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Klimaresilientes Odenthal

Zielsetzung: Der Klimawandel stellt ländliche Gemeinden in Mittelgebirgen vor spezielle Herausforderungen bezüglich des Wasserressourcenmanagements. Die Ereignisse im Sommer 2021 haben gezeigt, dass auch der ländliche Raum nicht hinreichend auf Hochwasser- und Starkregenereignisse vorbereitet ist. Gleichzeitig haben die Dürrejahre 2018 und 2019 erhebliche Auswirkungen auf die Forst- und Landwirtschaft gehabt. Dies unterstreicht den dringenden Bedarf an Konzepten der Klimaanpassung, die eng mit der Landnutzung verknüpft sind. Die Gemeinde Odenthal im Dhünntal des Bergischen Landes war vom Starkregenereignis 2021 stark betroffen und konnte einschlägige Erfahrungen sammeln. Die geo-morphologischen Verhältnisse, insbesondere die Hanglage und Bodenqualität, beeinflussen die Wasserrückhaltung erheblich und sorgen für eine geringe Versickerungsfähigkeit, wodurch Niederschlagswasser aufgrund der geringen Untergrunddurchlässigkeit größtenteils oberirdisch abfließt. Gleichzeitig führt der hohe Nutzungsdruck auf die wenigen verfügbaren ebenen Flächen - oft in Auengebieten - zu Nutzungskonflikten zwischen verschiedenen Akteuren. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, müssen nachhaltige Strategien zur Wasserspeicherung und -bewirtschaftung der Flächen entwickelt und genutzt sowie Interessenkonflikte aufgelöst werden. Unter Einbeziehung der Bürger*innen und in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft, vertreten durch die TH Köln, soll nun eine wasserkompetente und klimaangepasste Siedlungsentwicklung in einer Mittelgebirgsregion geschaffen werden. Ziel ist es, durch partizipative Ansätze die drei Dimensionen der Nachhaltigkeit - Wirtschaft, Soziales und Ökologie - zu stärken und die Akzeptanz der entwickelten Maßnahmen zu sichern. Die Gemeinde Odenthal wird zur Modellgemeinde und zum Reallabor für den innovativen Projektansatz und spielt eine zentrale Rolle im Modellflussgebiet Dhünn des :aqualon e.V.. In enger Zusammenarbeit mit allen Akteur*innen werden Strategien und Maßnahmen entwickelt, die den gesamten Wasserkreislauf, die Risiken des Klimawandels und die Gewässerökologie berücksichtigen. Ziel ist es, neue Wasser-Raum-Konzepte zu schaffen, die den Schutz der Gewässer fördern und die Klimaresilienz der Gemeinde stärken. Das Projekt schafft die Voraussetzungen für ein direkt anschließendes Umsetzungsprojekt, bei dem die gemeinsam entwickelten Lösungen von allen beteiligten Akteur*innen getragen und umgesetzt werden, um Odenthal als klimaresiliente Gemeinde zu etablieren.

Nutzung von Genomvariation zur Optimierung der stomatären Eigenschaften und zur Schaffung von klimaresistentem und nahrhaftem Reis

Steigende Temperaturen und Wassermangel verringern die Ernteerträge und die Qualität der Ernte in vielen landwirtschaftlichen Regionen. Dieses Problem wird sich durch den Klimawandel voraussichtlich noch verstärken. Wir werden uns in diesem Projekt auf Reis, eine er die wichtigste menschliche Nahrungspflanzen, konzentrieren. Der Anbau von Reis ist wasserintensiv, und vom Klimawandel besonders betroffen. Wir wollen mehrere natürliche genetische Variationen identifizieren und testen, die bereits einige Reis-Landrassen in die Lage versetzen, unter warmen und trockenen Klimabedingungen ausreichend Saatgut zu produzieren. Das Projekt hat die Verbesserung der Klimaresistenz von Nutzpflanzen zum Ziel. Ein Fokus liegt dabei auf der Rolle der Spaltöffnungen. Diese regulierbaren Poren steuern den Wasserverlust aus der Pflanze und sind daher entscheidend für die Verdunstungskälte und die Reaktion auf Trockenstress. Wir haben bereits die Genome von fast eintausend Reissorten untersucht, um eine Liste von 30 Genen mit natürlich vorkommenden Variationen zu identifizieren, die mit Wachstum in schwierigen Umgebungen verbunden sind. Sechs dieser Gene wurden priorisiert, und drei von ihnen sind direkt an der Regulierung der Spaltöffnungen beteiligt. Um herauszufinden, welche dieser Gene am ehesten in der Lage sind, Klimaresilienz zu verleihen, werden wir 200 traditionelle Reissorten, die entweder funktionale oder nicht-funktionale Kopien unserer Zielgene enthalten, untersuchen. Wir werden diese Reissorten sowohl in sorgfältig kontrollierten Umgebungen als auch in tropischen Feldversuchen anbauen und ihre Stressresistenz und ihren Nährstoffgehalt messen. Die Daten aus diesen Experimenten werden nicht nur die genetischen Sequenzen aufzeigen, die von Natur aus mit Hitze- und Dürretoleranz verbunden sind, sondern es auch ermöglichen, mit Hilfe von maschinelles Lernen die Eigenschaften, die die beste Vorhersagen für die Leistung der Pflanzen auf dem Feld erbringen, zu ermitteln. Wir werden die Funktion unserer Zielgene durch genetische Manipulation ihrer Expression verifizieren und durch in silico transkriptomische, physiologische und biochemische Analysen neue genomische Ressourcen für die Reisforschungsgemeinschaft bereitstellen. Schließlich werden wir mit Hilfe von Gene Editing versuchen die gefundene Stressresistenz in stressanfälligen modernen Elitereissorte wiederherzustellen. Um dies zu erreichen, brauchen wir die verschiedenen Fähigkeiten unseres multidisziplinären Teams. Darüber hinaus haben wir ein "Bürgerwissenschaftliches" Programm entwickelt, um die Rolle aller 30 klimaassoziierten Reisgenen neben den vorrangigen Zielgenen zu untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir mit Schülern in lokalen Schulen in den USA und Großbritannien zusammenarbeiten. Hierbei werden wir zusätzliche Gene untersuchen und den Schülern und Lehrern die Möglichkeit geben, einen Beitrag zu den internationalen Forschungsbemühungen die den Klimawandel bekämpfen zu leisten.

Biologische Bodenzustandserhebung deutscher Wälder, Teilvorhaben 1: Beprobung von Flächen des forstlichen Umweltmonitorings und integrierende Auswertung von Biodiversität und Standortsfaktoren

Die Vielfalt und Aktivität der Bodengemeinschaften aus Pilzen, Bakterien, Archaeen und anderen Einzellern ist wichtig für Funktionen wie die C Speicherung, die Resilienz von Bäumen gegenüber dem Klimawandel und den Umsatz von organischen Bestandteilen. Es gibt zwar mit der Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) ein bundesweites Monitoring, welches Auskunft über die Vitalität der Bäume und den physikochemischen Bodenzustand gibt. Die Bodenbiologie wird dabei allerdings nicht berücksichtigt. Ein erweitertes systematisches Monitoring kann helfen, Zusammenhänge zwischen standörtlichen Gegebenheiten und Bodenorganismen und deren Funktionen besser zu verstehen. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, die umfangreichen Daten der BZE mit neu erhobenen Daten zu Biodiversität und biologische Aktivität im Boden zu verknüpfen. Im Zuge der dritten BZE soll eine deutschlandweite Probennahme an BZE-Punkten und auf Flächen des Level-II-Intensivmonitorings stattfinden. Die Proben sollen hinsichtlich der Biodiversität mithilfe molekularer und komplementärer Verfahren zur Messung von Biomasse und Aktivität analysiert werden. Ziel ist ein besseres prozessbasiertes Verständnis des Beitrags von Wäldern und Waldböden zu ausgeglichenen und nachhaltigen biogeochemischen Kreisläufen. Daraus lassen sich waldbauliche Handlungsempfehlungen zur Vorbeugung und Anpassung an den globalen Wandel entwickeln. Gleichzeitig kann eine Wissenslücke zum Zustand der Biodiversität in Deutschlands Waldböden geschlossen werden.

Biologische Bodenzustandserhebung deutscher Wälder

Die Vielfalt und Aktivität der Bodengemeinschaften aus Pilzen, Bakterien, Archaeen und anderen Einzellern ist wichtig für Funktionen wie die C Speicherung, die Resilienz von Bäumen gegenüber dem Klimawandel und den Umsatz von organischen Bestandteilen. Es gibt zwar mit der Bodenzustandserhebung im Wald (BZE) ein bundesweites Monitoring, welches Auskunft über die Vitalität der Bäume und den physikochemischen Bodenzustand gibt. Die Bodenbiologie wird dabei allerdings nicht berücksichtigt. Ein erweitertes systematisches Monitoring kann helfen, Zusammenhänge zwischen standörtlichen Gegebenheiten und Bodenorganismen und deren Funktionen besser zu verstehen. Dieses Projekt zielt daher darauf ab, die umfangreichen Daten der BZE mit neu erhobenen Daten zu Biodiversität und biologische Aktivität im Boden zu verknüpfen. Im Zuge der dritten BZE soll eine deutschlandweite Probennahme an BZE-Punkten und auf Flächen des Level-II-Intensivmonitorings stattfinden. Die Proben sollen hinsichtlich der Biodiversität mithilfe molekularer und komplementärer Verfahren zur Messung von Biomasse und Aktivität analysiert werden. Ziel ist ein besseres prozessbasiertes Verständnis des Beitrags von Wäldern und Waldböden zu ausgeglichenen und nachhaltigen biogeochemischen Kreisläufen. Daraus lassen sich waldbauliche Handlungsempfehlungen zur Vorbeugung und Anpassung an den globalen Wandel entwickeln. Gleichzeitig kann eine Wissenslücke zum Zustand der Biodiversität in Deutschlands Waldböden geschlossen werden.

Entwicklung von Mehrgewinnstrategien zur ökologischen Aufwertung von Gewässern als Leitplanke für Transformationsprozesse in der Agrarlandschaft

Zielsetzung: Hintergrund Agrarlandschaften sichern die Versorgung der Menschen. Die ländlichen Produktionsräume werden jedoch zunehmend von den Folgen des Klimawandels beeinträchtigt. Intensive landwirtschaftliche Nutzung trägt ihrerseits zum Klimawandel bei, und die Lebensräume der Agrarlandschaften verzeichnen einen ungebremsten Verlust an biologischer Vielfalt. Aufgrund eines zunehmenden Bedarfs an landwirtschaftlichen Produkten ist nicht von einer Ausweitung von Extensivierungen in den Agrarlandschaften auszugehen. Zwar liegen Untersuchungen zu den Ursachen und Auswirkungen der negativen ökologischen Entwicklungen in den Agrarlebensräumen in großer Zahl vor (z.B. Hertzog et al. 2023). Was bislang jedoch weitgehend fehlt sind Strategien, die eine vielschichtige Landnutzung und Vorgehensweisen zum Schutz natürlicher Ressourcen unmittelbar verknüpfen. Wichtig für die Konzeption solcher Strategien wäre, die ökologischen und sozio-ökonomischen Wechselwirkungen von Landnutzung und den Lebensräumen, in denen Landnutzung stattfindet, zu analysieren und die hieraus resultierenden Erkenntnisse in die Praxis zu transferieren. Zielsetzung Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Erprobung und Implementierung eines Programms zur nachhaltigen Stärkung der Resilienz von Agrarlandschaften gegenüber Klimawandelfolgen bei gleichzeitiger Erhöhung der Biodiversität und Ressourcensicherheit in den landwirtschaftlich genutzten Ökosystemen. Die konkreten Teilziele sind: - Identifizierung von Handlungsoptionen auf der Basis systematischer Analysen der Wechselwirkungen von Ökologie und Bewirtschaftung - Evidenzbasierte und partizipatorische Erarbeitung von Handlungsoptionen und Maßnahmenszenarien - Gestaltung von Umsetzungsprozessen als Mehrgewinnstrategien - Dauerhafte Sicherstellung notwendiger Umsetzungsprozesse als adaptives Management Ein wesentliches Ziel des Projekts ist, die verschiedenen Komponenten evidenzbasierte Identifizierung von Maßnahmen - Bewertung von Maßnahmen hinsichtlich ihrer Auswirkungen – Zusammenstellung und Priorisierung von Handlungsszenarien – dauerhafte Programmimplementierung - zu einer Gesamtstrategie zusammen zu führen.

Einfluss von Schalenwild und Jagd auf Entwicklung, Klimaresilienz und Ökosystemleistungen unserer Wälder, Teilvorhaben 3: Wildeinflussmonitoring und Insektennahrungsnetze

Das Risiko von Waldverlusten kann nur über die Begründung von Mischwäldern, strukturfördernde Bewirtschaftungsformen und ein besser abgestimmtes Miteinander der für Wald Verantwortlichen reduziert werden. Die von Menschen beeinflussbaren Beeinträchtigungen der Ökosystemstabilität müssen konsequent in Angriff genommen werden. Die betreffenden Elemente werden objektiv erfasst, bewertet und hieraus zielführende Problemlösungen entwickelt. Die an dem Prozess beteiligten Menschen sind über geeignete Kommunikation mitzunehmen. Das bisherige BioWild-Projekt bestätigt, dass nicht habitatangepasste Schalenwildbestände die Entwicklung klimaresilienter Wälder erheblich beeinflussen können. In diesem Projekt werden folgende, von Menschen beeinflussbare Stabilitätsfaktoren bearbeitet: Uni Göttingen: Weitere Aufnahmen zur Dokumentation der Entwicklung krautiger und holziger Bodenvegetation an den vorhandenen Weisergattern-Paaren. Entwicklung eines Vegetationsgutachtens zur objektiven Erfassung der krautigen und holzigen Waldvegetation für die Praxis. TU Dresden: Entwicklung von Deckung und Äsung als wichtige Habitatkomponenten bei verschiedenen Wildeinflüssen. Überarbeitung der Einteilung der Jagdregime, sowie Einführung situationsangepasster Jagdkonzepte in Teilen der Pilotregionen. Zusammenhang zwischen Wildverbiss und Insektengesellschaften. Zeitgemäßer 'Katalog Wildeinflusserfassung' für die betriebliche Praxis. TU München: Finanzielle Auswirkungen von Wildverbiss auf Waldertrag, Biodiversität, Wasserspende und CO2-Speicherung. Ableitung des Waldverlustrisikos durch wildbedingte Entmischung. ANW: Konkreter Wald- und Jagdumbau und a.in vier Pilotregionen. Entwicklung und exemplarische Einführung einer zeitgemäßen Jägerausbildung u.a.in den Pilotregionen. Konzepte und Hilfestellung für ehrenamtliche Vorstände von Jagdgenossenschaften. re:member: Strategische, moderative und kommunikative Beratung der Projektpartner und professionelle Begleitung der Medienarbeit.

Einfluss von Schalenwild und Jagd auf Entwicklung, Klimaresilienz und Ökosystemleistungen unserer Wälder

Das Risiko eines flächigen Waldverlustes kann nur über die Begründung von Mischwäldern, strukturfördernde Bewirtschaftungsformen und ein besser abgestimmtes Miteinander der für Wald Verantwortlichen reduziert werden. Die von Menschen beeinflussbaren Beeinträchtigungen der Ökosystemstabilität müssen konsequent in Angriff genommen werden. Die betreffenden Elemente werden objektiv erfasst, bewertet und hieraus zielführende Problemlösungen entwickelt. Die an dem Prozess beteiligten Menschen sind über geeignete Kommunikation mitzunehmen. Das bisherige BioWild-Projekt bestätigt, dass nicht habitatangepasste Schalenwildbestände die Entwicklung klimaresilienter Wälder erheblich beeinflussen können. In diesem Projekt werden folgende, von Menschen beeinflussbare Stabilitätsfaktoren bearbeitet: Uni Göttingen: Weitere Aufnahmen zur Dokumentation der Entwicklung krautiger und holziger Bodenvegetation an den vorhandenen Weisergattern-Paaren. Entwicklung eines Vegetationsgutachtens zur objektiven Erfassung der krautigen und holzigen Waldvegetation für die Praxis. TU Dresden: Entwicklung von Deckung und Äsung als wichtige Habitatkomponenten bei verschiedenen Wildeinflüssen. Überarbeitung der Einteilung der Jagdregime, sowie Einführung situationsangepasster Jagdkonzepte in Teilen der Pilotregionen. Zusammenhang zwischen Wildverbiss und Insektengesellschaften. Zeitgemäßer 'Katalog Wildeinflussmonitoring' für die Praxis. TU München: Finanzielle Auswirkungen von Wildverbiss auf Waldertrag, Biodiversität, Wasserspende und CO2-Speicherung. Ableitung des Waldverlustrisikos durch wildbedingte Entmischung. ANW: Konkreter Wald- und Jagdumbau u.a.in vier Pilotregionen. Entwicklung und exemplarische Einführung einer zeitgemäßen Jägerausbildung u.a.in den Pilotregionen. Konzepte und Hilfestellung für ehrenamtliche Vorstände von Jagdgenossenschaften. re:member: Strategische, moderative und kommunikative Beratung der Projektpartner und professionelle Begleitung der Medienarbeit.

Digitalisierung zur Förderung der Etablierung von Agroforstsystemen auf der Landschaftsebene als Beitrag zur Klimaresilienz Süd-Sachsen-Anhalts und Dekarbonisierung seiner chemischen Industrie, Teilvorhaben D

Nachhaltige Integrierte Farmsysteme für die Mitigation und Anpassung an den Klimawandel mit Kleinbauern in Indien, Teilprojekt 2

Sicheres KI-Framework für verbesserte Wassereffizienz und Widerstandsfähigkei, Teilprojekt 1

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