, dass Insekten­befall und pathogene Mikro­organis­men die Art und Menge von Harzaus­flüssen stark verändern. Diese ökolo­gischen Zusam­men­hänge könnten eine Erklä­rung für die Bern­stein­lager­stätten auf der südlichen Erdhalb­kugel liefern.

	Araukarienwald auf NeukaledonienFoto: Universität

Massive Bernsteinvorkommen entstanden im Lauf der Erdge­schichte in bestimmten Zeitab­schnitten. Warum Bäume in manchen Zeit­räumen überhaupt übermäßig Harz produziert haben, gilt bislang als unge­löstes Rätsel. Die tropischen Waldöko­systeme Neukale­doniens werden von Koniferen dominiert, von denen einige Vertreter große Harz­mengen produzieren. So konnte das Forscher­team an heute lebenden Arten unter­suchen, unter welchen Bedin­gungen starke Harzflüsse produziert werden.

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Dabei stie­ßen die Wis­sen­schaft­ler auf eine Pilz­flora, die ar­ten­rei­cher ist als bis­her an­ge­nom­men. Sie ent­deck­ten neue Ar­ten, die zur Grup­pe der Schlauch­pilze (Asco­mycota) ge­hören. Die­se neuen Pilz­arten leben aus­schließ­lich auf frisch ent­stan­denen Harz­flüs­sen der Koni­feren und ernäh­ren sich von den In­halt­stof­fen der Harze. Das For­scher­team fand zu­dem ver­schie­dene Rüs­sel­käfer­arten, die in Zwei­gen von Arau­karien leben. Die Besiedlung durch die Käferlarven löst in den Ästen und Zweigen der Bäume eine gesteigerte Harzpro­duktion aus – als Abwehr­mechanis­mus gegen den Insekten­fraß. Von den dadurch entstehenden unzähligen Harz­tropfen profitieren wiederum Vertreter der oben genannten harzbewoh­nenden Schlauch­pilze.

„Die Entschlüsselung solcher Wechsel­beziehun­gen in heutigen Ökosys­temen hilft uns dabei, Ökosys­teme aus der erdges­chicht­lichen Vergan­genheit zu rekons­truieren“, erklärt der Göttinger Paläon­tologe Dr. Schmidt. „In die weiteren Diskus­sionen um die Ursachen für Bernstein­lager­stätten muss das Auftreten von neuen holzbewoh­nenden Insekten­gruppen und Mikro­organis­men in der Erdge­schichte stärker als bisher einbezogen werden.“ Die Ergebnisse der ökolo­gischen Studien auf Neukale­donien ermög­lichen zudem ein besseres Verständnis der alten „Bernstein­wälder“ Neusee­lands, die ebenfalls eine hohe Diversität an Koniferen aufwiesen und in denen, ebenso wie heute auf Neukale­donien, Vertreter der Araukarien­gewächse große Mengen an Harz produzierten.

Von ihrer Expedition brachten die Forscher auch Bernstein­stücke von bis zu zwei Kilogramm Gewicht von der Südinsel Neusee­lands mit, die nun in Göttingen präpariert und nach Einschlüssen von Glieder­füßern, Pflanzen­resten und Mikroor­ganismen durchsucht werden. Die Paläon­tologen wollen zum Beispiel heraus­finden, ob die 20 Millionen Jahre alten Fossilien direkte Vorfahren von Arten heutiger neusee­ländischer Waldöko­systeme sind, oder ob es statt einer solchen kontinuier­lichen Entwick­lung zu einer mehrfachen Wieder­besiedlung der Inseln kam. „Durch den oft außeror­dentlich guten Zustand der Einschlüsse im Bernstein können diese zuver­lässig mit den heute lebenden neusee­ländischen Arten verglichen werden. Die Einschlüsse werden entschei­dend dazu beitragen, Fragen nach dem Ursprung und der Entwick­lungs­geschichte heutiger neusee­ländischer Ökosys­teme beant­worten zu können“, so Dr. Schmidt.

Aerodynamik
Buckelwale als Vorbild
Hubschrauber wendiger machen
Moderne Hubschrauber könnten deutlich schneller und manö­vrier­fähiger sein, wenn ihnen nicht die Aero­dyna­mik bestimmte Grenzen aufer­legen würde. Forscher des Deut­schen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) in Göttin­gen haben jetzt eine Mög­lich­keit, die Manö­vrier­fähig­keit zu stei­gern, im Flug­ver­such getestet. Die Idee haben sie beim Buckel­wal abgeschaut.

	Buckelwal und HubschrauberFoto: DLR

Dem Rotor verdankt der Hubschrauber seine besondere Fähigkeit, senkrecht starten und landen zu können. Er bringt aber gleichzeitig aerodyna­mische Nachteile mit sich. An dem Blatt des Hauptrotors eines Hubschraubers, das sich gerade nach hinten bewegt, reißt im schnellen Vorwärts- oder Manöverflug die Luftströmung ab – es kommt zum so genannten „Dynamic Stall“. Dadurch entstehen Wirbel, Auftrieb geht verloren und große Kräfte wirken auf den Rotor. Der Luftwiderstand erhöht sich und die Steuerstangen am Rotorkopf sind enormen Belastungen ausgesetzt.

Bei der Suche nach einer Möglichkeit, den Strömungs­abriss bei Hubschrau­bern zu vermeiden, sind die Göttinger Forscher beim Buckelwal fündig geworden – was nur auf den ersten Blick verwundert. „Die Meeressäuger sind für ihre große Schnelligkeit und Akrobatik bekannt“, sagt Dr. Holger Mai vom Göttinger DLR-Institut für Aeroelastik. Dies verdanken sie ihren unge­wöhnlich großen Brustflossen, die an der Vorderseite charakte­ristische Beulen aufweisen. „Untersu­chungen haben gezeigt, dass durch die Beulen der Strömungs­abriss unter Wasser deutlich später auftritt und der Auftrieb höher ist“, erklärt Mai.

Die DLR-Forscher haben die Idee von Beulen zur Verringerung des Strömungs­abrisses auf den Hubschrauber­rotor übertragen und als Leading-Edge Vortex Generators (LEVoGs) patentieren lassen. „Strömungs­phänomene sind im Wasser wie in der Luft vergleichbar, sie müssen nur skaliert werden“, so Mai. Darum sind die künstlichen Beulen auf den Rotorblättern kleiner als beim Buckelwal. Sie haben einen Durchmesser von sechs Millimetern und wiegen nur 0,04 Gramm. Experimente im Windkanal waren vielversprechend. Jetzt konnte im DLR-Projekt SIMCOS (Advanced Simulation and Control of Dynamic Stall) auch ein Flugversuch mit dem DLR-Forschungs­hubschrauber Bo 105 in Braunschweig erfolgreich durchgeführt werden. Dazu wurden auf jedem der vier Rotorblätter 186 LEVoGs aus Gummi geklebt. Sollte sich die Idee als erfolgreich erweisen, könnten existierende Hubschrauber ohne größeren Aufwand nachgerüstet werden, hofft der DLR-Forscher.

Klimafolgen in Niedersachsen
Zweite Förderphase beginnt
pug — Den Folgen des Klimawandels für Nieder­sachsen gehen in einem groß angelegten Projekt zur Klima­folgen­forschung insgesamt 19 Universitäten und Forschungs­einrich­tungen nach. Der Forschungs­verbund „Klima­folgen­forschung in Nieder­sachsen (KLIFF)“ wird koordiniert von der Universität Göttingen. Das Nieder­sächsische Minis­terium für Wissen­schaft und Kultur fördert das Projekt seit 2009. Nun wurde nach einer erfolg­reichen Zwischen­begutachtung eine weitere zweijährige Förderphase mit einem Volumen von insgesamt fünf Millionen Euro bewilligt.

	Erhebliche Unterschiede im Aufbau und Wachstum von Buchenbeständen: kranker Buchenwald bei GöttingenFoto: vs

Insgesamt besteht KLIFF aus sieben the­men­bezo­genen For­schungs­verbün­den, die sich auf die Bereiche Klima, Land- und Forst­wirt­schaft, Natur­schutz und Touris­mus, Wasser­wirt­schaft, Küsten­schutz und Raum­planung konzen­trieren. Die Gutachter der Wissen­schaft­lichen Kom­mission Nieder­sachsen beschei­nigen KLIFF ein hohes Potenzial für die Entwick­lung tragfähiger Anpas­sungs­strategien an den Klima­wandel – und das weit über Nieder­sachsen hinaus. Erste Ergebnisse im Bereich der Milch­vieh­haltung zeigen beispiels­weise verschie­dene Möglich­keiten auf, trotz des Klima­wandels und steigender Tempe­raturen Ertrags­ein­bußen zu mini­mieren. Im Bereich der Forst­wirt­schaft zeigten sich erheb­liche Unter­schiede im Aufbau und Wachs­tum von Buchen­beständen entlang eines Klima­gradien­ten, was Folgen für die forst­liche Planungs­praxis hat. Und im Küsten­schutz konnten die Wissen­schaftler anhand von Computer­simula­tionen zeigen, dass die Schutz­funktion der Deiche an den nieder­sächsi­schen Küsten in den kommenden 50 Jahren ausreichend ist.

In der zweiten Förderphase stehen die Zusammen­führung der Ergebnisse aus den einzelnen Forschungs­bereichen sowie die Analyse der Besonder­heiten der nie­der­sächsi­schen Regionen im Zuge des Klima­wandels im Vorder­grund. Aus diesen wissen­schaftlichen Ergebnissen werden dann Handlungs­empfeh­lungen und Anpassungs­strategien entwickelt und beispielsweise an Landwirte, Forstwirte, Wasserbau­ingenieure oder Städteplaner weiter­gegeben. Die Handlungs­empfeh­lungen werden in enger Zusammen­arbeit mit den betrof­fenen Akteuren und mit Blick auf deren Bedürfnisse entwickelt, um die praktische Relevanz der Vorschläge sicherzu­stellen. Die Ergebnisse des KLIFF-Programms fließen direkt in die Nieder­sächsi­sche Anpassungs­strategie an den Klimawandel ein. Die Koordination von KLIFF liegt bei der Sektion Waldöko­system­forschung des Zentrums für Biodiversität und nachhaltige Land­nutzung der Universität Göttingen.

Bioenergie
Land verlängert Förderung für Forschungsprojekt
„Akzeptanz stößt an Grenzen“
pug — Das Land Niedersachsen hat die Förderung für ein Forschungsprojekt zum Thema Bioenergie an der Universität Göttingen um zwei weitere Jahre verlängert. Die Fördersumme des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur beträgt insgesamt 1,6 Millionen Euro. Der seit Anfang 2009 laufende Forschungsverbund „Nachhaltige Nutzung von Energie aus Biomasse im Spannungsfeld von Klimaschutz, Landschaft und Gesellschaft“ ist am Interdisziplinären Zentrum für Nachhaltige Entwicklung (IZNE) der Universität angesiedelt.

	Prof. Dr. Hans RuppertFoto: Universität

„Vor dem Hinter­grund der Energie­wende wird die Bio­ener­gie in den kom­men­den Jahren eine zuneh­mend wichtige und grö­ßere Rolle spielen“, erläu­tert Prof. Dr. Hans Ruppert, Leiter des For­schungs­verbun­des und Direk­tor des IZNE. Die Wis­sen­schaft­ler wollen in der zweiten Förder­phase ihre bishe­rigen For­schungs­ergeb­nisse in die Praxis um­setzen und in drei aus­gewähl­ten Modell­regio­nen anwen­den. Aller­dings: „Die Akzep­tanz von Bio­ener­gie in der Bevöl­ke­rung stößt mittler­weile an ihre Gren­zen“, so Prof. Rup­pert. „Der Anbau von Energie­pflan­zen wird aus Sicht des Natur­schut­zes und der Nah­rungs­mittel­pro­duk­tion immer wieder als proble­matisch darge­stellt. Wir nehmen diese Akzep­tanz­proble­me sehr ernst und suchen weiter­hin den Dialog mit allen Akteu­ren, um gemein­sam lokale und regio­nale Kon­zepte zu entwickeln.“ Die Wis­sen­schaft­ler haben in den ver­gan­genen drei Jahren Anbau- und Nut­zungs­kon­zepte erar­beitet, die vom örtlichen Entschei­dungs­träger bis zur Gesetz­gebung auf EU-Ebene und von der Planung bis zur Ausfüh­rung hin eine ausge­wogene Veran­kerung von Bioenergie in der jeweiligen Region ermög­lichen. Diese Konzepte sollen in den kom­menden zwei Jahren exem­plarisch in den Land­kreisen Goslar und Wolfen­büttel sowie in der Region Hannover in die Praxis umgesetzt und getestet werden.

Die wissen­schaft­lichen Ergebnisse des Forschungs­verbundes werden auf den jeweiligen Anwender bezogen aufbereitet und „übersetzt“. Damit ist gewähr­leistet, dass das Gesamt­konzept auch in anderen Land­kreisen angewendet werden kann. Ziel des Projekts ist ein regionales Qualitäts­siche­rungs­system für die Nutzung von Bioenergie, welches die nationalen Ziele zur nach­haltigen Erzeu­gung von Bioenergie flankiert. Die Wissen­schaftler des For­schungs­verbun­des stellen ihre bisherigen Ergeb­nisse am 24. und 25. Januar 2012 auf einer Fachtagung an der Universität Göttingen vor.

Geowissenschaften
Algen heute stärker verbreitet als im Präkambrium
pug — Algen gibt es seit mehr als 1,5 Milliarden Jahren auf der Erde, doch über ihre Verbreitung in den erdgeschichtlich frühen Ozeanen ist bislang nur wenig bekannt. Wissenschaftler der Universität Göttingen und der amerikanischen University of Tennessee in Knoxville haben nun herausgefunden, dass die Organismen in ihrer heutigen Form entgegen bisheriger Annahmen zu Beginn ihrer Existenz wohl nur wenig verbreitet waren: In den sauerstoff- und nährstoff­armen Gewässern der damaligen Zeit waren sie den besser angepassten Bakterien unter­legen.

Durchlichtmikroskopische Aufnahme eines 1,1 Milliarde Jahre alten Gesteins aus der Tou­irist-Formation in Mauretanien. Bei den dunklen Lagen (hervor­gehoben durch die Pfeile) handelt es sich um versteinerte Mikroben­matten, die haupt­sächlich von Cyano­bakterien aufgebaut wurden. Die Wellenform deutet auf eine Flach­wasser­bildung hin, ein Bereich, der einen hohen Nährstoff­eintrag gewähr­leistet. Die blauen Bereiche sind Pyrit.Foto: Universität

Anhand von Gesteinsablagerungen aus dem Taoudeni-Becken in Mauretanien lieferten die Wissen­schaftler erstmals eine detaillierte Beschrei­bung eines 1,1 Milliarden Jahre alten Lebensraums. Sie untersuchten die gut erhaltenen Meeressedimente auf sogenannte Biomarker hin, die Rückschlüsse auf die Produzenten des organischen Materials ermöglichen. Dabei wiesen sie unter anderem die Existenz von Cyano­bakterien und sehr einfachen Vorläufern der Algen nach, die in der Lage waren, in den vergleichs­weise sauerstoff­armen Gewässern der damaligen Zeit zu überleben. „Entgegen der weitver­breiteten Meinung zeigen unsere Ergebnisse, dass Algen, wie wir sie aus heutigen Ozeanen kennen, damals noch keine große Rolle gespielt haben“, erläutert der Göttinger Geobiologe Dr. Martin Blumenberg, der die Studie leitete. „Im Vergleich zu modernen, komplizierter aufgebauten Algen waren einfachere Organismen deutlich besser an die damals vorherrschenden Nähr­stoff­beschrän­kungen angepasst.“

Die Forscher fan­den heraus, dass die unter­such­ten Orga­nis­men vor allem in fla­chem Was­ser Abla­ge­run­gen bilde­ten. Dort er­mög­lich­ten ein höhe­rer Nähr­stoff­gehalt und Licht das Wachs­tum von Bak­te­rien­matten am Meeres­boden. In tieferen Bereichen der Ozeane konnten diese Lebensformen, wie sie heute in ähnlicher Form auch in Lagunen im Pazifik zu finden sind, nicht existieren. „Die damaligen Organismen waren außerdem erstaunlich produktiv“, erklärt Prof. Dr. Joachim Reitner, Koordinator des Courant Forschungs­zentrums Geobiologie der Universität Göttingen. „Durch ihr Wachstum lagerten sich Gesteine ab, die bis zu 30 Prozent aus den orga­nischen Resten dieser Mikro­organis­men bestehen.“

Ideenwettbewerb
Uni prämiert Vorschläge für bessere Lehr- und Lernkultur
pug — Aus über 50 Vorschlägen hat die Universität Göttingen die diesjährigen Preisträger ihres Ideenwettbewerbs für Studierende gekürt. Unter dem Motto „Innovativ Lernen – Neugierig Forschen – Ideen für eine bessere Lehr- und Lernkultur“ haben Studierende ihre Ideen und Wünsche eingesandt. „Die zahlreichen innovativen Ideen zeigen das hohe kreative Potenzial der Studierenden und machen den Ideenwettbewerb zu einer wichtigen Quelle für Verbesserungen in der Lehre“, so Vizepräsident Prof. Dr. Wolfgang Lücke, Schirmherr des Ideenwettbewerbs. Insgesamt sechs Vorschläge wurden prämiert, die besten drei erhielten Geldpreise.

	Die Preisträger: Jessica Poschen, Johann-Friedrich Fleisch, Konstantin Brand Foto: Universität

Den mit 1.000 Euro dotierten 1. Platz erhielt Jessica Poschen für den Vorschlag „Free Regional Research – mit wachem Forscherblick Naheliegendes entdecken“. Sie plädiert dafür, Studierenden eigenständige Forschungsarbeiten mit regionalem Bezug zu ermöglichen und dafür im Rahmen ihres Studiums Credits zu erhalten. Die Projekte sollen zwar von Dozenten betreut, jedoch möglichst eigenverantwortlich geplant und durchgeführt sowie zum Abschluss einem regionalem Publikum präsentiert werden. „So können die Studierenden neben den wissenschaftlichen Fähigkeiten auch ihre organisatorischen und sozialen Fertigkeiten schulen“, erläutert Jessica Poschen.

Der zweite Preis und mit ihm 750 Euro gingen an Johann-Friedrich Fleisch, der einen Rhetorik- und Debattierwettbewerbs vorgeschlagen hat. In der sogenannten „Teacher‘s Corner“ sollen Redner mit kurzen Beiträgen gegeneinander antreten. Dabei sollen sowohl Studierende als auch Lehrende als Redner gefragt sein. Im Wettbewerb können sie – ähnlich wie in einem Science Slam – nicht nur mit fachlichem Wissen punkten, sondern auch mit didaktischen und rhetorischen Fertigkeiten. 500 Euro erhielt der Drittplatzierte Konstantin Brand für die Idee, „Metastudiengänge“ einzuführen. Diese sollen das fächerübergreifende Studium innerhalb eines Wissenschaftszweigs ermöglichen und mehr Freiheiten bei der Spezialisierung und Schwerpunktbildung innerhalb des Studiums mit sich bringen.

Der Ideenwettbewerb für Studierende wird einmal jährlich unter einem wechselnden Motto ausgeschrieben. Er wird von der Beauftragten für Studienqualität, Meike Gottschlich, organisiert.
→ www.uni-goettingen.de/ideenwettbewerb

Gender Studies
Wissenschaftskarrieren und Geschlecht
pug — „Wissenschaftskarrieren und Ge­schlecht. Fall­studien zu Frank­reich – Deutsch­land – Öster­reich“ heißt der Titel eines For­schungs­projekts an der Sozial­wissen­schaft­lichen Fakultät, das von der Deut­schen For­schungs­gemein­schaft (DFG) geför­dert wird. Ein­gewor­ben wurde das Projekt von der Sozio­login PD Dr. Ilse Costas vom Institut für Sozio­logie der Univer­sität. Im Rahmen eines „Paket­antrags“ von Wissen­schaft­lerin­nen aus Deutsch­land, Öster­reich und der Schweiz wird unter­sucht, wie sich die Konsti­tution von Wissen­schafts­karrie­ren und Geschlecht durch die Umstel­lung von Hoch­schulen und For­schungs­einrich­tungen auf unter­nehme­rische Steue­rungs­formen seit dem Jahr 2000 verän­dert hat. Das Gesamt­projekt wird von der Deut­schen For­schungs­gemein­schaft, dem öster­reichi­schen Fonds zu Förde­rung der wissen­schaft­lichen For­schung und dem Schwei­zeri­schen Natio­nal­fonds geför­dert.

Geschlechts­spezifische Anpassungs­prozesse durch neue Leis­tungs­krite­rien möglichFoto: Archiv

Ziel des Forschungsvorhabens ist es zu untersuchen, in welcher Weise sich durch die neuen Lenkungs­formen und Steuerungs­mechanismen an Hochschulen und Forschungs­einrich­tungen die Karriere­bedingungen von Wissenschaft­lerinnen und Wissen­schaftlern verändern. Dabei wird kritisch hinterfragt, ob und wie die zunächst objektiv erscheinenden Leistungs­kriterien neue geschlechts­spezifische Anpassungs­prozesse mit sich bringen – zum Beispiel weil der intensivere Wettbewerb um Forschungszeit, Forschungs­mittel und Stellen zu einer Kultur der überlangen Arbeitszeit und zu unerbitt­lichem Konkurrenz­verhalten führen.

Costas unter­sucht dabei die Wis­sen­schafts­syste­me und Ge­schlech­ter­arran­ge­ments in Frank­reich und Deutsch­land im Ver­gleich. In Frank­reich fin­det der­zeit durch Ver­markt­li­chungs­strate­gien und unter­neh­me­rische Steue­rungs­for­men eine viel wei­ter­gehen­de Um­struk­tu­rie­rung der For­schungs­bedin­gun­gen statt als in Deutsch­land. Bisher wurde ein großer Teil der Forschung außerhalb der Univer­sitäten in Forschungs­instituten durch­geführt, wo Wissenschaft­lerinnen und Wissen­schaftler vorwiegend auf festen Stellen beschäftigt sind. Doch unter dem Druck der interna­tionalen Ratings mit vergleichsweise schlechten Werten für die franzö­sischen Univer­sitäten wird die Forschung nun stärker in die Univer­sitäten integriert. Finanziert wird die Forschung auf der Basis von eingewor­benen Drittmitteln, die jeweils nur für eine relativ geringe Zeitspanne bewilligt werden. Dies entspricht dem deutschen Vorbild der zeitlich befristeten Projektför­derung auf befristeten Stellen. Ilse Costas will nun untersuchen, ob der vergleichs­weise hohe Anteil an Wissenschaft­lerinnen in den bisherigen französischen Forschungs­instituten weiterhin gleich hoch bleibt oder ob sich neue, geschlechts­spezifische Verteilungen zu Ungunsten von Frauen etablieren und die französische Wissen­schaft sich den stärker männlich geprägten Verhält­nissen in Deutsch­land anpasst.

Dabei stellt sich die Frage, welche Bedeutung das Prinzip der fortlaufenden Befristung von Stellen in zeitlicher und örtlicher Hinsicht für die Karriere­entwicklung von Wissenschaft­lerinnen und Wissen­schaftlern hat. Auf der Ebene der Karriere­bedingun­gen und der Personal­struktur einerseits sowie des akade­mischen Arbeitsmarkts andererseits soll für die deutsche Forschungs­landschaft auch untersucht werden, welche geschlechts­spezifischen Effekte die wett­bewerbs­verschär­fende und differen­zierende Maßnahme der Exzellenz­initiative hat, die anderen Ländern wie Österreich und Frankreich als Vorbild dient.

Mikroskopie
Deutschlandweit einzigartiges Gerät in Göttinger Zoologie
pug — An der Universität Göttingen ist das deutsch­land­weit erste Elek­tronen­mikro­skop (FEI Quanta 250 FEG) mit einem inte­grier­ten Ultra­mikro­tom für die Unter­suchung kleinster Tiere und Gewebe­proben in Betrieb genom­men worden. Es deckt das Leis­tungs­spek­trum her­kömm­licher elek­tronen­mikro­skopi­scher Verfah­ren ab und bietet zusätz­lich die Mög­lich­keit, Proben von Zell­größe bis ins kleinste Detail hinein drei­dimen­sional darzu­stellen. Das neue Elek­tronen­mikro­skop soll insbe­sondere dazu dienen, neue Erkennt­nisse zur Evo­lution und den Ver­wandt­schafts­beziehun­gen der Orga­nis­men zu gewinnen.

	Vorderende (links) und Hinterende einer Schmeißfliegenlarve im DetailFoto: Univ.

Das aus Mitteln von Bund und Land finan­zierte Gerät im Wert von mehr als einer halben Million Euro befindet sich am Johann-Fried­rich-Blu­men­bach-Ins­titut für Zoo­logie und Anthro­pologie in der Abtei­lung Morpho­logie und Syste­matik. Das in das Mikro­skop einsetzbare Mikrotom, eine Art ultrafeiner Gurken­hobel, ist eine Miniatur­version der sonst üblichen Geräte zur Anfer­tigung feinster Schnittserien. Es schneidet in Kunstharz einge­bettete Objekte vollauto­matisch in Scheiben von 200 bis 20 Nanometer (Millionstel Milli­meter) „Dicke“. Nach jedem Schnitt wird ein Bild angefertigt. Das Ergebnis ist ein gleich­mäßiger Bildstapel, aus dem das untersuchte Objekt dreidimen­sional dargestellt werden kann. Die bisher übliche Prozedur war sehr langwierig und fehleranfällig.

„Solche Probleme gehören bei einem reibungslosen Betrieb des neuen Geräts der Vergan­genheit an“, erklärt Dr. Rebecca Klug von der Abteilung Morpho­logie und Systematik. „Das Elektronen­mikroskop eröffnet völlig neue Möglich­keiten für die Ultra­struktur­forschung an biologischen Objekten. Innerhalb weniger Stunden erhalten wir künftig eine ideale Schnittserie, die dann mit einem 3D-Com­puter­programm weiter verar­beitet werden kann.“ Aus den Bildern, die das Gerät liefert, können virtuelle drei­dimen­sionale Modelle zum Beispiel von Zellen und ihren Organellen produziert oder die komplexe Anatomie kleinster Tiere eins zu eins vom Original­objekt ausgehend dargestellt werden. Zusätzlich bietet das Elektronen­mikroskop die Möglich­keit, Objekte auch unter schwachem Vakuum zu unter­suchen. Diese Methode ist weit schonender als die sonst übliche Beobachtung im Hochvakuum – so wird beispiels­weise eine unproble­matische Untersuchung getrockneter unbehandelter und unersetz­licher Museums­objekte machbar. Molekulare Daten­sätze können nun mit neuesten morpholo­gischen Erkennt­nissen zur Ermittlung der Stammes­geschichte verknüpft werden.

Raumfahrt
Antriebstest eines Experimental-Raumfahrzeuges
Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raum­fahrt (DLR) in einem der europa­weit bedeu­tends­ten Hyper­schall­wind­kanäle in Göttin­gen nach. Sie testen den Antrieb des austra­lischen Experi­mental-Raum­fahr­zeuges Scram­space 1, das 2013 star­ten soll.

Dabei handelt es sich um einen so genannten Scramjet (Supersonic Combustion Ramjet – Staustrahltriebwerk mit Überschallverbrennung). Das ist ein Triebwerk, das Hyperschallflüge bis Mach 15 ermöglichen soll. Im Gegensatz zu normalen Düsentriebwerken gibt es keine beweglichen Teile. Dafür muss ein Scramjet erst auf Hyperschallgeschwindigkeit beschleunigt werden, um zu funktionieren. Australien gilt als eines der führenden Länder in der Erforschung der Scramjet-Technologie. In einem Flugversuch wurde dort 2002 erstmals die Funktionsfähigkeit einer Scramjet-Brennkammer nachgewiesen. Bereits damals war das DLR beteiligt.

Für Tests des kompletten Scramjet-Antriebs mit Einlauf, Brennkammer und Düse sind spezielle Testanlagen notwendig. Eine davon ist der Hochenthalpiekanal Göttingen (HEG), in dem die aktuellen Versuche durchgeführt werden. „Der HEG ist eine der größten und führenden Anlagen der Hyperschallforschung. In ihm können größere Modelle als in Australien untersucht werden“, so Boyce. In dem 62 Meter langen Windkanal verdichtet zunächst ein Kolben ein Treibgas wie in einer riesigen Luftpumpe. Nach dem Platzen einer Stahlmembran komprimiert und heizt eine starke Stoßwelle ein Testgas, bevor es in einer Windkanaldüse auf 8.800 Stundenkilometer beschleunigt wird. Dann strömt das Gas um das Modell. „Dieses Szenario simuliert den Flug des Raumfahrzeuges in einer Höhe von etwa 30 Kilometern“, sagt Dr. Klaus Hannemann, Leiter der Abteilung Raumfahrzeuge im DLR-Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik in Göttingen. Die Forscher interessieren dabei die komplexen aerothermodynamischen Vorgänge im Scramjet. Wie muss der Treibstoff eingespritzt werden? Wie kann die Verbrennung verbessert werden? Außerdem wird untersucht, ob sich die physikalisch-chemischen Bedingungen auf ein größeres Triebwerk übertragen lassen. Nur deutlich größere Scramjets könnten einst einen Einsatz in der Raumfahrt sinnvoll erscheinen lassen.

Biophysik
Neues aus der Enzymforschung

pug — Bestimmte Enzyme, die bei der Zell­teilung für den Trans­port von Chromo­somen zuständig sind, können sowohl ihre Geschwin­digkeit als auch ihre Lauf­richtung ändern. Das haben Wissen­schaft­ler des DFG-For­schungs­zentrums und Exzel­lenz­clus­ters „Mole­kular­physio­logie des Gehirns“ an der Uni­versi­tät Göt­tin­gen sowie der Ben-Gurion-Uni­versität des Negev in Israel heraus­gefun­den. Die Forscher wider­legten damit die bis­herige An­nah­me, dass jedes dieser soge­nannten Motor­proteine auf eine bestimmte Lauf­richtung vorpro­gram­miert sei. Die neuen Erkennt­nisse lassen die Nano­meter-großen „Bio“-Maschinen weit leistungs­fähiger und viel­seitiger er­schei­nen als bis­lang ver­mutet.

Die Zellteilung ist ein zentraler Vorgang bei der Entwicklung von Organismen. Während der „normalen“ Zellteilung werden die zuvor verdop­pelten Chromo­somen der Mutterzelle auf die Tochter­zellen verteilt. Dieser genau regulierte Prozess wird angetrieben durch spezialisierte Enzyme. Bisher glaubte man, dass diese Motor­proteine fest program­miert sind und sich auf moleku­laren Schienen nur in eine bestimmte Lauf­richtung bewegen können – wobei ein Typ von Motor eine Bewegung in Richtung der Zellränder erzeugt, ein anderer in Richtung Zellmitte. In Bierhefe­zellen konnten die Wissen­schaftler nun nachweisen, dass ein und derselbe Zell­teilungs­motor sowohl in die eine als auch in die andere Richtung laufen kann, in Richtung der Zellränder sogar bis zu zehn Mal schneller als andere bekannte Mitglieder dieser Enzym-Familie. Die Forscher in Göttingen und Israel nutzten bei ihrer Arbeit hochauf­lösende Fluores­zenz­mikroskopie, mit der sie einzelne Moleküle sowohl in den Hefe­zellen als auch in einer künstlichen Umgebung beobachten konnten.

„Ein detailliertes Verständnis biologischer Motoren während der Zellteilung ist wichtig sowohl für die elementare Zellbiologie als auch für die Krebsforschung und für die biologisch inspirierte Nano­technologie“, erläutert Prof. Dr. Christoph Schmidt vom III. Physikalischen Institut der Universität Göttingen. „Ein besonders interes­santer Aspekt unserer Ergeb­nisse ist die Tatsache, dass die bi-polaren Motoren genau in dem Moment in den langsamen Vorwärts­gang schalten, in dem sie helfen, die Chromo­somen auseinander zu schieben.“

Agrarökologie
Natürlichen Feinden von Blattläusen auf der Spur
pug — Getreideblattläuse können in Ge­treide­feldern großen Schaden an­rich­ten und erheb­liche Ertrags­ausfälle verur­sachen. Doch die Blatt­läuse haben zahl­reiche natür­liche Feinde, die ihre Vermeh­rung begrenzen. Agrar­ökolo­gen der Univer­sität Göttingen haben nun in einer europa­weiten Studie experi­mentell unter­sucht, wie die Gegen­spieler der Blatt­läuse wirken. Sie fanden heraus, dass die Blatt­laus­dichte ohne natür­liche Feinde drei­mal höher ist.

Florfliegenlarve mit BlattlausFoto: Eric Steinert

Zu den weit mehr als hundert Arten und hundert­tausenden Individuen, die in einem Hektar Getreide als natürliche Gegen­spieler der Blattläuse auftreten, zählen unter anderem Schwebfliegen, Marienkäfer und parasitische Wespen, die in der Vegetation nach Beute suchen. Dazu kommen Käfer und Spinnen, die am Boden auf herunter­fallende Blattläuse warten. Mit Hilfe von Experi­menten in fünf europäischen Regionen fanden die Wissen­schaftler heraus, dass die Blattlaus­dichte um rund ein Drittel steigt, wenn die am Boden lebenden Gegen­spieler ausge­schlossen werden. Bei Ausschluss der in der Vegetation lebenden Räuber verdoppelt sich der Blattlaus­befall und bei Ausschluss beider Gruppen gibt es sogar eine Verdrei­fachung. Diese Ergeb­nisse machen deutlich, dass die einzelnen Gegen­spieler­gruppen sich nicht nur in ihrer Wirkung ergänzen, sondern sogar vonein­ander profitieren. Offenbar verur­sachen die Räuber in der Vegetation ein Herab­fallen der Blattläuse und versorgen so die am Boden lebenden Feinde zusätzlich mit Beute.

Die Studie zeigt, dass die relative Bedeutung der Gegen­spieler­arten und -gruppen und die Effizienz der Schädlings­kontrolle je nach Region sehr unter­schiedlich ausfallen kann. Dass unter veränderten Umwelt­bedingun­gen jeweils andere Gegen­spieler bei der natür­lichen Blattlaus­bekämpfung besonders wichtig werden, unter­streicht zudem die Bedeutung einer großen Artenzahl – gerade in Zeiten des globalen Wandelns.

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