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BfN veröffentlicht ökonomische Studie zum naturnahen Hochwasserschutz Nach dem Hochwasser ist vor dem Hochwasser – Renaturierung von Auen ist ökologisch und ökonomisch sinnvoll Bonn, 18. August 2010: Die jüngsten Hochwasser
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Das Wetterphänomen tritt alle fünf bis sieben Jahre auf. Doch jetzt hat sich etwas verändert: Der mächtige Monsun wird verstärkt.
Quelle: WELT ONLINE – Wissenschaft

Einen wesentlichen Beitrag zur Entschlüsselung der allergiefördernden Eigenschaften von Nickel haben jetzt Wissenschaftler der Universität Gießen gemeinsam mit Kollegen aus Mannheim, Freiburg, Münster und München geleistet. Unter Federführung der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Matthias Goebeler und Dr. Marc Schmidt (Zentrum für Dermatologie, Venerologie und Allergologie) konnte aufgeklärt werden, auf welche Weise Nickel eine Entzündung der Haut hervorruft, die einem sichtbaren Ekzem vorausgeht. Diese Ergebnisse, die für innovative Prophylaxe- und Therapieansätze von Bedeutung sein können, wurden in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift „Nature Immunology“ veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Der französische Philosoph Voltaire schilderte, wie der englische Naturforscher Isaac Newton (1642-1726) unter einem Apfelbaum saß und vor sich hin grübelte. Als ein Apfel sich vom Zweig löste und auf Newtons Kopf fiel, wurde die moderne Physik geboren.

Die mechanische Ordnung.

Der Aufprall der Frucht soll dazu geführt haben, dass Newton den Grundstein für die Fallgesetze, die klassische Mechanik und die exakten Gesetze der Gravitation und Bewegung legte und in seiner Schrift Philosophiae Naturalis Principia Mathematica 1687 veröffentlichte.

Newtons Gesetze waren in der Tat umwälzend. Zwar wusste man seit der Antike, dass Regelmäßigkeit eines der Prinzipien der Natur ist. Die Prinzipien wurden jedoch weniger durch präzise Formeln ausgedrückt. Newton beobachtete nicht nur die Regelmäßigkeiten, sondern formulierte sie als Gesetze in exakter mathematischer Form.

Die simplen Regeln, die auch die Ellipse der Planetenbahnen mit der Sonne in einem Brennpunkt exakt beschrieben, führten dazu, dass das Universum wie ein ablaufendes mechanisches Uhrwerk erschien. Es gab niemand, der die Planeten ständig anschubste. Damit Objekte sich mit konstanter Geschwindigkeit auf gerader Bahn fortbewegen, ist nach Newtons Mechanik keinerlei äußerer Anstoß nötig.

Das unheimliche an Newtons Gesetzen war, dass sie mit allen Messungen exakt übereinstimmten. Als man glaubte, endlich einen Fehler zu entdecken, weil der Planet Uranus sich nicht an die vorausberechneten Umlaufbahnen hielt, entdeckte man Neptun. Die Abweichungen der Bahn des Uranus konnten daraufhin durch die bekannten Gesetze erklärt werden.

Die immer wieder bestätigte exakte Übereinstimmung von Messung und Vorhersage durch Formeln führte schließlich dazu, dass die Physiker glaubten, alle beobachtbaren Phänomene, auch solche im mikroskopischen Maßstab, könnten mechanisch erklärt werden. Die Welt hatte anscheinend eine allumfassende mechanische Ordnung.

Die emergenten Eigenschaften der Alltagswelt.

Der Schock kam im frühen 20. Jahrhundert. Der Physiker Max Planck konnte es zunächst selbst nicht glauben, was er im Zusammenhang mit der Untersuchung elektromagnetischer Strahlung entdeckte. Er stellte fest, dass Energie nur in Form unteilbarer Päckchen (Quanten) ausgestrahlt wird. Dadurch begründete er die Quantenphysik und deren mathematischen Formalismus, die Quantenmechanik. Die Anwendung von Newtons Gesetzen auf Atome und atomare Größenordnungen führt dagegen auf hoffnungslos falsche Ergebnisse, weil Atome in den Formeln der klassischen Mechanik keine räumliche Ausdehnung haben und Feststoffe beim absoluten Temperatur-Nullpunkt riesige Wärmekapazitäten besitzen sollen.

Atome verhalten sich überhaupt nicht wie Billardkugeln. Obwohl sie ihre Energie wie Teilchen tauschen, bewegen sie sich wie Wellen. Und nicht nur Atome verhalten sich so, sondern alle Objekte. Flüssigkeiten und Feststoffe sind zwar ein Zusammenschluss von Quantenmaterie zu makroskopischen Substanzen, aber ihre Eigenschaften flüssig oder fest sind Erscheinungen kollektiver Organisation, die sich nicht von den zwei sich scheinbar widersprechenden Eigenschaften (wellenartig bzw. teilchenartig) der einzelnen Quantenobjekte ableiten lassen.

Wenn sich in einem System auf höherer Ebene durch kollektive Organisation Eigenschaften zeigen, die nicht durch Eigenschaften der Systemelemente erklärt werden können, dann spricht man von emergenten Eigenschaften. Der Vorgang der Herausbildung von emergenten Eigenschaften heißt Emergenz. Die Quantenphysik beweist die Emergenz von Newtons legendären Gesetzen. Diese sind ein für große Systeme gültiger Grenzfall der Quantenmechanik. Welch eine Überraschung, dass sich unsere Alltagswirklichkeit als ein emergentes Phänomen kollektiver Organisation erweist!

Wenn wir unseren Blick schärfen für das Prinzip der kollektiven Organisation und den daraus hervorgehenden emergenten Eigenschaften, entdecken wir in unserer Welt überall das Wirken von Emergenz. Während wir vielleicht noch vor kurzem glaubten, alles Grundlegende sei schon bekannt, tun sich auf einmal neue interessante Fragen auf.

Beispielsweise bestehen Schneeflocken aus sechseckigen symmetrischen Kristallen. Es gibt unzählig verschiedene Kristallformen, und zwar so viele, dass es heißt, es gäbe keine zwei gleichen. Wie sich aber Wassermoleküle kollektiv organisieren und miteinander kommunizieren, dass die eine Ecke des Kristalls weiß, welche Form die andere Ecke gerade annimmt, so dass Symmetrie entsteht, kann mit klassischer Physik nicht beantwortet werden.

Interessant wäre es auch herauszufinden, wo menschliches Bewusstsein als anscheinend emergentes Phänomen der Evolution seinen genauen Sitz hat. Bisher hat noch niemand Bewusstsein im Gehirn lokalisieren können. Aber vielleicht sind nur nicht alle Prinzipien kollektiver Organisation bekannt, die zur gewünschten Antwort führen. Mehr Wissen über Emergenz kann dabei helfen, die Antwort zu finden. Zum Thema Evolution kann man noch weitere Fragen stellen, wie: Welches sind die Regeln kollektiver Organisation, die aus toten Molekülen Leben emergieren?

Das sind Fragen, die das Buch mit dem Titel »Emergenz« (ISBN 978-3-8391-7997-0) natürlich auch nicht erschöpfend beantworten kann. Aber es führt in die Themenstellung der Emergenz ein und zeigt auf, wie aus einfachsten organisatorischen Regeln komplexe emergente Strukturen entstehen.

Hier ein kurzer Überblick: Nach dem grundlegenden Kapitel 2, in dem wichtige Begriffe und Beispiele zur Emergenz erläutert werden, folgt das Kapitel 3, mit den Steuerungsmechanismen. Im gleichen Kapitel finden Sie auch Computer-Simulationen. Wenn man will, kann man am PC selbst Experimente durchführen, indem man die beschriebenen Programme aus dem Internet herunterlädt. Schließlich runden zwei weitere Kapitel mit Beschreibungen emergenter Phänomene der Natur und des Universums das Buch ab. Es ist ein Arbeits- und Handbuch und soll als Werkzeug dienen, um mit geschärftem Blick die Geheimnisse der Emergenz in unserer Welt zu beobachten.

Emergenz: Strukturen der Selbstorganisation in Natur und Technik
Von Klaus-Dieter Sedlacek et al.
Preis: EUR 14,90
Broschiert: 192 Seiten
Verlag: Books on Demand Gmbh (August 2010)
ISBN-13: 978-3839179970

Groteskes Naturschauspiel in Bayern: Millionen von toten Eintagsfliegen verwandeln Brücken in gefährliche Rutschbahnen.
Quelle: WELT ONLINE – Wissenschaft

Der britische Naturforscher Alfred Russel Wallace wollte vor 150 Jahren im Dschungel von Borneo vor allem Orang-Utans sehen. Und tatsächlich: Die Menschenaffen saßen an Flussufern, schwangen sich von Ast zu Ast und beobachteten ihn von Bäumen herab.

Quelle: Wissenschaft | RP ONLINE

Sie kommen sekundenschnell, überschwemmen ganze Landstriche – immer wieder richten Tsunamis Verwüstungen an. Ein Forscherteam präsentiert jetzt eine erstaunliche Erklärung für das Naturphänomen: Nicht nur Seebeben, auch vibrierende Luftmassen können Riesenwellen verursachen.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

Der Klimawandel hat das Potential, weltweit ungeheure Schäden zu verursachen. Doch jetzt warnen Forscher vor der Reaktion der Menschheit: Sie könnte stellenweise noch schwerere Konsequenzen haben als die Erwärmung selbst.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

Einzelne Moleküle und ihre Dynamik lassen sich auch in lebenden Zellen mit herkömmlichen Fluoreszenz-Farbstoffen mit einer Auflösung von etwa 20 Nanometern sichtbar machen. Wie das geht, zeigen Forscher aus Würzburg, Bielefeld und New York erstmals in der Zeitschrift „Nature Methods“.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Wissenschaftler können dank „Dark-Channel”-Fluoreszenz aufklären, wie biochemische Stoffe ihre Funktion ausüben

Spektroskopische Verfahren gehören zu den wichtigsten Methoden, mit denen Wissenschaftler ins Innere von Materialien schauen können. Ein Team des Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) hat nun mithilfe der Röntgenabsorptionsspektroskopie die Verschiebung von elektrischen Ladungen in gelösten Stoffen beobachtet, den Elektronentransfer. Damit können sie auf mikroskopischer Skala sehen, wie gelöste biochemische Stoffe ihre Funktion ausüben. Emad Aziz und Kollegen berichten darüber in der am 8. August erscheinenden online-Ausgabe der Zeitschrift Nature Chemistry.
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Wie wird das Immunsystem schlagkräftiger gegen Krebs? Forscher vom Max-Delbrück-Centrum (MDC) und der Charité – Universitätsmedizin in Berlin haben in zehnjähriger Entwicklungsarbeit die Rezeptoren bestimmter Immunzellen (T-Zellen), die T-Zell-Rezeptoren, so geschärft, dass sie Krebszellen künftig nicht mehr unerkannt links liegen lassen, sondern gezielt aufspüren. Das ist die Voraussetzung dafür, dass das Immunsystem die Krebszellen zerstören kann. Die Forscher entwickelten eine Maus mit einem ganzen Arsenal dieser T-Zell-Rezeptoren des Menschen (Nature Medicine, doi: 10.1038/nm.2197)*. Ziel ist, diese Rezeptoren für eine gezielte Immuntherapie bei Patienten einzusetzen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Neuherberg, 04. August 2010. In einer großen internationalen Studie mit Beteiligung des Helmholtz Zentrums München haben Wissenschaftler 95 Genorte gefunden, die den Fettstoffwechsel im menschlichen Organismus beeinflussen. Langfristig eröffnen die Ergebnisse neue Perspektiven für die Prävention und Therapie von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Es handelt sich um die erste genomweite Assoziationsstudie dieser Art, die von dem renommierten Wissenschaftsmagazin Nature veröffentlicht wird.
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Einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern ist es gelungen, die Genomsequenz eines Hornkieselschwamms teilweise zu entschlüsseln. Dabei fanden die Forscher heraus, dass das Genom von Amphimedon queenslandica, der im australischen Great Barrier Reef lebt, eine erstaunliche Ähnlichkeit zum Genom komplexerer Tiere einschließlich Säugetieren aufweist. Die Ergebnisse ihrer Forschung haben die Wissenschaftler nun in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Nature Geoscience -Studie belegt Einfluss von Bakterien auf den Phosphor-Kreislauf im Meer

In der August-Ausgabe der Zeitschrift Nature Geoscience veröffentlichen Bremer Wissenschaftler des MARUM, Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen, zusammen mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Marine Mikrobiologie und der Universität Stockholm eine Studie zur Rolle von Bakterien im Meeresboden. Erstmalig gelang der Nachweis, dass Bakterien eine Schlüsselrolle bei der Bildung von phosphorhaltigen Mineralien im Meeresboden zukommt und sie somit den Kreislauf dieses wichtigen Nährstoffs im Meer entscheidend beeinflussen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Jede Woche wählen die User der VIEW Fotocommunity ihre Lieblingsbilder. Fotos aus der Natur-Galerie “Blumen” zeigen Regentropfen auf farbenfroher Blüte und bunte Tupfer im frischen Grün.
Quelle: stern.de – Wissenschaft & Gesundheit

Das vom Fraunhofer IAO entwickelte Tool »BIOPS« verschafft Unternehmen bei der Entwicklung technischer Innovationen Zugang zum enormen Lösungspotenzial der Natur. Interessierte können das Suchwerkzeug ab 1. Oktober 2010 unter www.nature4innovation.com testen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

An Brasiliens Küste formen die Naturmächte eine magische Landschaft aus Sand. Die “Bettlaken von Maranhão” bieten ein faszinierendes Schauspiel, das immer mehr Touristen anlockt. Schon fürchten Umweltschützer um die Fauna in der einmaligen Dünenwelt.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

Im antarktischen Weddell-Meer sinken großen Mengen Wasser von der Meeresoberfläche in die Tiefe ab und treiben damit das globale Band der Meeresströmungen an. Meeresforscher aus Kiel und aus den USA konnten jetzt anhand einer Langzeitmessung nachweisen, dass der Strömungsmotor dort starken Schwankungen unterliegt, die eng mit Wetter- und Klimaphänomenen zusammenhängen. Die entsprechende Studie erscheint in der aktuelle Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Geoscience.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

München, 21. Juli 2010. Das Wissenschaftlerteam unter Leitung von Dr. Vigo Heissmeyer vom Institut für Molekulare Immunologie des Helmholtz Zentrums München hat einen molekularen Mechanismus entschlüsselt, der dazu beiträgt, den Organismus vor dem Angriff durch das eigene Immunsystem zu schützen und so Autoimmunkrankheiten wie Lupus erythematodes* zu verhindern. Die Forscher zeigten, dass das Protein Roquin der Hauptakteur ist und, entgegen bisheriger Annahmen, microRNAs* keine Rolle spielen. Die renommierte Fachzeitschrift Nature Immunology hat die Ergebnisse online am 18. Juli veröffentlicht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

BIOSS-Wissenschaftler entdecken lange gesuchten Liganden für Rezeptoren bei der B-Zellentstehung, Veröffentlichung in Nature Immunology
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Ein internationales Team unter Beteiligung des Empa-Forschers Francis Schwarze hat das komplette Erbgut des Gemeinen Spaltblättlings, Schizophyllum commune, entschlüsselt, ein weit verbreiteter Holz zersetzender Pilz. Das Genom mit seinen rund 13’000 Genen, vor kurzem in «Nature Biotechnology» publiziert, eröffnet Einblicke in die einzigartige Enzymmaschinerie, mit der der Weissfäuleerreger Holz schrittweise abbaut – eine Fähigkeit, die sich Empa-Forscher Schwarze unter anderem zur Verbesserung der Klangeigenschaften von Geigenholz zunutze macht.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

In vielen Organismen wurde im Verlauf ihrer Evolution das genetische Material verdoppelt. Die Duplikation von einzelnen Genen stellt dabei eine besondere Quelle dar, durch die neue Genfunktionen entstehen können. Erst im Jahr 2008 gelang Wissenschaftlern der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf der Nachweis, dass das initiale Signal der Geschlechtsbestimmung in der Honigbiene, das Gen complementary sex determiner (csd), aus der Kopie einer weiteren Schlüsselkomponente der Geschlechtsbestimmung, dem Gen feminizer (fem) entstanden ist (Hasselmann et al. 2008 NATURE 454: 519ff). Jetzt ist es den Wissenschaftlern gelungen, die Evolution des fem-Gens genauer zu untersuchen.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Ein internationales ForscherInnenteam unter der Leitung von Holger Daims und Michael Wagner vom Department für Mikrobielle Ökologie der Universität Wien hat das Erbgut von Nitrospira entschlüsselt. Dabei handelt es sich um eines für den Stickstoffkreislauf der Natur und die Abwasserreinigung wichtiges Bakterium. Im Rahmen dieses vom Wiener Wissenschafts-, Forschungs- und Technologiefonds geförderten Forschungsprojekts wurden unerwartete Eigenschaften von Nitrospira entdeckt und überraschende Einblicke in die Evolution des Stickstoffkreislaufs gewonnen. Die Ergebnisse erscheinen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift PNAS.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft

Die Ölkatastrophe im Golf von Mexiko ist das aktuellste Beispiel, aber leider nur eines von vielen. Die Vereinten Nationen werfen den größten Konzernen der Welt vor, sich nicht ausreichend um den Umweltschutz zu kümmern. Durch die Top-Unternehmen entstünden jährlich Schäden im Wert von fast zwei Billionen Euro.
Quelle: stern.de – Wissenschaft & Gesundheit

Es war ein einzigartiges Naturspektakel: Tausende Schaulustige beobachteten am Sonntagnachmittag die Sonnenfinsternis auf der zu Chile gehörenden Osterinsel.
Quelle: stern.de – Wissenschaft & Gesundheit

Zuweilen steht sich der Naturschutz selbst auf den Füßen: Während der Ausbau erneuerbarer Energien gefordert wird, werden immer mehr entsprechende Projekte durch ökologische Einwände blockiert. Umweltminister Norbert Röttgen fordert die Umweltverbände nun auf, eigene Pläne vorzuschlagen.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

Ein internationales Wissenschaftlerteam hat 2,1 Milliarden Jahre alte Fossilien entdeckt, die einen neuen Anhaltspunkt für die Entwicklungsgeschichte von Vielzellern geben. Die Entdeckung der mehr als 250 Versteinerungen mit einem Durchmesser von bis zu zwölf Zentimetern ändert den Blick auf die Entstehung komplexen Lebens. An dem Fund im zentralafrikanischen Gabun war auch Prof. Dr. Franz Fürsich beteiligt, der den Lehrstuhl für Paläontologie am GeoZentrum der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg leitet. Über ihre Entdeckung berichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature.
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S P E R R F R I S T: 7. Juli 20 Uhr MESZ

Staub über dem Sahel

Schätzungsweise eine Milliarde Tonnen Staub werden jährlich in der Sahara und der südlich angrenzenden Sahelzone aufgewirbelt und u.a. mit den Passatwinden Richtung Atlantik transportiert. Seit mehr als 200 Jahren beeinflusst der Mensch diesen Prozess nachhaltig. Das belegt erstmals eine Studie, die MARUM-Wissenschaftler Dr. Stefan Mulitza und Kollegen am 8. Juli 2010 in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichen. Demnach trug der exportorientierte, kommerzielle Ackerbau im Lauf der Kolonisierung der schwarzafrikanischen Staaten zur Verwüstung des Sahel und zur erhöhten Bodenerosion bei.
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Wie groß ist der Einfluss des Menschen auf das Klima wirklich? Für die Antwort muss man auch wissen, welche Kohlendioxid-Mengen die Natur selbst umsetzt. Jetzt haben Wissenschaftler erstmals anhand konkreter Messungen die Atmung des Planeten berechnet.
Quelle: SPIEGEL ONLINE – Wissenschaft

Ein neues fluoreszentes Markerprotein haben Forscher um Professor Gerd Ulrich Nienhaus vom KIT entwickelt: Bei dem photoaktivierbaren Protein „mIrisFP“ lässt sich sowohl das Fluoreszenzlicht ein- und ausschalten als auch die Farbe des Lichts von Grün nach Rot verändern. Das Protein erlaubt dynamische Untersuchungen an Zellen und Organismen und eröffnet der zellbiologischen und molekularmedizinischen Forschung neue Möglichkeiten. In der Fachzeitschrift „Nature Methods“ stellen die Wissenschaftler nun ihre Entwicklung vor.
Quelle: Pressemitteilungen – idw – Informationsdienst Wissenschaft