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 Research Report for 2001

Botanischer Garten

Plant Biomechanics Group

Schänzlestr. 1
79104 Freiburg i. Br.
Tel: +49 (0)761 203-2875 Fax: +49 (0)761 203-2880
Email thomas.speck@biologie.uni-freiburg.de
https://www.botanischer-garten.uni-freiburg.de/


Scientific Employees

  • Prof. Dr. Thomas Speck, Lehrstuhl f. Botanik: Funkt. Morphologie u. Bionik, Direktor des Botanischen Gartens Freiburg
Entries in "Who is Who"

Main Research

  • Bionik / Biomimetik: insbesondere: - Bio-inspirierte Materialien, Strukturen und Oberflächen (z.B.: selbst-reparierende Materialien, selbst-adaptive Materialen, Haft- und Antihaft-Oberflächen, Dämpfungs- und Isolationsmaterialien, verzweigte und unverzweigte Faserverbundmaterialien) - Bionik und Architektur (z.B. bionische Fassadenverschattungen, bio-inspirierter Leichtbau und bio-inspirierte elastische Architektur, bionische Konzepte für energiesparende bzw. energieautarke Gebäude, lebende Bauwerke) - Methoden der Bionik (Vorgehensweise bei bionischen Projekten, insbesondere Optimierung des Abstraktions- und Übertragungsvorgangs von den biologischen Ideengebern zu den bio-inspirierten technischen Produkten) - Bionik und Nachhaltigkeit
  • Evolution pflanzlicher Wuchsformen und anderer funktionelle Parameter
  • Frühevolution der Landpflanzen in Silur und Devon
  • Funktionelle Aspekte der Bestäubungsbiologie (z.B. bei verschiedenen Salbeiarten (Gattung Salvia) und der Paradiesvorgelblume (Strelitzia sp.)), strukturelle und mechanische Aspekte der Koevolution zwischen Blüte und Bestäuber
  • Öko-Biomechanik von Pflanzen in tropischen Regenwäldern
  • Bewegungen bei Pflanzen (z.B. bei Blüten und karnivoren Pflanzen); insbesondere Analyse der elastischen Deformation von Pflanzenorganen sowie Hochgeschwindigkeitsanalysen schneller Pflanzenbewegungen (z.B. Saugfallenmechanismus beim Wasserschlauch und Klappmechanismus bei der Wasserfalle (Aldrovanda vesiculosa)
  • Bewegungen bei niedrigen Reynoldszahlen (z.B. Lokomotion von Käferspermien, Hapterenkinematik bei Schachtelhalmsporen, Schleudermechanismen bei Farnsporangien)
  • Didaktik der Bionik, Biomechanik und Funktionsmorphologie und Vermittlung aktueller Forschungsergebnisse in allgemeinverständlicher Form
  • Botanische Gärten (insbesondere Einbindung der Lebendsammlungen in Forschung, Bildung, Lehre) und Bionik in Botanischen Gärten

Financing

  • Dekane-Fonds der Fakultät für Biologie, Freiburg: Sachmittelförderung des Projekts: "Biomechanik und Ökophysiologie von Braunalgen aus unterschiedlich wellenexponierten Habitaten" (2001 – 2002)
  • DFG-Normalverfahren (PE 231/12-1), Förderung des Projekts "Motilität von Insektenspermien: Biomechanische und feinstrukturelle Untersuchungen an Aleochara-Arten (Coleoptera: Staphylinidae)". Gemeinsamer Antrag von K. Peschke (Zoologisches Institut, federführend), T. Speck (Botanischer Garten) und D. Zissler (Zoologisches Institut) (1999 – 2002)
  • Förderung durch die FAZIT-Stiftung (Frankfurt) für das Projekt "Molekulare Ökologie, Biomechanik und funktionelle Anatomie von drei isolierten Grünerlenpopulationen aus den Alpen, dem Allgäu und dem Schwarzwald" (2000 – 2002)
  • FuE-Projekt DaimlerChrysler AG, Forschung & Technik (Ulm) und Universität Freiburg; Finanzierung: MWK Baden-Württemberg & DaimlerChrysler AG (1998 – 2001): (1) "Molekulare Grundlagen des viskoelastischen Verhaltens von Flachs- und Hanffasern - Wechselwirkung zwischen Faser und Matrix" (2) "Schwingungsdämpfung durch Energiedissipation im Rhizom von Arundo donax" (3) "Faser-Matrix-Haftung in Naturfaser-Kunststoff-Verbundmaterialien" Kooperationspartner: H.-Ch. Spatz & T. Speck (Universität Freiburg), R. Greiner & J. Diener (DaimlerChrysler AG, Forschung und Technik, Ulm)
  • Gemeinsames Forschungsprojekt mit C. Hurd, University of Otago, Dunedin, New Zealand: "Ecological, biomechanical, and physiological properties of giant kelp in exposed and sheltered environments". Finanzierung einer Doktorandenstelle im Rahmen eines Research Grants der University of Otago und der National Science Foundation of New Zealand (1999 – 2002)
  • Gemeinsames Forschungsprojekt mit J. Kollmann (ETH Zürich / Universität Kopenhagen) und P. Edwards (ETH Zürich): "Island dynamics: willows as ecosystem engineers". Finanzierung einer Doktorandenstelle im Rahmen eines Research Grants der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (1999 – 2002)
  • Initialförderung des Landes Baden-Württemberg für ein beantragtes Kompetenznetz "Pflanzen als Vorbilder für die Entwicklung biomimetischer Materialien und Technologien" (2001)
  • PROCOPE-Förderung (DAAD / A.P.A.P.E.) für das binationale Forschungsprojekt: "Molekulare Systematik, Biomechanik und Funktionsanalysen der Achsenstruktur: Methoden zum Verständnis von Evolution und ökologischer Einnischung unterschiedlicher pflanzlicher Wuchsformen". Projektleiter: T. Speck (Universität Freiburg) und N.P. Rowe (Université de Montpellier 2) (1999 – 2001)
  • Sachbeihilfen und Stipendien aus dem Friedrich-Kiefer-Fonds des Badischen Landesvereins für Naturkunde und Naturschutz für die Forschungsprojekte: 1. Vergleichende Untersuchungen zur Ökologie, Funktionsmorphologie und Biomechanik von Alnus viridis, Alnus glutinosa und Alnus incana aus dem Schwarzwald und den Lechtaler Alpen (1991, 1993, 1995 und 1996) 2. Biomechanik und Funktionsanatomie verschiedener Wuchsformtypen beim Adlerfarn (1996) 3. Biomechanisches Verhalten von Pappeln in Hinsicht auf seilunterstütztes Arbeiten im Baum (1996) 4. Morphologie, Anatomie und mechanische Eigenschaften von Lonicera-Arten mit unterschiedlichem Wuchsformtyp (1997) 5. Keimlingsentwicklung ausgewählter Lianenarten aus gemäßigten Zonen: strukturelle und funktionelle Veränderungen beim Übergang von der selbsttragenden zur kletternden Wuchsphase (1998) 6. Biomechanische Untersuchungen an Grünerlen (Alnus viridis) aus den Alpen und dem Schwarzwald - Vergleich von im Botanischen Garten kultivierten Pflanzen (1999) 7. Molekulare Ökologie, Biomechanik und funktionelle Anatomie von drei isolierten Grünerlen-Populationen aus den Alpen, dem Algäu und dem Schwarzwald (2000) 8. Funktionsmorphologie und Veränderungen der Achsenanatomie im Verlauf des sekundären Dickenwachstums bei dem paläozoischen Farnsamer Lyginopteris oldhamia (2003)
  • Socrates Exchange Programme (European Union): Studenten- und Dozentenaustausch zwischen der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg und der Université de Montpellier 2 in den Fachbereichen Evolutionsbiologie, Ökologie, funktionelle Morphologie und Biomechanik der Pflanzen; Koordinatoren: T. Speck (Universität Freiburg) und N.P. Rowe (Université de Montpellier 2) (1998 – 2001)

Scientific and Research Projects


  • Beitrag der verschiedenen Gewebe zur Achsenstabilität früher Landpflanzen aus dem Devon und quantitative Größenabschätzung mit Hilfe von Simulationsrechnungen.
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: 01.01.1990 until 01.01.2004
    • Project Details
  • Biomechanik und Funktionsmorphologie und -anatomie von Gattungen, die selbsttragende Arten und Lianen oder Spreizklimmer beeinhalten.
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck, Dr. N.P. Rowe
    • Start/End of project: since 1995
    • Project Details
  • Biomechanische und funktionsmorphologische Untersuchungen in Pflanzengruppen, die in isolierten Inselfloren in geologisch relativ kurzer Zeit eine adaptive Radiation durchgeführt haben, die zur Ausbildung verschiedener Wuchsformen führte.
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: 01.01.2000 until 01.01.2010
    • Project Details
  • Biomimetische Entwicklung von struktur- und gewichtsoptimierten, dauerbelastbaren Materialien und Faserverbundstrukturen mit hochdämpfenden Eigenschaften
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: since 2001
    • Project Details
  • Bionik: Pflanzen als Ideengeber für innovative technische Materialien
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: since 2000
    • Project Details
  • Funktionsanatomische und biomechanische Analyse der Stämme früher Gymnospermen aus dem Oberdevon/Unterkarbon.
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck, in Zusammenarbeit mit, Dr. N.P. Rowe & Dr. J. Galtier, (Université de MontpellierII)
    • Start/End of project: 01.01.1993 until 01.01.2012
    • Project Details
  • Hydrodynamische Eigenschaften und funktionelle Morphologie von Wasserpflanzen (insbesondere von Wassermoosen)
    • Project Manager: Prof. Dr. H.-Ch. Spatz, (Institut für Biologie III), Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: 01.01.1995 until 01.01.2001
    • Project Details
  • Mechanik und Funktionsanatomie hohlzylindrischer Pflanzenachsen, Lokales Knicken; Vergleich von Wildarten, Landsorten und Hochzuchtsorten von Triticum, Secale und Triticale.
    • Project Manager: Prof. Dr. H.-Ch. Spatz, (Institut für Biologie III), Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: 01.01.1990 until 01.01.2001
    • Project Details
  • Stammanatomie, Holzqualität, Stand- und Bruchfestigkeit von Fichten (Picea abies) in Abhängigkeit von unterschiedlichen Durchforstungsmaßnahmen.
    • Project Manager: Prof. Dr. H.-Ch. Spatz, (Institut für Biologie III), Prof. Dr. T. Speck, in Zusammenarbeit mit, Prof. Dr. G. Becker
    • Start/End of project: 01.01.1993 until 01.01.2001
    • Project Details
  • Strömungsmechanische Eigenschaften, Morphologie und Anatomie von Wasserpflanzen und deren ökologische Bedeutung
    • Project Manager: Prof. Dr. T. Speck
    • Start/End of project: 01.01.1999 until 01.01.2001
    • Project Details
  • Verschiedene der Geheimhaltung unterliegende Industrieprojekte
    • Project Manager: Speck T
    • Start/End of project: since 2001
    • Project Details
  • Wuchsformanalyse und biomechanisch-ökologische Charakterisierung von Holzpflanzen aus den Hochlagen der Alpen und Vergleich mit Pflanzen derselben Arten aus montanen Lagen des Schwarzwaldes.
    • Project Manager: Priv. Doz. Dr. T. Speck, in Zusammenarbeit mit, Prof. Dr. A. Bogenrieder, (Lehrstuhl für Geobotanik)
    • Start/End of project: 01.01.1992 until 01.01.2004
    • Project Details

Scientific publications

Journal Articles:
  • Gallenmüller F, Müller U, Rowe N, Speck T: The growth form of Croton pullei (Euphorbiaceae) Plant Biology, 2001; 3: 50-61.
  • Niklas KJ, Speck T: Evolutionary trends in safety factors against wind-induced stem failure American Journal of Botany, 2001; 88: 1266-1278.
  • Speck O: Vergleichende morphologisch-anatomische Untersuchungen zur Sukkulenz bei ausgewählten Kakteenkeimlingen Mitteilungen des Badischen Landesvereins für Naturkunde und Naturschutz, 2001; 17 (4): 843-851.
  • Speck T: Dieter Vogellehner - Gartendirektor, Hochschullehrer und erfolgreicher Wissenschaftler Mitteilungen des Badischen Landesvereins für Naturkunde und Naturschutz, 2001; 17: 711-715.
  • Speck T: Co-Editor Palaeontogr Abt B, 2001.
  • Speck T, Rowe N: Die Wuchsform Liane - strukturelle Voraussetzungen für eine erfolgreiche Einnischung als Kletterpflanze Mitteilungen des Badischen Landesvereins für Naturkunde and Naturschutz, N.F., 2001; 17: 875-893.
Book Chapters:
  • Gallenmüller F, Müller U, Rowe N, Speck T: Quantitative Wuchsformanalysen und ökologie von zwei nicht selbsttragenden Croton-Arten im Tieflandregenwald von Französisch-Guyana. In: Technische Biologie und Bionik 5, BIONA-report 15 A. Wisser & W. Nachtigall, 2001; 215-223.
  • Speck T, Speck O, Spatz HC: Pflanzen als "Ideengeber" für die Technik. In: Technische Biologie und Bionik 5, BIONA-report 15 A. Wisser & W. Nachtigall, 2001; 187-202.

Special Scientific Activities

Vorsitze und Sprechertätigkeiten:
  • Prof. Dr. Thomas Speck: Stellvertretender Vorsitzender der Gesellschaft für Technische Biologie und Bionik, seit 1999.
Verbände und Fachgesellschaften:
  • Prof. Dr. Thomas Speck: Fellow of the Linnean Society London , seit 2000.
  • Prof. Dr. Thomas Speck: Wissenschaftliches Mitglied des Zentrums für angewandte Biowissenschaften Freiburg (1999-2011), 1999 bis 2011.
  • Prof. Dr. Thomas Speck: Stellvertretender Vorsitzender der Gesellschaft für Technische Biologie und Bionik, 1999 bis 2009.
Andere administrative Tätigkeiten:
  • T. Speck: Co-Editor Paläontographica, Abt. B - Palaeophytologie. E. Schweitzerbart’sche Verlagsbuchhandlung, seit 2001.

Scientific Dissertations

Dissertations
  • Bendikt Hoffmann: Ontogenetische Umsteuerung der Holzdifferenzierung bei Lianen - eine funktionsökologische und strukturelle Analyse (Dissertation). Gefördert durch ein Promotionsstipendium des Cusanuswerks., 2001.