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Ecosystem functions of rare arable plants - field study: Carabidae data

Partly taken from the materials and methods of https://doi.org/10.1016/j.baae.2022.12.003: To compare the activity densities of ground-dwelling predators between treatments with and without RAPs, carabids were sampled using pitfall traps, which were set up after each round of aphid counting (one per plot, twice per year; Brown & Matthews, 2016). The traps (with a volume of 400 ml and a width of 90 mm) were filled with a mixture of water and ethylene glycol (1:1; 120 ml) and dug at ground level into the middle of each plot. The traps were covered with a plastic roof and a metal grid (15 × 15 mm grid size) to avoid overflowing during rain and accidental rodent catches (Császár et al., 2018). The traps were activated for 7 days. Subsequently, all arthropods were transferred into 70% ethanol. Carabids were identified to species according to Hůrka (1996). Carabid feeding behavior was classified according to Homburg et al. (2014). To simplify the dataset, carabid feeding behavior was classified as predominantly granivorous (species mainly feed on seeds and fruits) or as carnivorous/omnivorous, because carnivorous and omnivorous species are potentially feeding on aphids and other non-plant material.

Ecosystem functions of rare arable plants - field study: Araneae data

Partly taken from the materials and methods of https://doi.org/10.1016/j.baae.2022.12.003: To compare the activity densities of ground-dwelling predators between treatments with and without RAPs, spiders were sampled using pitfall traps, which were set up after each round of aphid counting (one per plot, twice per year; Brown & Matthews, 2016). The traps (with a volume of 400 ml and a width of 90 mm) were filled with a mixture of water and ethylene glycol (1:1; 120 ml) and dug at ground level into the middle of each plot. The traps were covered with a plastic roof and a metal grid (15 × 15 mm grid size) to avoid overflowing during rain and accidental rodent catches (Császár et al., 2018). The traps were activated for 7 days. Subsequently, all arthropods were transferred into 70% ethanol. Spiders were identified to species according to Nentwig et al. (2019). Spider hunting strategy (active hunter or web-builder) was used as the feeding trait according to Cardoso et al. (2011).

Ecosystem functions of rare arable plants - field experiment: Aphidoidea data

Taken from materials and methods of https://doi.org/10.1016/j.baae.2022.12.003: Aphids were counted on 50 randomly selected shoots in two crop rows (100 shoots in total) per plot and sampling round. To reduce edge effects, rows with less than 20 cm to the edge were excluded. Counting took place twice a year, that is, once during crop flowering (BBCH 61; beginning of aphid population growth) and once during crop milk ripening stage (BBCH 75).

Ecosystem functions of rare arable plants - field experiment: Carabidae data

Partly taken from the materials and methods of https://doi.org/10.1016/j.baae.2022.12.003: To compare the activity densities of ground-dwelling predators between treatments with and without RAPs, carabids were sampled using pitfall traps, which were set up after each round of aphid counting (one per plot, twice per year; Brown & Matthews, 2016). The traps (with a volume of 400 ml and a width of 90 mm) were filled with a mixture of water and ethylene glycol (1:1; 120 ml) and dug at ground level into the middle of each plot. The traps were covered with a plastic roof and a metal grid (15 × 15 mm grid size) to avoid overflowing during rain and accidental rodent catches (Császár et al., 2018). The traps were activated for 7 days. Subsequently, all arthropods were transferred into 70% ethanol. Carabids were identified to species according to Hůrka (1996). Carabid feeding behavior was classified according to Homburg et al. (2014). To simplify the dataset, carabid feeding behavior was classified as predominantly granivorous (species mainly feed on seeds and fruits) or as carnivorous/omnivorous, because carnivorous and omnivorous species are potentially feeding on aphids and other non-plant material.

Ozon - Einhaltung von Zielwerten zum Schutz der Pflanzen

<p> <p>Bodennahes Ozon kann Pflanzen schädigen. Wirkungsschwellenwerte (Critical Levels, CL) markieren, welche Ozonbelastung nicht überschritten werden darf, um Schäden an Kultur- und Wildpflanzen zu vermeiden. Die Zielwerte zum Schutz der Vegetation nach EU-Richtlinie 2024/2881 werden in Deutschland vielerorts überschritten. Neue Bewertungsmethoden führen zu einer noch präziseren Risikobewertung.</p> </p><p>Bodennahes Ozon kann Pflanzen schädigen. Wirkungsschwellenwerte (Critical Levels, CL) markieren, welche Ozonbelastung nicht überschritten werden darf, um Schäden an Kultur- und Wildpflanzen zu vermeiden. Die Zielwerte zum Schutz der Vegetation nach EU-Richtlinie 2024/2881 werden in Deutschland vielerorts überschritten. Neue Bewertungsmethoden führen zu einer noch präziseren Risikobewertung.</p><p> Wirkungen von bodennahem Ozon auf Pflanzen <p>Pflanzen, die zu viel Ozon durch ihre Spaltöffnungen aufnehmen, tragen oft Schäden davon. Als sichtbare Anzeichen treten Verfärbungen und abgestorbene Blattteile auf (siehe Foto „Sichtbare Blattschäden bei Kartoffelpflanzen“). Diese und andere, nicht sichtbare Stoffwechselveränderungen in den Pflanzen, führen bei Kulturpflanzen zu Ertrags- und Qualitätsverlusten. Bäume werden ebenfalls geschwächt. Experimente belegen langfristig verminderte Zuwachsraten und eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber anderen Stressfaktoren (siehe Foto „Zuwachsminderung bei jungen Eichen durch die Einwirkung von Ozon“). Es gibt auch deutliche Hinweise darauf, dass sich bodennahes Ozon auf die biologische Vielfalt und die Ökosystemfunktionen auswirken kann (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/35029">Bergmann 2015)</a>.</p> <p>Hier mehr zur <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/11000">Entstehung von bodennahem Ozon.</a></p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/2_abb_kartoffelschaeden_2013-06-06.gif"> </a> <strong> Sichtbare Blattschäden bei Kartoffelpflanzen </strong> Quelle: Johann Heinrich / Thünen-Institut Braunschweig <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/3_abb_o3-zuwachsmind-eiche_2013-06-06.gif"> </a> <strong> Zuwachsminderung bei jungen Eichen durch die Einwirkung von Ozon </strong> Quelle: Felicity Hayes Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Critical Levels für Ozon – Schutzwerte für Pflanzen <p>„Critical Levels“ sind Wirkungsschwellenwerte zum Schutz der Vegetation, die im Internationalen Kooperativprogramm zur Bewertung von Luftverunreinigungen auf die Vegetation (<a href="http://icpvegetation.ceh.ac.uk/">ICP Vegetation</a>) im Rahmen der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/3244">Genfer Luftreinhaltekonvention</a> definiert wurden. Wie hoch das Risiko durch bodennahes Ozon für Pflanzen ist, hängt neben den Ozonkonzentrationen auch vom Witterungsverlauf im entscheidenden Zeitabschnitt ab. Zwei unterschiedliche Herangehensweisen in der Risikobewertung sind zu unterscheiden:&nbsp;<br><br><strong><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/aot40">AOT40</a>:</strong> Die Abkürzung AOT kommt aus dem Englischen und bedeutet <strong>„Accumulation Over a Threshold“</strong>. Bei dieser Methodik werden alle Überschreitungen eines Stundenmittels der Ozonkonzentration von 40 Teilen pro Milliarde (parts per billion, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/ppb">ppb</a>) − das entspricht 80 Mikrogramm pro Kubikmeter während der Tageslichtstunden − über die Zeitspannen mit intensivem Wachstum summiert (Critical Levels als AOT40: siehe Tab. „Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon“). In dieser Zeit reagieren Pflanzen besonders empfindlich auf Ozon.</p> <p><strong>Phytotoxische Ozondosis (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pod">POD</a>):</strong> Eine weiterentwickelte Methodik, die das tatsächliche Risiko wesentlich präziser abbildet, bezieht sich auf den Ozonfluss aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/atmosphaere">Atmosphäre</a> über die Spaltöffnungen in die Pflanzen. Sie berücksichtigt, dass sich die Spaltöffnungen unter bestimmten Witterungsbedingungen schließen und dadurch der Ozonfluss unterbunden ist. Die Berechnung erfolgt spezifisch für verschiedene Pflanzenarten. Es ist zu erwarten, dass sich dieser Risikoindikator zum Schutz der Pflanzen sowohl international als auch in Deutschland durchsetzen wird (Critical Levels als POD-Werte: siehe Tab. „Critical Levels für Ozon bezogen auf kritische Ozonflüsse in die Pflanzen, standortbezogene Risikobewertung“).</p> <p>Einzelheiten zu diesen und weiteren Methoden der Critical Levels-Berechnung stehen im Kapitel 3 des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/112012">Methodenhandbuchs</a> der Genfer Luftreinhaltekonvention (Manual on Methodologies and Criteria for Modelling and Mapping <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/critical-loads">Critical Loads</a> and Levels and Air Pollution Effects, Risks, and Trends).</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.png"> </a> <strong> Tab: Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon (AOT40) </strong> Quelle: ICP Modelling and Mapping <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.png">Bild herunterladen</a> (64,39 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.pdf">Tabelle als PDF</a> (34,66 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_cl-konzentrationsbasiert_0.xlsx">Tabelle als Excel</a> (228,97 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_cl-flussbasiert_1.png"> </a> <strong> Tab: Critical Levels für Ozon bezogen auf kritische Ozonflüsse in die Pflanzen ... </strong> Quelle: ICP Modelling and Mapping <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/5_tab_cl-flussbasiert_1.png">Bild herunterladen</a> (76,36 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_tab_cl-flussbasiert_1.pdf">Tabelle als PDF</a> (47,60 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/5_tab_cl-flussbasiert_1.xlsx">Tabelle als Excel</a> (230,59 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Zielwerte der Europäischen Union zum Schutz der Vegetation <p>Nach der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?uri=CELEX:32024L2881">EU-Richtlinie 2024/2881</a> gilt als Zielwert für den Schutz der Vegetation nach wie vor der Expositionsindex <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/aot40">AOT40</a> von 18.000 Mikrogramm pro Kubikmeter und Stunde (µg/m³*h), gemittelt über fünf Jahre. Dieser soll seit 2010 an jeder ländlichen Hintergrundstation eingehalten werden (siehe Abb. „Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“). Langfristig soll flächendeckend ein niedrigerer Zielwert von 6.000 µg/m³*h zum Schutz der Vegetation eingehalten werden (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“). Dieser langfristige Zielwert entspricht dem Critical Level für Ozon als AOT40 für landwirtschaftliche Nutzpflanzen (Weizen) (siehe Tab. „Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon“).</p> <p>Die im Dezember 2016 überarbeitete <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/ALL/?uri=CELEX:32016L2284">EU-Richtlinie 2016/2284</a> über die Reduktion der nationalen Emissionen bestimmter Luftschadstoffe, empfiehlt bereits ozonflussbasierte Indikatoren und Critical Levels zur langfristigen Beobachtung und Bewertung der Wirkungen von bodennahem Ozon auf die Vegetation. Die konkreten Anforderungen für die Umsetzung dieses Wirkungsmonitorings werden in einer internationalen Expertengruppe abgestimmt.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.png"> </a> <strong> Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.png">Bild herunterladen</a> (553,81 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (330,54 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,10 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.png"> </a> <strong> Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen ... </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.png">Bild herunterladen</a> (541,25 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (305,92 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,85 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.png"> </a> <strong> Tab: Konzentrationsbasierte Critical Levels für Ozon (AOT40) </strong> Quelle: ICP Modelling and Mapping <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.png">Bild herunterladen</a> (64,39 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_cl-konzentrationsbasiert.pdf">Tabelle als PDF</a> (34,66 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/4_tab_cl-konzentrationsbasiert_0.xlsx">Tabelle als Excel</a> (228,97 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> Entwicklung und Ziele bei der Ozonbelastung <p>Sowohl konzentrationsbasierte als auch flussbasierte Critical Levels (CL) für Ozon werden in Europa und auch in Deutschland großflächig überschritten. Seit 2009 wird die Ozonbelastung für Pflanzen in Deutschland im Rahmen der Berichtspflichten neben dem <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/aot40">AOT40</a>-Ansatz auch mit dem flussbasierten <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/pod">POD</a>-Ansatz erfasst, der neben der Ozonkonzentration auch meteorologische Einflüsse und die physiologische Aktivität der Pflanzen berücksichtigt und pflanzenspezifisch ist. Die Auswertungen bis 2021 zeigen, dass die CL für Weizen und Buche in allen Jahren und Regionen deutlich überschritten wurden. Während Weizen eine stärkere zeitliche und räumliche Variabilität aufweist, liegen die Werte bei Buche konstant auf hohem Niveau. Besonders hohe Belastungen traten in warmen, trockenen Jahren wie 2010 und 2018 auf. Selbst bei sinkenden Ozonkonzentrationen kann sich durch längere Vegetationsperioden die aufgenommene Ozondosis erhöhen. Ziel ist es, die Emissionen der Vorläuferstoffe Stickoxide und flüchtige organische Verbindungen weiter zu senken, um Vegetationsbestände und Ökosysteme langfristig zu schützen (<a href="https://doi.org/10.37544/0949-8036-2024-05-06-17">Wallek 2024</a>).</p> <p>Die Abbildung “Ozon AOT40-5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“ zeigt die über fünf Jahre gemittelten Werte für alle ländlichen Hintergrundstationen; für die Berechnung werden im gesamten Zeitraum die Werte von durchschnittlich 65 Stationen pro Jahr herangezogen. &nbsp;&nbsp;Die Mittelung über 5 Jahre dient dazu, witterungsbedingte Schwankungen auszugleichen. Die Situation kann an einzelnen Stationen deutlich besser oder schlechter sein als der Durchschnitt der Stationen, wie die Abbildung „Ozon AOT40 - Einhaltung des Zielwertes zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund)“ zeigt. Ziel der Europäischen Union ist es, neben dem seit 2010 einzuhaltenden Zielwert auch den langfristigen Zielwert bis zum 1. Januar 2050 immer an allen ländlichen Hintergrundstationen einzuhalten (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“).</p> <p>Die scheinbar deutliche Senkung der 5-Jahres-Mittelwerte für den Zeitraum 2007 bis 2016 ist vor allem darauf zurückzuführen, dass das Jahr 2006, welches besonders hohe Ozonkonzentrationen aufwies (siehe Abb. „Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen“), aus dem Berechnungszeitraum herausfiel. 2018 war erneut ein Jahr mit sehr hoher Ozonbildung. Der erste 5-Jahres-Durchschnittswert, bei dem dieses Jahr einbezogen ist, liegt deshalb wieder deutlich höher, wenn auch unterhalb des Zielwertes.</p> <p>Im Gegensatz zum Zielwert ab 2010 gilt der langfristige Zielwert zum Schutz der Vegetation für jedes einzelne Jahr. Die AOT40-Jahreswerte lagen von 1995 bis 2024 auch im Mittel der ländlichen Messstationen weit über dem langfristigen Zielwert und zeigten keinen eindeutigen Trend (siehe Abb. “Ozon AOT40 – Mittelwerte für Einzeljahre zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund)“). Den starken Einfluss meteorologischer Verhältnisse auf die Ozonbelastung veranschaulichen vor allem die Werte der Jahre 1995, 2003, 2006 und 2018. In diesen Jahren traten während der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/vegetationsperiode">Vegetationsperiode</a> sehr hohe Temperaturen und Strahlungsintensitäten und somit für die Ozonbildung besonders günstige Bedingungen auf.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.png"> </a> <strong> Ozon AOT40 – gleitende 5-Jahres-Mittelwerte, gemittelt über alle ländlichen Hintergrundstationen </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.png">Bild herunterladen</a> (553,81 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (330,54 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/6_Abb_AOT40-JMW-5-Jahre_2026-09-18.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,10 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/8_Abb_AOT40-Einhaltung-Zielwert_2026-09-18.png"> </a> <strong> Ozon AOT40 – Einhaltung des Zielwertes zum Schutz der Vegetation (nur ländlicher Hintergrund) </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/8_Abb_AOT40-Einhaltung-Zielwert_2026-09-18.png">Bild herunterladen</a> (378,94 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_Abb_AOT40-Einhaltung-Zielwert_2026-09-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (128,98 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/8_Abb_AOT40-Einhaltung-Zielwert_2026-09-18.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,60 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.png"> </a> <strong> Ozon AOT40-Mittelwerte (Schutz der Vegetation) für Einzeljahre, gemittelt über alle ländlichen ... </strong> Quelle: Umweltbundesamt <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.png">Bild herunterladen</a> (541,25 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.pdf">Diagramm als PDF</a> (305,92 kB) <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/medien/384/bilder/dateien/7_Abb_AOT40-Einzeljahre_2026-09-18.xlsx">Diagramm als Excel mit Daten</a> (28,85 kB) Weiter <i> </i> Vorherige <i> </i> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>

Synthesis data on plant community composition, plant traits and ecosystem properties from the Jena Main experiment

Data on plant communities (biomass and relative cover of all target species), plant traits (41 different traits, measured on 59 species), and 42 ecosystem properties/functions, measured between 2003 and 2012 in the Jena Main Biodiversity experiment. In floodplain grasslands of the Saale river, near Jena (Germany) 78 20x20 m grassland plots were set up, in which combinations of 1, 2, 4, 8 or 16 species were sown, from a species pool of 60. Thereby, the aim was to create a gradient in plant species richness and functional composition. In each year from 2003-2012, relative cover (in %) of each target species was estimated within 3x3 m subplots. In addition, plant biomass was measured in both spring and summer. In addition, we compiled trait data for 59 of the 60 sown species, based on a combination of existing literature, pot experiments and measurements in the Jena Main Biodiversity experiment monoculture (1-species) plots. Data on 41 traits was collected. Finally, we measured in 41 different ecosystem functions in the Jena Main Biodiversity experiment. Each ecosystem function was measured in at least 3 different years between 2003 and 2012. The "R2.model.random.text[x]" (where x is a number from 1 to 40) are secondary data files, and the outcome of statistical models. In these, 100 times a random subset of 1 to 40 (out of the 41) plant traits were analysed as predictors of the 42 ecosystem functions, in order to assess how the proportion of variance in ecosystem functioning explained by traits (R2 values) depends on the number of traits analysed.

Einfluss von Energiequellen auf die Wege der Phosphorbindung durch Biofilme in fluvialen Ökosystemen

In aquatischen Ökosystemen ist der Nährstoffkreislauf eine entscheidende Ökosystemfunktion. Sowohl Stickstoff (N) als auch Phosphor (P) sind essentielle Nährstoffe für aquatische Lebensformen, doch im Übermaß verursachen Stickstoff und Phosphor Eutrophierung. Eutrophierung ist eine globale Beeinträchtigung des Ökosystems, bei der ein Überschuss an Nährstoffen die Struktur und Funktion von Süßwasserökosystemen verändert. Die wichtigsten Auswirkungen der Eutrophierung sind eine übermäßige Zunahme der Algenbiomasse und -produktivität, eine Beeinträchtigung der physikalisch-chemischen Wasserqualität (d. h. Zunahme von Farbe, Geruch und Trübung), anoxische Gewässer, Fischsterben und Einschränkungen der Wassernutzung für Erholungszwecke. Die Eutrophierung ist seit den späten 1980er Jahren in ganz Europa als erhebliches Umweltproblem erkannt worden und stellt auch heute noch eine Herausforderung dar. Um ein gesundes Ökosystem zu erhalten, sollte der Phosphorgehalt im Wasser kontrolliert werden. Phosphor wird nicht vollständig aus dem aquatischen Ökosystem entfernt, sondern von einem Kompartiment (d. h. Wasser) in ein anderes (d. h. Flussbettsubstrate und/oder Biota) immobilisiert. Bei dieser P-Immobilisierung spielen mikrobielle Biofilme eine Schlüsselrolle, indem sie gelösten Phosphor aus dem Wasser einschließen. Dieser Einschluss kann in zwei verschiedenen Pools erfolgen (d. h. intrazellulär oder extrazellulär). Das Wissen über die biologischen Mechanismen des Biofilm-P-Einschlusses in aquatischen Ökosystemen ist jedoch nach wie vor begrenzt. Außerdem kann die Fähigkeit von Biofilmen, P einzuschließen, von ihren Stoffwechselprofilen abhängen. Genauer gesagt bestimmt der C-bezogene Stoffwechsel die Fähigkeit von Biofilmen, organische Verbindungen zu mineralisieren und für ihr Wachstum zu nutzen, und der P-bezogene Stoffwechsel ist mit ihrer Fähigkeit verbunden, verschiedene P-Quellen aufzunehmen. Aus diesem Grund erwarte ich, dass die Fähigkeit aquatischer Ökosysteme, P aus aquatischen Ökosystemen aufzunehmen, von der Struktur und Aktivität der Biofilme abhängt. Das Hauptziel dieses Projekts ist es, zu verstehen, wie Energiequellen in Flussökosystemen die Wege der P-Einlagerung innerhalb von Biofilmen beeinflussen. Insbesondere soll (i) geklärt werden, wie die Kombination von autotrophen und heterotrophen Energiequellen (d. h., (ii) die Auswirkung autotropher und heterotropher Energiequellen auf den C- und P-Stoffwechsel in Biofilmen und ihre Verbindung zu den P-Einlagerungspools zu testen und (iii) die Muster der intrazellulären P- und extrazellulären P-Einlagerungswege in Biofilmen und die Stoffwechselprofile mit den Längsgradienten des Lichts und der Qualität des gelösten Sauerstoffs in Flussökosystemen zu verknüpfen.

Ökologische Durchgängigkeit, Wanderkorridore einheimischer Fischarten in stauregulierten Bundeswasserstraßen

Nach derzeitigem Kenntnisstand nutzen wandernde Fischarten die Strömung eines Fließgewässers zur Orientierung. Sie schwimmen gegen die Strömung gerichtet flussaufwärts. Dabei verbrauchen sie Energie. Der Energieverbrauch steigt mit der stärke der Gegenströmung, die der Fisch im Querprofil des Flusses wählt. Es gibt Hinweise, dass der Wanderweg im Querschnitt eines Gewässers dabei nicht zufällig gewählt ist, sondern einen Wanderkorridor gewählt wird, in dem die Strömung zur Orientierung ausreicht aber möglichst geringe Energiekosten verursacht. Im Projekt soll untersucht werden, ob sich solch ein Wanderkorridor belegen und anhand welcher abiotischer Faktoren er sich beschreiben lässt. Dabei werden neben der Strömungsgeschwindigkeit und -richtung auch weitere Faktoren untersucht. Ziel des Projektes ist es, Wanderkorridore für unterschiedliche Arten modellhaft zu beschreiben und Schlüsselfaktoren für eine räumliche und zeitliche Abgrenzung von Wanderkorridoren zu ermitteln.

Ecosystem functions of rare arable plants - field experiment: Araneae data

Partly taken from the materials and methods of https://doi.org/10.1016/j.baae.2022.12.003: To compare the activity densities of ground-dwelling predators between treatments with and without RAPs, spiders were sampled using pitfall traps, which were set up after each round of aphid counting (one per plot, twice per year; Brown & Matthews, 2016). The traps (with a volume of 400 ml and a width of 90 mm) were filled with a mixture of water and ethylene glycol (1:1; 120 ml) and dug at ground level into the middle of each plot. The traps were covered with a plastic roof and a metal grid (15 × 15 mm grid size) to avoid overflowing during rain and accidental rodent catches (Császár et al., 2018). The traps were activated for 7 days. Subsequently, all arthropods were transferred into 70% ethanol. Spiders were identified to species according to Nentwig et al. (2019). Spider hunting strategy (active hunter or web-builder) was used as the feeding trait according to Cardoso et al. (2011).

Effect of habitat fragmentation on reptiles in South East Asia

Fragmentation of the natural environment has contributed to major biodiversity loss in South East Asia. Reptiles represent a significant biomass and occupy important functions in our ecosystem. However, these organisms are highly sensitive to relatively minor changes in temperature and habitat alteration. In this study we will investigate the effects of habitat fragmentation and potentially climate change on agamids at several sites in Southeast Asia. We will identify the species richness of agamids, their habitat use, and their diet. By using morphometrics, we aim to correlate morphology and habitat use and diet to explore the ecological niches these lizards occupy. We will also test for microhabitat preferences and optima to understand the ecological impacts on these species caused by forest fragmentation. We hope to use this approach to lay the foundations for macro-ecological modelling proving insights into future distributions and the impact of habitat connectivity.

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