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Bodenfunktionen

<p> <p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p> </p><p>Der Boden erfüllt zahlreiche Funktionen. Diese Dienstleistungen sind frei Haus, sehr leistungsstark und machen den eigentlichen Wert des Bodens aus. Neben den Pflanzen und Tieren profitiert in erster Linie der Mensch davon. Sauberes Wasser und gesunde Lebensmittel sind nur mit gut funktionierenden Böden zu haben. Böden sind zwar wahre Multitalente, wollen aber gepflegt sein.</p><p> Neuer Bericht zur Bewertung der Bodenfunktionen veröffentlicht <p>Die <a href="https://www.labo-deutschland.de/">Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Bodenschutz (LABO)</a> zeigt in einem Bericht zur bundesweiten, länderübergreifenden Bodenfunktionsbewertung eine Möglichkeit zur zusammenfassenden Bewertungsmethodik für den Bodenschutz auf. Der Bericht richtet sich primär an die Planung, um damit Entscheidungen zu harmonisieren. Bei Planungen und anderen die Bodenfunktionen beeinträchtigenden Vorhaben lassen sich nun mit einer mathematischen Formel mit einem verallgemeinernden Mittelwert auf Grundlage der blattschnittfreien <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Themen/Boden/Projekte/Flaechen_Rauminformationen_Boden/BUEK250/BUEK250.html">Bodenübersichtskarte 1:250.000 (BÜK 250)</a> Bewertungskonzepte bundeseinheitlich festlegen und definieren. Auch das Erweitern durch zusätzliche Kriterien oder ein Anpassen an neue Fragestellungen ist bei der neu vorgeschlagenen Methodik möglich.&nbsp;</p> Gezieltes <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/monitoring">Monitoring</a> einzelner Bodenfunktionen <p>Dr. Florian Stange von der <a href="https://www.bgr.bund.de/DE/Home/homepage_node.html">Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)</a>, der die Arbeitsgruppe geleitet hat, sieht darin auch die Möglichkeit für „ein gezieltes Monitoring einzelner Bodenfunktionen, um zu erkennen, wie gut ein Boden seine vielfältigen Aufgaben erfüllt und wo er geschützt oder verbessert werden muss“. Gerade beim Leitungsbau von Erdkabeln und anderen länderübergreifenden Planungen hatten sich Defizite gezeigt. Bodeninformationen und Bewertungsverfahren werden auf unterschiedlichen Ebenen benötigt, doch enden bodenkundliche Datengrundlagen und Bewertungen derzeit meist an Landesgrenzen. Um eine einheitliche Bewertungsgrundlage der natürlichen Bodenfunktionen und der Archivfunktion nach Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) zu erhalten, erfordert dies eine Methodenanpassung.&nbsp;</p> Bericht der LABO/BLA-GEO Arbeitsgruppe ist online abrufbar <p>Der Bericht vom 27. August 2025, den die von der LABO und dem <a href="https://www.infogeo.de/Infogeo/DE/Gremien/BLA_GEO/bla_geo_node.html">Bund/Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO)</a> eingesetzten Arbeitsgruppe zuvor erarbeitet hatte, ist nach Billigung durch die <a href="https://www.umweltministerkonferenz.de/">Umweltministerkonferenz (UMK)</a> seit Ende Dezember 2025 online abrufbar. Neben der Ausweisung einheitlicher Bewertungsmethoden für Bodenfunktionen empfiehlt er für die zusammenfassende Bewertung eine Mittelwertbildung mithilfe des sogenannten Hölder-Mittels. Dieses transparente Verfahren kommt den vielfach in den Bundesländern verwendeten Entscheidungsbäumen nahe – hierbei kommt eine 5-stufige Klassifizierung und die Verwendung eines p-Wert von 4 infrage. Zu den Herausforderungen bei der Erarbeitung des Berichts zählten die Suche nach einem Vereinheitlichungsverfahren zu den positiven Entwicklungen in den unterschiedlichen Ländern, die bereits im Vollzug etablierten landesweiten Bewertungen sowie unterschiedliche Datenbestände und verwendete Zusatzdaten. Thematisch komplex zeigte sich auch das länderübergreifende Prüfen der Empfindlichkeit von Böden und die Empfindlichkeit der Bodenfunktionen. Die Kenntnis der Bodenempfindlichkeit ist schließlich entscheidend für eine nachhaltige Bodennutzung und den Schutz vor Degradation, also der Verschlechterung der Bodenqualität.&nbsp;</p> Aspekte für eine Weiterbearbeitung verbleiben <p>Der Bericht zeigt auch auf, dass weitere Arbeiten nötig sein werden: Einerseits das Erweitern um die Klimafunktion des Bodens inklusive einer stärkeren Berücksichtigung von Klimadaten, Geländemodellen und Nutzungsdaten. Andererseits ein stärkeres Berücksichtigen der Funktion des Bodens als Lebensgrundlage und Lebensraum für Tiere und Bodenorganismen. Diese Aspekte zu integrieren, wird die Aufgabe einer neu zu konstituierenden Arbeitsgruppe sein. Doch zunächst sollen auf der Basis des Berichts in Kürze nun auch kartenbasierte Anwendungen für das neue Bewertungsverfahren entwickelt und in einem Geoportal wie infogeo.de oder geoportal.de allgemein verfügbar werden.</p> <p>Näheres: <a href="https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html">https://www.labo-deutschland.de/Veroeffentlichungen-Vorsorgender-Bodenschutz.html</a> ; <a href="https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html">https://www.bgr.bund.de/SharedDocs/Meldungen/DE/Allgemeines/2026/2026-01-08_bodenfunktionen.html</a></p> </p><p> Böden sichern unsere Ernährung <p>Unser täglich Brot und ein reichhaltiges Angebot an gesunden Lebensmitteln sind für mitteleuropäische Verbraucher selbstverständlich. Garant dafür sind intakte Böden. Etwa die Hälfte der Fläche Deutschlands wird landwirtschaftlich genutzt. Sei es für den Anbau von Pflanzen und den direkten Verzehr oder für die Tiermast. Im Schnitt werden in Deutschland je nach <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/witterung">Witterung</a> mehr als 40 Millionen Tonnen Getreide oder zehn Millionen Tonnen Kartoffeln geerntet. In jüngster Zeit werden auf immer mehr Ackerflächen Energiepflanzen angebaut, die national und international in Konkurrenz zum Anbau von Lebensmitteln treten.</p> <p>Ackerbaulich genutzte Böden existieren vor allem dort, wo die Böden von Natur aus sehr ertragreich sind. Die weniger guten Böden befinden sich unter Wald oder sind Wiesen und Weiden. In der Nähe guter Böden und bevorzugter Landwirtschaftsflächen haben sich in historischer Zeit Siedlungen und Städte entwickelt. Diese Aufteilung der Landschaft ist bis heute noch gut zu erkennen. Dennoch haben sich im Zuge der wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Veränderungen die Nutzung sowie die Wertschätzung des Bodens gewandelt. Bebaute Flächen und sich vergrößernde Städte und Gemeinden nehmen in den meisten Regionen zu. Wertvolle und ertragreiche Böden werden zu Gunsten anderer Nutzungen aufgegeben.</p> <p>Die zentralen Bodeneigenschaften Humusgehalt, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> und die Bodenstruktur prägen neben dem herrschenden <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> die Bodenfruchtbarkeit. Im Zusammenspiel mit der Bewirtschaftung und Bestellweise resultieren daraus gute oder weniger gute Wachstumsbedingungen auf einem Boden. In der modernen Landwirtschaft werden diese Wachstumsbedingungen künstlich beeinflusst und so Erträge gesteigert. Dies verändert aber die natürlichen Bodeneigenschaften nicht immer positiv. Böden können aus verschiedenen Gründen langfristig ihre natürliche Ertragsfähigkeit verlieren: wegen der gezielten Zufuhr von Nährstoffen in Form von mineralischen Düngemitteln, der maschinellen Bodenbearbeitung, dem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln und mancherorts, weil die dreigliedrige Fruchtfolge aufgegeben wurde. Im Gesetz zum Schutz der Böden ist deswegen die Vorsorge der oberste Grundsatz.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gemuese_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Rund ein Drittel der Nahrung wird weltweit weggeworfen. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Die Hälfte der Böden in Deutschland wird landwirtschaftlich genutzt. </strong> <br>Daten aus dem Jahr 2011. Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/01_nutzung_2011_website_2013_0.jpg">Bild herunterladen</a> (513,15 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/gerste_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Gerste kurz vor der Ernte. Etwa 10 Millionen Tonnen werden jedes Jahr in Deutschland geerntet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Erntemengen in Deutschland. Alleine rund 40 Millionen Tonnen Getreide werden jedes Jahr geerntet. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/02_erntemengen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (309,79 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Der Maisanbau hat sich in den letzten Jahren stark ausgeweitet. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/mais_s.marahrens.jpg">Bild herunterladen</a> (2,09 MB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Die Verteilung der Anbaufläche in Deutschland. Mais verzeichnet Steigerungsraten. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/03_anbauflaechen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (303,11 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind vielfältige Lebensräume <p>Boden ist Lebensraum für Pflanzen und Tiere. Die im Boden lebenden pflanzlichen Vertreter bestehen aus Pilzen, Algen und Flechten. Sie leisten den Hauptteil bei allen Zersetzungsvorgängen. Bei der Zersetzung der toten organischen Bestandteile wie Laub und Ernteresten werden Nährstoffe für die Pflanzenwurzeln verfügbar gemacht. Die Zahl der Lebewesen in einer Handvoll Boden übertrifft die der Weltbevölkerung.</p> <p>Die Bodentiere bestehen je nach ihrer Größe beispielsweise aus sehr kleinen Fadenwürmern, mittelgroßen Milben, Regenwürmern bis hin zu Wühlmäusen und Maulwürfen. Die Bodentiere bauen durch ihr Wühlen und Graben die Struktur des Bodens auf. Sie durchmischen die mineralischen Bodenkörner unterschiedlicher Größe mit den organischen Bestandteilen. So erzeugen sie Hohlräume für den Wasser- und Lufttransport. Die Bodentiere sind der Garant für eine gewachsene Bodenstruktur, die im Vergleich zu einem frisch verkippten oder gepflügten Boden eine hohe Bodenqualität garantiert.</p> <p>Besonders Regenwürmer leisten einen wichtigen Beitrag für die Verkittung organischer und mineralischer Bestandteile des Bodens. Das ist eine Grundvoraussetzung für das Wasser- und Nährstoffangebot für die Pflanzen. Die besten Lebensbedingungen finden Bodenlebewesen in einem lockeren, gut durchlüfteten Boden mit günstigen Temperatur- und Feuchteverhältnissen.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/bodentiere_steinlaefer_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Ein Steinläufer in einer Petrischale </strong> <br>Der Steinläufer versteckt sich unter einem Blatt. Der Vertreter wird zwei bis drei Zentimeter groß. Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg"> </a> <strong> Im Boden leben pflanzliche Spezies und Tiere. Der Regenwurm ist der Star unter den Tieren. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/05_lebewesen_website_2013.jpg">Bild herunterladen</a> (486,26 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden archivieren Kulturgeschichte <p>Der Boden ist ein Archiv, in dem wir lesen können wie in einem Buch. Denn Boden bildet in seiner vertikalen Abfolge die Geschichte unserer Natur- und Kulturlandschaft eindrucksvoll ab. Unsere heutigen Böden sind das Ergebnis einer nacheiszeitlichen Entwicklung, die vor circa 10.000 Jahren begann und die Umwelt- und Nutzungsbedingungen in diesem Zeitraum widerspiegelt. Der Aufbau der Böden verrät etwas über das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> im Bildungszeitraum und gibt eindeutige Indizien über menschliche Handlungsweisen und Kulturtechniken. Böden konservieren archäologische Fundstücke und geben Hinweise auf die frühere Bewirtschaftung von Äckern und Weiden.</p> <p>Beispielsweise führten mittelalterliche Rodungen von ganzen Wäldern und in der Folge eine fehlende Bodenbedeckung bei starken Regenfällen zu folgenschweren Erosionsereignissen, die bis heute in der Landschaft sichtbar sind. Es lagerten sich „Böden über Böden“ ab, die so genannten Kolluvien. Bei <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/erosion">Erosion</a> durch Wind entstanden Dünen im Landesinneren. Die berühmten Heideflächen sind Landschaften, die einzig auf die menschliche Kulturtechnik der Plaggenwirtschaft&nbsp; zurückgehen. Ohne den aktiven Eingriff des Menschen würden auf Heideflächen in relativ kurzer Zeit wieder Wälder wachsen. Ackerflächen, die durch eine leichte Wellenform der Bodenoberfläche gekennzeichnet sind, werden als „Wölbäcker“ bezeichnet. Sie entstanden ebenfalls in der Folge einer Anbautechnik aus dem Mittelalter: Die Abfolge von Furchen und Scheiteln sicherte den Ertrag sowohl in trockenen als auch in feuchten Jahren. Die heutige Bebauung in Siedlungsgebieten und die Belastung mit zu hohen Nährstoffgaben und Schadstoffen, werden über lange Zeiträume im Archiv Boden nachlesbar bleiben.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/varusschlacht_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Auf dem Gelände der Varusschlacht finden sich im Boden Zeugnisse aus der Römerzeit. </strong> <br>Museum und Park Kalkriese im Osnabrücker Land. www.kalkriese-varusschlacht.de Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Böden sind Wasserspeicher <p>Boden besteht aus einer Vielzahl mineralischer Partikel zwischen denen sich Hohlräume befinden, die so genannten Poren. Die Größe der Poren variiert je nach Körnung und der Struktur des Bodens, die im Wesentlichen eine Folge der Aktivität der Bodenlebewesen ist. Die Poren sind entweder mit Luft oder mit Wasser gefüllt. Sie ermöglichen je nach Größe den schnellen Transport des Wassers in tiefere Schichten oder speichern es als Bodenwasser. Ein Boden, der vorwiegend aus Sand besteht, transportiert das Wasser schnell und kann deswegen wenig Bodenwasser für die Pflanzen speichern. Dagegen besitzt ein Boden, der sich hauptsächlich aus Schluff zusammensetzt, viele mittelgroße Poren, die Wasser lange speichern können. Pflanzen werden so gut mit Luft, Wasser und Nährstoffen versorgt. Für das gesamte Speichervolumen ist auch die vertikale Mächtigkeit des Bodens, seine Entwicklungstiefe entscheidend. Deswegen sind mächtige, gewachsene Böden von so großer Bedeutung. Da Böden Wasser speichern können, geben sie Regenwasser verzögert an Bäche und Flüsse ab und mindern so das Hochwasserrisiko. Diese sogenannte Retention des Wassers ist jedoch nur auf unbebauten Böden möglich. Unbebaute Böden sind zudem die Voraussetzung für das Grundwasser und unsere Versorgung mit Trinkwasser.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/06_wasserspeicher_website_2013.jpg"> </a> <strong> Schematische Darstellung von Boden als Wasserspeicher </strong> <br> <p>Nicht bebaute Böden speichern Wasser. Das bremst Hochwasserwellen und sichert die Wasserversorgung.</p> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden filtern Verunreinigungen <p>Boden ist aufgrund seiner Partikelstruktur und den physikochemischen Eigenschaften in der Lage, chemische Elemente und Verbindungen zu filtern, zu neutralisieren und zu binden. Das gilt sowohl für Nährstoffe als auch für alle Stoffe, die giftig oder toxisch wirken können. Infolgedessen verhindert der Boden den Transport von Schadstoffen in das Grundwasser und damit langfristig in unser Trinkwasser. Je nach Korngrößenzusammensetzung, Menge an Humus und der Höhe des pH-Wertes ist die Leistung des Filters hoch oder weniger hoch. Entscheidend sind die menschliche Nutzung und die Menge der Schadstoffe, mit denen der Boden in Berührung kommt. Denn unsere Böden sind nur bis zu einem bestimmten Maß in der Lage, diese Herkulesaufgabe zu stemmen.</p> <p>Bei der Filterung werden Schadstoffe und generell alle Elemente und Verbindungen, die im Bodenwasser gelöst sind, an Humus- und Tonpartikeln gebunden. Das bedeutet, dass ein Boden mit hohen Anteilen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/korngroesse">Korngröße</a> Ton viel besser filtern kann als ein reiner Sandboden. Verändert sich die Chemie des Bodens, können die zunächst gebundenen Stoffe wieder mobilisiert werden. Dies ist der Fall, wenn bei zunehmender <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/versauerung">Versauerung</a> der Böden der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ph-wert">pH-Wert</a> sinkt.</p> <p>Chemische Verbindungen können im Boden neutralisiert werden. Bei dieser Pufferung werden die Verbindungen durch eine chemische Reaktion verändert und verlieren die ursprüngliche Struktur. Ein Beispiel ist die Pufferung von Säuren. Beispielsweise wird Salpetersäure, die aus Stickstoffverbindungen in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> stammt, im Boden neutralisiert. Das funktioniert so lange, wie im Boden genügend Kapazität vorhanden ist, um die notwendigen chemischen Vorgänge aufrechtzuerhalten. Besonders leistungsfähig dafür sind Carbonate und Tonminerale. Sind diese aufgebraucht, versauert der Boden zusehends und die pH-Werte sinken in einen besonders niedrigen Bereich. Dieser Zustand ist bei vielen Waldböden erreicht. Daher werden die betroffenen Böden künstlich gekalkt. Da die Ackerböden Mineraldünger erhalten und ohnehin regelmäßig gekalkt werden, liegen die pH-Werte in einem günstigeren Bereich.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/07_stofffilter_website_2013_0.jpg"> </a> <strong> Böden filtern und neutralisieren allerhand Schadstoffe. Davon profitieren Mensch und Umwelt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt </p><p> Böden beeinflussen das Klima <p>Boden ist neben den Weltmeeren und Wäldern ein großer Kohlenstoffspeicher. Der Humus im Boden, also der Anteil zersetzter und umgewandelter organischer Substanz, enthält Kohlenstoff, der so der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> entzogen ist. Neben dem positiven Effekt auf das <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klima">Klima</a> hat der Boden auch einen direkten Einfluss auf die unmittelbare Umgebung.</p> <p>Die im Boden gespeicherte Wärme und die von den Pflanzen gesteuerte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/verdunstung">Verdunstung</a> des Bodenwassers beeinflussen die Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit vor Ort. Der Temperaturunterschied zwischen bebauten und unbebauten Bodenoberflächen ist immens. Ein bewachsener Boden sorgt über die Verdunstung für erhebliche Abkühlung. Darüber hinaus erwärmt sich ein bewachsener Boden weniger stark als eine Asphaltdecke. Der Effekt ist an warmen Sommertagen sehr schön in Parkanlagen oder im Wald spürbar.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/08_klimaregler_website_2013.jpg"> </a> <strong> Böden beeinflussen das Klima auf lokaler und globaler Ebene. </strong> Quelle: FG II 2.7 / Umweltbundesamt </p><p> Böden bedecken Bodenschätze <p>In Deutschland verbraucht jeder Mensch im Laufe seines Lebens nach Berechnungen der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe etwa 1.000 Tonnen Rohstoffe. Die Gesamtmenge verteilt sich mit unterschiedlichen Anteilen auf mineralische, energetische und metallische Bodenschätze. Der Abbau dieser Rohstoffe ist jedoch mit sichtbaren Eingriffen in die Landschaft und einer Zerstörung des natürlich gewachsenen Bodens verbunden. In Deutschland ist daher die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/rekultivierung">Rekultivierung</a> während und nach den Abbaumaßnahmen inzwischen fester Bestandteil der Rohstoffgewinnung.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/368/bilder/sandabbau_rohstoffgewinnung_s.marahrens.jpg"> </a> <strong> Bevor Sand gewonnen werden kann, wird der Boden entfernt. </strong> Quelle: S. Marahrens / Umweltbundesamt Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Die vertikale Dimension des Naturschutzes: Ein kostengünstiger Plan zur Einbeziehung unterirdischer Ökosysteme in die Biodiversitäts- und Klimaschutzagenden nach 2020

Subterrane Ökosysteme beherbergen eine breite Vielfalt spezialisierter und endemischer Organismen, die einen einzigartigen Bruchteil der globalen Vielfalt ausmachen. Darüber hinaus leisten sie entscheidende Beiträge der Natur für die Menschen – insbesondere die Bereitstellung von Trinkwasser für mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung. Diese unsichtbaren Ökosysteme werden jedoch bei den Biodiversitäts- und Klimaschutzzielen für die Zeit nach 2020 übersehen. Nur 6,9 % der bekannten subterranen Ökosysteme überschneiden sich mit dem ´Netzwerk von Schutzgebieten. Zwei Haupthindernisse sind für diesen Mangel an Schutz verantwortlich. Erstens bleiben subterrane Biodiversitätsmuster weitgehend unkartiert. Zweitens fehlt uns ein mechanistisches Verständnis der Reaktion subterraner Arten auf vom Menschen verursachte Störungen. Das DarCo-Projekt zielt darauf ab, subterrane Biodiversität in ganz Europa zu kartieren und einen expliziten Plan zur Einbeziehung subterraner Ökosysteme in die Biodiversitätsstrategie der Europäischen Union (EU) für 2030 zu entwickeln. Zu diesem Zweck haben wir ein multidisziplinäres Team führender Wissenschaftler in subterraner Biologie und Makroökologie zusammengestellt und Naturschutz aus einem breiten Spektrum europäischer Länder. Das Projekt gliedert sich in drei Arbeitspakete, die der direkten Forschung gewidmet sind (WP2-4), plus ein viertes (WP5), das darauf abzielt, die Verbreitung der Ergebnisse und das Engagement der Interessengruppen für die praktische Umsetzung des Naturschutzes zu maximieren. Zunächst werden wir durch die Zusammenstellung bestehender Datenbanken und die Nutzung eines kapillaren Netzwerks internationaler Mitarbeiter Verbreitungsdaten, Merkmale und Phylogenien für alle wichtigen subterranen Tiergruppen sammeln, einschließlich Krebstiere, Mollusken, Insekten und Wirbeltiere (WP2). Diese Daten werden dazu dienen, die Reaktionen von Arten auf menschliche Bedrohungen mithilfe der hierarchischen Modellierung von Artengemeinschaften (WP3) vorherzusagen. Die Vorhersagen der Modelle zur Veränderung der biologischen Vielfalt werden die Grundlage für eine erste dynamische Kartierung des subterranen Lebens in Europa bilden. Durch die Verschneidung von Karten von Diversitätsmustern, Bedrohungen und Schutzgebieten werden wir einen Plan zum Schutz der subterranen Biodiversität entwerfen, der das aktuelle EU-Netzwerk von Schutzgebieten (Natura 2000) ergänzt und gleichzeitig klimabedingte Veränderungen in subterranen Ökoregionen berücksichtigt (WP4). Schließlich versuchen wir durch gezielte Aktivitäten in WP5, das gesellschaftliche Bewusstsein für subterrane Ökosysteme zu schärfen und Interessengruppen einzuladen, die subterrane Biodiversität in multilaterale Vereinbarungen einzubeziehen. In Übereinstimmung mit dem europäischen Plan S werden wir alle Daten offen und wiederverwendbar machen, indem wir eine zentralisierte und offene Datenbank zum subterranen Leben entwickeln – die Subterranean Biodiversity Platform.

Ecology and Population Biology of Armillaria mellea s.l.

The basidiomycete Armillaria mellea s.l. is one of the most important root rot pathogens of forest trees and comprises several species. The aim of the project is to identify the taxa occurring inSwitzerland and to understand their ecological behaviour. Root, butt and stem rots caused by different fungi are important tree diseases responsible for significant economic losses. Armillaria spp. occur world-wide and are important components of many natural and managed forest ecosystems. Armillaria spp. are known saprothrophs as well as primary and secondary pathogens causing root and butt rot on a large number of woody plants, including forest and orchard trees as well as grape vine and ornamentals. The identification of several Armillaria species in Europe warrants research in the biology and ecology of the different species. We propose to study A. cepistipes for the following reasons. First, A. cepistipes is dominating the rhizomorph populations in most forest types in Switzerland. This widespread occurrence contrasts with the current knowledge about A. cepistipes, which is very limited. Second, because the pathogenicity of A. cepistipes is considered low this fungus has the potential for using as an antagonist to control stump colonising pathogenic fungi, such as A. ostoyae and Heterobasidion annosum. This project aims to provide a better understanding of the ecology of A. cepistipes in mountainous Norway spruce (Picea abies) forests. Special emphasis will be given to interactions of A. cepistipes with A. ostoyae, which is a very common facultative pathogen and which often co-occurs with A. cepistipes. The populations of A. cepistipes and A. ostoyae will be investigated in mountainous spruce forests were both species coexist. The fungi will be sampled from the soil, from stumps and dead wood, and from the root system of infected trees to determine the main niches occupied by the two species. Somatic incompatibility will be used to characterise the populations of each species. The knowledge of the spatial distribution of individual genets will allow us to gain insights into the mode of competition and the mode of spreading. Inoculation experiments will be used to determine the variation in virulence expression of A. cepistipes towards Norway spruce and to investigate its interactions with A. ostoyae.

Variabilität des Ostasiatischen Monsuns während der letzten 65.000 Jahre - laminierte Seesedimente aus dem Sihailongwan-Maarsee, NE-China

Laminierte Seesedimente sind unschätzbare Informationsquellen zur Geschichte der Umwelt und des Klimas direkt aus der Lebenssphäre des Menschen. Ein exzellentes Beispiel dafür ist der Sihailongwan-Maarsee aus NE-China. In einem immer noch dicht bewaldeten Vulkangebiet gelegen, bieten seine Sedimente ein ungestörtes Abbild der Monsunvariationen über zehntausende von Jahren. Nur die letzten ca. 200 Jahre zeigen einen deutlichen lokalen anthropogenen Einfluss. Das Monsunklima der Region mit Hauptniederschlägen während des Sommers und extrem kalten Wintern unter dem Einfluss des Sibirischen Hochdrucksystems bildet die Voraussetzung für die Bildung von saisonal deutlich geschichteten Sedimenten (Warven), die in dem tiefen Maarsee dann auch überwiegend ungestört erhalten bleiben. Insbesondere die Auftauphase im Frühjahr bringt einen regelmässigen Sedimenteintrag in den See, der das Gerüst für eine derzeit bis 65.000 Jahre vor heute zurückreichende Warvenchronologie bildet. Für das letzte Glazial zeigen Pollenspektren aus dem Sihailongwan-Profil Vegetationsvariationen im Gleichklang mit bekannten klimatischen Variationen des zirkum-nordatlantischen Raumes (Dansgaard-Oeschger-Zyklen) zu dieser Zeit. Der Einfluss dieser Warmphasen auf das Ökosystem See war jedoch sehr unterschiedlich. So sind die Warven aus den Dansgaard-Oeschger (D/O) Zyklen 14 bis 17 mit extrem dicken Diatomeenlagen (hauptsächlich Stephanodiscus parvus/minutulus) denen vom Beginn der spätglazialen Erwärmung zum Verwechseln ähnlich, während Warven aus dem D/O-Zyklus 8 kaum Unterschiede zu überwiegend klastischen Warven aus kalten Interstadialen aufweisen. Gradierte Ereignislagen mit umgelagertem Bodenmaterial sind deutliche Hinweise auf ein Permafrost-Regime während der Kaltphasen. Auch während des Spätglazials treten deutliche klimatische Schwankungen auf, die der in europäischen Sedimentarchiven definierten Gerzensee-Oszillation und der Jüngeren Dryas zeitlich exakt entsprechen. Das frühe Holozän ist von einer Vielzahl Chinesischer Paläoklima-Archive als Phase mit intensiverem Sommermonsun bekannt. Überraschenderweise sind die minerogenen Fluxraten im Sihailongwan-See während des frühen Holozäns trotz dichter Bewaldung des Einzugsgebietes sehr hoch. Sowohl Mikrofaziesanalysen der Sedimente als auch geochemische Untersuchungen deuten auf remoten Staub als Ursache dieses verstärkten klastischen Eintrags hin. Der insbesondere in den letzten Jahrzehnten zunehmende Einfluss des Menschen zeigt sich in den Sedimenten des Sihailongwan-Maarsees vor allem in einem wiederum zunehmenden Staubeintrag und einer Versauerung im Einzugsgebiet. Der anthropogene Einflusss auf die lokale Vegetation ist immer noch gering.

Entwicklung von ressourceneffizienten und umweltentlastenden Düngestrategien mithilfe innovativer Saatgutbehandlungen

Zielsetzung: Die Pflanzennährstoffe Stickstoff und Phosphat sind fundamental wichtig für ein gesundes Wachstum und hohe Erträge. Doch ein Überschuss an Nährstoffen kann durch Auswaschung ins Grundwasser und durch Oberflächenabfluss in Flüsse und Meere gelangen. Durch die Intensivierung der Landwirtschaft geraten zudem auch landwirtschaftlich genutzte Ökosysteme aus der Balance. Anfällige Pflanzenbestände mit geringer Resilienz sind die Folge. Ein steigender Pflanzenschutzmitteleinsatz wird somit vielerorts notwendig. Der Pestizid-Einsatz stellt jedoch eine weitere Gefahr für die Umwelt auf verschiedenen Ebenen dar und stört das ökologische Gleichgewicht, gefährdet die Wasserqualität und wirkt sich durch die Akkumulation von Rückständen in der Umwelt auf die gesamte Nahrungskette aus. Für eine zukunftsfähige Landwirtschaft stehen Landwirt*innen vor der Herausforderung, Düngemittel und Pflanzenschutzmittel auf das geforderte umweltverträgliche Maß zu reduzieren, ohne dabei die Nahrungsmittelsicherheit zu gefährden. Unter den Bedingungen der novellierten Düngeverordnung muss die Düngemenge bundesweit in nitratbelasteten roten Gebieten 20 % unter dem durchschnittlichem Düngebedarf liegen. Ebenso müssen zusätzliche Auflagen bei der Phosphor-Düngung in gelben Gebieten mit hoher Eutrophierung von Oberflächengewässern durch Phosphor/Phosphat eingehalten werden. Die stark angestiegenen Dünger- und Betriebsmittelpreise kommen erschwerend hinzu. Es braucht eine Landwirtschaft, die umweltfreundlich wirtschaftet und trotzdem bezahlbare Lebensmittel erzeugt. Der durch SeedForward angestrebte Lösungsweg beschreibt die Erprobung von ressourceneffizienten Düngestrategien, die bei reduziertem Düngereinsatz gleichbleibend hohe Erträge ermöglichen. Dies gelingt durch eine verbesserte Ressourcennutzung der Pflanzen, welche auf eine höhere Nährstoffeffizienz der Pflanze zurückzuführen ist, die durch die SeedForward Saatgutbehandlung hervorgerufen wird. An den Kulturen Mais, Getreide und Raps werden neben den Saatgutbehandlungen zusätzlich innovative Mikroorgansimen eingesetzt, denn der Einsatz dieser pflanzenförderlichen Mikroorganismen in Kombination mit der Saatgutbehandlung kann ihren Effekt noch verstärken. Die in dem Projekt geplante Vorgehensweise ermöglicht es, standortbezogene Einsparungen zu prognostizieren und zielgerichtet auszuschöpfen, um die Transformation zu einer zukunftsfähigen Agrarlandnutzung zu unterstützen und die Umwelt zu schützen.

Native plants and mycorrhizal fungi in wind erosion control in the Kailash-Manasarovar region (Tibet, China)

We study the effects of plants and root-associated fungi on wind erosion within the alpine environment of Tibet. China is one of the countries most affected by desertification processes and Tibet, in particular, a key region in desertification combat. The presented project focuses on the Barkha Plain surrounded by Mount Kailash and the Lake of Manasarovar (Ngari Prefecture). This Western Tibet region experienced little scientific attention but, nowadays, faces rapidly increasing touristic activities and expanding local settlements associated with socio-economic changes that are serious threats to the delicate ecological balance and potential triggers of desertification. It exists almost unanimous agreement that revegetation is the most efficient and promising strategy to combat wind erosion and desertification in the long term. However, re-colonising success is often poor, mainly under extreme environmental conditions. Compared to conventional practices, the approach of the presented project attains better accordance with natural succession processes and promises acceleration of both plant and soil development and, conclusively, more efficient desertification control. The project assesses the potential of native plants and symbiotic fungi to control wind erosion and desertification processes. It aims to identify key plants and fungi that increase soil aggregate stability and efficiently drive succession into a natural and self-maintaining cycle of the ecosystem. Furthermore, it provides crucial information for implementing environmentally compatible and cost-effective measures to protect high-elevation ecosystems against desertification. Within three successional stages (early, intermediate, late), field investigations are performed on the basis of Modified-Whittaker plots. Classic methods of vegetation analysis and myco-sociology are combined with analysis of distribution patterns at different scales (patchiness, connectivity). Comprehensive soil analysis is performed comprising grain size distribution, aggregate stability, pH as well as water and nutrient contents. Additionally, important parameters of wind erosion are measured concurrently and continuously to assess their magnitude and variability with respect to vegetation and soil at different levels of development. The parameters addressed, include sediment transport, air temperature, radiation, precipitation, relative humidity as well as speed and direction of wind. Surface moisture is recorded periodically and roughness described. Species and environmental parameters are checked for spatial correlation. Cutting edge technologies are applied in laboratory work, comprising molecular methods for fungal species identification and micro-tomography to analyse soil structure. Furthermore, successfully cultivated fungi and plants are subject of synthesis experiments and industrial propagation in view of practical implementation in restoration measures.

Populationsmodell des Auerhuhns in den Schweizer Alpen: Grundlagen für den Artenschutz

Das Auerhuhn ist eine stark gefährdete Brutvogelart der Schweiz. Veränderungen in der Zusammensetzung und Nutzung des Waldes haben dazu geführt, dass sich die Bestände dieses Raufusshuhns in den letzten drei Jahrzehnten halbiert haben. Deshalb sollen die Lebensraumansprüche des attraktiven Waldvogels vermehrt in der Planung und Umsetzung von Waldreservaten und der Bewirtschaftung von Wäldern der höheren Lagen berücksichtigt werden. Auf der kleinen räumlichen Ebene sind die Habitatsansprüche der Art durch Untersuchungen in West- und Mitteleuropa (Storch 1993, 2002, Schroth 1994) und Skandinavien relativ gut bekannt. Dagegen werden die Populationsprozesse auf der Ebene der Landschaft erst in Ansätzen verstanden (Sjöberg 1996, Kurki 2000). Entsprechend konnte man die Bestandsrückgänge in den meisten Gebieten Europas noch nicht stoppen, da einerseits genauere Kenntnisse über das Zusammenspiel und die relative Bedeutung der einzelnen Faktoren fehlen (Habitatqualität, Störungen, Prädatoren, Witterung-Klima, Huftierkonkurrenz), und andererseits noch nicht versucht wurde, die Bestandsentwicklung im grossen landschaftlichen Massstab als Metapopulationsdynamik zu verstehen. Es ist das primäre Ziel dieses Projekts, ein räumlich explizites Metapopulationsmodell des Auerhuhns für einen grossen Landschaftsausschnitt der Schweizer Alpen zu erarbeiten. Dabei sollen die erwähnten Einflussfaktoren möglichst umfassend berücksichtigt werden. Die Arbeit soll modellhaft zeigen, dass für das Verständnis von Populationsvorgängen von raumbeanspruchenden Wildtierarten eine Analyse und Bewertung von lokal bis überregional wirksamen Einflussfaktoren notwendig sind. Die Ergebnisse sollen zudem als konzeptionelle Grundlage für den Nationalen Aktionsplan Auerhuhn und für regionale Artenförderungsprojekte dienen. Folgende Fragen und Themen sind für das Projekt von zentraler Bedeutung: Wie gross ist das landschaftsökologische Lebensraumpotenzial für das Auerhuhn in den Alpen, wie ist es räumlich verteilt? Wie verteilen sich die lokalen Auerhuhnpopulationen in diesen Potenzialgebieten? Wie gross sind die Bestände? Welche Faktoren beeinflussen den Status von Lokal- und Regionalpopulationen? Welche Populationen haben abgenommen oder sind verschwunden, welche sind stabil (Source-Sink-Mechanismen)? Zwischen welchen räumlich getrennten Populationen besteht ein Austausch? Welche Landschaftselemente wirken als Barrieren? Entwickeln einer nicht-invasiven Methode für die genetische Differenzierung von Populationen, sowie für Bestandsschätzungen und Monitoring.

Assoziationen zwischen der internen Exposition von perfluorierten Substanzen (PFAS) und dem Risiko von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ 2 Diabetes in der EPIC-Potsdam Studie

Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) sind eine komplexe Gruppe von künstlich hergestellten Chemikalien mit einzigartigen wasser- und ölabweisenden Eigenschaften. Sie werden seit Jahrzehnten für die Herstellung zahlreicher Verbraucherprodukte verwendet, z. B. für antihaftbeschichtete Kochgeschirre, atmungsaktive Textilien oder Lebensmittelverpackungen. Die Aufnahme über Lebensmittel und Trinkwasser ist der Hauptexpositionsweg des Menschen. Aufgrund der beobachteten Assoziationen zwischen der Konzentration von PFAS im Blut und den Blutfettwerten (besonders LDL-Cholesterin) wird vermutet, dass PFAS eine Rolle für das Risiko von Herz-Kreislauf- Erkrankungen spielen könnten. Auch der Zusammenhang mit dem Risiko von Typ 2 Diabetes wird diskutiert. Der Bekanntheitsgrad von PFAS in der Öffentlichkeit und ihre Untersuchung in wissenschaftlichen Studien hat erst in den letzten Jahren zugenommen. Aus diesem Grund gibt es bis heute nur sehr wenige Studien, die den Zusammenhang zwischen PFAS und der Inzidenz von Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Typ 2 Diabetes untersucht haben. Daher hat diese Studie zum Ziel, die Zusammenhänge zwischen den Baseline-Konzentrationen von PFOS/PFOA und anderen perfluorierten Verbindungen im Blut und dem Risiko für Entstehung eines Herzinfarkts, Schlaganfalls und / oder einer Herzinsuffizienz und Typ 2 Diabetes während der Nachbeobachtung in einer Fall-Kohortenstudie der European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam Studie zu untersuchen. Zudem sollen Assoziationen im Querschnitt zwischen Konzentrationen von PFOS, PFOA und anderen perfluorierten Verbindungen im Blut und Biomarkern des Lipidmetablismus (Gesamtcholesterin, LDL-Cholesterin, HDL-Cholesterin, Triglyceride), des Glucosemetabolismus (Glucose und HbA1c), des Leberstoffwechsels (GGT, GPT), der Harnsäure und des hsCRP in der repräsentativen Subkohorte untersucht werden. Zudem sollen auch die Zusammenhänge zwischen PFAS und bestimmten Lebensmitteln oder Lebensmittelgruppen (z.B. Fleisch, Fisch) zu untersuchen werden.

Molecular determinants of host specificity of maize-, rice- and mango-pathogenic species of the genus Fusarium

Fusarium species of the Gibberella fujikuroi species complex cause serious diseases on different crops such as rice, wheat and maize. An important group of plant pathogens is the Gibberella fujikuroi species complex (GFC) of closely related Fusarium species which are associated with specific hosts; F. verticillioides and F. proliferatum are particularly associated with maize where they can cause serious ear-, root-, and stalk rot diseases. Two other closely related species of the GFC, F. mangiferae and F. fujikuroi, which share about 90Prozent sequence identity with F. verticillioides, are pathogens on mango and rice, respectively. All of these species produce a broad spectrum of secondary metabolites such as phytohormones (gibberellins, auxins, and cytokinins), and harmful mycotoxins, such as fumonisin, fusarin C, or fusaric acid in large quantities. However, the spectrum of those mycotoxins might differ between closely related species suggesting that secondary metabolites might be determinants for host specificity. In this project, we will study the potential impact of secondary metabolites (i.e. phytohormones and certain mycotoxins) and some other species-specific factors (e.g. species-specific transcription factors) on host specificity. The recently sequenced genomes of F. mangiferae and F. fujikuroi by our groups and the planned sequencing of F. proliferatum will help to identify such determinants by genetic manipulation of the appropriate metabolic pathway(s).

Schwerpunktprogramm (SPP) 2238: Dynamik der Erzmetallanreicherung, Teilprojekt: Schwefel-Isotope und ihre Entwicklung in sedimentgebundenen Erzsystemen

Die nachhaltige Entwicklung kritischer Rohstoffe (CRM) ist eine der größten Herausforderungen, vor der unsere Gesellschaft im Zuge des Übergangs zu einer grünen, digitalen und kreislauforientierten Wirtschaft steht. Sedimentgebundene Erzlagerstätten sind gekennzeichnet durch hohe Metallkonzentrationen und einer mittleren bis hohen Fördermenge. Im Vergleich zu anderen Lagerstättentypen können sedimentgebundene Lagerstätten daher umweltfreundlicher abgebaut werden. Die wichtigsten Erze in diesen Lagerstätten bilden die beiden schwefelhaltigen Minerale Zinkblende (ZnS) und Bleiglanz (PbS). Um hochgradige Vorkommen zu bilden, sind daher nicht nur große Mengen an Metallen, sondern auch ebenso große Mengen an reduziertem Schwefel erforderlich. Das Erzvorkommen entsteht in der Regel dort, wo das hydrothermale Fluid, welches Zink (und Blei) transportiert, auf Gestein trifft, das große Mengen an reduziertem Schwefel enthält. Sedimentgebundene Lagerstätten bildeten sich nur in bestimmten Perioden der Erdgeschichte; in den heutigen Ozeanen entstehen keine solchen Lagerstätten mehr. Die Gründe dafür sind unklar, aber wir wissen heute, dass die Erzbildung stark von der Optimierung von Schlüsselprozessen abhängt und in alten Sedimentbecken wahrscheinlich mikrobielle Aktivitäten eine Rolle gespielt haben. Mikroben sind für für die Umwandlung von Sulfat aus altem Meerwasser zu reduziertem Schwefel wichtig, welcher wiederum die Grundlage für die Anreicherung der Metalle und die Erzbildung bildet. In diesem Projekt wollen wir neue Techniken entwickeln, um die mikrobielle Aktivität und die Bildung von reduziertem Schwefel in sedimentgebundenen Erzlagerstätten nachzuweisen. Dies wird uns dabei helfen zu verstehen, warum und wie sich große Lagerstätten bilden und wo sie vorkommen. Unser Projekt hilft somit die Entdeckung neuer Lagerstätten zu verbessern.

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