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Smarte Technik braucht kluge Köpfe - forschend-entdeckendes MINT-Planspiel zur nachhaltigen Entscheidungsfindung im Alltag

Zielsetzung: Nachhaltige Entscheidungen sind oft mit Herausforderungen verbunden. Zielkonflikte zwischen den ökologischen, ökonomischen und sozialen Dimensionen der Nachhaltigkeit können in sogenannte Nachhaltigkeitsdilemmata münden. Das Projekt „Smarte Technik braucht kluge Köpfe - forschend-entdeckendes MINT-Planspiel zur nachhaltigen Entscheidungsfindung im Alltag“ hat das Ziel, im Rahmen eines halbtägigen Workshops das Nachhaltigkeitsbewusstsein und die Entscheidungsfindungskompetenz junger Menschen zu stärken - und zwar ganz konkret in der Lebenswirklichkeit des eigenen (technologisierten) Haushalts. Der Fokus des Projekts liegt auf wiederkehrenden alltäglichen Entscheidungen, die das Einsparpotenzial bei Energie, CO2 und Ressourcen aufzeigen und maximieren können. Themen wie die Müllvermeidung, Mikroplastik in Produkten, der Energieverbrauch durch digitale Technologien oder die ökologische Optimierung von Waschvorgängen machen eines deutlich: Individuelle Handlungen haben einen ganz realen Einfluss auf die Umweltentlastung. Das MINT-Planspiel kombiniert Storytelling mit experimentellem Lernen rund um vier Smart-Home-Geräte - Kühlschrank, Laptop, Waschmaschine und Mülleimer. Jede Gruppe übernimmt dabei eine spezifische Rolle und löst Experimente zu Energieverbrauch, Mikroplastik, Müllvermeidung oder Datenströmen. Dabei wenden die Teilnehmenden MINT-Kompetenzen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) in der Praxis an. Sie reflektieren dabei nicht nur den Einfluss individueller Handlungen (z.B. Herkunft und Verpackung von Lebensmitteln) auf globale Herausforderungen, sondern entwickeln auch systemisches Denken, Problemlösungskompetenzen und ein Bewusstsein für nachhaltige Handlungsspielräume. Das Projekt verbindet Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) und MINT-Bildung. Es richtet sich an alle Menschen ab 14 Jahren. Im Fokus stehen vor allem Jugendliche und junge Erwachsene, da sie sich in einer Phase der zunehmenden Partizipation an gesellschaftlichen Entscheidungsprozessen befinden. Das bildungsplanbezogene MINT-Planspiel kann in Schulen und außerschulischen Orten (z.B. Mehrgenerationenhäuser, Büchereien) im süddeutschen Raum durchgeführt werden. Durch bundesweite digitale Schulungen von Lehrkräften und weiteren Multiplikator*innen sowie der Bereitstellung einer umfassenden Dokumentation zur Durchführung des MINT-Planspiels erreicht das Projekt einen großen Kreis von Teilnehmer*innen.

Bienenfutter - Ernährungsökologie von Bienen in einer Welt im Wandel

Zu verstehen, wie anthropogene Faktoren Einfluss auf die Ernährungsökologie bedrohter Tierarten nimmt, stellt einen zentralen Ansatz dar, um Reaktionen auf Umweltveränderungen vorherzusagen und gefährdete Arten schützen zu können. Besonders für Bestäubungsinsekten wie Hummeln ist dieses Verständnis bedeutsam, da bei vielen dieser Arten große Rückgänge in ihren Beständen zu verzeichnen sind. Diese Entwicklung lässt sich womöglich zum Teil auf Mangel- und Fehlernährung zurückführen. Mithilfe dieser Forschungsarbeit möchten wir verstehen, wie die Ernährungsökologie von Bombus terrestris von Landnutzung und Infektionskrankheiten beeinflusst wird - Krankheiten sind ein zunehmendes Problem, da kommerzielle Imkerei die Verbreitung von Erregern begünstigt. Um dieses Verständnis zu erreichen, haben wir unsere Untersuchungen in drei Phasen eingeteilt. In der ersten Phase untersuchen wir die Interaktion von Aminosäuren und deren Einfluss auf B. terrestris’ Fitness und Nährstoffhaushalt. Dazu wenden wir eine hochmoderne Technik in der Ernährungsökologie an, das sogenannte ‘exome matching’. In diesem Verfahren lassen sich anhand von Sequenzdaten der individuelle Bedarf der Aminosäurezusammensetzung ableiten. Diese Erkenntnisse stellen eine Grundlage für unser Verständnis und die weitere Erforschung der Ernährungsökologie von Hummeln dar. Zudem wird in diesem Zuge das exome matching -Verfahren auf Hummeln optimiert. In Phase 2 werden wir uns der Frage widmen, in wie weit Aminosäuren mit den anderen beiden zentralen Nahrungskomponenten (Kohlenhydrate und Fette) interagieren und diese Interaktion Einfluss auf B. terrestris‘ Fitness und Immunität nimmt. Wir untersuchen die bevorzugte Nahrungszusammensetzung in gesunden Individuen und Hummeln, bei denen eine Immunantwort provoziert wurde. Dies wird uns durch die aussagekräftige Methode des ‚dietary mapping‘ ermöglicht, dem ‚Geometric Framework of Nutrition‘. Die Ergebnisse werden zeigen, wie sich die Aufnahme bestimmter Makronährstoffe auf die Fitness von Hummeln auswirkt und sich die Ansprüche an die Zusammensetzung der Nahrung durch eine Immunantwort verändern. In Phase 3 untersuchen wir, wie sich die unterschiedliche Zusammensetzung von Pollen in diversen landwirtschaftlichen Umgebungen auf das reale Nahrungssammelverhalten von Hummeln auswirkt. Dies gibt Aufschluss über den Einfluss von Landwirtschaft auf die Ernährung von Hummeln. Indem wir Daten aus dem Feld und Labor vereinen, können wir Schlüsse darüber ziehen, ob exome matching und Geometric Framework of Nutrition fundierte Vorhersagen über das Nahrungssammelverhalten von Hummeln in der Natur treffen können. Es soll gezeigt werden, wie Umweltveränderungen die Ernährungsökologie von Arten beeinflussen und so zu einer Beeinträchtigung von Ökosystemdienstleistungen wie der Bestäubung führen können. Das durch dieses Projekt generierte Wissen kann somit eingesetzt werden, um Bestäuberverluste zu reduzieren.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: MacroBEEs: Wie beeinflusst Landnutzung Interaktionen zwischen Bienen und Pflanzen sowie deren mutualistische Kosequenzen?

Interaktionen zwischen Bienen und Blütenpflanzen sind Teil eines 'berühmten' und evolutiv 'alten' Mutualismus, welcher die reproduktive Fitness von Pflanzen und Bienen maßgeblich bestimmen kann. Die Struktur, Stabilität und Fitness-Auswirkungen hängen dabei von der Diversität und Zusammensetzung der interagierenden Gemeinschaft ab, welche ihrerseits stark von der vorherrschenden Landnutzung beeinflusst werden. So nimmt die Diversität von Interaktionspartnern und Interaktionen mit zunehmend intensiverer Landnutzung ab. Welche Auswirkungen das auf die reproduktive Fitness der Interaktionspartner hat, ob diese Auswirkungen abhängig von der Art oder Gemeinschaft variieren, und wie das mit der Struktur des Interaktionsnetzwerkes zusammen hängt, wurde bisher jedoch kaum experimentell untersucht und soll nun in MacroBEEs geklärt werden. Dabei bauen wir auf bereits bestehenden Daten zu Interaktionsnetzwerken abhängig von Landnutzung auf und nutzen sowohl das etablierte Plot-Netzwerk als auch die neuen 'multi-grassland experiment' Plots, um besser zu verstehen, wie sich Landnutzung unabhängig von anderen Faktoren auf die reproduktive Fitness der Interaktionspartner auswirkt. Im Rahmen von drei 'Work Packages' (WPs), sollen folgende Fragen geklärt werden:1. Wie wirken sich Landnutzungs-bedingte Veränderungen in der Diversität und Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften auf die Besuchsmuster und Furagierentscheidungen von wilden Bienen und Honigbienen aus (WP1)?2. Wie beeinflussen diese Furagierentscheidungen die taxonomische und chemische (Nährstoff-) Zusammensetzung der erstellten (Pollen und Nektar) Diäten und damit die Gesundheit und Fitness der Tiere (WP2)?3. Wie beeinflussen Veränderungen der Besuchsmustern den Transfer von Pollen innerhalb und zwischen Pflanzenarten und folglich den Samenansatz und damit den Bestäubungserfolg von Pflanzen (WP3)? Um diese Fragen zu beantworten, werden wir ganz unterschiedliche Methoden anwenden (Beobachtungen im Feld, DNA Metabarcoding von Pollen von Bienen und Blüten, chemischer Analytik, Fütterungsversuche mit Bienen im Labor, Netzwerkanalysen und Modeling) und eng mit anderen geplanten sowie den Kern-Projekten zusammenarbeiten. Dabei können wir auf Daten zu Bestäubernetzwerken in Abhängigkeit von Landnutzung seit 2008 zurückgreifen, was die einzigartige Möglichkeit eröffnet, Langzeiteffekte von Landnutzung auf Netzwerk Stabilität, Widerstandfähigkeit, Interaktions-Asymmetrien usw. dieses bedeutenden Mutualismus zu untersuchen. Indem wir zusätzlich die Mechanismen untersuchen, welche den Auswirkungen von Landnutzung auf den Reproduktionserfolg von Bienen und Pflanzen zu Grunde liegen, ermöglicht MacroBEEs ein weitreichenderes Verständnis darüber, wie sich Landnutzung auf die funktionale Stabilität von Bestäubernetzwerken und damit die Sicherheit der Bestäubungsleistung in Pflanzengemeinschaften auswirkt.

Community-mediated mechanisms to stabilize pollination of agricultural production highly dependent on shrinking honey bee populations under global change

Almond in California represents an agroecosystem pollinated solely by a single species, the European honey bee, a species that is becoming increasingly difficult and expensive to manage due to substantial, unpredictable mortality. Therefore, sustainable and high output production require a more integrated approach that diversifies sources of pollination. For this purpose, detailed data of our understanding how diversity can stabilize pollination are required. The project will identify alternative wild pollinator species and collect high quality data contributing to our understanding of how diversity (pollen and insects) can bolster honey bee pollination during stable and unstable climatic conditions. The research will be carried out on almond orchards in Northern California known to be either pollinator species rich (up to 30 species) or depauperate (honey bees only). The replicated extremes in pollinator diversity represent a unique opportunity to study the effects of diversity on pollination in real agroecosystems combined with laboratory and glasshouse experiments. The overall goal is to provide basic research that is essential for our general understanding of how insect diversity can affect high-quality pollination under land use and climate change.

Klimaschulen in Sachsen

Die Initiative "Klimaschulen" zielt darauf ab, die Themen Klimawandel, Klimafolgen und Klimaschutz langfristig an sächsischen Schulen zu verankern und diese anzuregen, einen eigenen Schwerpunkt Klimaschule zu entwickeln. Die „Sächsische Landesstrategie Bildung für nachhaltige Entwicklung“ bildet den Gestaltungsrahmen der Initiative.

Populationsdynamik und Bekaempfung der Varroa-Milbe

Die Varroatose ist in der BRD (und weltweit) ein ernstes Problem fuer die Imkerei. Varroabefallene Voelker gehen ein, wenn sie nicht jaehrlich behandelt werden. Die Behandlung mit Medikamenten birgt Risiken (Rueckstaende, Resistenz), so dass die Entwicklung von Alternativen notwendig ist. Dazu werden Untersuchungen ueber die Biologie und die Befallsentwicklung durchgefuehrt. Gleichzeitig laufen Bekaempfungsversuche, um der Schaedigung der Bienenvoelker bzw. ihrem drohenden Verlust wirksam zu begegnen.

Bildung für eine nachhaltige Entwicklung: Bildungstheoretische Grundlagen und schulisches Curriculum

Die theoretischen Grundlagen und Zielsetzungen der Umweltbildung haben sich seit Ende der 90er Jahre mit dem Gedanken einer nachhaltigen Entwicklung grundlegend verändert. Vielfach wird nun von Bildung für eine nachhaltige Entwicklung (kurz: BNE) gesprochen. Deshalb wird meine theoretische Grundlagenarbeit auf Basis des Gedankens der nachhaltigen Entwicklung, der selbst ständig einer Fortentwicklung unterliegt, ständig fortgesetzt. Diese Arbeit findet in engem Kontakt zur Kommission 'Bildung für eine nachhaltige Entwicklung' der DGfE statt, die ihr eigenes Forschungsprogramm von 1997 überarbeitet hat (Memorandum zur Forschung im Bereich BNE, Download auf Homepage der Kommission. Gleichzeitig wird der aktualisierte Ansatz einer Umweltbildung bzw. BNE auf curricularer Ebene an exemplarischen Themenbereichen konkretisiert. Dabei wird auf den früheren Arbeiten des Projektes NUSO (Didaktische Materialien, Publikationen u.a.) aufgebaut.

Lernverhalten von Bienen bei elektromagnetischer Exposition

Ziel des Vorhabens ist die Untersuchung des Einflusses nicht-thermischer elektromagnetischer Einflüsse auf das Lernverhalten von Bienen. Dabei werden sowohl instinkthafte Verhaltensweisen wie das Bauverhalten als auch ständig zu aktualisierendes Verhalten wie das Rückfindeverhalten beobachtet.

DIY Energiewende

Zielsetzung: Das Energiekonzept der Bundesregierung hat zum Ziel, spätestens zum Jahr 2045 die Treibhausgas-Neutralität zu erreichen. Dies benötigt eine sektorübergreifende Strategie für die Transformation des Energiesystems, wobei die Energiewende von der Bundesregierung als eine gemeinschaftliche Aufgabe angesehen wird. Vor dem Hintergrund der aktuellen Herausforderungen in der Umsetzung der Energiewende gewinnt die Bereitschaft zu einem nachhaltigen Lebensstil und die dazu notwendige Handlungskompetenz in unserer heutigen Gesellschaft zunehmend an Bedeutung. Die Akzeptanz der Energiewende und die persönliche Haltung zur ethischen Verantwortung im Umgang mit Energie spielen dabei eine Schlüsselrolle. Am Beispiel von DIY Energiewende werden in Kooperation mit dem Mehrgenerationenhaus Wohnen mit Alt und Jung (WAJ) in Köln Neuehrenfeld innerhalb von zwei Jahren so genannte Next Practices für eine gemeinschaftlich gesteuerte, nachhaltige Energieversorgung in genossenschaftlichen Wohnstrukturen entwickelt und die Wirksamkeit partizipativer und co-kreativer Bildungsformate zur Förderung eines nachhaltigen Energieverbrauchs in generationsübergreifenden Wohnprojekten untersucht. Durch die partizipative Installation von Balkonsolaranlagen und die Entwicklung eines nachhaltigen Energiemanagements werden die Bewohner*innen aller Altersgruppen für ihren eigenen Energieverbrauch und ihr eigenes Stromnutzungsverhalten sensibilisiert und lernen, diese kritisch zu reflektieren. Die enge Zusammenarbeit mit den Teilnehmenden zielt darauf ab, konkrete Handlungsoptionen zu vermitteln, die auf dem Aufbau von Zukunfts- und Nachhaltigkeitskompetenzen basieren. Dies soll zu einer umweltfreundlicheren Energienutzung beitragen, ganz im Sinne der Bildung für nachhaltige Entwicklung. Somit wird in dem Projekt DIY Energiewende die Umsetzung der Energiewende nicht nur als theoretisches Ideal, sondern als gelebte und umsetzbare Praxis vermittelt, das diverse Menschen aller Altersgruppen befähigt, sich durch einen niedrigschwelligen Einstieg in das Thema erneuerbare Energien aktiv und gestaltend einzubringen.

Stadtbienen unter Stress? Wechselwirkungen von Urbanisierungsfaktoren auf Bienen und Bestäubung

Als ganz eigene Ökosysteme stellen Städte die Ökosystemforschung und den Schutz von Biodiversität vor eine neue Herausforderung. Urbane Lebensräume können artenreiche Gemeinschaften an z.B. Blütenpflanzen und Insektenbestäubern beherbergen, bedrohen diese sowie assoziierte Bestäubungsleistungen aber zeitgleich durch urbane Stressoren, die so in ihren ursprünglichen Lebensräumen nicht vorkommen, z.B. städtische Hitze. Theoretisch sollten Bestäubergemeinschaften mit einer hohen funktionalen Vielfalt und einer ausgewogenen Verteilung von Merkmalen widerstandsfähiger gegenüber solchen Stressfaktoren sein und somit die Bestäubungsfunktion auch dort aufrechterhalten, wo Arten verloren gehen. Es gibt jedoch nur wenige Studien über die Auswirkungen städtischer Stressfaktoren auf Bestäubergemeinschaften, Bestäubungsnetzwerke und die daraus resultierende Bestäubung. Auch ist wenig darüber bekannt, wie die lokale Bewirtschaftung von Gärten Stressoren z.B. durch die Bereitstellung von floralen Ressourcen abmildern kann. Ziel dieses Projekts ist es zu verstehen, wie Stressoren der Stadtumgebung Wildbienen, ihre Interaktionen mit Pflanzen und Bestäubungsleistungen in städtischen Gärten beeinflussen. Dabei untersuchen wir, wie funktionelle Merkmale von Bienen- und Blütenarten, Bienen-Pflanzen-Netzwerke sowie die Nahrungsversorgung von Bienen und die Bestäubung durch urbane Stressoren beeinflusst werden. Außerdem wollen wir herausfinden, wie zu erwartende negative Effekte durch eine entsprechende Gartenbewirtschaftung abgemildert werden können. Um dies zu erreichen, betrachten wir sowohl die Perspektive der Bienen als auch die der Pflanzen. Um diese Fragen zu beantworten, untersuchen wir in 30 Gärten in den Metropolregionen Berlin und München (i) die Verteilung von Merkmalen und Bienen-Pflanzen-Interaktionen empirisch und (ii) die Nahrungsversorgung von Bienenversorgung und Bestäubung von Nutzpflanzen experimentell. Zusätzlich greifen wir auf (iii) sozialwissenschaftliche Methoden zurück, um besser zu verstehen, welche Faktoren Managemententscheidungen von Gartenbesitzern bestimmen, die ihrerseits negative Auswirkungen für Wildbienen und assoziierte Ökosystemfunktionen entweder abmildern oder verschlimmern können. Dabei kombinieren wir Methoden der analytischen Chemie, Netzwerk- und Merkmalsanalyse sowie Modellierung, um das Beziehungsgefüge zwischen Biodiversität, Management und Stressoren in urbanen zu klären. Unsere Teams vereinen dabei ihre jeweilige Expertise in Umweltchemie und Stadtökologie. So können wir zu einem besseren Verständnis der grundlegenden Mechanismen beitragen, welche der Erhaltung von Biodiversität, den Interaktionen zwischen Arten und den Ökosystemfunktionen in bisher noch wenig erforschten urbanen Ökosystemen zu Grunde liegen.

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