Das Messnetz mit zugehörigen Untersuchungsprogrammen und Datendiensten ist zugleich ein Frühwarnsystem für großräumige natürlich und menschlich verursachte Veränderungen des Grundwassers, beispielsweise Versauerung, Klimafolgen, Belastungsveränderungen und Übernutzungen.
In der Erdgeschichte hat es wiederholt Phänomene von Artensterben gegeben. Anhand der Analyse von Fossilien lässt sich ablesen, dass in den letzten 500 Millionen Jahren fünf große Massenaussterben stattgefunden haben. Das gegenwärtige Artensterben ist im Vergleich zu natürlichen Aussterbeprozessen um den Faktor 100 bis 1.000 beschleunigt und steht klar in Verbindung mit weltweiten menschlichen Aktivitäten, wie Abholzung und Überfischung. Es wird daher als sechstes Massenaussterben bezeichnet. Laut dem letzten globalen Bericht des Weltbiodiversitätsrat sind die Größe und der Zustand der globalen Ökosysteme im Vergleich zu ihrem natürlichen Zustand um nahezu die Hälfte zurückgegangen (Globales IPBES-Assessment zu Biodiversität und Ökosystemleistungen, 2019). Der aktuelle Bericht zum Zustand der Natur (EEA Report 10/2020) der europäischen Umweltagentur zeigt, dass sich bereits mehr als 80 % der Ökosysteme in Europa in einem schlechten oder sehr schlechten Zustand befinden. Laut der Weltnaturschutzunion IUCN ist derzeit fast jede vierte Spezies in Europa vom Aussterben bedroht. Insekten sind die artenreichste Gruppe aller Lebewesen, Nahrungsgrundlage unzähliger Tiere und unersetzlich für die Bestäubung von Pflanzen sowie die Zersetzung und damit Aufbereitung von organischem Material im Stoffkreislauf der Ökosysteme. Eine aufrüttelnde Studie des Entomologischen Vereins Krefeld von 2017 (Hallmann et al., 2017) dokumentiert einen Rückgang der Insektenpopulationen von mehr als 70 % innerhalb von drei Jahrzehnten. In Deutschland sind etwa ein Drittel aller Arten, die auf der Roten Liste stehen, vom Aussterben bedroht oder stark gefährdet. Das hat der deutschlandweite, umfassende Faktencheck Artenvielfalt ergeben, der 2024 von der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung herausgebracht wurde. Das globale Artensterben ist das Resultat verschiedener parallel ablaufender Prozesse, die sich oft noch gegenseitig verstärken. Es steht außer Frage, dass der Verlust biologischer Vielfalt eng mit der Globalisierung und den Entwicklungen des industriellen Zeitalters (ca. 1950) zusammenhängt. Der Weltbiodiversitätsrat hat die vielfältigen Ursachen für das Artensterben 2019 in fünf „direkten Triebkräften“ zusammengefasst. Der Hauptgrund für das Artensterben liegt im Lebensraumverlust . Wälder werden abgeholzt, Feuchtgebiete trockengelegt und natürliche Landschaften in intensiv bewirtschaftete landwirtschaftliche Flächen oder Städte umgewandelt. Der Ausbau von Infrastruktur versiegelt fruchtbaren Boden und zerschneidet Lebensräume. Diese Eingriffe erschweren es vielen Tier- und Pflanzenarten, zu überleben, da sie ihre natürlichen Lebensräume verlieren, in denen sie Nahrung finden und sich fortpflanzen können. Folglich kommen sie seltener vor. An zweiter Stelle steht der Klimawandel . Er hat starken Einfluss auf die Lebensbedingungen vieler Arten und führt zu extremen Wetterereignissen, steigenden Temperaturen und veränderten Niederschlagsmustern. Diese Veränderungen können das Überleben von Arten gefährden, die sich nicht schnell genug anpassen können. Beispielsweise sind Korallenriffe durch die Erwärmung der Ozeane und die Versauerung des Wassers stark bedroht. In weiten Teilen Deutschlands sind vor allem Arten gefährdet, die auf feuchte Lebensräume angewiesen sind. Weiterhin bedroht die weltweite Umweltverschmutzung durch Chemikalien, Plastik und andere Schadstoffe die Existenz vieler Arten. Verschmutzte Gewässer können Fische und andere Wasserlebewesen töten, Luftverschmutzung und Bodenverunreinigung schädigen weitere Pflanzen und Tiere. Besonders Mikroplastik ist eine wachsende Gefahr, da es in die Nahrungskette gelangt und sowohl Tiere als auch Menschen betrifft. Viertens trägt die direkte Übernutzung von Ressourcen zum Artensterben bei: Überfischung, illegaler Wildtierhandel und übermäßige Jagd reduzieren die vorhandenen Vorkommen. Ein übermäßiger Verbrauch oder eine zu intensive Nutzung von Tieren und Pflanzen, der ihre natürliche Regenerationsfähigkeit übersteigt, hat einen Rückgang ihrer Populationen zur Folge. Dies wirkt sich nicht nur auf die unmittelbar betroffenen Arten aus, sondern auch auf die Ökosysteme, die auf sie angewiesen sind. An fünfter Stelle stehen invasive, gebietsfremde Arten , die in ein neues Gebiet eingeführt werden und dort einheimische Arten verdrängen können. Sie destabilisieren die Ökosysteme und verringern die Artenvielfalt, indem sie um Ressourcen konkurrieren oder Krankheiten verbreiten. Da sie oft keine natürlichen Gegenspieler in den neuen Gebieten haben, können sie sich ungehindert ausbreiten. Das ist in Deutschland und Berlin zum Beispiel dem Waschbären und dem Amerikanischen Sumpfkrebs gelungen. Die Verbreitung von invasiven Arten wird heute vor allem durch globale Transport-, Reise- und Lieferwege erleichtert. Die „Rote Liste“ ist ein Verzeichnis, das den Gefährdungsstatus von Arten dokumentiert, um auf deren Schutzbedürftigkeit aufmerksam zu machen. Sie kategorisiert Arten nach ihrem Aussterberisiko und wird von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Naturschutzorganisationen genutzt, um Maßnahmen zum Erhalt der Artenvielfalt zu entwickeln. In Berlin gibt es spezifische Rote Listen für verschiedene Organismengruppen wie Pflanzen, Tiere und Pilze, die die lokale Biodiversität erfassen und bewerten. Diese Listen helfen dabei, die Gefährdung von Arten in der städtischen Umgebung zu überwachen und gezielte Schutzmaßnahmen zu planen, um die Artenvielfalt in der Hauptstadt zu bewahren. Die Berliner Landesbeauftragte für Naturschutz und Landschaftspflege aktualisiert alle 10 Jahre die Rote Liste in Zusammenarbeit mit der Obersten Naturschutzbehörde Die fachlichen Grundlagen über das Vorkommen und die Gefährdung einzelner Arten werden jedoch hauptsächlich von zahlreichen ehrenamtlichen Expertinnen und Experten erarbeitet, insbesondere von Mitgliedern botanischer und faunistischer Fachverbände. Die Bearbeiterinnen und Bearbeiter der verschiedenen Organismengruppen analysieren diese Daten systematisch und beziehen dabei auch Informationen aus aktuellen naturschutzfachlichen Gutachten, Forschungsarbeiten und Fachpublikationen ein.
Madagaskar ist ein Hotspot der Biodiversität, dessen weltweit einzigartige Vielfalt durch anthropogene Überformung stark bedroht ist. Die besonders arten- und endemitenreichen Dornenwälder des Südens sind durch ihre langsame Regeneration zusätzlich gefährdet. Der voranschreiten-de Klimawandel, der durch zunehmende Trockenheit und häufiger auftretende Extremwetterereignisse gekennzeichnet ist, wird zu veränderter Landnutzung wie der Erschließung neuer Anbauflächen führen. Diese fortschreitende Übernutzung der natürlichen Ressourcen bedingt den weiteren Verlust der biologischen Vielfalt und des Naturraumpotenzials der Ökosysteme. Die synergetisch wirkenden Folgen des Klimawandels können somit verheerende Auswirkungen auf die bereits eingeschränkte Funktionalität der Ökosysteme haben. Ein Verständnis der Landnut-zung ist damit unabdingbar zur Abschätzung der Gefährdung und des Erhaltungszustands der Ökosysteme. In drei Untersuchungsgebieten sollen vergangene und zukünftige Veränderungsprozesse von Ökosystemen und sozioökonomischen Faktoren untersucht werden. Durch die Verschneidung und Modellierung von Fernerkundungsdaten mit Daten der Sozioökonomie und der Einarbeitung bestehender Szenarien soll eine Abschätzung der potenziellen Landnutzungsänderungen unter sich verändernden Parametern ermöglicht werden. Das Anthroposystem, einschließlich des menschlichen Landnutzungssystems, wird dabei als Subsystem der Ökosysteme betrachtet. Aus der Entwicklung neuer Szenarien werden in Abstimmung mit Landnutzerinnen und Landnutzern proaktive Schutzkonzepte sowie Handlungsoptionen für Politik und Naturschutz abgeleitet. Bestehende Konzepte werden darüber hinaus hinsichtlich der Berücksichtigung dynamischer Prozesse evaluiert. Diese antizipierende und proaktive Managementforschung basiert nicht primär auf dem Monitoring von Klimawandel und der Untersuchung der unmittelbaren Folgen, sondern erprobt durch die Anpassung von Naturschutzstrategien einen weltweit noch jungen und für Ma-dagaskar neuartigen Ansatz. So soll ein Beitrag zum Schutz der weltweit einzigartigen Dornenwälder Süd-Madagaskars und der Verbesserung der Lebensbedingungen der Landbevölkerung geleistet werden.
Die Resilienz natürlicher Populationen gegen Umweltveränderungen wird von der Menge schädlicher Mutationen in der Population, d.h. ihrer Mutationslast bestimmt. Deren Fitnesseffekt hängt vom Selektionsdruck und der Populationsgröße ab, welche beide in Raum und Zeit veränderlich sind. Auswirkungen dieser Dynamik auf die Mutationslast sind wenig erforscht, was unser Verständnis der Gefährdung von Arten durch Umweltveränderungen behindert. Drastische Reduzierungen der Populationsgröße führen zu Inzucht, was die Mutationslast stärker exponiert und selektiv wirksam macht. Dies verursacht eine Fitness-Reduktion betroffener Individuen, ermöglicht aber auch eine Entfernung schädlicher Mutationen durch Purging, was die Mutationslast langfristig verringern kann. Folglich hat Übernutzung in der Vergangenheit die Mutationslast vieler Arten beeinflusst, vor allem in der Antarktis, wo Robben- und Walfang große ökologische Auswirkungen hatten. In meinem Projekt plane ich durch Genomsequenzierung räumliche und zeitliche Dynamiken der Mutationslast in Antarktischen Pelzrobben zu erforschen. Dabei verfolge ich drei komplementäre Ziele. Erstens werde ich räumliche Dynamiken der Mutationslast durch den Vergleich von sechs Populationen mit unterschiedlicher effektiver Populationsgröße und Geschichte untersuchen. Erkenntnisse zur Mutationslast dieser Populationen liefern Aufschluss über deren Gefährdung durch Umweltveränderungen. Zweitens werde ich Langzeit-Dynamiken der Mutationslast durch eine Quantifizierung von Purging zu verschiedenen Zeitpunkten der Populationsgeschichte analysieren. Ein Vergleich von Regionen innerhalb des Genoms welche vor, während und nach dem durch Robbenjagd verursachten Flaschenhals von Inzucht betroffen waren, wird über das genetische Erbe dieses Eingriffes aufklären. Schließlich werde ich kurzfristige Dynamiken der Mutationslast untersuchen, indem ich den Umwelteinfluss auf die Mutationslast einer rückläufigen Population in Südgeorgien analysieren werde. Dort hat sich der Selektionsdruck auf die Robben durch den von Erwärmung getriebenen Rückgang des Antarktischen Krills erhöht. Eine einzigartige, vier Jahrzehnte umfassende Langzeitstudie erlaubt hier die Erforschung des Zusammenhangs der Mutationslast und dem Fitnessmerkmal „Rekrutierungs-Erfolg“. Dies kann zeigen, ob aktuelle Umweltveränderungen die Mutationslast durch Purging verringern, was für die Beständigkeit der Populationen relevant ist. Mein Projekt kombiniert hochauflösende genomische Verfahren mit einem herausragenden Untersuchungssystem und verspricht neue Erkenntnisse zur Beständigkeit eines antarktischen Prädatoren. Diese sind essentiell für das Verständnis der Resilienz des Ökosystems des Südpolarmeeres. Durch die Einführung moderner genomischer Methoden in ein polares Modellsystem werde ich zum SPP beitragen können, zudem werde ich mich durch Kollaborationen und das Ausrichten eines Workshops zu reproduzierbarem coding in die breitere SPP-Gemeinschaft integrieren.
In Äthiopien kommen zwei endemische Frankolin-Formen vor. Eine davon ist das Schwarzstirn-Frankolin Pternistis atrifrons, ein Bewohner der Gebirgszüge im Süden des Landes, der seit den 1940er Jahren nicht mehr beobachtet wurde und von dem wir im Jahre 2012 eine kleine Population wiederentdeckt haben. Seitdem haben wir mit Hilfe verschiedener Erfassungsmethoden und durch Befragungen der lokalen Bevölkerung so viele Daten zusammengetragen, dass eine erste Abschätzung der Populationsgröße und die Modellierung des potentiellen Vorkommensgebietes möglich wurden. Diese Ergebnisse belegen eine sehr kleinräumige Verbreitung mit einer ausgesprochen Bevorzugung der kühleren und feuchteren Gipfellagen der Gebirge. Aufgrund des in diesen Gebieten seit geraumer Zeit stark zunehmenden Nutzungsdrucks (vor allem durch Entwaldung und Ausbreitung der Landwirtschaft) wird das ohnehin fragmentierte Verbreitungsgebiet des Schwarzstirnfrankolins weiter zerstückelt. Auf Basis unserer Empfehlungen wurde das Schwarzstirn-Frankolin kürzlich von der IUCN in die hohe Gefährdungskategorie 'Endangered' eingruppiert. Dennoch ist die Modifikation und Ausweitung der momentan projektierten Schutzgebietsgrenzen in der Region nach wie vor nötig. Nur wenn es gelingt, die isolierten Gebirgszüge in die Schutzgebiete einzubeziehen und deren weitere Übernutzung umgehend zu unterbinden, bestehen noch Überlebenschancen für diese seltene Vogelart. Dieses Projekt ist Teil eines Forschungsvorhabens über äthiopische Vögel und ist vernetzt mit einem Projekt zur Landnutzung und zum Schutz äthiopischer Frankoline.
Veranlassung Die Fördermaßnahme LURCH lässt sich in drei übergeordnete Themenfelder untergliedern. Dazu gehören: - Quantitative Herausforderungen, in Bezug auf ein integriertes Systemverständnis der Grundwasserleiter unter Einbeziehung aller beeinflussenden natürlichen Schnittstellen (Oberflächengewässer, Grundwasserneubildung, saline Wässer, etc.) und aller Akteure und Funktionen (Trinkwasserversorgung, Land- und Forstwirtschaft, Industrie, Wärme- oder Kältespeicher, Ökosystemfunktionen) - Qualitative Herausforderungen, z. B. stofflich (Nitrat, aktuelle Schadstoffe, Spurenstoffe, Krankheitserreger, künftige regulatorische Qualitätsparameter), analytisch (z. B. Non-Target Analytik, Indikatoren), technologisch (z. B. In-situ Behandlung, Überwachung) - Herausforderungen der nachhaltigen Bewirtschaftung, multidimensionale und integrierte Bewirtschaftungsstrategien (z. B. Grundwasseranreicherung), wirtschaftliche Anforderungen (z. B. Investitions-/Betriebskosten) und Digitalisierungsmaßnahmen Das Augenmerk der Fördermaßnahme liegt auf der Unterstützung der erfolgreichen Entwicklung, Demonstration und Umsetzung von anwendungsorientierten Lösungen, die in interdisziplinären Verbundprojekten wie KIMoDIs erarbeitet werden. Um die verfügbaren Grundwasserressourcen optimal und nachhaltig zu nutzen, entwickelt das Projekt ein Monitoring-, Datenmanagement- und Informationssystem zur gekoppelten Vorhersage und Frühwarnung vor Grundwasserniedrigständen und -versalzung, das auf Methoden der KI basiert. Die Ergebnisse werden in einem nutzerspezifischen Entscheidungshilfe-Tool zusammengeführt, welches mittels verschiedener Klima- und Nutzungsszenarien standortspezifisch eine intelligente Planung von Gegenmaßnahmen ermöglichen soll. Ziele Ziele des Gesamtprojekts: - Entwicklung eines auf KI basierenden Monitoring-, Datenmanagement- und Informationssystems zur kurz- (saisonal), mittel- (1 bis 10 Jahre) und langfristigen (bis 2100) Vorhersage von Grundwasserständen und -versalzung. - Aufbau eines anwenderspezifischen Entscheidungs-Unterstützungssystems zur frühzeitigen Warnung vor Grundwasserniedrigständen und -versalzung sowie den damit verbundenen Schäden. - Zusammenführung aller erforderlichen Messdaten in einem intelligenten Datenmanagementsystem. - Berücksichtigung verschiedener Nutzungsszenarien zur standortspezifischen, intelligenten Planung von Gegenmaßnahmen. - Die methodische Entwicklung und Demonstration des Ansatzes erfolgt überregional im Land Brandenburg, unter großräumiger Betrachtung aller Aspekte wie den Entnahmen für Trinkwasserversorgung, Industrie und Landwirtschaft, zeitlich hochaufgelöstem Monitoring der Bewässerungslandwirtschaft sowie der Gefahr durch Tiefenversalzung infolge von Übernutzung. - Der entwickelte Ansatz wird in der Folge übertragen und getestet 1. auf regionaler Ebene, für ein Einzugsgebiet der Harzwasserwerke in Niedersachsen mit Fokus auf problematische Auswirkungen niedriger Grundwasserstände, und 2. auf lokaler Ebene, am Beispiel der Insel Langeoog mit Betrachtung der touristisch bedingten starken Variabilität des saisonalen Wasserbedarfs bei zunehmender Trockenheit sowie Gefährdung der Trinkwasserversorgung durch Versalzung. Die BfG leitet das Arbeitspaket 4 „KI-gestützte Wasserhaushaltsmodellierung“. Hierfür gelten folgende Ziele: -- Bereitstellung von simulierten und vorhergesagten Wasserhaushaltsgrößen für die Pilotregion „Untere Havel“, speziell für den Havelnebenfluss Nuthe und die Wasserversorgung Potsdam EWP. - Berechnung der flächendifferenzierten und zeitlich hochauflösenden Wochenmittel der Grundwasserneubildung (GWN) mittels klassischer Verfahren und KI-basierter Algorithmen. - Prozess- bzw. Konzeptmodell und KI-basierte Ansätze zur Berechnung der Grundwasser-Oberflächengewässer-Interaktion. - Kurz-, Mittel- und Langfristvorhersagen der GWN mit einem hybriden Modellsystem. - Zur Unterstützung der Machine Learning (ML)-Modelle zur Berechnung der Grundwasserneubildung werden
Berg-Mähwiesen sind ein über die EU-FFH-Richtlinie geschützter Lebensraumtyp (Code 6520) und beheimaten viele Pflanzen- und Tierarten, die ebenfalls über EU-Richtlinien (FFH, Vogelschutz) geschützt sind. Der günstige Erhaltungszustand dieser Wiesen und Arten, sowohl innerhalb wie außerhalb von Schutzgebieten (Natura 2000-Gebiete), ist oftmals durch eine landwirtschaftliche Nutzungsaufgabe oder verminderte menschliche Nutzungsaktivitäten (Unternutzung) gefährdet. Politische Ansätze werden dieser Problematik kaum gerecht, da sie hauptsächlich auf Übernutzung fokussieren, wohingegen Unternutzung und Nutzungsaufgabe weit weniger adressiert werden. Der gegenwärtige qualitative und quantitative Verschlechterungstrend für Berg-Mähwiesen und eine aktuelle EU-Klage gegen Deutschland wegen unzureichender Aktivitäten zur Erhaltung dieses Lebensraums belegen die hohe Dringlichkeit, die verbleibenden Flächen mit günstigem Erhaltungszustand zu schützen und von zuträglichen Managementpraktiken („best practices“) zu lernen. Das übergeordnete Ziel von ALPMEMA ist es, „best practices“ zu identifizieren, die dem Trend zur Unternutzung von Berg-Mähwiesen gegensteuern und zur Wahrung eines günstigen Erhaltungszustandes beitragen. Dabei soll der Einfluss verschiedener Eigentumsregime sowie des Status als Schutzgebiet erklärt werden. Über eine transnationale, vergleichend angelegte Metaanalyse und Feldarbeiten innerhalb und außerhalb von Schutzgebieten in Schweden, Österreich, Deutschland und Armenien wird ein interdisziplinär zusammengesetztes Team in enger Zusammenarbeit mit lokalen Stakeholdern a) auf der Grundlage von Erfahrungswissen in den Untersuchungsgebieten aktuelle transnationale, inter- und transdisziplinäre Ansätze zur Erhaltung von Berg-Mähwiesen identifizieren (“best practices”), b) weitere innovative Management-Instrumente, Akteurskoalitionen und andere neuartige Praktiken identifizieren, die dazu geeignet sind, den Herausforderung der Unternutzung von Berg-Mähwiesen zu begegnen und deren Ausdehnung sogar zu erhöhen, c) den Einfluss erklären, den verschiedene Eigentumsregime und die Berücksichtigung von Berg-Mähwiesen als Schutzgebiete auf „best practices“ haben, d) durch den Einsatz von Fernerkundung und bodengebundenen Überprüfungsverfahren den Grad der Nutzungsintensität von Berg-Mähwiesen sichtbar machen, sowie die wesentlichen aktuellen und potenziellen räumliche Ausprägungen von Unternutzung auf deren günstigen Erhaltungszustand aufzeigen, e) Szenarien für Berg-Mähwiesen für die Jahre 2030 und 2050 über spielerische Ansätze gemeinsam mit Stakeholdern entwickeln. ALPMEMA wird das Potenzial für sozial-ökologische Synergien von Praktiken zur Erhaltung von Berg-Mähwiesen herausarbeiten, innerhalb und außerhalb von Schutzgebieten und für verschiedene eigentumsrechtliche Konstellationen, um im Kontext der Gefahr der Unternutzung zur Erhaltung dieses Lebensraumtyps und der an ihn gebundenen Arten sowie zur biokulturellen Diversität beitragen.
| Origin | Count |
|---|---|
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