Forschung

Forschung am Institut für Modellierung und Systemanalyse

Forschungsprojekte unseres Instituts

Projektanfang: 01.06.2021
Projektende: 31.05.2024
Förderer: Deutsche Bundesstiftung Umwelt

Der Weinberg als Ökosystem und die Weinrebe Vitis vinifera sind ausgezeichnete Modelle, um die Folgen des Klimawandels auf vielfältige Weise und unter Berücksichtigung der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) unmittelbar sichtbar machen. Während der Klimawandel heute Weinbau in Regionen wirtschaftlich möglich macht, in denen er vor Jahrzehnten noch als Kuriosum galt, und somit positiv als Motor dieser Entwicklung wahrgenommen wird, sind in anderen Regionen die Folgen für den Weinbau als negativ zu bewerten. Neben höheren Temperaturen, Starkregen oder steigenden CO2-Konzentrationen stellen auch neue Schädlinge ein Problem dar, dem es zu begegnen gilt. Nicht nur in den Anbauregionen des Rhein-Main-Gebietes, wo Weinbau eine hohe Alltagsrelevanz hat, können Einflüsse des Klimawandels auf Ebene des Ökosystems und auf Ebene der Weinrebe als Modellpflanze thematisiert werden. Bezüge zu biologischen und landwirtschaftlichen Themen sind vielfältig und berühren neben ökologischen und biologischen Aspekten auch soziale und ökonomische Komponenten. Modellierungen und Computersimulationen zu möglichen Veränderungen im Ökosystem Weinberg als Folgen des Klimawandels können hierbei entsprechende Lösungsoptionen aufzeigen. In Kombination mit Echtbegegnungen im Weinberg als außerschulischem Lernort lassen sich auf diese Weise auch aktuelle Forschungsergebnisse berücksichtigen. Auf diese Weise wird zudem der umweltsoziologischen und umweltpädagogischen Forschung entsprochen, die seit langem fordert, möglichst konkrete ökologische Alltagssituationen in den Blick zu nehmen, um tatsächlich zur Entwicklung eines Nachhaltigkeitsbewusstseins beizutragen. Dadurch sollen Lernende dazu befähigt werden, dem Klimawandel und seinen vielfältigen Folgen kritisch und reflektiert zu begegnen, entsprechende Entscheidungen zu treffen, um im Sinne einer nachhaltigen Entwicklung zu handeln.

Projektanfang: 01.11.2020
Projektende: 31.10.2023
Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Sonnenbrandschäden bei Weintrauben und anderen Früchten führen immer häufiger zu deutlichen Ernte- und Qualitätseinbußen. Vermehrtes Auftreten von Sonnenbrand bei Hitzewellen weist dabei auf einen potentiellen Zusammenhang zwischen Sonnenbrand und Klimawandel hin. Um mögliche Auswirkungen des Klimawandels zu untersuchen, wird die Rebe als ideale Modellkultur angesehen. Dieses Projekt hat daher erstmalig die modellbasierte Analyse von Sonnenbrand bei Trauben in Weinbergen der Zukunft zum Ziel. Simulationen, die die Folgen veränderter Umgebungsbedingungen innerhalb eines Weinbergs vorhersagen, sollten auch Aufschluss über das zu erwartende Sonnenbrand-Risiko liefern können. Wir stellen die Hypothese auf, dass der Klimawandel das Sonnenbrand-Risiko in seiner Ausprägung verändern wird. Da Sonnenbrand nur bei direkter Sonneneinstrahlung auf die Trauben eintritt, kann die Laubwand, je nach Struktur, einen natürlichen Schutz darstellen. Funktionell-strukturelle Pflanzenmodelle (FSPMs) ermöglichen es, die Laubwand detailliert und mit natürlicher Variabilität abzubilden. Das FSPM Virtueller Riesling simuliert das dynamische Wachstum von Riesling-Reben und berücksichtigt dabei auch das Erziehungssystem und die Orientierung des Weinbergs. Modellerweiterungen und Parametrisierungen basieren u.a. auf Freilandversuchen in einem Weinberg mit eCO2 (Weinberg-FACE). Mit einer Reihe von in silico Experimenten mit dem erweiterten Virtuellen Riesling Modell sollen dann die Effekte veränderter Pflanzenmorphologie durch eCO2 und erhöhter Temperaturen auf Sonnenbrand untersucht und optimierte Entblätterungsstrategien identifiziert werden. Letztere sollen zudem exemplarisch in bereits etablierten Weinbergen getestet werden. Die Projektergebnisse werden neue Erkenntnisse bringen, wie sich der Klimawandel auf Sonnenbrand auswirkt. Sie liefern zudem Ideen, wie mittels neuer Managementstrategien über die Anpassung der Pflanzenarchitektur Sonnenbrand im Weinberg, aber auch in anderen Kulturen, reduziert werden kann.

Hochschule Geisenheim
© Dr. Dominik Schmidt

Projektanfang: 01.05.2017
Projektende: 30.04.2021
Förderer: Hessisches Ministerium für Wissenschaft und Kunst

Die Stärkung der Forschungsleistung in den Profilthemen der HGU erfordert die Etablierung der Bioinformatik / angewandten Statistik (BiaS) an der HGU. Der Forschungsbereich BiaS ist eine Querschnittswissenschaft, die sich als Schlüsseldisziplin über alle Fachdisziplinen hinweg mit der Sammlung, Analyse und Speicherung von Daten beschäftigt. Sie entwickelt Methoden und Werkzeuge mit denen große Datenmengen in Information und Wissen übersetzt werden können. Sie trägt damit im erheblichen Umfang zur Systemanalyse komplexer biologischer, technischer, biotechnologischer und pflanzenbaulicher Systeme und deren Integration bei.

Projektanfang: 07.08.2012
Projektende: 06.08.2015
Förderer: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Salzstress führt bei Pflanzen zu Veränderungen in der Pflanzenarchitektur und zu physiologischen Beeinträchtigungen, welche Lichtaufnahme und Produktivität erheblich beeinflussen können. Das Projekt zielt auf die Entwicklung eines verbesserten Verständnisses der wesentlichen Salz-induzierten Anpassungen in Pflanzenarchitektur und Physiologie bei Gewächshausgurken und untersucht die Interaktionen von Salzstress und Licht in Bezug auf die Produktivität des Pflanzenbestandes.