Das Projekt "MINCA - MItigation der StickstoffbelastuNg auf der CAtchment-Skala" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Justus-Liebig-Universität Gießen, Institut für Landschaftsökologie und Ressourcenmanagement durchgeführt. Die Intensivierung der Landwirtschaft und insbesondere der Einsatz von Düngemitteln ist der Schlüssel zur Ernährungssicherung einer wachsenden Weltbevölkerung. Der im Dünger enthaltene Stickstoff geht jedoch nicht nur in die pflanzliche Biomasse ein und wird schließlich geerntet, sondern wird auch als reaktiver Stickstoff (Nr) über verschiedene gasförmige und hydrologische Pfade in die Umwelt abgegeben. Dies führt zu gravierenden Umweltproblemen wie Eutrophierung, Treibhausgasemissionen oder Grundwasserverschmutzung. Wir gehen davon aus, dass wissenschaftlich fundierte Stickstoffminderungsstrategien es ermöglichen, die N2O- und NH3-Emissionen zu reduzieren und die NO3-Einträge in die Gewässer zu verringern, während die Erträge erhalten bleiben. Ziel des MINCA-Projekts ist daher die Etablierung eines gekoppelten, prozessbasierten hydro-biogeochemischen Modells zur Identifizierung von Feldbewirtschaftungsstrategien zu nutzen, die es ermöglichen, den Nr-Überschuss zu reduzieren und damit die N-Belastung in landwirtschaftlich dominierten Landschaften zu mindern. Unser besonderes Interesse gilt den Nr-Umwandlungsmechanismen an den Schnittstellen von Feldern, Grundwasser, Uferzone und Bächen. Um das derzeit begrenzte Verständnisses der zeitlichen und räumlichen hydro-biogeochemischen Flüsse bei der Nr-Transformation in der Landschaft zu überwinden, werden wir innovative Feldexperimente mit einem prozessbasierten Modellierungsansatz kombinieren. Der N-Zyklus in hydro-biogeochemischen Modellen ist jedoch komplex und die Validierung der zugrunde liegenden Prozesse datenintensiv. Die Messungen werden daher auf vier verschiedenen landwirtschaftlichen-, einem Grünland- und einem Waldgebiet durchgeführt. MINCA besteht aus vier eng miteinander verbundenen Arbeitspaketen (WP). In WP1 werden bereits laufende Messung der Wasser- und Stickstoffflüsse im Vollnkirchener Bach Studiengebiet beschrieben. Die bereits relativ umfangreichen kontinuierlichen Messungen, z.B. N2O-Emissionen, Bodenfeuchte, Abfluss und Gewässerqualität, sollen durch weitere Messungen wie NO3-Auswaschung und -Konzentrationen, saisonale Blattflächenindices, Erträge, Biomasse und deren C- und N-Gehalt ergänzt werden. Zusätzlich werden 15N2O und 15NO3 Isotopomer in Feldkampagnen gemessen. Komplexe Messungen für Modellversuche in WP1, modellbasierte hochskalierungs-Methoden im Rahmen von WP2 und Parameterreduktion, Unsicherheitsanalyse und Prozessplausibilitätsprüfung von WP3 erlauben es uns zu erkennen, wann und wo N-Belastung in der Landschaft auftreten. Dieses vertiefte Wissen wird die Grundlage für die Entwicklung von wissenschaftlich fundierten Mitigationsszenarien im WP4 bilden. Das gekoppelte Modell wird im Echtzeit-Modus ausgeführt, um die vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft erstrebten Zielwerte von reduziertem Nr-Überschuss zu erreichen. Maßgeschneiderte in-situ-Experimente zu N2O-Emissionen und NO3-Auswaschung werden die Wirksamkeit des Minderungspotenzials aufzeigen.
Das Projekt "Teilprojekt: Auswirkungen des Landmanagements auf die Bereitstellung und Verteilung von Ökosystemleistungen (ESuDis)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für integrative Biodiversitätsforschung (iDiv) Halle-Jena-Leipzig durchgeführt. Ökosystemleistungen werden als die Beträge definiert, die Menschen aus der Natur beziehen, Versorgungs-, Kulturelle-, sowie Regulierungsleistungen. Wir konnten in früheren Untersuchungen zeigen, dass die meisten Ökosystemdienstleistungen durch eine Kombination von natürlichem und anthropogenem (d.h. Human-, Sozial-, Technologie- und Finanzkapital) Kapital koproduziert werden. Das Verständnis der relativen Bedeutung des Natur- und Human-Kapitals für die Bereitstellung von Ökosystemleistungen stellt eine der wichtigsten Herausforderungen in der Forschung zu Ökosystemleistungen, um die nachhaltige und distributiv faire Bereitstellung von Leistungen der Natur sichern zu können. In dem beantragten Projekt soll untersucht werden, wie sich die zunehmende Intensivierung des Landmanagements und die Substitution von Naturkapital durch menschliches, soziales, technologisches oder finanzielles Kapital auf (i) die nachhaltige Bereitstellung verschiedener Ökosystemleistungen, (ii) die Verteilung dieser Leistungen auf verschiedene Interessengruppen und über räumliche Skalen hinweg in Bezug auf Nutzung und Nachfrage sowie (iii) die Governance von Ökosystemleistungen und die proportionale Anteile von Human- und Naturkapital für die Leistungsbereitstellung auswirkt.ESuDis ist in drei Work Packages (WPs) unterteilt. WP1 widmet sich der Organisation und Koordination des Projekts (Tasks 1.1-1.3) und der Synthese der Ergebnisse (Task 1.4). WP2 untersucht die Zusammenhänge zwischen der zunehmenden Substitution von Naturkapital bei der Bereitstellung von Ökosystemleistungen (Task 2.1) und bei der Nutzung und Nachfrage durch verschiedene Interessengruppen (Task 2.2), um deren Auswirkungen auf die Verteilung von Ökosystemleistungen auf verschiedenen räumliche Skalen zu verstehen (Task 2.3). WP3 zielt darauf ab, aufzuzeigen, wie sich verschiedene Governance-Regime von Ökosystemleistungen auf die Kapital-Koproduktion auswirken (Task 3.1), wie die Beziehungen zwischen den Stakeholdern den Fluss von Ökosystemleistungen ermöglichen (Task 3.2), und wie sich die Konfiguration der Governance von Ökosystemleistungen auf verschiedenen räumlichen Skalen auf die (un-)faire Verteilung der Leistungen unter den Nutzern auswirkt (Task 3.3). Unser interdisziplinäres Forschungsprojekt wird dazu beitragen, den neuen Rahmen der Biodiversitäts-Exploratorien in die Praxis umzusetzen, der um zusätzliche Treiber für die Auswirkungen der Landnutzung auf die Biodiversität und die Ökosystemleistungen und deren Folgen für das sozial-ökologische System erweitert wurde. Auf diese Weise wird unser Forschungsprojekt den Biodiversitäts-Exploratorien einen neuen Aspekt verleihen, indem wir durch Auswertung vorhandener biophysikalischer Daten zusammen mit Sozialerhebungen, statistische Modellierung und sozialen Netzwerk Analysen um die Interaktion von Natur- und anthropogenes Kapital in sozial-ökologischen System für die langfristige Bereitstellung von Ökosystemleistungen erforschen zu verstehen.
Das Projekt "Teilprojekt: SPIDERFUN - Die Auswirkung von Landnutzungseffekten auf die funktionelle Rolle von Spinnen in Grünland Nahrungsnetzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Umweltwissenschaften, Fachgebiet Ökologie durchgeführt. Dauergrünlandflächen besitzen eine hohe Räuberdiversität und verschiedene Spinnenarten fungieren als Top-Prädatoren in diesen Habitaten. Bewirtschaftungsverfahren wie Beweidung, Mahd und Düngung können sowohl den Artenreichtum als auch die taxonomische Zusammensetzung der Spinnenfauna auf Grünlandflächen beeinflussen. Die Auswirkung verschiedener Nutzungsformen und Nutzungsintensitäten auf taxonomische Eigenschaften ist bereits gut erforscht. Über die Auswirkung von Landnutzungsintensität und Habitat-Diversität auf funktionelle Eigenschaften, wie beispielsweise die Interaktion von Spinnen mit Beute ist jedoch sehr wenig bekannt. Das SPIDERFUN Projekt wird diese Lücke schließen und zum ersten Mal gezielt die Rolle von Landnutzungseffekten und Habitat-Diversität auf funktionelle Eigenschaften der Spinnen-Gemeinschaften, die Zusammensetzung des Beutespektrums und die Verfügbarkeit von Beute und Abundanz von Fressfeinden der Spinnen untersuchen. SPIDERFUN wird zeigen, welchen Einfluss die Größen Landnutzung und Habitat-Diversität auf die taxonomische Zusammensetzung und funktionellen Eigenschaften ('Traits') der Spinnen-Gemeinschaft haben. Zudem wird untersucht wie sich diese Größen auf die Häufigkeit von einzelnen Spinnenarten und die Zusammensetzung ihrer Nahrung auswirken. Das übergreifende Ziel ist dabei die funktionelle Rolle von Spinnen in Nahrungsnetzen auf Grünlandflächen besser zu verstehen. SPIDERFUN kombiniert zu diesem Zweck die Expertise von drei Arachnologen (H. Krehenwinkel: Evolutionäre und Ökologische Genomik; D. Harms: Taxonomie und Biodiversität, K. Birkhofer: Ökologie und Trait-Analysen) und untersucht diese Interaktionen in Grünlandflächen, die sich sowohl in Bewirtschaftung als auch in den vorhandenen Umwelteigenschaften deutlich voneinander unterscheiden. Um diese Ziele zu erreichen werden neue Sequenzierungsmethoden und innovative molekulare Analysemethoden sowie Trait-Analysen (morphologisch, literatur-basiert) in Verbindung mit bereits vorhandenen Spinnensammlungen aus 150 Grünlandflächen der Biodiversitäts Exploratorien verwendet. Darüber hinaus bereits vorhandene Daten und Datenbanken für andere räuberische Arthropoden (Laufkäfer, Carabidae) und potentielle Beutegruppen verwendet, um Wechselwirkungen zwischen Spinnen und anderen Arthropoden in Abhängigkeit von den hier untersuchten Umwelteigenschaften und Landnutzungsintensitäten zu erkennen. Auf diese Weise schafft das SpiderFun Projekt die Grundlage für angewandte Verfahren der naturschutzbasierten Schädlingskontrolle in Dauergrünländern.
Das Projekt "Teilprojekt: Prädation von Pflanzensamen und Vielfalt von Arthropodengemeinschaften als Reaktion auf die Landnutzungsintensität (SPRINT)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Landschaftsökologie durchgeführt. Die Intensivierung der Landnutzung ist ein wichtiger Faktor für den Verlust der biologischen Vielfalt in terrestrischen Ökosystemen. Studien in Graslandökosystemen haben gezeigt, dass Veränderungen im lokalen Pflanzenreichtum Effekte auf höhere trophische Ebenen, biotische Interaktionen und damit verbundene Ökosystemprozesse haben können. Einer dieser Prozesse, die Prädation auf Pflanzensamen, kann schwerwiegende Auswirkungen auf die Demographie von Pflanzenarten haben und letztlich die Artenvielfalt und die Gemeinschaftsstruktur verändern. Bislang fehlt uns ein klares Verständnis, wie sich Samen-Prädation auf Veränderungen in Grasländern reagieren. Bisher waren die Fortschritte begrenzt durch die Kluft zwischen Biodiversitätsexperimenten einerseits, und reinen Beobachtungsstudien andererseits. Ein neues Grünlandexperiment zielt darauf ab, dies zu überwinden, indem es die Managementintensität einzelner Faktoren der Landnutzung experimentell erhöht oder verringert. Darüber hinaus wird der Reichtum der lokalen Pflanzenarten durch die Zugabe von Saatgut beeinflusst. Das neue Experiment dient damit als wichtige Brücke zwischen Beobachtungs- und experimentellen Grünland-Biodiversitätsstudien. In unserem Projektantrag planen wir auf allen 75 Plots des neuen Experimentes zu arbeiten. Wir werden die Beziehungen zwischen der Pflanzengemeinschaft und den bodenbewohnenden Arthropoden und dem Ökosystemprozess der Samen-Prädation als Reaktion auf Veränderungen der Landnutzungsintensität und der Vegetationsmerkmale untersuchen: (i) Untersuchung der Veränderungen der Vielfalt an Arthropodenarten und funktionellen Gruppen, der Merkmalsvielfalt und der Zusammensetzung der Gemeinschaft in allen drei Exploratorien. Dies ermöglicht es erstmals, die Auswirkungen einzelner Komponenten der Landnutzung, d.h. der Bewirtschaftung durch Mähen und Weiden sowie der Düngung, zu entflechten. (ii) Quantifizierung der Ökosystemprozessrate der Samen-Prädation und des relativen Beitrags der verschiedenen Taxa der Samenprädatoren. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir ein neuartiges Feldexperiment unter realen Bedingungen durchführen, dass in das neue Grünlandexperiment im Hainich-Dün eingebettet ist.(iii) Wir werden die Ernährungspräferenzen von Samenprädatoren qualitativ und quantitativ mit zusätzlichen Messungen erfassen. Wir werden Merkmalseigenschaften der Arten wie Körpergröße und Mandibelbreite mit Hilfe neuartiger HD-Mikroskopiertechniken ermitteln. Messungen der elementaren Zusammensetzung von Konsumenten und ihren Ressourcen werden neue Erkenntnisse über Fraßinteraktionen liefern.Das Projekt wird eng mit anderen Projekten der Biodiversitäts-Exploratorien zusammenarbeiten. Insgesamt kombiniert unser neuartiger Ansatz Manipulationen von Diversität und Messungen einer Prozessrate mit reellen Formen der Landnutzung. Er wird einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Rolle der Pflanzendiversität und der Intensität der Landnutzung für die Samen-Prädation liefern.
Das Projekt "Teilprojekt: Landnutzung, Biodiversität und Nagetier-übertragene Krankheiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Julius Kühn-Institut Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen (JKI) - Institut für Pflanzenschutz in Gartenbau und Forst - Außenstelle Münster durchgeführt. Anthropongene Veränderungen der Umwelt wirken sich negativ auf die Integrität vieler Ökosysteme aus. In diesem Prozess können sich wichtige Ökosystemfunktionen nachhaltig ändern. Seit Kurzem besteht gesteigertes Interesse daran, wie sich Habitatdegradierungen auf das Auftreten und die Verbreitung von zoonotischen Krankheitserregern auswirken. Durch solche Veränderungen können sich die Abundanz, Diversität und Zusammensetzung der jeweiligen Wirts- und/oder Vektorgesellschaften (z.B. Zecken) ändern. Dies wiederum wirkt sich auf die Übertragung vieler Erreger innerhalb eines solchen Wirts/Vektor/Erreger-Komplexes aus. Allerdings können Erreger mit unterschiedlichen Übertragungsmechanismen auch unterschiedlich auf vergleichbare Umweltveränderungen reagieren. Gleichzeitig können Wirte unterschiedlich empfänglich für bestimmte Erreger sein, was in Kombination mit unterschiedlicher Wirtsdynamik starken Einfluss auf die Übertragungsrate innerhalb einer Population hat. Es gibt sehr wenige experimentelle Studien, die die zugrundeliegenden Mechanismen eines solchen Systems in Verbindung mit Landnutzungsintensitäten erforschen. Es ist allerdings sehr wichtig die Heterogenität in Wirts- und Vektoreigenschaften zu etablieren, welche die Persistenz oder Abwesenheit in einer bestimmten Landschaft begründen.In diesem Projekt möchten wir die Übertragung von Erregern mit unterschiedlichen Übertragungswegen (direkt vs. vektor) und Wirtsspezifitäten in Abhängigkeit eines Landnutzungsgradienten etablieren. Diese Studie setzt den Fokus auf Kleinsäuger, da diese Gruppe eine breite Palette an Erregern beherbergen kann. Sie zeigen außerdem in Abhängigkeit lokaler Bedingungen starke Schwankungen in der Abundanz und Vergesellschaftung. Detaillierte Informationen zur Landnutzungsintensität werden mit der Abundanz, Diversität und Gesellschaften von Kleinsäugern und Vektoren (Zecken und Ektoparasiten) in Verbindung gebracht. Gefangene Tiere werden auf verschiedene Pathogene untersucht. Die Infrastruktur der Biodiversitäts-Exploratorien erlaubt es verschiedenste Umweltfaktoren zu berücksichtigen (Vegetation, Bodenbeschaffenheit, etc.). Die Ergebnisse werden zeigen, welche Eigenschaften von Erregern das Überleben in bestimmten Landnutzungsintensitäten fördern oder verhindern können. Die Informationen werden helfen Vorsorgemaßnahmen, speziell für Hochrisikogruppen wie Waldarbeiter oder Landwirte zu verbessern, und sie erhöhen die Relevanz der Biodiversitäts-Exploratorien für das öffentliche Gesundheitsmanagement.
Das Projekt "Teilprojekt: Die Einbeziehung von trophischen Interaktionen in die Optimierung kosteneffektiver Agrarumweltprogramme zum Schutz der Biodiversität in Grünländern (TrophCost)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Cottbus-Senftenberg, Institut für Umweltwissenschaften, Fachgebiet Ökologie durchgeführt. Das übergeordnete Ziel von TrophCost ist es, Daten und Informationen der Biodiversitätsexploratorien (BEs) bezüglich des gemeinsamen Vorkommens und der trophischen Beziehungen von pflanzlichen Ressourcen und Insektenkonsumenten zu nutzen, um konzeptionell ein ökologisch-ökonomisches Modellierungsverfahren weiterzuentwickeln. Letztendlich soll ein Modellierungsverfahren entwickelt werden, das unter Berücksichtigung der Daten aus den BEs Vorschläge entwickelt, wie Agrarumweltprogramme zum Schutz von Grünlandbiodiversität kosteneffizient ausgestaltet werden sollen. Unter Kosteneffizienz wird hier verstanden, dass für gegebene Budgets Biodiversitätsschutzziele im höchstmöglichen Umfang erreicht werden. Das Modellierungsverfahren wird gegenüber dem bisherigen, rein modelbasierten Ansatz weiterentwickelt, indem in einem verbundenen Ansatz die Auswirkungen von Managementmaßnahmen auf Biodiversität, Nahrungsbeziehungen sowie ökonomische Aspekte der Grünlandnutzung basierend auf Daten aus den BEs im Rahmen von Simulationen und Optimierungen verknüpft werden. Ergebnisse des Modellierungsverfahrens werden als Schutzgrößen sowohl gefährdete Arten als auch Interaktionen zwischen Arten berücksichtigen. Die geographische Diversität der BEs bietet ideale Bedingungen um räumlich differenzierte Empfehlungen abzuleiten und auch, um zu analysieren, aus welchen Gründen sie sich unterscheiden. Wir werden in einem ersten Schritt Gruppen von Pflanzen- und Insektenarten mit häufigem gemeinsamen Vorkommen und bekannten trophischen Beziehungen identifizieren. Zu diesem Zweck werden Assoziationen zwischen Artenpaaren von pflanzlichen Ressourcen und Insektenkonsumenten in Matrizen verglichen, welche das gemeinsame Vorkommen und bekannte Nahrungsbeziehungen charakterisieren. Die Artenpaare mit häufigem gemeinsamen Vorkommen und etablierten Nahrungsbeziehungen sind Kandidaten, die im ökologisch-ökonomischen Modellierungsverfahren berücksichtigt werden. Um zu verstehen wie sich die lokale Grünlandbewirtschaftung auf das gemeinsame Vorkommen von pflanzlichen Ressourcen und Insektenkonsumenten entlang der Umweltgradienten in den BEs auswirkt, werden die Nahrungsbeziehungen der Artenpaare für Tagfalter und granivore Laufkäfer für vorhandene Gemeinschaftsdaten aus allen 150 Grünlandflächen der BEs untersucht. In einem nächsten Schritt werden wir dann ein bestehendes Modellierungsverfahren verändern, indem wir ökologische, ökonomische sowie Landnutzungs- und Landschaftsdaten für die drei BEs in das Modellierungsverfahren einfügen. Abschließend werden wir das Modellierungsverfahren anwenden, um Empfehlungen für kosteneffiziente Agrarumweltprogramme abzuleiten, die Nahrungsbeziehungen zwischen pflanzlichen Ressourcen und Insektenkonsumenten berücksichtigen. Diese Empfehlungen werden für alle drei Fallstudiengebiete abgeleitet, wodurch räumlich explizite Empfehlungen entstehen.
Das Projekt "Teilprojekt: Faktoren der Verbreitung und Diversität pflanzenpathogener Protisten in Grünland und Wäldern der Biodiversitätsexploratorien (PATHOGEN)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Köln, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, Zoologisches Institut, Arbeitsgruppe Terrestrische Ökologie durchgeführt. Interaktionen zwischen Pflanzen und Mikrooganismen werden als treibende Faktoren für die Zusammensetzung und Diversität von Pflanzengemeinschaften angesehen. Oomyceten (z.B. Pythium) und Cercozoen (z.B. Plasmodiophora) gehören zu den weltweit bedeutendsten Pflanzenparasiten. Neben Feldfrüchten besiedeln sie ein weites Spektrum von Wirtspflanzen und üben darüber wahrscheinlich einen wichtigen, bisher aber nicht erforschten Einfluss auf die Diversität von natürlichen Pflanzengemeinschaften aus. Trotz ihrer funktionellen Bedeutung wurde ihre Verbreitung in natürlichen Lebensräumen noch nie systematisch untersucht. Molekulare Sequenziermethoden erlauben es nun die Diversität und Verbreitung mikrobieller Pathogene in nie dagewesener Genauigkeit in Böden und Pflanzen zu bestimmen. In Böden aller 300 experimenteller Plots in Grünland und Wäldern der Biodiversitätsexploratorien und in Rhizosphärenproben des BELOW Subprojekts sollen über High-troughput Illumina Sequenzierung die Diversität und die natürlichen Reservoirs von zwei Protistengruppen, Oomyceten und Cercozoen , untersucht werden. Beide Protistengruppen sind funktionell hochdivers und decken ein breites Spektrum von fakultativen zu obligatorischen Pflanzenparasiten bis hin zu freilebenden Bakterivoren ab, wobei manche parasitische Taxa einen Teil ihres Lebenszyklus als Saprotrophe verbringen. Die Biodiversitätsexploratorien bieten die Möglichkeit den Einfluss der Intensivierung von Landnutzung auf die Verbreitung von Pflanzenparasiten in verschiedenen geographischen Regionen Deutschlands zu untersuchen. Netzwerkanalysen ermöglichen es komplexe Gemeinschaften interagierender Mikroorganismen zu analysieren und potenzielle Hubs d.h. zentral agierende Pflanzenpathogene, mögliche pathogen-unterdrückende Bodengemeinschaften, und ihre Beziehung zu Wurzelmetaboliten und Pflanzentraits zu identifizieren. Erstmal würde eine großflächige Studie zur Verbreitung dieser hochdiversen und funktionell bedeutenden Pflanzenpathogene in natürlichen Habitaten durchgeführt. Diese Studie wird einen wichtigen Beitrag leisten um Faktoren zur Unterdrückung von Pflanzenparasiten durch Bewirtschaftungsverfahren zu identifizieren und Hinweise für Pathogenausbrüche liefern.
Origin | Count |
---|---|
Bund | 7 |
Type | Count |
---|---|
Förderprogramm | 7 |
License | Count |
---|---|
open | 7 |
Language | Count |
---|---|
Deutsch | 7 |
Englisch | 7 |
Resource type | Count |
---|---|
Webseite | 7 |
Topic | Count |
---|---|
Boden | 7 |
Lebewesen & Lebensräume | 7 |
Luft | 3 |
Mensch & Umwelt | 7 |
Wasser | 3 |
Weitere | 7 |