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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.

Immobilisation of arsenic in paddy soil by iron(II)-oxidizing bacteria

Arsenic-contaminated ground- and drinking water is a global environmental problem with about 1-2Prozent of the world's population being affected. The upper drinking water limit for arsenic (10 Micro g/l) recommended by the WHO is often exceeded, even in industrial nations in Europe and the USA. Chronic intake of arsenic causes severe health problems like skin diseases (e.g. blackfoot disease) and cancer. In addition to drinking water, seafood and rice are the main reservoirs for arsenic uptake. Arsenic is oftentimes of geogenic origin and in the environment it is mainly bound to iron(III) minerals. Iron(III)-reducing bacteria are able to dissolve these iron minerals and therefore release the arsenic to the environment. In turn, iron(II)-oxidizing bacteria have the potential to co-precipitate or sorb arsenic during iron(II)- oxidation at neutral pH followed by iron(III) mineral precipitation. This process may reduce arsenic concentrations in the environment drastically, lowering the potential risk for humans dramatically.The main goal of this study therefore is to quantify, identify and isolate anaerobic and aerobic Fe(II)-oxidizing microorganisms in arsenic-containing paddy soil. The co-precipitation and thus removal of arsenic by iron mineral producing bacteria will be determined in batch and microcosm experiments. Finally the influence of rhizosphere redox status on microbial Fe oxidation and arsenic uptake into rice plants will be evaluated in microcosm experiments. The long-term goal of this research is to better understand arsenic-co-precipitation and thus arsenic-immobilization by iron(II)-oxidizing bacteria in rice paddy soil. Potentially these results can lead to an improvement of living conditions in affected countries, e.g. in China or Bangladesh.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Einfluss von Landnutzungsintensität auf Methanumsetzende Mikroorganismen in Grünland- und Waldböden

Methan (CH4) ist, neben CO2 das zweitwichtigste Treibhausgas (GHG). Die aktuelle atmosphärische Methankonzentration steigt seit 2007, vermutlich aufgrund von anthropogenem Einfluss bedingt durch intensivierte landwirtschaftliche Lebensmittelproduktion, stark an. Eine wichtige Aufgabe wird es zukünftig sein, die heutige Intensität der Landwirtschaft produktiv, aber auch gleichzeitig klimaneutral zu gestalten um dem Lebensmittelbedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu entsprechen. Zwei fundamental unterschiedliche Gruppen von Prokaryoten sind für den CH4 Umsatz in Böden verantwortlich. Methanotrophe Bakterien (MOB) wirken durch die Oxidation von atmosphärischem CH4, und von CH4, das durch methanogene Archaea im Boden produziert wurde bevor es die Atmosphäre erreicht, als biologische Filter. Derzeit ist nicht geklärt, inwieweit sich Unterschiede in der Landnutzungsintensität auf die funktionelle Diversität und die Aktivität dieser im Methanzyklus wichtigen Mikroorganismengruppen auswirken. Erste Untersuchungen zeigen einen negativen Effekt von hoher Nutzungsintensität auf die Methanaufnahme von gut belüfteten Grünlandböden. Allerdings ist wenig bekannt über den Einfluss der Landnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik methanotropher und methanogener Bodenmikroorganismen. Wir haben ein interdisziplinäres Konsortium aus Experten der Bodenkunde, der Mikrobiologie und der Metagenomik mit komplementären Expertisen zu bodenbürtigen Treibhausgasen, methanotrophen und methanogenen Prokaryoten zusammengestellt. Durch die Kombination von aktuellen Methoden wollen wir die Biodiversitätsexploratorien als ideale Plattform nutzen, um die Frage zu beantworten, inwieweit Landnutzungsintensität die funktionelle Diversität und Aktivität von Methanumsetzenden Mikroorganismen beeinflusst.Die zugrundeliegenden Hypothesen wollen wir in zwei Arbeitspaketen (WP) überprüfen. Innerhalb von WP1 wollen wir untersuchen, welche Auswirkungen die Landnutzungsintensität von Grünland und Waldflächen auf die Methanflüsse und die Abundanz und Diversität von methanotrophen Bakterien (quantitative PCR) hat, und inwieweit dies von Umweltfaktoren abhängt. In WP2 wollen wir die jahres- und tageszeitliche Dynamik der Aktivität von methanogenen und methanotrophen Prokaryoten (mittels Metatranskriptomik und Methanfluss Messungen) untersuchen, und inwieweit diese durch Grünlandnutzungsintensität beeinflusst wird. Hierbei wird unser Fokus auf dem Vergleich auf Grünlandflächen auf wasserbeeinflussten Histosolen und gut durchlüfteten Leptosolen liegen. Unser Projekt BE-CH4 wird zu dem dringend benötigten Wissen um den Einfluss von Grünland- und Waldnutzungsintensität auf die räumliche und zeitliche Dynamik von den Methanfluss aus, und in Böden bedingenden Mikroorganismen beitragen.

Anpassung und Optimierung des Shellfish Tower für nachhaltige Muschelkulturwirtschaft an deutschen Küsten, Teilprojekt D

Ohne nachhaltige Aquakultur ist es nicht möglich, die Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung zukünftig zu gewährleisten. Hunger und die damit assoziierten gesundheitlichen und sozialen Probleme sind die Folge. In den Küstengebieten bieten Nährstoffe aus dem Meer jedoch ein großes Potenzial zur Deckung des Nahrungsbedarfs mittels Aquakultur. Während der Bedarf an Aquakulturprodukten, unter anderem von Miesmuscheln und Austern, immer weiter wächst, stagniert die Produktion in Europa und Deutschland seit zwei Jahrzehnten, trotz etabliertem Markt und günstigen Randbedingungen. Der nationale Strategieplan Aquakultur (NASTAQ), zu welchem in der Bekanntmachung über die Förderung ein Bezug hergestellt wurde, sieht eine Untersuchung der Schwächen der Muschelkulturwirtschaft in Deutschland vor. Insbesondere das drohende Konfliktpotential durch Muschelkulturwirtschaft in naturschutzrechtlich geschützten Bereichen, Raumkonflikte in Küstennähe, Tourismus und Schifffahrt, sowie fehlende Forschung für neue und verbesserte Technologien werden dabei hervorgehoben. Eine Verlagerung der Anlagen weg von den Küsten, 'offshore', kann helfen, diese Raumkonflikte zu überwinden. Während die Verlagerung von Anlagen offshore mit einer Reihe von positiven Effekten einhergeht, wie höhere Wachstumsraten, kein Parasitenbefall und geringeres Biofouling, sind technische Anpassungen der Strukturen notwendig, insbesondere durch höhere Belastungen infolge der größeren Wassertiefen, höheren Wellen- und stärkeren Strömungen. Im Rahmen dieses Projektes wird das bereits funktionierende Konzept des Shellfish Towers (SFT) des assoziierten Projektpartner Cawthron Institute weiterentwickelt. Größe, Form sowie Materialzusammensetzung der Struktur werden analysiert und an die Gegebenheiten der deutschen Küste angepasst. Ziel ist es, durch Anpassungen und den Einsatz neuer Materialien eine nachhaltigere, effizientere und langlebigere Version des SFT als Prototyp vor der deutschen Küste zu installieren.

Climate Simulation with CLM, Scenario A1B run no.1, North Atlantic region

[ Derived from parent entry - see the respective metadata entry ] The experiment CLM_A1B_ZS contains Northern European regional climate simulations of the years 2070-2099 on a rotated grid (CLM non hydrostatic, 0.44 deg. hor. resolution, see http://www.clm-community.eu ). It is forced by the first (_1_) run of the global IPCC SRES A1B (EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H), which describes a possible future world of very rapid economic growth, global population peaking in mid-century and rapid introduction of new and more efficient technologies with a balance across all energy sources. The model region starts at -19.36/-40.48 (lat/lon in rotated coordinates; centre of lower left corner of the domain) with rotated North Pole at 21.3/-175.0 (lat/lon). The number of grid points is 80/146 (lat/lon). The sponge zone (numerically unreliable boundary grid points) consists of 8 grid boxes at each border. EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H were nudged during the simulations (spectral nudging,von Storch, H., A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes. Mon. Wea. Rev, 2000 ) The regional model variables include two-dimensional near surface fields and atmospheric fields on 6 pressure levels (200, 500, 700, 850, 925 and 1000 hPa) for zonal and meridional wind, temperature and pressure. The time interval of the output fields is 3 hours. Please contact sga"at"dkrz.de for data request details. The output format is netCDF. Experiment with CLM 2.4.6 on HPC Cluster ( blizzard ).

Climate Simulation with CLM, Scenario A1B run no.1, North Atlantic region

[ Derived from parent entry - see the respective metadata entry ] The experiment CLM_A1B_ZS contains Northern European regional climate simulations of the years 2070-2099 on a rotated grid (CLM non hydrostatic, 0.44 deg. hor. resolution, see http://www.clm-community.eu ). It is forced by the first (_1_) run of the global IPCC SRES A1B (EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H), which describes a possible future world of very rapid economic growth, global population peaking in mid-century and rapid introduction of new and more efficient technologies with a balance across all energy sources. The model region starts at -19.36/-40.48 (lat/lon in rotated coordinates; centre of lower left corner of the domain) with rotated North Pole at 21.3/-175.0 (lat/lon). The number of grid points is 80/146 (lat/lon). The sponge zone (numerically unreliable boundary grid points) consists of 8 grid boxes at each border. EH5-T63L31_OM-GR1.5L40_A1B_1_6H were nudged during the simulations (spectral nudging,von Storch, H., A spectral nudging technique for dynamical downscaling purposes. Mon. Wea. Rev, 2000 ) The regional model variables include two-dimensional near surface fields and atmospheric fields on 6 pressure levels (200, 500, 700, 850, 925 and 1000 hPa) for zonal and meridional wind, temperature and pressure. The time interval of the output fields is 3 hours. Please contact sga"at"dkrz.de for data request details. The output format is netCDF. Experiment with CLM 2.4.6 on HPC Cluster ( blizzard ).

Einsatz von regional erzeugten Wasserlinsen als innovatives und nachhaltiges Eiweißfuttermittel in einer stark N- und P-reduzierten Phasenfütterung von Geflügel

Zielsetzung: Die Tierernährung muss sich heute verschiedenen Herausforderungen stellen. Hierzu zählt eine schnell wachsende Weltbevölkerung und daraus resultierend ein steigender Bedarf an proteinhaltigen Lebens- und Futtermitteln. Ressourcenknappheit und Konkurrenz hinsichtlich Ackerflächen und Wasser gewinnen daher bei der Erzeugung von Futtermitteln eine stetig wachsende Bedeutung. Darüber hinaus sind Umweltwirkungen im Rahmen der Futtermittelproduktion, wie Nährstoffeintrag und Entstehung von klimarelevanten Gasen, verstärkt in den gesellschaftspolitischen Fokus gerückt und machen die Erschließung neuer und nachhaltig erzeugter Futtermittel erforderlich. Eine potentielle Alternative zu den herkömmlichen importierten Proteinfuttermitteln wie Sojaextraktionsschrot stellen Wasserlinsen dar. Sie bieten verschiedene Vorzüge, die für die Verwendung als Futtermittel sprechen. Hierzu zählt eine hohe Flächenproduktivität mit der sich fünf- bis zehnmal höhere Proteinerträge pro Fläche und Jahr als mit Sojapflanzen generieren lassen. Dabei können Wasserlinsen regional in hydroponischen Systemen kultiviert werden und konkurrieren folglich nicht mit anderen Nutzpflanzen um fruchtbares Ackerland. Verglichen mit konventionellen Anbaumethoden, bei denen ein Großteil des Wassers im Boden versickert, kann der Wasserverbrauch in den geschlossenen hydroponischen Systemen um bis zu 90 % reduziert werden. Da mit dem Wasser auch die nicht absorbierten Nährstoffe rezykliert werden, lassen sich zugleich Nährstoffauswaschung in die Umwelt vermeiden. Der hydroponische Anbau von Wasserlinsen kann dabei unabhängig von äußeren Klimabedingungen betrieben werden, so dass eine flexible Standortwahl z. B. in viehintensiven Regionen möglich ist.

Anpassung und Optimierung des Shellfish Tower für nachhaltige Muschelkulturwirtschaft an deutschen Küsten, Teilprojekt B

Ohne nachhaltige Aquakultur ist es nicht möglich, die Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung zukünftig zu gewährleisten. Hunger und die damit assoziierten gesundheitlichen und sozialen Probleme sind die Folge. In den Küstengebieten bieten Nährstoffe aus dem Meer jedoch ein großes Potenzial zur Deckung des Nahrungsbedarfs mittels Aquakultur. Während der Bedarf an Aquakulturprodukten, unter anderem von Miesmuscheln und Austern, immer weiter wächst, stagniert die Produktion in Europa und Deutschland seit zwei Jahrzehnten, trotz etabliertem Markt und günstigen Randbedingungen. Der nationale Strategieplan Aquakultur (NASTAQ), zu welchem in der Bekanntmachung über die Förderung ein Bezug hergestellt wurde, sieht eine Untersuchung der Schwächen der Muschelkulturwirtschaft in Deutschland vor. Insbesondere das drohende Konfliktpotential durch Muschelkulturwirtschaft in naturschutzrechtlich geschützten Bereichen, Raumkonflikte in Küstennähe, Tourismus und Schifffahrt, sowie fehlende Forschung für neue und verbesserte Technologien werden dabei hervorgehoben. Eine Verlagerung der Anlagen weg von den Küsten, 'offshore', kann helfen, diese Raumkonflikte zu überwinden. Während die Verlagerung von Anlagen offshore mit einer Reihe von positiven Effekten einhergeht, wie höhere Wachstumsraten, kein Parasitenbefall und geringeres Biofouling, sind technische Anpassungen der Strukturen notwendig, insbesondere durch höhere Belastungen infolge der größeren Wassertiefen, höheren Wellen- und stärkeren Strömungen. Im Rahmen dieses Projektes wird das bereits funktionierende Konzept des Shellfish Towers (SFT) des assoziierten Projektpartner Cawthron Institute weiterentwickelt. Größe, Form sowie Materialzusammensetzung der Struktur werden analysiert und an die Gegebenheiten der deutschen Küste angepasst. Ziel ist es, durch Anpassungen und den Einsatz neuer Materialien eine nachhaltigere, effizientere und langlebigere Version des SFT als Prototyp vor der deutschen Küste zu installieren.

Entwicklung, Implementierung und Evaluation eines praxisorientierten Planetary Health-Modell-Curriculums für eine nachhaltige Gesundheitsversorgung durch Hebammen

Zielsetzung: HebPlanet - Hebammen für Planetare Gesundheit: In den letzten Jahren sieht sich die Menschheit mit einer planetaren Dreifachkrise von enormen Ausmaßen konfrontiert. Der Klimawandel, der Verlust der biologischen Vielfalt und die zunehmende Umweltverschmutzung gehen mit zahlreichen negativen Gesundheitsfolgen einher - insbesondere für vulnerable Gruppen wie Schwangere, Stillende, ungeborene Kinder und Säuglinge. Hebammen spielen für diese Bevölkerungsgruppen eine wesentliche Rolle, da sie Familien in einer sehr sensiblen Lebensphase eng - und auch in ihrem häuslichen Umfeld aufsuchend - über einen längeren Zeitraum begleiten. Dabei arbeiten Hebammen auch interdisziplinär, können durch ihre Tätigkeit in sensiblen Lebensphasen als Change Agents und Multiplikator*innen für Planetary Health fungieren und damit zu Gesundheitsförderung und Umweltentlastung bei jungen Familien beitragen. Die Akademisierung der Hebammenausbildung und die damit einhergehende Neugestaltung von Lehrmodulen in den primärqualifizierenden wie auch in den Masterstudiengängen bietet eine optimale Gelegenheit für die Implementierung von Planetary Health Lehrinhalten, auch im Hinblick auf die studiengangübergreifenden Veranstaltungen, z.B. mit Medizinstudierenden. Jedoch sind Planetary Health Themen im Studium zur Hebamme bislang nicht oder nur unzureichend systematisch integriert. Zudem erfolgte bislang keine Erhebung des Wissens- und Kompetenzzuwachses zu Planetary Health und nachhaltiger Gesundheitsversorgung bei Hebammenstudierenden. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Verankerung eines Planetary Health Curriculums für, bzw. in, das Studium zur Hebamme. Das übergeordnete Ziel ist, künftige Hebammen zu planetarer Gesundheitskompetenz in ihrem beruflichen Handeln zu befähigen. Dadurch soll ihr Wissen und ihre Kompetenzen zu Planetary Health gestärkt werden, um das Finden, Verstehen, Bewerten und Anwenden, bzw. die Integration in den (beruflichen) Alltag von Informationen zu Planetary Health zu fördern. Somit sollen Hebammen zu transformativen Handlungs- und Nachhaltigkeitskompetenzen ausgebildet werden um Gesundheit und Umwelt in der jetzigen wie in künftigen Generationen zu fördern. Themen und Handlungsfelder wie klimasensible Gesundheitsberatung von Schwangeren und jungen Familien zu nachhaltiger Ernährung, aktiver Mobilität und Konsumverhalten sowie eine nachhaltige und ressourcenschonende Berufspraxis von Hebammen stehen dabei im Vordergrund.

Anpassung und Optimierung des Shellfish Tower für nachhaltige Muschelkulturwirtschaft an deutschen Küsten, Teilprojekt A

Ohne nachhaltige Aquakultur ist es nicht möglich, die Ernährungssicherheit der Weltbevölkerung zukünftig zu gewährleisten. Hunger und die damit assoziierten gesundheitlichen und sozialen Probleme sind die Folge. In den Küstengebieten bieten Nährstoffe aus dem Meer jedoch ein großes Potenzial zur Deckung des Nahrungsbedarfs mittels Aquakultur. Während der Bedarf an Aquakulturprodukten, unter anderem von Miesmuscheln und Austern, immer weiter wächst, stagniert die Produktion in Europa und Deutschland seit zwei Jahrzehnten, trotz etabliertem Markt und günstigen Randbedingungen. Der nationale Strategieplan Aquakultur (NASTAQ), zu welchem in der Bekanntmachung über die Förderung ein Bezug hergestellt wurde, sieht eine Untersuchung der Schwächen der Muschelkulturwirtschaft in Deutschland vor. Insbesondere das drohende Konfliktpotential durch Muschelkulturwirtschaft in naturschutzrechtlich geschützten Bereichen, Raumkonflikte in Küstennähe, Tourismus und Schifffahrt, sowie fehlende Forschung für neue und verbesserte Technologien werden dabei hervorgehoben. Eine Verlagerung der Anlagen weg von den Küsten, 'offshore', kann helfen, diese Raumkonflikte zu überwinden. Während die Verlagerung von Anlagen offshore mit einer Reihe von positiven Effekten einhergeht, wie höhere Wachstumsraten, kein Parasitenbefall und geringeres Biofouling, sind technische Anpassungen der Strukturen notwendig, insbesondere durch höhere Belastungen infolge der größeren Wassertiefen, höheren Wellen- und stärkeren Strömungen. Im Rahmen dieses Projektes wird das bereits funktionierende Konzept des Shellfish Towers (SFT) des assoziierten Projektpartner Cawthron Institute weiterentwickelt. Größe, Form sowie Materialzusammensetzung der Struktur werden analysiert und an die Gegebenheiten der deutschen Küste angepasst. Ziel ist es, durch Anpassungen und den Einsatz neuer Materialien eine nachhaltigere, effizientere und langlebigere Version des SFT als Prototyp vor der deutschen Küste zu installieren.

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