Themen für Bachelor und Masterarbeiten

Background:
Most of the current and future human population growth is expected to occur in cities, resulting in a concentration of people that impacts biodiversity. To mitigate this impact, it is crucial to understand the drivers of urban biodiversity to enable the coexistence of humans and nature in future cities. Our previous work in urban squares has shown that while greener squares are more biodiverse, the composition of that green and other local features has a greater effect on biodiversity. To deepen our understanding of the relationship between biodiversity and urban features, we are focusing on the impacts of local and landscape-level features on bird diversity across the whole of Munich using acoustic monitoring and species identification using machine learning (AI). Therefore, we are offering concurrent master and bachelor theses related to understanding urban bird diversity as part of a greater project investigating the distribution of biodiversity in the city that aims to model urban biodiversity and provide urban planners with tools and guidelines for including biodiversity in the development of new urban green spaces.

Project descriptions
These thesis projects aim to expand on the findings of our 2023 fieldwork to help understand the relationship of potential drivers of urban bird diversity, e.g., vegetation structure or compositions, location in the city, water, large-scale features of Munich like the river Isar, or the English Garden, urban parks, or neighbourhood typology. To investigate these, you will use acoustic recorders to monitor birds on study sites selected based on the respective driver of interest. The bird recordings will be identified using our automatic identification pipeline, which employs state-of-the-art AI technology. Based on the resulting species lists, you will calculate species diversity metrics, which you will use to analyse the relationship between bird diversity and the respective driver. These projects require fieldwork in Munich.

Previous experience with GIS is beneficial; experience with Python and R is highly beneficial but not required. Experience with the identification of German birds by sound is a plus. Experience with bioacoustics is also beneficial but not required. Upon successful completion of the project, the results might be published in the framework of the overall project. You will work in an international team and gain hands-on experience in urban ecological research and modern methodologies. Field work for these projects will start end of March 2024. The thesis can be supervised in German or English.

If you are interested or for any questions, please contact:
Sebastian Meyer (sebastian.t.meyer[at]tum.de)  Andrew Fairbairn (andrew.fairbairn[at]tum.de)

Hintergrund:
Dürreereignisse haben in Deutschland zu einem bisher ungewöhnlichen Baumsterben geführt. Die Forstwirtschaft befindet sich daher im Umbau und muss neue, nachhaltige Konzepte entwickeln. Gerade Rotbuchen-Douglasien und Rotbuchen-Weißtannen Mischungen wird ein vergleichsweise hohes Zukunftspotential vorhergesagt. Dieses Projekt unterstützt den Prozess, indem diese zukunftsträchtigen Baumartenmischungen untersucht werden. Ziel ist es, die Multifunktionalität der bayerischen Wirtschaftswälder angesichts des Klimawandels durch die Untersuchung der Auswirkungen auf Flora und Fauna zu sichern und damit die Diskussion um Nadelholzbeimischungen durch neue Erkenntnisse weiter zu versachlichen.

Das Projekt:
Unser Ziel ist es, ein differenziertes Verständnis für die Vor- und Nachteile der Mischung von Buchenbeständen mit Douglasien oder Weißtannen zu bieten indem wir uns auf ihre Auswirkungen auf die lokale Flora und Fauna, insbesondere Vögel, Fledermäuse und Insekten, konzentrieren. Unsere Datenerfassung erfolgt über Insektenfallen, Meta-Barcoding, die Aufnahme von Vogel- und Fledermausaktivitäten mit Audiorecordern sowie die Überwachung der Blaumeisenreproduktion in Nistkästen. Dieses Projekt bietet die Möglichkeit, zur laufenden Diskussion über nachhaltige Forstwirtschaftspraktiken in Deutschland beizutragen und dabei wertvolle Forschungserfahrung zu sammeln. Kontaktiere uns, um zu erfahren, wie wie du dich an unserem Projekt beteiligen kannst. Im Rahmen des Projekts besteht die Möglichkeit, ein gemeinsames Paper zu veröffentlichen. Die Betreuung der Arbeit kann auf Deutsch oder Englisch erfolgen.

Eine Masterarbeit in diesem Projekt beinhaltet:

• Feldarbeit zur Datenerfassung
• Datenverarbeitung (z. B. Insektenproben oder Audio-Daten)
• Literaturrecherche
• Statistische Datenanalyse (vorzugsweise in R)
• Schriftliche Ausarbeitung

Kontakt: Wenn du Interesse hast, kontaktiere uns bitte so bald wie möglich (spätestens bis zum 31.05.2023) per E-Mail an marlene.graf[at]tum.de.
 

Inwieweit bestimmen chemische Profile der basalen Ressource (Rainfarn) die Dynamik von Nahrungsnetzen und strukturieren Metagemeinschaften von Blattläusen?

Hintergrund: Rainfarn ist eine Pflanze mit vielen chemischen Bestandteilen, die sich in ihrer Zusammensetzung so sehr unterscheiden, dass verschiedene Chemotypen unterschieden werden können. Chemotypen unterschiedliche chemische Profile und unterscheiden sich zum Teil ihrer Architektur. In unserer Gruppe untersuchen wir, wie diese Chemotypen assoziierte Insekten beeinflussen. Insbesondere wollen wir aktuell verstehen, wie das chemische Profil den Wettbewerb zwischen (Spezialisten und Generalisten) von Blattläusen beeinflusst und wie Fraßfeinde und andere Insekten beeinflusst werden.

Projektbeginn: Frühling 2023

Thema: Einfluss des pflanzlichen Chemotypes auf Insektengemeinschaften oder auf die Reaktionen abiotischer Faktoren (Das exakte Thema und Experiment werden gemeinsam mit dem Studenten ausgesucht und etabliert)

Das Masterprojekt beinhaltet folgende Arbeitsschritte:

• Vorbereitung der Pflanzen und Läusekolonien (April/Mai)
• Experimente im Gewächshaus oder im Feld in Freising (Juni/Juli)
• Statistische Auswertung und Verfassen der Arbeit (August/September)

Im besten Fall können die Daten in einem gemeinsamen Papier veröffentlicht werden. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit einer Doktorandin durchgeführt. Die Masterarbeit wird hauptsächlich in englischer Sprache betreut, kann aber auch auf Deutsch betreut werden.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Annika Neuhaus (annika.neuhaus[at]tum.de) oder an Lina Ojeda (lina.ojeda[at]tum.de).
 

Inwieweit chemische Profile und chemische Diversität der basalen Ressource (Rainfarn) die Dynamik von Nahrungsnetzen bestimmen und Metagemeinschaften von Blattläusen strukturieren.

Hintergrund: 
Auf intraspezifischer Ebene können phänotypische Unterschiede für die Erklärung ökologischer Funktionen wichtig sein. So beeinflusst beispielsweise die chemische Vielfalt von Pflanzen die trophische Struktur von Nahrungsketten, durch Bottom-up- und Top-down-Effekten auf Pflanzenfresser, Räuber und Parasitoiden.

Rainfarn ist dafür bekannt, dass er eine große Vielfalt an Sekundärmetaboliten aufweist und diese in großer Menge enthalten sind. Mit Hilfe einer Clusteranalyse konnten die einzelnen Pflanzen anhand ihrer chemischen Profile in unterschiedliche Chemotypen zusammengefasst werden. In einem Feldexperiment mit Pflanzengemeinschaften verschiedener Chemodiversität, werden wir die Auswirkungen auf die Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Insekten (z.B. Wirtsauswahl und Verbreitung von Herbivoren) und zwischen Insekten und anderen Insekten (z.B. Konkurrenz, Mutualismus, Räuber-Beute-Beziehung und Parasitoidrate) in einem Freilandversuch untersuchen.

Beginn der Projekte: So bald wie möglich

Projekt: Einfluss der Pflanzen(chemo)diversität auf Insektengemeinschaften

Die Masterarbeit umfasst die folgenden Arbeitsschritte:

• Literaturrecherche (Mai)
• Feldarbeit in Jena (Juni/Juli)
• Statistische Datenauswertung und Verfassen der Arbeit (August/Oktober)

Im besten Fall können die Daten in einer gemeinsamen Arbeit veröffentlicht werden. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit einer Doktorandin durchgeführt. Die Masterarbeit wird in englischer Sprache betreut, Deutschkenntnisse sind jedoch von Vorteil.

Wenn Sie interessiert sind, wenden Sie sich bitte an: Lina Ojeda (lina.ojeda[at]tum.de)

(Projekt in Freising)
Inwieweit chemische Profile der basalen Ressource (Rainfarn) die Dynamik von Nahrungsnetzen bestimmen und Metagemeinschaften von Blattläusen strukturieren.

Hintergrund:
Rainfarn ist eine Pflanze mit vielen chemischen Bestandteilen, die sich in ihrer Zusammensetzung so sehr unterscheiden, dass verschiedene Chemotypen unterschieden werden können. Chemotypen sind morphologisch sehr ähnlich, haben aber unterschiedliche chemische Profile. In unserer Gruppe untersuchen wir, wie diese Chemotypen das Wachstum von Blattlauskolonien beeinflussen. Insbesondere sind wir daran interessiert zu verstehen, wie das chemische Profil die Interaktionen zwischen ober- und unterirdischen Blattläusen beeinflusst, die sich von derselben Pflanze ernähren.

Projektbeginn: So früh wie möglich

Thema:
Einfluss des pflanzlichen Chemotyps auf Blattlausgemeinschaften (innerhalb von Pflanzen)

Das Masterprojekt beinhaltet folgende Arbeitsschritte:

• Vorbereitung der Pflanzen und Läusekolonien (Mai/Juni)
• Experimente im Gewächshaus in Freising (Juni/Juli)
• Statistische Auswertung und Verfassen der Arbeit (August-Oktober)

Im besten Fall können die Daten in einem gemeinsamen Papier veröffentlicht werden. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit einer Doktorandin durchgeführt. Die Masterarbeit wird in deutscher und englischer Sprache betreut.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an Annika Neuhaus (annika.neuhaus[at]tum.de).

Effects of NOx on moss diversity in Munich city squares

Air pollution caused by traffic and the heating of buildings is a major environmental and public health problem in cities. Plants have been shown to respond to air pollution. 

We are offering a research-based Master thesis for motivated students in the areas of urban ecology or environmental engineering, in a joint project between the Environmental Sensing and Modeling Research group in Munich and the Terrestrial Ecology Research Group in Freising. The research question is: Do NOx emissions of traffic in Munich have a measurable effect on plants on urban squares, in particular mosses?

The work includes:

• a literature search of sensitivity of mosses to air pollution
• conducting measurements of NOx pollution on urban squares in Munich using a mobile setup
• statistical analysis of the relationship between pollution and moss occurrence (data are available) or machine learning, using the statistical software R, or Python, or Matlab

Experiences with urban ecosystem services are desirable but no prerequisite. Experience with GIS and R, Python or MATLAB are beneficial. Upon successful completion of the project the results might result in a publication. Supervision of the thesis can be in German or English. The project can start immediately. 

If you are interested or for any questions, please contact:
Jia Chen (jia.chen[at]tum.de), Adrian Wenzel (a.wenzel[at]tum.de), Sebastian Meyer (sebastian.t.meyer[at]tum.de) or Wolfgang Weisser (wolfgang.weisser[at]tum.de)

Effects of NOx on moss diversity in Maxvorstadt

Air pollution caused by traffic and the heating of buildings is a major environmental and public health problem in cities. Mosses and lichens have been shown to respond to air pollution and have been used as indicators of air quality. 

Based on a recent measuring campaign of air quality in Maxvorstadt, we are offering a research-based Master thesis for motivated students in the areas of urban ecology or environmental engineering, in a joint project between the Environmental Sensing and Modeling Research group in Munich and the Terrestrial Ecology Research Group in Freising. The research question is: Do NOx emissions of traffic in Munich have a measurable effect on the occurring bryophyte community on local scales?

The work includes:

• a literature search of sensitivity of mosses and lichens to air pollution
• conducting a census of mosses (and lichens)
• statistical analysis of the relationship between pollution (data available for Maxvorstadt) and moss occurrence, using the statistical software R

Experiences with urban ecosystem services are desirable but no prerequisite. Experience with GIS and R are beneficial. Upon successful completion of the project the results might result in a publication. Supervision of the thesis can be in German or English. The project can start immediately. 

If you are interested or for any questions, please contact:
Sebastian Meyer (sebastian.t.meyer[at]tum.de), Wolfgang Weisser (wolfgang.weisser[at]tum.de), Jia Chen (jia.chen[at]tum.de) or Adrian Wenzel (a.wenzel[at]tum.de)

Auswirkungen von Pflanzen Diversität im Feldfutteranbau auf die Insekten Diversität

Die Vorteile artenreicher Mischungen für viele Ökosystemprozesse sind aus der ökologischen Forschung im Rahmen von Experimenten zur Artenvielfalt bekannt. Nun möchten wir diese Erkenntnisse auch für die landwirtschaftliche Praxis nutzen. Daher wird im Rahmen von LegacyNet (https://legacynet.scss.tcd.ie/) untersucht, wie Grünland-Mischungen innerhalb von Fruchtfolgen am besten gestaltet werden können, um die Funktion der Mischung als Grünland und den Effekt auf den folgenden Ackerbau zu maximieren (Bereitstellung von symbiotisch gebundenem Stickstoff, Bodengesundheit und Fruchtbarkeit). 

Im Jahr 2020 haben wir in Freising ein Feld mit 60 Parzellen von 3x7m als Teil eines Netzwerks von Versuchsflächen angelegt, die einem gemeinsamen Versuchsplan folgen. Die Hauptbehandlungen sind Grünlandmischungen aus Gräsern, Leguminosen und Kräutern (von der Monokultur bis hin zu sechs Arten und artenreichen Kontrollen mit 10 Arten) sowie eine anschließende Getreidekultur, um die 
Auswirkungen der Grünlandzusammensetzung zu quantifizieren. Neben der Quantifizierung des Grünlandertrags quantifizieren wir die Aktivität von Insekten und kleinen Säugetieren in den Parzellen sowie von Proxies für Ökosystemprozesse (Bestäubung, Prädation, Samenausbreitung mit REFA-Methoden). 

Wir bieten forschungsbasierte Master- oder Bachelorarbeiten für motivierte Studierende in den Bereichen Insekten- oder Ökosystemprozess-Monitoring an.
Die Arbeit umfasst:

• Feldarbeit auf dem campusnahen Gelände in Freising
• Laborarbeit in Freising zur Bearbeitung der Proben (Insektensortierung, Auswertung der Köder, etc.)
• Statistische Auswertung der Daten mit R

Erfahrungen mit Insektentaxonomie oder REFA-Methoden sind wünschenswert, aber keine Voraussetzung. Erfahrungen mit R sind von Vorteil. Bei erfolgreichem Abschluss des Projekts können die Ergebnisse zusammen mit anderen Versuchsergebnissen in einer Publikation münden. Die Betreuung der Arbeit kann in deutscher oder englischer Sprache erfolgen. Die Arbeit soll bald möglichst beginnen.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an
sebastian.t.meyer[at]tum.de oder rafael.achury[at]tum.de

Direkter Betreuer: Dr. Sebastian Meyer

Moderne ökologische Forschung untersucht oft Zusammenhänge zwischen so genannente Ökosystemfunktionen (Solche Prozesse die zu den Stroffkreisläufen, Lebensprozessen und der Regeneration von Ökosystemen beitragen) und verschiedenen Regelgrößen (z.B. Diversität, Landnutzung, (menschliche) Störung, Umweltbedingungen). Im Rahmen solcher Untersuchungen ist es unerlässlich Ökosystemfunktionen anhand von geeigneten Indikatorgrößen quantifizieren zu können. Im Rahmen der Bachelor- / Masterarbeit sollen für einzelene Funktionen (oder eine Auswahl) verschiedene Messverfahren durchgeführt und auf ihre Eignung als Indikatorgröße untersucht werden.

Direkter Betreuer: Dr. Sebastian Meyer

Das Jena Experiment (www.the-jena-experiment.de) untersucht in einem breit angelegten experimentellen Design die funktionelle Bedeutung von Biodiversität. Es soll untersucht werden ob durch Pflanzendiverstät veränderte Ökosystemprozesse (Zersetzung, Predation, Bestäubung, Samenverbreitung) direkt durch geeignete Messverfahren nachgewiesen werden können. Dazu werden Indikatoren in den Versuchsflächen des Jena Experiment standardisiert gemessen um diese Funktionen zu quantifizieren und ihren Zusammenhang zu Diversität zu untersuchen. Im Rahmen einer Masterarbeit können dabei verschiedenen Funktionen untersucht werden oder in einer Bachelorarbeit einzelne Funktionen. Auch die Vergabe mehrere sich ergänzender Bachelorarbeiten ist denkbar.

Direkter Betreuer: Dr. Sebastian Meyer

Untersuchungen im Rahmen des Jena Experiments (www.the-jena-experiment.de) haben wichtige Herbivoren auf den Versuchflächen identifiziert. Für viele dieser Arten ist wenig über ihr Wirtsspektrum bekannt. In der geplanten Bachelorarbeit soll für einige dieser Arten die Eignung der 60 Pflanzenarten des Artenpools als potentielle Wirtspflanzen überprüft werden. Dazu werden Fraßversuche unter Laborbedingungen durchgeführt.