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Biodiversity and associated ecosystem services in small vs. large scale agriculture

Biodiversity conservation cannot rely on protected areas alone, as sustainable conservation requires strategies for managing whole landscapes including agricultural areas. Organic farming in Germany may contribute strongly to the protection of biodiversity and to sustainability of agriculture through enhancing ecosystem services. However, the effectiveness of this agri-environmental management is highly dependent on landscape structure. The main objective of this study is to compare the effectiveness of organic cereal management in small vs. large scale agriculture through measure of the diversity of plants and arthropods and associated ecosystem services, such as seed predation, insect predation, aphid parasitism and pollination. Pairs of organic and conventional winter wheat fields will be selected in small vs. large scale agricultural landscapes along the former inner German border, i.e. in West vs. East Germany. This study design enables a unique experiment, where it would be possible to disentangle the effects of landscape composition and configuration heterogeneities in the same study region and to study how these affect the effectiveness of organic management. The detailed analyses of the expected valuable data could provide significant results (published in high ranked, international scientific journals), and contribute to the development of the existing

DNA barcoding of benthic invertebrates from Lake Sevan (Armenia)

Lake Sevan, the only large water reservoir within the South Caucasus, is under severe ecological pressure, and understanding the species composition of the lake and especially the rivers of its drainage basin is of central importance to inform natural resource management decisions in Armenia. Due to the limited capacity in the area for exact and fast taxonomic identification of benthic invertebrates, we started to compile a DNA barcode reference database of aquatic arthropods from the Lake Sevan drainage basin, spearheaded by Dr. Marine Dallakyan from Yerevan's Scientific Center of Zoology and Hydroecology (Armenian Academy of Sciences), whose first visit to ZFMK has been financed by DAAD. The project is closely linked to the efforts undertaken and planned within the GGBC(link is external) project. The project results are aimed at making future standardized assessment of aquatic biodiversity monitoring in Armenia and the Caucasus easier, faster, and more reliable.

Einfluss von Duengung und Bodenpflegemassnahmen auf den Krankheits- und Schaedlingsbefall in einer Apfelanlage

Durch geeignete Duengungs- und Bodenpflegemassnahmen soll der Krankheits- und Schaedlingsbefall reduziert werden, um Pflanzenschutzmittel einzusparen. Geprueft werden organische und mineralische Duengung in je 2 verschieden hohen Gaben sowie ganzjaehrige Bodenoffenhaltung und Gruenduengungseinsaat. Fuer den Mehltau und die Mehrzahl der untersuchten Schaedlinge wurde ein staerkerer Befall auf den offengehaltenen Parzellen gegenueber der Gruensaat festgestellt. Hochsignifikante Unterschiede ergaben sich fuer den Mehltau (Podosphaera leucotricha), die Apfelblattgallmilbe (Eriophyes malinus), die Mehlige (Rosige), Apfelblattlaus (Dysaphis plantaginea), den Apfelwickler (Laspeyresia pomonella) und fuer die Zahl der abgelegten Wintereier verschiedener Aphiden und des kleinen Frostspanners (Operophthera brumata).

Environmental Determinants of Microbial Biopolymer Degraders in Agricultural Soil

The structural polysaccharides cellulose and chitin of plants, fungi, and arthropods are major components of organic matter in agricultural soils. These biopolymers are carbon sources of soil microbial communities linked to soil redox processes. Soil aggregates of waterunsaturated soil form natural boundaries of oxic conditions outside and oxygen-limited conditions inside. These biogeochemical interfaces lead to a highly heterogeneous oxygen distribution on a millimetre scale. The effects and mechanisms of the toxicity of herbicides on biopolymer degrading communities in such highly compartmentalized soils have not been resolved. The proposed study is a continuation of a project funded within Priority Program 1315 'Biogeochemical Interfaces in Soil'. The preceding project resolved phylogenetic identities of known and novel prokaryotes linked to cellulose degradation under both oxic and anoxic conditions, and demonstrated that the acidic herbicides Bentazon and MCPA impair microbial processes involved in cellulose degradation. The proposed project will (I) identify chitin-degrading prokaryotes, fungi, and protists that are active in oxic and anoxic microzones, (II) determine the tolerance of various cellulolytic and chitinolytic taxa to Bentazon and MCPA, (III) characterize key chitin-degraders, and (IV) will quantitatively assess oxygen distribution in during biopolymer degradation in an agricultural soil. Central methods will include stable isotope probing, analyses of 16S rRNA, 18S rRNA, and chitinase genes, HPLC, GC, and oxygen sensing via analysis of fluorescence dyes.

Überarbeitung der statistischen Guidance zu OECD Prüfrichtlinien (OECD Series on Testing and Assessment No. 54)

Hintergrund: Datenanforderungen der Europäischen Verordnungen für Industriechemikalien (REACH 1907/2006/EG), Pflanzenschutzmittel (1107/2009/EG), Biozide (528/2012/EG), Tierarzneimittel (2019/6/EG) und der Richtlinie für Arzneimittel (2004/28/EG und 2004/27/EG) basieren auf standardisierten ökotoxikologischen Labor- und Freilandtests., i.d.R. OECD-Prüfrichtlinien. Die Festlegung der statistischen Auswertung der Labordaten erfolgt derzeit in den einzelnen OECD-Prüfrichtlinien mit Hinweis auf die 2006 veröffentlichten Grundprinzipien der statistischen Auswertung für OECD-Prüfrichtlinien im OECD Dokument Nr. 54 'Current approaches in the statistical analysis of ecotoxicity data: a guidance to application'. Die im OECD Dokument Nr. 54 beschriebenen Methoden sind (teilweise) überholt und es fehlen geeignete Methoden für die Auswertung von nicht-normalverteilten Daten. Nicht-normalverteilte Daten kommen standardmäßig in aquatischen Mesokosmen und Freilandstudien an Bodenorganismen und Arthropoden vor, die eine zentrale Rolle in der Zulassung von Chemikalien spielen. Eine Überarbeitung des OECD Dokuments Nr. 54 ist dringend notwendig, weil es direkte Auswirkungen auf die statistische Auswertung aller OECD-Prüfrichtlinien für die Bewertung von Auswirkungen auf Nichtzielorganismen hat. Forschungsziele sind: 1. Aktualisierung von OECD Dokument Nr. 54 - Aufnahme fehlender Methoden-Prüfung und Aktualisierung enthaltener Methoden, 2. Überführung des OECD Dokument Nr. 54 in ein OECD Guidance Dokument (verbindlicher) - Ermöglichung direkter Verweise zu bestehenden OECD-Prüfrichtlinien und der Vereinheitlichung statistischer Verfahrensweisen innerhalb bestehender OECD Prüfrichtlinien sowie eine präzisierte Ableitung der abgeleiteten Endpunkte zur Verbesserung der Risikobewertung für Chemikalien.

Biologie und Ökologie der europäischen Raupenfliegen (Tachinidae)

Untersuchung der Lebensweise, Verbreitung und Haeufigkeit, sowie der Biotopbindung von Raupenfliegen, d.h. von Parasiten schaedlicher Insekten.

Untersuchungen zur Wirkung von Pflanzenbehandlungsmitteln auf Nutzarthropoden im Rahmen des Zulassungsverfahrens

A) Ermittlung der Wirkung von Pflanzenbehandlungsmitteln auf Nutzarthropoden. B) Fortlaufende freiwillige Pruefung.

Nebenwirkungen von Forstschutzmitteln auf Nutzarthropoden

Entwicklung von Richtlinien zur Mittelpruefung an bestimmten Nutzarthropoden. Hier: Waldameisen (Formica polyctena) und Tachinen (Pales pavida). Spezielle Beruecksichtigung der Beeintraechtigung der Nutzfunktion der Versuchstiere (z.B. der Parasitierungsleistung u.a.). Durchfuehrung von Tests unter praxisueblichen Bedingungen, wobei nicht so sehr Insektizide, sondern Herbizide und Fungizide im Vordergrund stehen.

Auswirkungen des antiparasitischen Tierarzneimittelwirkstoffes Ivermectin auf ökologisch relevante Organismengruppen in weidenahen Kleingewässern

Antiparasitika (Mittel gegen Endo- und Ektoparasiten) zur Anwendung bei Weidetieren gehören zu den Tierarzneimitteln mit der höchsten Toxizität für die Umwelt. Ökologisch relevante Effekte wurden bereits bei Dunginsekten festgestellt. Auch bei aquatischen Invertebraten, wie z.B. Krebstiere oder Insektenlarven ist aufgrund der Erfahrungen aus dem Vollzug eine hohe Sensitivität gegenüber Vertretern aus der Wirkstoffgruppe der Avermectine zu vermuten. Um die Auswirkungen von antiparasitären Tierarzneimitteln auf die Biodiversität in weidenahen Kleingewässer (z. B. Gräben, Bäche, Teiche) umfassend bewerten zu können, fehlen aber zusätzliche ökotoxikologische Effektdaten von für diese Gewässer repräsentativen aquatischen Organismen, die über die Standarddatenanforderungen im Vollzug hinausgehen. Das betrifft besonders Vertreter aus den ökologisch relevanten Gruppen der Filtrierer, Aufwuchs-Weidegänger (Grazer) und Zerkleinerer (Shredder). Exemplarisch sollen Untersuchungen mit Ivermectin Daten zu kurz- und langfristigen Auswirkungen auf je einen Vertreter aus diesen ökologischen Gruppen liefern. Zusätzlich soll eine Daphnien-Reproduktionsstudie nach OECD 211 unter GLP durchgeführt werden, deren Ergebnisse als Vergleichsdatensatz dienen. Damit soll Aufschluss darüber gewonnen werden, inwieweit die Biodiversität aquatischer Arthropoden im Bereich von mit Tierarzneimitteln belasteter landwirtschaftlicher Flächen nachhaltig beeinflusst und geschädigt wird und wo Handlungsbedarf besteht, um das Schutzziel der Biodiversität zu erhalten.

Freilandversuche zur Bekaempfung des Apfelwicklers Laspeyresia pomonella mit Granuloseviren

Der Apfelwickler, Laspeyresia pomonella, ein Hauptschaedling des Apfels wurde im nordbadischen Raum zum begrenzenden Faktor fuer integrierte Pflanzenschutzprogramme, da jede der beiden Generationen gezielt bekaempft werden muss. Die Zahl der erforderlichen Spritzungen mit chemischen Insektiziden liegt im Heidelberger Raum bei 3-4. Als Ersatz fuer chemische Insektizide bietet sich ein sehr spezifisch wirkendes Granulosevirus an. In umfangreichen Freilandversuchen soll die Wirksamkeit des Granulosevirus unter praxisueblichen, kontrollierbaren Bedingungen geprueft werden. Darueber hinaus ist zu untersuchen, wie sich diese umweltschonende biologische Bekaempfungsmethode auf die Gesamtfauna des Apfels auswirkt.

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