Der Dunkelbraune Kugelspringer ist das Insekt des Jahres 2016. Mit 4 mm Größe ist er ein Winzling, aber einer der größeren Exemplare der Gruppe der Springschwänze. Er ernährt sich von Algen, die er von Rinden lebender Bäume abgrast und auch von Baumstümpfen, auf denen man sie bei Regen und hoher Luftfeuchtigkeit sehen kann. Er kommt häufig vor. Weltweit sind etwa 8.000 verschiedene Arten an Springschwänzen bestimmt worden. Sie kommen im Boden in ungeheuer großen Mengen vor, bis zu 200.000 pro Quadratmeter, wenn die Lebensbedingungen optimal sind. Sie tragen wesentlich mit zur Bodenfruchtbarkeit und zur Humusbildung bei, da sie sich von zerfallenden pflanzlichen und tierischen Zerfallsstoffen ernähren.
Das Projekt "Untersuchung und Bewertung der Auswirkungen des Folieneinsatzes in der Landwirtschaft auf die Biodiversität" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Ökosystemanalyse und -bewertung an der RWTH Aachen e. V. durchgeführt. Seit mehreren Jahrzehnten wird in Deutschland, wie auch in vielen anderen Teilen der Welt, ein Rückgang der Biodiversität insbesondere in der Agrarlandschaft verzeichnet. In landwirtschaftlich genutzten Flächen sind Organismen einem Komplex aus verschiedenen Stressoren ausgesetzt, wie beispielsweise Bodenbearbeitung, Düngung und Pestizideinsatz, der sich sowohl auf die Struktur als auch die Funktion von Lebensgemeinschaften auswirkt. Durch neue technische Entwicklungen und angepasste Gesetzgebungen ändern sich die Bewirtschaftungsmethoden stetig. So wird beispielsweise in den letzten Jahren vermehrt Folie beim Anbau verschiedener Feldfrüchte eingesetzt, deren Einfluss auf die Biodiversität bisher weitgehend unbekannt ist. Daher sollen im beantragten Projekt die Auswirkungen des Folieneinsatzes in der Landwirtschaft auf verschiedene taxonomische Gruppen untersucht werden. Die Datenerhebungen sollen sowohl die Pflanzen als auch verschiedene Tiergruppen umfassen, um unterschiedliche trophische Ebenen und Funktionen im Agrarökosystem abzudecken. Daher sollen die folgenden Tiergruppen in die Studie aufgenommen werden: 1) Spinnen, Laufkäfer und Springschwänze aus Bodenfallen, 2) Regenwürmer aus standardisierten Handauslesen bzw. Austreibungen, 3) Schwebfliegen aus Kescherfängen. Mit Hilfe der Datenerhebungen und Auswertungen sowie mittels einer begleitenden Literaturrecherche sollen und a. die Fragen beantwortet werden, wie sich a.) der Folieneinsatz in der Landwirtschaft auf die Struktur von Lebensgemeinschaften auswirkt, b.) welche Organismengruppen betroffen sind, c.) wie sich die Biomasse als Nahrungsgrundlage höherer trophischer Ebenen ändert, d.) ob sich der Folieneinsatz biodiversitätsschonend umsetzen lässt und e.) welche Alternativen existieren.
Das Projekt "Teilvorhaben 4: Bodenfauna (GBOL 4)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung - Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt - Forschungsstation für Quartärpaläontologie durchgeführt. GBOL Teilprojekt 4 liefert: 1) einen wichtigen Schritt hin zu einer Arten-Liste der frei lebenden Boden- und Sedimentfauna Deutschlands, 2) Standard-Verfahren für die routinemäßige molekulare Verarbeitung von Bodenorganismen, 3) eine erste DNA-Sequenz-Sammlung von deutschen Bodentieren: Springschwänze (Collembola), Nematoden (Boden- und Süßwasser-Arten) und Milben (Mesostigmata und Oribatida), mit ca. 70 Arten pro Jahr. Die DNA-Sequenzen dieser Organismen verknüpfen die Information der molekularen Barcode-Sequenzfragmente mit Belegexemplaren (vouchers): Fotos, ökologischen Lebensrauminformationen und Objektpräparaten, sowie für Nematoda Dubletten, die in den Sammlungen der Universität Bielefeld und des SMNG aufbewahrt werden, 4) einen wichtigen Meilenstein innerhalb der paneuropäischen Barcoding-Initiative. Springschwänze (Collembola), Milben (Mesostigmata, Oribatida) und Nematoden aus repräsentativ ausgewählten Böden und Süßwassersedimenten verschiedener Regionen Deutschlands werden gesammelt und von Taxonomen auf Artniveau identifiziert. Die DNA der dominanten oder ökologisch wichtigen Arten wird extrahiert, amplifiziert und sequenziert. Hierzu werden Standard-DNA-Marker entsprechend den spezifischen Anforderungen der verschiedenen Taxa verwendet. Abschließend wird in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie die Aussagekraft der resultierenden ersten DNA-Sequenz-Sammlung deutscher Bodentiere auf Dauerbeobachtungsflächen getestet.
Das Projekt "Nanomobil - Synthetische Silber-Nanopartikel im System Boden-Grundwasser - Mobilität, Wirkungen auf die Lebensgemeinschaft und Wechselwirkung zwischen Hydro-, Pedo- und Biosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Ökosystemanalyse und -bewertung an der RWTH Aachen e. V. durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens des Forschungsinstituts gaiac ist die experimentelle Untersuchung des Einflusses von AgNP auf terrestrische Lebensgemeinschaften der Bodenmesofauna und der Regenwürmer unter Freilandbedingungen in sog. terrestrischen Modellökosystemen (TME) über ein Jahr. Hierbei werden Dauer und Art der Effekte sowohl auf einzelne Arten der Bodenorganismen als auch auf die Funktion und Struktur der komplexen Lebensgemeinschaft untersucht. Ziel ist es, verschiedene AgNP-Materialien zeitgleich zu untersuchen, um einen direkten Vergleich der Wirkungen vornehmen zu können. gaiac wird einen komplexen Versuch in sog. terrestrischen Modellökosystemen (TME; gestochene Bodenkerne mit einer natürlichen Lebensgemeinschaft von Bodenorganismen) über ein Jahr vornehmen, um die Auswirkungen von Silbernanopartikeln (AgNP) auf Bodenorganismen zu untersuchen. Dazu werden zwei unterschiedliche AgNP auf die Oberfläche der Bodenkerne appliziert und zu verschiedenen Zeitpunkten Proben entnommen, um die Wirkung auf Springschwänze und Hornmilben zu ermitteln. Am Versuchsende werden auch die Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaft der Regenwürmer untersucht. Zeitgleich mit den biologischen Probenahmen erfolgt eine analytische Bestimmung der AgNP im Boden.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung einer Methode zur Ermittlung von Effektschwellen fuer Wirkungen von transgenen Nutzpflanzen auf die Lebensraumfunktion von Boeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Der Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen (GVP) benötigt eine umfassende Untersuchung potenzieller schädlicher Bodenveränderungen - besonders hinsichtlich der natürlichen Lebensraumfunktion von Böden für Bodenorganismen, wie es in Paragraph 2 des Bundes-Bodenschutzgesetzes gefordert wird. Diese Studie erstellt ein Mehrstufenkonzept, mit dem die Wirkung transgen aktiver Moleküle auf die Lebensraumfunktion von Böden untersucht werden kann, und überprüft seine generelle Durchführbarkeit. Genetisch modifizierte Pflanzen können den Boden prinzipiell über zwei Pfade beeinflussen. Einerseits können Genprodukte (z.B. Proteine), die durch Fremd-DNA kodiert sind, über Wurzelexsudate der lebenden Pflanze abgesondert werden. Andererseits können diese Genprodukte oder die Fremd-DNA selbs, dem Boden während der Kompostierung des toten Pflanzenmaterials zugeführt werden. Das in dieser Studie erarbeitete Konzept untersucht schrittweise die Wirkung von 1) reinen Genprodukten, 2) Wurzelexsudaten und 3) der Nekromasse transgener Pflanzen auf die Lebensraumfunktion des Bodens. Die Untersuchungen werden beispielhaft mit T4 Lysozym, Bt-Toxin und Bt-Mais durchgeführt. Um potentielle Wirkungen zu erfassen, werden standardisierte Methoden der Ökotoxikologie in Kombination mit modernen molekularbiologischen Techniken angewandt. Die ökotoxikologischen Tests wurden zur Bewertung von Chemikalien, Pflanzenschutzmitteln und/oder kontaminierten/behandelten Böden entwickelt und werden routinemäßig angewandt. Die molekularbiologischen Methoden werden auch im Rahmen der Begleitforschung zu Freilanduntersuchungen mit gentechnisch veränderten Pflanzen eingesetzt. Die angewandten Methoden beinhalten die Erfassung der bodenmikrobiellen DNA- und PLFA-Muster (Struktur der mikrobiellen Biozönse), bodenmikrobiellen Aktivität (Atmung und Nitrifikation), akuten und chronischen Wirkung auf die Bodenfauna (Mortalität und Reproduktion von Regenwürmern und Springschwänzen) und die Dekompositionsleistung der Gemeinschaft von Bodenmikroorganismen und Bodenfauna (Köderstreifentest). Es wurden keine Einschränkungen in der Anwendbarkeit der verwendeten Methoden festgestellt. Am Beispiel von Bt-Mais konnte gezeigt werden, dass die Reproduktionstests dahingehend modifiziert werden können, dass getrocknetes Pflanzenmaterial als Futterquelle eingesetzt und so die Expositionsstärke erhöht werden kann. Das Material wird von den Tieren akzeptiert und ist nahrhaft genug, um reproduzierbare Ergebnisse bezüglich der Überlebens- und Reproduktionsrate zu liefern. Die gewählte Teststrategie scheint prinzipiell geeignet zu sein, die Auswirkungen von transgenen Wirkmolekülen auf die Lebensraumfunktion des Bodens zu überprüfen.
Das Projekt "Biodiversität von Waldböden: Bodenfauna" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. Trotz der großen Bedeutung der Bodenfauna im ökosystemaren Zusammenhang, ist ihr Zustand bisher zu wenig im Fokus des Umweltmonitorings im Wald. Möglichkeiten aufzuzeigen, wie auf dem Zustand der Bodenfauna basierende Indikatoren in das forstliche Umweltmonitoring integriert werden könnten, ist Ziel des Projekts Biodiversität von Waldböden: Bodenfauna. Als Vertreter der Bodenmakrofauna werden in diesem Projekt Laufkäfer und Regenwürmer untersucht und als Vertreter der Bodenmesofauna Springschwänze und Hornmilben. Laufkäfer können in vielfältiger Weise als Bioindikatoren bzw. als Indikatoren für den Zustand der Biodiversität eingesetzt werden, was neben ihrer weiten Verbreitung in Landlebensräumen an der Vielzahl der von ihnen besetzten Nischen liegt. Deshalb sollten sie auch im Rahmen eines Wald-Boden-Biodiversitätsmonitorings berücksichtigt werden. Regenwürmer werden häufig als Ökosystemingenieure bezeichnet, da sie durch ihre Aktivität im Boden sowohl den Gas- und Wassertransport beeinflussen als auch für eine Vermischung von mineralischer und organischer Substanz sorgen. Da es sich bei Regenwürmern um eine der funktionell bedeutsamsten Gruppen der Bodenfauna der gemäßigten Klimazonen handelt werden sie im Rahmen des Projektes auf ihre Eignung als Indikatoren untersucht. Springschwänze und Hornmilben sind als Teil der Mesofauna sogenannte Sekundärzersetzer, die insbesondere in den häufig eher sauren Waldböden eine wichtige Rolle in Nährstoffkreisläufen spielen. Als Indikatoren sind sie auf Grund ihrer weiten Verbreitung, sowie hohen Individuen- und Artendichte von großem Interesse. Im Rahmen des Vorhabens werden Zusammenhänge zwischen den genannten Vertretern der Bodenfauna und Bodeneigenschaften, Bestandstypen sowie Waldökosystemzuständen repräsentativ für Baden-Württemberg untersucht, um die Grundlage für ein Wald-Boden-Biodiversitätsmonitoring zu erarbeiten. Um die vorgenannten Wechselwirkungen ableiten zu können, werden exemplarisch solche Flächen untersucht, zu denen aus anderen Projekten bereits eine Vielzahl von Boden- und Umweltdaten vorliegen (z.B. Bodenzustandserhebung (BZE), Intensives Forstliches Umweltmonitoring - Level-II). Neben Umwelteinflüssen wie Stickstoffdeposition, Witterung und Bodeneigenschaften hat auch anthropogenes Handeln großen Einfluss auf Artenzusammensetzung und Abundanz der Bodenorganismen. Dazu zählen im Wald neben der Bewirtschaftungsintensität unter anderem Baumartenwahl und Bodenschutzkalkung.
Das Projekt "Teilvorhaben 5: Experimentelle Landnutzung mit C-Speicherung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Ökosystemforschung durchgeführt. Ziel des Verbundes 'CarBioCial' ist die Analyse und Simulation der Landnutzungsentwicklung in Abhängigkeit vom Klimawandel und sozio-ökonomischen Entwicklungsprozessen für eine nachhaltige Klimaanpassung sowie Ökosystemservicestabilität im Hinblick auf C-Sequestrierung und THG-Reduktion für Südamazonien. Das Vorhaben an der Universität Kiel hat zum Ziel, die Streu-Abbauraten sowie die Kohlenstoff- und Stickstoffabbauraten in unterschiedlichen Gradienten der drei Teilgebiete des Gesamtprojektes zu ermitteln. Die Zusammensetzung der Bodenfauna und die Relationen zwischen verschiedenen Bodentiergruppen sollen als bioindikatorische Größen der Abbauraten verwendet werden. Daneben wird die Verteilung weiterer Tiergruppen, z.B. Laufkäfer und Kurzflügelkäfer, bestimmt, um daraus ebenfalls Indikatoren für bestimmte Abbauprozesse zu gewinnen. Die Abbauraten werden mit Netzbeuteln unterschiedlicher Maschenweiten untersucht, um mikroorganismische und bodenzoologische Effekte zu differenzieren. Insgesamt werden 300 bis 400 Proben für die Messung der Abbauraten benötigt. Durch die sukzessive Entnahme von Streubeuteln lässt sich die Abbaurate bestimmen. Die Reststreu wird gewogen und die C- und N-Gehalte ermittelt. An den Untersuchungsorten soll die Bodenfauna mit ihren großen Gruppen, z.B. Regenwürmer, Springschwänze, Hornmilbe, quantitativ mit der Extraktionsmethode ermittelt werden. Eine Artidentifikation ist zur Zeit wegen der schlechten taxonomischen Bearbeitung diese Gruppen in den Tropen kaum durchführbar. Die Relationen zwischen den Bodentieren geben ausreichend Aufschluss über die Abbaubedingungen. Bioindikatoren werden außerdem aus Laufkäfern und Kurzflügelkäfer auf Artniveau gewonnen, da hier durch einen Projektleiter sehr gute taxonomische Kenntnisse vorliegen.
Das Projekt "Koordination für die nationale und internationale naturschutzfachliche Bewertung, Tiergruppen Lumbricidae und Enchytraeidae" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ECT Ökotoxikologie GmbH durchgeführt. Edaphobase is a database project aiming to bring together information concerning taxonomy and ecology of important soil invertebrate taxa. Data will be extracted from literature, collections and unpublished material from research institutions with a focus on Germany and its neighboring countries. Linking such data on different soil organism groups from several trophic levels with climatic, habitat and geographical data will allow detailed analyses of their geographical distribution as well as the ecological requirements of single species such as preferences for temperature, pH, moisture or nitrogen content or effects of anthropogenic impacts. In addition, prognostic tools will be provided to discern changes within soil organism communities as a reaction to, e.g., modifications in land-use techniques or effects of climatic changes. The final data set will be available for public access via a web-based application, including investigations tools for the construction of fine-scaled distribution maps or estimations of threats to soil organism distribution. In a first step, functionally important soil taxa will be covered for which valuable amounts of information are available from both literature and collections, such as Lumbricidae (earthworms) and Enchytraeidae (potworms) will be covered by ECT, while others (Nematoda (roundworms), Collembola (springtails), Gamasina (predatory mites), centipedes, Diplopoda (millipedes) and Oribatida (oribatid mites)) will be evaluated by the partners.
Das Projekt "Teilprojekt: BE-Spring: Entdeckung der Springschwanz-Biodiversität von Wiesen mit neuen genomischen und metagenomischen Verfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Senckenberg Biodiversität und Klima, Forschungszentrum durchgeführt. Wirbellose Tiere im Boden sind schwer zu identifizieren, dabei stellen Collembola - Springschwänze - keine Ausnahme dar. Folglich ist bisher nur wenig über die grundlegende Ökologie und Naturgeschichte der Collembola bekannt, insbesondere auf der Organisationsebene von Arten und Gemeinschaften. DNA-basierten Identifikation (Barcoding und Metabarcoding) erleichtert die Identifizierung, bringt jedoch einige Schwierigkeiten mit sich: 1) Barcode-Datenbanken für Bodenorganismen sind unvollständig, insbesondere in Deutschland, 2) die Wahl des Barcodes und der PCR Primer beeinflusst die Vergleichbarkeit zwischen Studien und 3) Metabarcoding kann keine Aussage über den Umfang der Biomasse treffen. Wir adressieren diese Problematik zunächst mit der Erstellung einer spezialisierten Datenbank ('Springtail Genome Reference Database', SGRD) mit Fokus auf der Collembola-Fauna von Grasflächen. Diese Datenbank wird nicht nur alle gängigen Barcodes enthalten, sondern zusätzlich umfangreiche neue Genominformationen beinhalten. Des Weiteren implementieren wir eine shotgun-metagenomische Methodik, um die Probleme bezüglich der Primerauswahl und Biomasseschätzung beim Metabarcoding zu umgehen. Wir verwenden dann die SGRD Datenbank und Metagenomik zusammen, um die Strukturen und Funktionen der Collembola-Gemeinschaften auf allen 150 Wiesen der Biodiversitäts-Exploratorien zu bewerten. Im Einzelnen werden wir bewerten 1) wie die Intensität der Bodennutzung die Artenvielfalt, den Reichtum und 2) die Verbreitung von funktionellen Merkmalen ('Traits') beeinflusst, und 3) wie die Collembola-Gemeinschaften mit anderen Organismengruppen, insbesondere mit Pilze und Pflanzen des Graslandökosystems in Verbindung stehen. Diese Arbeit wird eine unschätzbare Ressource für die zukünftige Erforschung der Bodenfauna-Gemeinschaften in Westeuropa darstellen und neue Einblicke in die grundlegende Ökologie einer bisher wenig verstandenen Gruppe ermöglichen.
Das Projekt "Nanomobil - Synthetische Silber-Nanopartikel im System Boden-Grundwasser - Mobilität, Wirkungen auf die Lebensgemeinschaft und Wechselwirkung zwischen Hydro-, Pedo- und Biosphäre" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Lehrstuhl für Ingenieurgeologie und Hydrogeologie durchgeführt. Die Aufgabe des Gesamtvorhabens ist die Erforschung der Wechselwirkung zwischen synthetischen Silbernanomaterial (AgNM) und den Kompartimenten Boden, dem im Untergrund enthaltenen Wasser und Organismen im Hinblick auf eine Risikobewertung der Nanopartikeln auf die Umwelt. Das Teilprojekt der RWTH widmet sich Fragen betreffend der chronischen Exposition von Bodenorganismen mit AgNM und die damit gekoppelten Auswirkungen auf die Organismen sowie die Lebensgemeinschaft und die assoziierten Bodenfunktionen. In diesem Zusammenhang sind die potentiellen Auswirkungen des Expositionspfads der AgNM vom Boden in das Grundwasser von Bedeutung. Die integrative Betrachtung des Nanopartikeleintrages in den Boden, der Auswirkungen auf Bodenorganismen sowie des Transportes ins Grundwasser sind Gegenstand unseres Forschungsvorhabens. Die Wechselwirkungen werden unter realitätsnahen hydrochemischen Bedingungen und hinsichtlich des subterranen Transports mit Berücksichtigung realer Matrices in realitätsnahen Skalen untersucht, um die Übertragbarkeit von Laborexperimenten zu überprüfen. Ein weiterer Untersuchungsschwerpunkt ist das Langzeitverhalten von AgNM unter Umweltbedingungen, d.h. Auflösung, Akkumulation und Transformation durch die Wechselwirkungen mit der Hydro- und Biosphäre sowie die realen Erscheinungsformen der Nanopartikel in Abhängigkeit von der Expositionszeit. RWTH/LIH: Durchführung von mesoskalierten Transportversuchen in wassergesättigten porösen Medien unter realitätsnahen Bedingungen, Charakterisierung und Quantifizierung der Transportprozesse, Transformation und reale Erscheinungsformen der Nanopartikel RWTH/UBC: Untersuchungen der Bioverfügbarkeit von AgNM in Bodenmikrokosmen (Säulenversuche), Aufnahme in Regenwürmer (Lumbriciden) und Pflanzen (Grasbewuchs), chronische Effekte auf Regenwürmer, Springschwänze, Pflanzen und Grundwasserorganismen (Nicht-Standard-Spezies), Einfluss der Organismen auf die Verteilung und den Transport der AgNM in Böden.