Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

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Themen-Vorschlagliste Bachelor and Master-Arbeiten


Themen-Vorschlagliste Bachelor- und Master-Arbeiten (Stand Januar 2024; PDF):
Themenliste56.pdf (260 KB)  vom 26.02.2024

Bei Interesse, bitte eine E-Mail an Prof. Bruelheide (), Dr. Dietrich () oder direkt an die betreuende Person schreiben (E-Mail-Adressen sind hier zu finden: Link)

Biogeographie

1. Arealanalysen an seltenen und gefährdeten Pflanzenarten der Roten Liste (Erik Welk)
Aus der Gruppe der Farn- und Blütenpflanzen gelten in der Bundesrepublik Deutschland mehr als 1000 Arten als selten und/oder gefährdet bzw. bestandsbedroht. Ziel einer Bachelorarbeit wäre es, für ausgewählte Arten Arealmodelle auf Basis von Umweltdaten zu erarbeiten. Damit können realistische und artspezifisch konkrete Voraussagen für potentielles Vorkommen/Verschwinden auch vor dem Hintergrund von Klimawandel-Szenarien erarbeitet werden (geeignet auch für das Wintersemester).

2. Nischenevolution ausgewählter Pflanzengattungen (Erik Welk)
Für immer mehr Gattungen von Farn- und Blütenpflanzen sind molekulargenetisch basierte Hypothesen zur Verwandt-schaftsstruktur verfügbar. Wenn solche ‚Phylogenien‘ mit genau erfassten Verbreitungsdaten der beteiligten Arten kombiniert werden, kann versucht werden, die ökologisch-geographische Differenzierung zu rekonstruieren und so Einblicke in Evolutions- und Artbildungsprozesse zu gewinnen (auch geeignet für das Wintersemester).

3. Klassifikation der globalen Vegetationsdatenbank sPlot (Helge Bruelheide)
Mit Hilfe der funktionellen Merkmale aller Pflanzenarten in sPlot (Lebensform/Wuchsform, Höhe) sowie aus Literaturangaben soll mit Hilfe des Expertensystems ESy eine globale Klassifikation in Formationen erfolgen. Mittels statistischer Modellierung soll dann die Klassifikation auf die gesamte Datenbank mit 2 Mio. Aufnahmen übertragen werden.

4. Biogeographie der Ackerwildkrautflora der Mongolei (Erik Welk)
Die Segetalflora der Mongolei ist sehr jung, da in diesem Gebiet erst seit ca. 100 Jahren großflächig Ackerbau betrieben wird. Damit bietet sich die spannende Gelegenheit zu analysieren, aus welchen Arealtypen, Verwandtschaftskreisen und Merkmalskombinationen sich diese Artengruppe zusammensetzt und – bei Masterarbeiten - ob diese Rekrutierung in Nachbarregionen ähnlich verlief.

5. Vergleich von biogeographischen Nischenmodellen, die auf Datenbanken bzw. auf klassischen Arealkarten beruhen (Erik Welk)
Für zahlreiche Organismengruppen liegen digital verfügbare Verbreitungsdaten (z.B. GBIF   ) nur unvollständig und raum-zeitlich sehr heterogen vor. Daneben existieren publizierte Verbreitungskarten, die zwar durch Einbeziehung heterogener Informationsquellen räumlich vollständiger, aber oft ungenauer sind. Ziel der Arbeit ist es, am Beispiel einer Auswahl von Pflanzenarten herauszufinden, ob diese Unterschiede die Ergebnisse von Nischenanalysen und- modellierungen deutlich beeinflussen. Im Rahmen der Arbeit wird die Nutzung von GIS, Biodiversitätsdatenbanken und geostatistischen Verfahren kennen gelernt (auch geeignet für das Wintersemester).

Biodiversitäts-Experimente

6. Einfluss der Mahdhäufigkeit auf die Artenzusammensetzung und die funktionellen Merkmale einer Glatthaferwiese (Mahdversuch, Helge Bruelheide)
Ende der 1990er Jahre wurde im Neuen Botanischen Garten der Universität Göttingen ein Mahdexperiment mit vier verschiedenen Mahdregimen angelegt, um zu analysieren, wie sich die taxonomische und funktionelle Zusammensetzung der Pflanzengemeinschaft ändert. Das Experiment lief über mehrere Jahre. Dabei wurden sowohl Artenzusammenssetzung als auch die jährlichen Biomassen bestimmt. Das Ziel der Arbeit ist, einen Zusammenhang zwischen den Mahdregimen mit den funktionellen Merkmalen der Arten herzustellen.

7. Einfluss von Baumartenreichtum und Mykorrhizatypen auf Blattmerkmale in einem Baum-Diversitäts-Experiment (Peter Dietrich, Tobias Proß)
Das MyDiv Experiment, auf dem Gelände der UFZ-Versuchsstation Bad Lauchstädt, hat das Ziel zu untersuchen, welchen Einfluss Baumarten- und Mykorrhizatyp-Vielfalt auf das „Funktionieren“ (ecosystem functioning) des Waldes hat. Vorherige Studien haben gezeigt, dass artenreiche Wälder mehr Biomasse produzieren als artenarme Gemeinschaften (d.h., besser „funktionieren“), und dass dies, unter anderem, durch eine Veränderung der Blattmerkmale mit steigender Diversität zu erklären ist. Ziel dieser Arbeit soll sein, zu testen, ob sich Blattmerkmale (z.B. Phosphor, Lignin, Phenole, Metalle…) mit steigender Diversität verändern, und ob sie sich in Gemeinschaften mit unterschiedlichen Mykorrhizatypen unterscheiden. Die Blattproben sind bereits getrocknet und gemahlen, und können jederzeit analysiert werden (naßchemisch und mittels NIRS).

8. Einfluss von Baumartenreichtum und Mykorrhizatypen auf die Zusammensetzung und Diversität der Krautschicht in einem Baum-Diversitäts-Experiment (Peter Dietrich)
Die Flächen des MyDiv Experimentes (Beschreibung siehe Nr. 6) wurde bei der Etablierung mit einer Plane ausgestattet, die das wachsen von „Unkräutern“ verhindern sollte. Die Plane wurde im November 2022 entfernt. Ziel dieses Projektes soll es sein, die Zusammensetzung und Diversität der in den Flächen wachsenden Gräser und Kräuter im Mai 2024 zu bestimmen, um zu testen, welchen Einfluss Baumarten- und Mykorrhizatyp-Vielfalt auf die Krautschicht haben. Weiterhin sollen die Pflanzen hinsichtlich funktioneller Merkmale und Mykorrhizierung untersucht werden. Potentieller Start ist Mai oder September 2024.

9. Einfluss von Pflanzenartenreichtum und Langzeit-Düngung auf das Wurzel- und Blatt-Mikrobiom (Peter Dietrich, Michael Köhler)
Das DivResource Experiment, auf dem Gelände der UFZ-Versuchsstation Bad Lauchstädt, ist ein Biodiversitätsexperiment (1, 2 oder 4 Grass/Kraut-Arten) mit zusätzlichem Düngungs-Treatment. In den letzten 10 Jahren konnte beobachtet werden, dass sich artenarme und gedüngte Pflanzen-Gemeinschaften anders entwickeln als artenreiche, ungedüngte Gemeinschaften. Eine Hypothese ist, dass sich die mikrobiellen Gemeinschaften, die die Pflanzen besiedeln, durch Diversitätsverlust und Düngung verändern, was wiederum einen Einfluss auf die Struktur und Produktivität der Pflanzengemeinschaften hat. Folgende Themen können vergeben werden: (1) Analyse zur Kolonisation der Wurzeln mit Mykorrhiza mittels Färben und Mikroskopieren; (2) Analyse zu Mikrobiomen der Pflanzen mittels DNA-Extraktion und Sequenzierung. Die Pflanzenproben sind bereits entnommen und eingelagert, es kann jederzeit angefangen werden.

10. Einfluss von Pflanzenartenreichtum und Dichte auf Bodencharakteristika (Peter Dietrich, Helge Bruelheide)
Im Mai 2023 haben wir ein Topfexperiment im Botanischen Garten durchgeführt, bei dem Pflanzen in unterschiedlicher Diversität (1, 2 oder 4 Arten) und unterschiedlicher Dichte (8 oder 24 Pflanzen pro Topf) wuchsen. Das Experiment wurde im November 2023 geerntet. Ziel dieser Arbeit soll es sein, zu testen, ob sich Bodencharakteristika durch Pflanzendiversität und Dichte verändern. Praktische Arbeiten können jederzeit starten.

11. Einfluss von funktioneller Pflanzen-Diversität, Mykorrhiza-Typ und Bodenfauna auf Wurzel-eigenschaften und Mykorrhizierung von Bäumen (Peter Dietrich)
Im iDiv Ecotron in Bad Lauchstädt (https://www.idiv.de/de/forschung/plattformen-und-netzwerke/idiv-ecotron.html   ) wurde 2023 ein Baum-Experiment durchgeführt („FunDrought-Experiment“). Bei diesem Experiment, an dem eine Vielzahl unterschiedlicher Institutionen beteiligt sind (iDiv, Uni Leipzig, MLU, Leuphana Uni…), wuchsen pro Ecotron-Kammer jeweils zwei Baumarten, die entweder sehr ähnlich (d.h., gleiche Merkmale/Mykorrhiza-Strategien verfolgen) oder sehr unähnlich waren. Weiterhin wurde die Bodenfaun manipuliert (mit oder ohne Regenwürmer, Spinnen etc.). Ziel der Bachelorarbeit soll sein: (1) Messen und Analysieren der Wurzelmerkmale, (2) Färben, Messen und Analysieren der Kolonisation der Wurzeln mit Mykorrhiza. Arbeiten können jederzeit starten.

12. Machbarkeitsstudie zur Abschätzung der Biomasseproduktion durch 3D-Scans mit dem Smartphone (Peter Dietrich)
In dieser Pilotstudie soll getestet werden, wie gut man mit 3D-Scans (via Smartphone-App) die oberirdische Biomasse von Pflanzengesellschaften abschätzen kann. Weitere Informationen zu diesem Thema findet ihr unter: https://doi.org/10.32942/X2DG7T   . Die Studie soll im Mai/Juni 2024 in einem der zahlreichen global change Experimenten in Bad Lauchstädt durchgeführt werden (GCEF, DragNet, NutNet). Gute IT-Kenntnisse sind empfohlen. Ein iPhone 13 Pro wird für die Arbeit gestellt.

Mikroskopisch-anatomische Untersuchungen

13. Anomales Dickenwachstum ausgewählter Chenopodiaceae in Abhängigkeit von Temperatur und Feuchte (Heike Heklau)
Die Chenopodiaceae (Gänsefußgewächse, z.B. Melde, Rübe, Spinat) wachsen wie andere Arten aus der Ordnung Caryophyllales (Nelkenartige) nach einem anomalen Mechanismus sekundär in die Dicke. An einjährigen Arten von Atriplex (Melde), Polycnemum (Knorpelkraut) und Bassia (Radmelde) soll der Einfluss von Temperatur und Feuchte auf dieses anomale sekundäre Dickenwachstum in einem Gewächshausversuch untersucht werden.

14. Bestimmung von Merkmalen von Moosen mittels Bildanalysemethoden von mikroskopischen Bildern (Kristian Peters, Helge Bruelheide)
Phänotypische Merkmale (Traits) wie z.B. spezifische Blattfläche oder Höhe von Pflanzen sind wichtig, um funktionelle Zusammenhänge zwischen den Arten und ihrer Ökologie herzustellen. Während viele solcher Merkmale für Blütenpflanzen bereits bestimmt wurden und in Datenbanken wie der globalen Plant Trait Database (TRY) für viele Blütenpflanzen verfügbar sind, sind solche Merkmale für Moose bislang kaum beschrieben. Ziel dieser Bsc-Arbeit soll es sein, bioinformatische Bildanalysemethoden auf einem mikroskopischen Datensatz der Moos-Pflanzenfamilie Scapaniaceae anzuwenden, um Merkmale wie Blattfläche, Stammdurchmesser, Pflanzenlänge, etc. zu bestimmen. Die extrahierten Merkmalswerte lassen sich in Datenbanken einpflegen und können als Grundlage von anderen Wissenschaftlern fortan für Berechnungen genutzt werden.

Invasionsbiologie

15. Die Bedeutung der Klimaentwicklung des letzten Jahrhunderts für die Ausbreitung neophytischer Pflanzenarten in Zentraleuropa (Erik Welk, Helge Bruelheide)
Die Daten der floristischen Kartierung in Deutschland ermöglichen es, die zeitlich zunehmende Ausbreitung einiger neophytischer Arten recht gut zu erfassen. Oft breiten sich Arten erst mehrere Jahrzehnte nach ihrer „Ankunft“ flächenhaft aus. Die Frage ist ob sich die Arten in dieser Zeit an die neue Umwelt anpassen mussten oder ob der bisherige Klimawandel die Verzögerung erklären kann. Ziel der Bachelorarbeit ist es, die Verbreitungsgebiete von ausgewählten Arten und Klimadatenreihen zusammenzustellen und zu analysieren, um der Beantwortung der Frage näher zu kommen (auch geeignet für das Wintersemester).

16. Phänologische Lückennutzung als Ursache des Ausbreitungserfolgs neophytischer Arten in Wäldern Nordamerikas (Erik Welk, Helge Bruelheide)
Mit der zunehmenden Verfügbarkeit großer Mengen von georeferenzierten Pflanzenphotos aus Citizen Science Projekten und Portalen (iNaturalist, …) ergeben sich Möglichkeiten, phänologische Abläufe (Blühen, Fruchten, Samenausbreitung, …) aus Bilddaten zu extrahieren. Durch den Vergleich der Phänologie neophytischer invasiver Arten mit Daten der einheimischen Flora soll geprüft werden, ob der Invasionserfolg durch Ausnutzung phänologischer „Lücken“ erklärt werden kann. In Masterarbeiten würde auch geprüft werden, ob sich das phänologische Verhalten im Heimatareal von dem im neophytischen Areal unterscheidet.

Mykorrhiza und andere Endophyten

17. Effekte von Samenendophyten auf das Holobiom von Pflanzen und deren Veränderung durch Treiber des globalen Wandels (Peter Dietrich, Michael Köhler)
Samen können eine Vielzahl von mikrobiellen Endophyten beherbergen. Allerdings ist nicht klar, ob diese Endophyten dann auch Wurzeln und Blätter der daraus keimenden Pflanzen besiedeln. Um dies zu testen, soll zunächst das Samenmikrobiom via DNA-Extraktion und Illumina-Barcoding detektiert und verglichen werden. Anschließend werden Pflanzen unter sterilen Bedingungen angezogen. Diese Pflanzen werden hinsichtlich ihres Wurzel- und Blattmikrobioms untersucht (ebenfalls via DNA-Sequenzierung) und dann mit den Samenmikrobiom-Ergebnissen verglichen. Die Samen stammen aus verschiedenen Biodiversitäts-, Dünge-, und Trockenheits-Experimenten, sodass weiterhin getestet werden kann, ob diese Treiber des globalen Wandels einen Einfluss auf das Samenmikrobiom und somit auf das Holobiom der Pflanzen haben.

18. Saisonalität der Mykorrhiza auf nährstoffarmen Sanderflächen im Müritz-Nationalpark (Heike Heklau, Helge Bruelheide)
Die VA-Mykorrhiza von Prunus serotina, Deschampsia cespitosa und/oder heimischen Farnpflanzen soll an verschiedenen Standorten im Müritz-Nationalpark im Verlauf eines Jahres untersucht werden, um zu klären, ob sich das saisonale Makroklima (vor allem Temperaturunterschiede im Jahresverlauf) und damit bedingte Veränderungen in der Phänologie der Untersuchungsarten auf die Mykorrhiza auswirken.

Interaktionen zwischen Pflanzen und Bodenfauna

19. Effekte von Pflanzenarten auf Bodencharakteristika und Nematodengemeinschaften (Peter Dietrich)
Im Jena-Experiment, einem der größten Biodiversitätsexperimenten der Welt, wurde in den 60 Monokulturen die Nematodengemeinschaften bestimmt sowie Bodenproben entnommen. Ziel dieser Arbeit soll es nun sein, Bodencharakteristika (Phosphor, Kalium, pH) zu messen und zu testen, ob die pflanzenartspezifisch-veränderten Bodencharakteristika die unterschiedlichen Nematodengemeinschaften der Monokulturen erklären können. Bodenproben sind eingelagert, die Arbeit kann jederzeit beginnen.

BEF-China / TreeDì / BrazilDry

20. Meta-Genomics von Blatt-Pilzen subtropischer Baumarten (Michael Koehler, Tesfaye Wubet, Helge Bruelheide)
Die in dem TreeDì-Gewächshaus-Experiment untersuchten Baumarten sollen mittels Illumina-Barcoding auf endophytische Blattpilze untersucht werden. Dabei soll die Frage beantwortet werden, ob es einen Spill-over-Effekt von einer auf eine andere Baumart gibt, wenn zwei verschiedene Baumart eng zusammen in einer Röhre kultiviert werden. Die Proben wurden schon genommen, so dass die molekulargenetische Analyse umgehend erfolgen kann.

21. Interaktionen endophytischer und pathogener Blattpilze mit Herbivorie im MyDiv Experiment (Michael Koehler, Tesfaye Wubet, Helge Bruelheide)
Im MyDiv-Experiment wurde mittels Illumina-Barcoding die Diversität von Blattpilzen untersucht. Nun soll mittels visueller Identifizierung die Befallsrate einzelner Pathogene sowie der prozentuale Herbivorieschaden festgestellt werden. Das Ziel ist die Interaktionen von Blattpilzen untereinander zu untersuchen und festzustellen ob Herbivorie einen Effekt auf die Pilzdiversität und ihre Zusammensetzung hat. Die Proben wurden im Herbst 2021 genommen, so dass die Analysen umgehend erfolgen können.

22. Einfluss von saisonaler Variabilität und Mikroklima auf endophytische Blattpilze im brasilianischen Trockenwald (Michael Koehler, Gislene Ganade, Helge Bruelheide)
Im BrazilDry-Experiment wurden zum Beginn der Trockenzeit im September 2022 und zum Hoch der Regenzeit im Mai 2023 Proben zur Bestimmung endophytischer Blattpilze gesammelt. Deren Diversität soll mittels Illumina-Barcoding untersucht werden. Dabei sollen saisonale Unterschiede in den Pilzgemeinschaften festgestellt werden. Weiterhin wurde ein Teil der Bäume mit Mikroklimaloggern ausgestattet so dass bei Interesse auch der direkte Einfluss von Mikroklima auf Blattpilze untersucht werden kann.

23. Ökosystem Blatt – Diversität und Interaktion endophytischer Mikroben (Bakterien, Protisten, Pilze) in Blättern (Michael Koehler, Helge Bruelheide)
Im BEF-China-Experiment wurden im September 2023 Blattproben von Sträuchern und Bäumen gesammelt welche auf verschiedenen Mikrobengesellschaften untersucht werden sollen. Ziel dieser Studie ist es, ein erstes Licht auf die Interaktion möglichst vieler verschiedener endopyhtischer Mikroorganismen zu werfen und nicht mehr nur einzelne Gruppen zu betrachten.

24. Analyse von 13C- und 15N-Isotopen mittels Infrarot-Spektroskopie (Tobias Proß, Stefan Trogisch, Helge Bruelheide)
Aus dem Gewächshaus-Experiments der TreeDì-Graduiertenschule wurden Blattproben auf die stabilen Kohlenstoff- und Stickstoff-Isotope untersucht (d13C- und d15N). In einer Pilotstudie soll versucht werden, für dieses Isotope eine Kalibrierung mittels Infrarot-Spektroskopie zu erstellen. Die Proben stehen zur Verfügung, so dass die Analysen umgehend erfolgen können.

Biodiversitätstrends in Deutschland

25. Zeitliche Trends der Grünland- und Waldvegetation (Ute Jandt, Helge Bruelheide)
Die im Rahmen des sMon-Projekts am iDiv zusammengetragenen Wiederholungsaufnahmen von ca. 7800 Flächen, die den Zeitraum von 1928 bis 2020 abdecken, sollen in Hinblick auf die verschiedenen Vegetationstypen analysiert werden. Methodisch sollen Occupancy-Modelle mit Frequenz- und Abundanz-Analysen sowie mit multivariaten Methoden verglichen werden und eine ökologische Charakterisierung der Gewinner und Verlierer vorgenommen werden.

26. Wiederholungsaufnahmen des Brocken-Osthangs (Nationalpark Harz) (Helge Bruelheide)
Im Rahmen eines Resurvey-Projekts sollen die 90 Vegetationsaufnahmen von Sabine Kathke wiederholt werden, die sie 2007 auf Dauerflächen in der Naturdynamikzone des Nationalparks im Rahmen ihrer Doktorarbeit aufgenommen und angelegt hat. Mittlerweile ist dieser Fichten-Urwald durch Borkenkäfer-Schäden zusammengebrochen, so dass mit der Arbeit gleichzeitig die einsetzende Sekundärsukzession dokumentiert werden kann. Diese Arbeit ist mit längerer Feldarbeit verbunden und erfordert eine solide Artenkenntnis.

27. Analyse der 50-jährigen Zeitreihen der Dauerflächen auf der Ochsenburg (Kyffhäuser) (Helge Bruelheide, Ute Jandt)
Seit 1969 hat Klaus Helmecke auf fünf 1 m2-Dauerflächen die exakte Position von Pflanzen-Individuen erfasst. Ziel der Auswertung dieser einzigartigen Zeitreihe soll die räumlich-zeitliche Dynamik der verschiedenen Pflanzenarten sein. Insbesondere soll die Wanderbewegung einzelner Pflanzen innerhalb der Flächen analysiert werden. Diese Arbeit erfordert solide Kenntnisse des Statistik-Programms R.

28. Abhängigkeit der Moos-Zönosen der iSPOT-Dauerflächen von den Bodenbedingungen (Porphyrkuppen bei Halle) (Ute Jandt, Susanne Horka)
Im Rahmen der Wiederholungsuntersuchungen der Porphyrkuppen bei Halle sind zahlreiche Dauerflächen angelegt worden, in denen auch alle Moos- und Flechtenarten erfasst wurden. Ziel dieser Arbeit ist die Bestimmung der Moosarten in den Flächen anhand schon genommener Proben sowie die Analyse des Zusammenhangs mit den ebenfalls schon ermittelten Bodenbedingungen. Notwendig sind Vorkenntnisse zu Kryptogamen-Bestimmung.

29. Auswertung von Biotopkartierungsdaten zur Erfassung und Analyse von Pflanzenartentrends (Helge Bruelheide, Lina Lüttgert, Reinhard Klenke, Florian Jansen).
Die Daten von wiederholten Biotopkartierungen eines Bundeslandes sollen ausgewertet wurden um zeitliche Trends der dort vorkommenden Pflanzenarten zu erstellen. Innerhalb der Arbeit steht vor allem die Datenaufbereitung im Vordergrund, im Weiteren können dann verschiedene Analysemethoden verwendet werden um Artentrends zu erstellen und Gewinner und Verlierer z.B. anhand ihrer funktionellen Merkmale zu charakterisieren. Die Arbeiten finden im Rahmen des aktuellen iDiv-Projektes sMon statt (https://www.idiv.de/de/smon.html   ).

30. Analyse von zeitlichen Trends der Artenzusammensetzung und Bestandesentwicklung ausgewählter Arten in den Fisch-Zönosen von Fließgewässern in Mecklenburg-Vorpommern (Reinhard Klenke).
Es soll der Einfluss bestimmter Gewässerparameter und anthropogener Treiber (z.B. Sauerstoffgehalt, Stickstoff, Gewässerabschnitt etc.) sowie die Interaktion der verschiedenen Arten auf die zeitlichen Trends in der Entwicklung der Fischgemeinschaften untersucht werden. Einbindung in die Erhebung von Daten im Feld zur Verbesserung der Kenntnis von Arten und Methoden ist in begrenztem Maß möglich. Die Untersuchungen sind Teil von sMon (https://www.idiv.de/de/smon.html   ).

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