We study the effects of plants and root-associated fungi on wind erosion within the alpine environment of Tibet. China is one of the countries most affected by desertification processes and Tibet, in particular, a key region in desertification combat. The presented project focuses on the Barkha Plain surrounded by Mount Kailash and the Lake of Manasarovar (Ngari Prefecture). This Western Tibet region experienced little scientific attention but, nowadays, faces rapidly increasing touristic activities and expanding local settlements associated with socio-economic changes that are serious threats to the delicate ecological balance and potential triggers of desertification. It exists almost unanimous agreement that revegetation is the most efficient and promising strategy to combat wind erosion and desertification in the long term. However, re-colonising success is often poor, mainly under extreme environmental conditions. Compared to conventional practices, the approach of the presented project attains better accordance with natural succession processes and promises acceleration of both plant and soil development and, conclusively, more efficient desertification control. The project assesses the potential of native plants and symbiotic fungi to control wind erosion and desertification processes. It aims to identify key plants and fungi that increase soil aggregate stability and efficiently drive succession into a natural and self-maintaining cycle of the ecosystem. Furthermore, it provides crucial information for implementing environmentally compatible and cost-effective measures to protect high-elevation ecosystems against desertification. Within three successional stages (early, intermediate, late), field investigations are performed on the basis of Modified-Whittaker plots. Classic methods of vegetation analysis and myco-sociology are combined with analysis of distribution patterns at different scales (patchiness, connectivity). Comprehensive soil analysis is performed comprising grain size distribution, aggregate stability, pH as well as water and nutrient contents. Additionally, important parameters of wind erosion are measured concurrently and continuously to assess their magnitude and variability with respect to vegetation and soil at different levels of development. The parameters addressed, include sediment transport, air temperature, radiation, precipitation, relative humidity as well as speed and direction of wind. Surface moisture is recorded periodically and roughness described. Species and environmental parameters are checked for spatial correlation. Cutting edge technologies are applied in laboratory work, comprising molecular methods for fungal species identification and micro-tomography to analyse soil structure. Furthermore, successfully cultivated fungi and plants are subject of synthesis experiments and industrial propagation in view of practical implementation in restoration measures.
This project research will focus on plant functional diversity and its implications for carbon, nutrient and water cycling by varying plant species richness. Interactions of plant ecophysiology, but also community ecology with ecosystem processes, and processes at the transition between the biosphere and the pedosphere will be studied. This study has the following objectives: (1) to quantify the effect of changing plant biodiversity on ecophysiological and biogeochemical processes, such as net carbon, nitrogen and cation sequestration in above-ground plant biomass as well as gaseous soil CO2 and NO losses in experimental grassland communities, (2) to investigate the underlying ecophysiological mechanisms that produce plant biodiversity effects, (3)to test the redundancy of different plant species within a functional group, (4) to compare ecophysiological responses of individual plant species to responses of grassland communities to varying environmental conditions, and (5) to determine the relationship between inter-annual variability of those ecosystem processes and plant biodiversity.
Definition des Bodens Der Boden ist die an der Oberfläche entstandene, mit Luft, Wasser und Lebewesen durchsetzte sowie aus mineralischen und organischen Substanzen bestehende Verwitterungsschicht des obersten Teils der Erdkruste, die sich unter Einwirkung aller Umweltfaktoren gebildet hat. Natürliche Böden entstehen durch das Zusammenwirken von Ausgangsgestein, Klima, Wasser, Relief, Flora und Fauna, wobei sich in Abhängigkeit von den jeweiligen Standortverhältnissen und Bodenbildungszeiträumen unterschiedliche Bodentypen mit charakteristischem Profilaufbau und spezifischen physikalischen und chemischen Eigenschaften entwickeln. Zusammen mit Luft, Wasser und Sonnenlicht ist der Boden die Lebensgrundlage für Pflanzen, Tiere und Menschen. Böden sind nicht nur Produktionsgrundlage für Nahrungs- und Futtermittel, nachwachsende Rohstoffe und selbst Rohstoffquelle, sondern haben bezüglich ihrer vielfältigen Funktionen eine herausragende Bedeutung im Naturhaushalt und sind eine bedeutende natürliche Ressource. Böden sind: naturgegebener Lebensraum für Tiere und Pflanzen, Teil des Ökosystems mit seinen Stoffkreisläufen, Grundlage für die Erzeugung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und pflanzlichen Rohstoffen, Filter und Speicher für das Grundwasser, Baugrund als Standort und Träger baulicher Anlagen, prägendes Element der Natur und Landschaft sowie Archiv für Natur- und Kulturgeschichte. Böden werden aber auch durch menschliche Aktivitäten (z.B. in der Landwirtschaft oder bei der Erstellung von Bauwerken) umgelagert, verändert, versiegelt und zerstört. Böden stellen somit ein begrenztes und nicht erneuerbares Schutzgut dar, mit dem verantwortungsvoll umgegangen werden muss. Bodenbildung Die Bodenbildung ist ein natürlicher, an der Erdoberfläche beginnender und in die Tiefe fortschreitender Prozess. Die in Tab. 1 genannten Faktoren und Prozesse führen in Abhängigkeit von der Zeit zu Differenzierungen in Aufbau und Eigenschaften und zur Bildung unterschiedlicher Bodenhorizonte (-schichten). Somit können sich unterschiedliche Bodentypen (als Kombinationen von Bodenhorizonten) herausbilden. Der durch bodenbildende Prozesse aus dem Ausgangsgestein entstandene Boden ist ein Dreikomponenten- und Dreiphasengemisch aus festen, flüssigen und gasförmigen Bestandteilen: feste Bestandteile mineralische Bestandteile wie Gesteinsfragmente, verschiedener Größe, Oxide, Salze, Kolloide, organische Bestandteile flüssige Bestandteile Bodenwasser mit gelösten Nährstoffen und andere Elemente gasförmige Bestandteile Bodenluft (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlendioxid). Systematik der Böden Die Vielfalt der Böden wird in Abteilungen, Klassen, Bodentypen, Subtypen und Bodenformen systematisiert. Je nach Grundwasserstand werden folgende bodensystematische Abteilungen unterschieden: Terrestrische Böden (Landböden), Semiterrestrische Böden (halbhydromorphe Böden), Hydromorphe Böden (Grundwasserböden), Subhydrische Böden (Unterwasserböden) sowie Moore. Das Prinzip der Systematik wird an der Abteilung der Landböden, speziell an der Klasse der Braunerden, kurz verdeutlicht (vgl. Tab. 2). Eine ausführliche Beschreibung der Bodensystematik enthält die Bodenkundliche Kartieranleitung (1982, 1994 und 2005). Bodentypen – Horizontierung Bodentypen werden als unter bestimmten Umweltbedingungen relativ häufig anzutreffende Stadien der Bodenentwicklung angesehen. Sie vereinigen Böden mit gleichem oder ähnlichem Profilaufbau (Horizontfolgen), was auf die in ihrer Gesamtwirkung gleichartigen Stoffumwandlungs- und Stoffverlagerungsprozesse zurückzuführen ist. Die häufigsten Böden in Berlin sind die mineralischen Böden mit weniger als 30 Masse-Prozent organischer Substanz. Sie sind z. T. durch einen mehr oder weniger mächtigen organischen Horizont (H-, L- oder O-Horizont, mit mehr als 30 Masse-Prozent organische Substanz, vor allem in Wäldern) überlagert. Die Bodentypen der Mineralböden untergliedern sich beginnend an der Geländeoberfläche in folgende Horizonte: mineralischer Oberbodenhorizont – A-Horizont mineralischer Unterbodenhorizont – B-Horizont mineralischer Untergrundhorizont – C-Horizont. Der mineralische Oberbodenhorizont (A-Horizont) zeichnet sich durch Akkumulation von organischer Substanz und/oder Verarmung an mineralischer Substanz (Auswaschung von Ton, Huminstoffen, Eisen- und Aluminiumoxiden) aus. Stoffspezifische Anreicherungs- und Verlagerungsprozesse ermöglichen eine weitere Untergliederung des A-Horizontes. Diese Differenzierung in der Horizontbezeichnung wird mit den nachgestellten Kleinbuchstaben (z. B. Ah – h steht für eine Humusakkumulation, Al – l steht für Tonauswaschung) gekennzeichnet. Der mineralische Unterbodenhorizont (B-Horizont) zeigt durch Akkumulation von eingewaschenen Stoffen aus dem Oberbodenhorizont sowie durch Verwitterungs- und Umwandlungsprozesse (Verbraunung, Tonbildung usw.) gegenüber dem Ausgangsgestein eine andere Farbe und einen veränderten Stoffbestand. Eine weitere Differenzierung des B-Horizontes erfolgt analog dem A-Horizont (z. B. Bv – v steht für verwittert, verbraunt, verlehmt, Bt – t steht für tonangereichert). Der mineralische Untergrundhorizont (C-Horizont) wird durch das unter dem Boden liegende, relativ unveränderte Ausgangsgestein gebildet. Böden, die durch mehrere Stoffverlagerungs- oder Umwandlungsprozesse charakterisiert werden, weisen in ihrem Bodenprofil demnach mehrere übereinanderliegende A- und/oder B-Horizonte auf. Die Horizontabfolge ergibt das Horizontprofil, nach welchem die Differenzierung der Böden in Bodentypen erfolgt. Ein weiterer, hinsichtlich der Ausbildung von Bodentypen bestimmender Faktor ist der Einfluß des Grundwasserstandes. Die zeitweilige oder ständige Beeinflussung des Bodens durch das Grundwasser bewirkt die Ausbildung von Gleymerkmalen (z.B. Rost-, Bleichflecke) in terrestrischen und semiterrestrischen Bodentypen. Die Tiefenlage der Gleymerkmale findet Eingang in die Benennung des Bodentyps, z.B. der Braunerde: < 40 cm – Braunerde-Gley 40 – 80 cm – Gley-Braunerde 80 – 130 cm – vergleyte Braunerde. Anthropogene Veränderung des Bodens Der Grad der anthropogenen Veränderung des Bodens nimmt mit fortschreitender Technisierung sowie wachsender flächenhafter Inanspruchnahme zu. Heutzutage gibt es kaum noch unberührte und in ihrem Horizontaufbau anthropogen unbeeinflusste Böden. Wo die Horizontabfolge der Böden trotz Nutzungsüberprägung durch den Menschen weitgehend erhalten blieb, wie zumeist bei forstwirtschaftlicher Nutzung, werden die Böden als naturnahe Böden, bei Zerstörung der Horizontabfolge als anthropogene Böden eingestuft. Eine eindeutige Zuordnung der Böden in diese zwei Gruppen erweist sich aufgrund des fließenden Übergangs anthropogener Überprägung als äußerst schwierig. Bei landwirtschaftlicher Nutzung sind in der Regel die oberen 20 bis 30 cm des Bodenprofils durch Pflügen durchmischt. Bei Nutzung als Truppenübungsplatz oder Friedhof können naturnahe Böden z. T. in kleinräumigem Wechsel mit stark anthropogen veränderten Böden erhalten bleiben. Ohne entsprechende Bodenuntersuchungen ist der Grad der anthropogenen Beeinflussung bzw. der Grad der Zerstörung des Bodens schwer einschätzbar. Ebenso kommt es bei der jeweiligen Nutzung darauf an, ob das zu betrachtende Gebiet durch die Nutzung nur teilweise oder flächendeckend in Anspruch genommen wurde. Entwicklungsgeschichtlich gibt es relativ “alte” und relativ “junge” Böden. Von der Nutzung wenig beeinflusste Böden haben einen Entwicklungszeitraum bis zu einigen tausend Jahren. Der wesentliche Entstehungszeitraum der Böden in der Jungmoränenlandschaft des Berliner Raumes ist das Holozän, das vor rd. 12.000 Jahren begann. Günstige klimatische Verhältnisse sowie die damit verbundene rasche Ausbreitung der Vegetation bewirkten eine verstärkte Bodenbildung. Während der langen Entwicklungszeit dieser Böden liefen verschiedene bodenbildende Vorgänge ab, die sich in der Ausbildung typischer Horizonte widerspiegeln. Deshalb ist die Horizontabfolge dieser Bodentypen wesentlich differenzierter als die der relativ “jungen” Böden. Der Boden ist unvermehrbar. Seine Nutzung ist häufig mit einer Veränderung der ursprünglichen ökologischen Bedingungen verbunden und kann zu schwerwiegenden Gefährdungen der Funktionsfähigkeit oder gar des Bestandes des Bodens führen. Die Ressource Boden ist aufgrund fortschreitender Versiegelung in ihrer Quantität gefährdet. Die Intensität der Inanspruchnahme des Bodens als Industrie-, Gewerbe-, Verkehrs- und Wohnfläche nimmt immer weiter zu. Ehemals landwirtschaftlich genutzte, unversiegelte und in ihrem Bodenaufbau weitgehend naturnahe Böden der Stadtrandbereiche wurden durch Bauvorhaben umgelagert, durchmischt, großflächig versiegelt und zerstört. Belastungen durch Schadstoffe verändern den Boden in seiner Qualität . Schadstoffeinträge durch ungeregelte Abfallentsorgung, Unfälle, Leckagen und unsachgemäße Lagerung sowie Schadstoffeinträge aus den Emissionen von Industrie, Gewerbe und Verkehr schädigen die Böden irreparabel. Die eingetragenen Schadstoffe können direkt und indirekt zu einer Gefährdung aller Organismen einschließlich des Menschen führen. Im Vordergrund steht dabei die Aufnahme von Schadstoffen über den Nahrungskreislauf, aber auch der direkten oralen Bodenaufnahme (insbesondere durch Kleinkinder) muss Beachtung geschenkt werden. Der Boden kann nur eine bestimmte Menge an Schadstoffen speichern und filtern. Wird seine Speicher- und Filterkapazität überschritten, können sie den Boden ungehindert passieren und ins Grundwasser gelangen. Gerade in einem Ballungsraum wie Berlin treten die Probleme hinsichtlich des Flächenverbrauches, u. a. durch Versiegelung (quantitative Gefährdung), sowie der stofflichen Belastung des Bodens durch Altlasten und andere Bodenverunreinigungen (qualitative Gefährdung) konzentriert auf. Da der Boden nicht vermehrbar ist und stark beeinträchtigte Böden kaum in ihren ursprünglichen Qualitäten wiederherstellbar sind, ist der Schutz verbliebener naturnaher Böden dringend notwendig. Bodenschutz Diskussionen und Überlegungen zum Bodenschutz sind auf Bundes- und auf Landesebene erst zu Beginn der 1980er Jahre in Gang gekommen. Gesetzlich verankert wurde der Schutz des Bodens mit Inkrafttreten des Bundesbodenschutzgesetzes im Jahre 1998. Dieses Gesetz wurde 2004 durch ein Berliner Landesgesetz ergänzt. Ziel des Berliner Bodenschutzgesetzes ist es, “den Boden als Lebensgrundlage für Menschen, Tiere und Pflanzen zu schützen, schädliche Veränderungen abzuwehren und Vorsorge gegen das Entstehen neuer zu treffen”. Nachhaltige Einwirkungen auf den Boden sollen vermieden und die natürlichen Bodenfunktionen geschützt werden. Voraussetzungen für einen wirksamen Bodenschutz sind Kenntnisse über den räumlichen Zustand der Böden sowie seine quantitative und qualitative Beeinträchtigung. In Berlin werden z. T. seit Jahrzehnten Informationen über die Nutzung, den Versiegelungsgrad und die stoffliche Belastung des Bodens erarbeitet, die die Grundlagen für die Bewertung der anthropogenen Belastung des Bodens darstellen. Ein Bodenbelastungskataster wurde aufgebaut sowie eine Versiegelungs- und Nutzungskartierung durchgeführt. Planungen von Bodenschutzmaßnahmen sowie die Berücksichtigung von Bodenschutzbelangen in den einzelnen Planungsebenen erfordern eine Bestimmung des Wertes, der Eignung oder der Empfindlichkeit der Böden. Hierzu müssen flächendeckende Daten bezüglich der Verbreitung der Böden und ihrer ökologischen Eigenschaften zur Verfügung stehen. Die vorliegende Karte bietet die Grundlage für die Ableitung ökologischer Kennwerte, die der Bewertung von Eigenschaften und Funktionen der Böden dienen.
Zweck der Waldkalkungen ist, der zum Teil tief reichenden Versauerung der Waldböden entgegenzuwirken. Die fortschreitende Versauerung der Böden geht mit erheblichen Schädigungen des Ökosystems Wald einher. So werden mit sinkenden pH-Werten (Säuregradmesser) das giftige Aluminium und Schwermetalle ausgewaschen, die die Wurzeln der Bäume schädigen und ins Grundwasser verlagert werden. Auch Nährstoffe werden dem Boden entzogen und stehen damit den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung. Durch die Kalkungsmaßnahmen werden die Waldböden sozusagen mit einer Schutzhülle aus Kalk bedeckt. Der Kalk soll die über die Niederschläge eingetragenen Säuremengen in den obersten Bodenschichten über einen gewissen Zeitabschnitt neutralisieren, um damit den Bodenzustand zu stabilisieren und ggfs. auch wieder zu verbessern. Die Kalkung dient zudem auch dem Grundwasser- und damit letztlich dem Trinkwasserschutz. Besonders kalkungsbedürftig sind die Waldflächen der Buntsandsteingebiete im Saarland, da deren Böden von Natur aus ein nur geringes Pufferungsvermögen gegenüber Säureeinträgen aufweisen. Den Kalkungsmaßnahmen vorausgegangen waren bodenchemische Analysen durch das Landesamt für Umwelt und Arbeitsschutz (LUA), um zuverlässige Aussagen über den Bodenzustand zu erhalten. Im Anschluss an die Kompensationskalkung wird es weitere Untersuchungen im Sinne einer Wirkungskontrolle geben. Von der Kalkung ausgeschlossen werden einerseits aus Naturschutzgründen sensible Flächen (z.B. Naturschutzgebiete, Naturwaldzellen u.ä.). Anderseits werden Verkehrsflächen und siedlungsnahe Flächen ausgeschlossen. Die Kompensationskalkung erfolgt ausschließlich in der vegetationsarmen Zeit, da nur dann sichergestellt ist, dass eine möglichst große Kalkmenge den Boden auch erreicht. Ausgebracht wird der Magnesiumkalk per Hubschrauber. Bei einer Menge von etwa 3 Tonnen pro Hektar können so pro Tag zwischen 60 und 75 Hektar Wald behandelt werden.
Die bodenkundlichen Informationen in Form der digitalen BK50-Moor weisen Moorböden, mooranverwandte Böden und weitere kohlenstoffreiche Grund- und Stauwasserböden auf Grundlage von Kartiereinheiten der Bodenkundlichen Karte 1 : 50 000 (GeoLa BK50) aus. Durch die Speicherung großer Mengen an organischem Kohlenstoff kommt sowohl den intakten Moorböden als auch den moorähnlichen kohlenstoffreichen Böden eine wichtige Klimafunktion zu. Moorböden erfüllen die natürlichen Bodenfunktionen nach § 2 des Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) in besonderem Maße. Als Ausgleichskörper im Wasserkreislauf und als Filter und Puffer für Schadstoffe übernehmen Moor- und moorähnliche Böden darüber hinaus wichtige Funktionen in den jeweiligen Ökosystemen. Im natürlichen Zustand sind Moorböden zudem Sonderstandorte für naturnahe Vegetation und haben darüber hinaus eine besondere Bedeutung als Archive der Natur- und Kulturgeschichte. Die BK50-Moor stellt eine wichtige Datengrundlage für die Berücksichtigung von Moorböden sowie mooranverwandten Böden bei Planvorhaben in Baden-Württemberg dar. Des Weiteren können diese Daten bei moorschutzfachlichen und moorrelevanten Fragestellungen aus den Bereichen des Natur- und Klimaschutzes sowie der Landwirtschaft zur Identifikation und Abgrenzung der genannten Böden im mittleren Maßstabsbezug genutzt werden. Die moorbodenkundlichen Daten der BK50-Moor stellen eine überarbeitete Fassung der Historischen Moorkarte Baden-Württemberg der LUBW, mit klarem Fokus auf der bodenkundlichen Klassifizierung der entwickelten Bodentypen, dar. Anders als in der Historischen Moorkarte der LUBW umfasst die BK50-Moor die ganze Bandbreite der humosen Grundwasserböden. Sie veranschaulicht die Bodenwasserverhältnisse um den eigentlichen Moor- bzw. überdeckten Torfkörper. Die Legendeinheiten, die nicht klar Hoch- und/oder Niedermooren zugewiesen werden, decken teils eine weitere Spanne von vergesellschafteten Grund- und Stauwasserböden ab. Die Geometriedaten werden mit Angaben zum Bodentyp, zum Ausgangsmaterial der Bodenbildung sowie zusätzlich mit einem PDF-Datenblatt beschrieben.
<p> <p>Der Klimawandel wirkt auf unterschiedliche Weise in vielen Sektoren. Klimawirkungsketten machen komplexe Zusammenhänge sichtbar, ermöglichen eine systematische Analyse und zeigen kritische Punkte für Anpassung auf. Für die nächste Klimarisikoanalyse des Bundes 2028/29 hat das UBA die Klimawirkungsketten überarbeitet. Sie bieten allen Akteuren einen Ausgangspunkt für eigene Klimarisikoanalysen.</p> </p><p>Der Klimawandel wirkt auf unterschiedliche Weise in vielen Sektoren. Klimawirkungsketten machen komplexe Zusammenhänge sichtbar, ermöglichen eine systematische Analyse und zeigen kritische Punkte für Anpassung auf. Für die nächste Klimarisikoanalyse des Bundes 2028/29 hat das UBA die Klimawirkungsketten überarbeitet. Sie bieten allen Akteuren einen Ausgangspunkt für eigene Klimarisikoanalysen.</p><p> <p>Die Folgen des Klimawandels sind weitreichender, als Schlagzeilen über steigende Temperaturen es vermuten lassen. Die klimatischen Veränderungen wirken auf zahlreiche Sektoren direkt, indem sie natürliche Ressourcen beeinträchtigen, aber auch die menschliche Gesundheit sowie Gebäude, Infrastrukturen und Materialien. Das Beispiel Hitze und Trockenheit zeigt, wie breit die Betroffenheit der Sektoren sein kann: Böden trocknen aus und Flusspegel sinken. Auf Äckern verdorren die Pflanzen. Wälder leiden, denn Bäume werden durch Trockenheit anfälliger für Schädlinge. Die Hitze beeinträchtigt die Konzentration und die körperliche Leistungsfähigkeit in Schulen und am Arbeitsplatz. In Krankenhäusern werden Menschen wegen Kreislaufproblemen behandelt. </p> <p>Gleichzeitig interagieren diese Effekte in den eng verknüpften natürlichen, sozialen und wirtschaftlichen Systemen. So kann eine klimatische Veränderung weitreichende, <strong>kaskadierende Folgen</strong> nach sich ziehen. Insbesondere die Folgen für natürliche Systeme wie Boden, Wasserhaushalt und Ökosysteme bleiben nicht auf die Natur beschränkt (siehe Abbildung oben). Anhaltendes Niedrigwasser auf den Binnenwasserstraßen etwa beeinträchtigt die Schifffahrt, da Frachtschiffe nur noch mit reduzierter Ladung fahren können. Die Folge sind Verzögerungen in den Lieferketten und steigende Kosten für Transport und anschließende Produktionsprozesse mit entsprechenden wirtschaftlichen Einbußen. So beeinflusst die direkte physische Betroffenheit der natürlichen Systeme indirekt auch die wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Systeme. </p> <p>Einzelne Sektoren sind potenziell unterschiedlich betroffen, je nach Standort und Systemeigenschaften. Wie stark Hitze und Trockenheit sich auf landwirtschaftliche Kulturen auswirkt, hängt etwa von Standort, Bodeneigenschaften, Sorte und Anbaumethoden ab.</p> <p>Klimarisiken betreffen also gleichzeitig <strong>vielfältige Sektoren</strong> und eine <strong>Vielzahl von Einflussgrößen</strong> bestimmt ihr Ausmaß. Hinzu kommt, dass Kaskadeneffekte entstehen können. Diese Komplexität stellt alle Akteure der Klimaanpassung – von Landes- und Kommunalverwaltungen sowie Trägern weiterer öffentlicher Aufgaben bis hin zu Unternehmen – vor große Herausforderungen: Mit welchen Klimarisiken müssen sie sich angesichts der vielfältigen Einflüsse und Wirkzusammenhänge auseinandersetzen? Und wie können diese Zusammenhänge bei der Planung von Maßnahmen berücksichtigt werden?</p> Klimatischer Einfluss, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/exposition">Exposition</a>, <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/sensitivitaet">Sensitivität</a>: Wie Wirkung entsteht <p>Um diese komplexen Zusammenhänge zu betrachten, eignen sich sogenannte <strong>Klimawirkungsketten (engl. „impact chains“)</strong>. Klimawirkungsketten stellen die Folgen des Klimawandels als Ursache-Wirkungs-Beziehungen dar, indem sie weitere Einflussfaktoren und mögliche Interaktionen berücksichtigen. Das Konzept hilft, mögliche <strong>Auswirkungen von Klimaveränderungen auf Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft</strong> zu erfassen und darzustellen.</p> <p>Eine Klimawirkungskette beschreibt in drei Schritten, wie der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawandel">Klimawandel</a> zu Risiken für Gesellschaft, Wirtschaft oder Umwelt führen kann (siehe folgende Abbildung). Der erste Baustein ist der <strong>klimatische Einfluss (engl. climate hazard)</strong> selbst – wie Hitze, Trockenheit oder <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/starkregen">Starkregen</a>. Der zweite Baustein ist die räumliche <strong>Exposition (engl. exposure)</strong>. Dieser beschreibt, welche Systeme dem klimatischen Einfluss ausgesetzt sein können, etwa Gebäude, landwirtschaftliche Flächen oder Ökosysteme. Doch selbst wenn ein System betroffen ist, entsteht daraus nicht automatisch ein Risiko. Dafür ist die <strong>Sensitivität des Systems (engl. sensitivity oder vulnerability) </strong>entscheidend. Dieser dritte Baustein beschreibt Faktoren, die beeinflussen, ob ein System mehr oder weniger empfindlich auf einen klimatischen Einfluss reagiert.</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/system/files/image/Ansatzpunkte%20Anpassungskapazit%C3%A4t.jpg"> </a> <strong> Klimarisiken ohne Anpassung entstehen durch klimatischen Einfluss, Sensitivität und Exposition. </strong> Quelle: KWRA 2021 </p><p> <p>Eine Klimawirkungskette zeigt darüber hinaus auf, welche <strong>Beziehungen zwischen den einzelnen Klimawirkungen </strong>bestehen. Die Pfeilverbindungen stellen dar, wie ökologische, technische oder wirtschaftliche Prozesse dazu führen, dass sich ein klimatischer Einfluss Schritt für Schritt ausbreitet. Damit lässt sich strukturieren und nachvollziehen, wo Klimarisiken entstehen und wie sie sich in andere Systeme übertragen und verstärken können. Indem Klimawirkungen in Wirkungsketten betrachtet werden, können damit auch zunächst verdeckte oder unterschätze <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimafolgen">Klimafolgen</a> sichtbar werden.</p> Wann wird ein Ereignis zu einem Risiko? Klimawirkungsketten in Risikoanalyse und Anpassung <p>Klimawirkungsketten sind eine <strong>zentrale Methode für Klimarisikoanalysen.</strong> Sie helfen zunächst dabei, komplexe Zusammenhänge zu sammeln und zu strukturieren. Bei der Analyse dienen sie als eine Art Landkarte für mögliche Klimawirkungen, deren Einflussfaktoren und Zusammenhänge. Auf diese Weise helfen die Wirkungsketten dabei, die Analyse zu strukturieren – von der Prioritätensetzung bis hin zur Operationalisierung jeder einzelnen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/klimawirkung">Klimawirkung</a> mittels Daten, Literatur und Facheinschätzungen. Sie ermöglichen es, Klimarisikoanalysen systematisch durchzuführen, zu interpretieren und nachzuvollziehen. Dabei können quantitative und qualitative Informationen gleichermaßen berücksichtigt werden.</p> <p>Klimawirkungsketten geben zudem <strong>Hinweise, wo Anpassungsmaßnahmen besonders wirksam sein könnten</strong>. Denn indem sie übersichtlich darstellen, wie komplexe Faktoren bei der Entstehung einer Klimawirkung zusammenspielen, machen sie mögliche Eingriffspunkte entlang der Kette sichtbar. Der Ansatz verschiebt damit den Blick von der Frage „Welche Klimafolgen könnten auftreten?“ zur Frage <strong>„Welche Prozesse und Bedingungen führen dazu, dass ein Ereignis zu einem Risiko wird?“</strong>. Wenn etwa durch Dürren Ernten geringer ausfallen, könnten Maßnahmen an verschiedenen Stellen ansetzen. Durch Bewässerungssysteme kann die Wasserversorgung der Pflanzen verbessert werden. Die Wahl dürreresistenter Sorten und Kulturen kann dafür sorgen, dass die Pflanzen Trockenheit besser überstehen. Gezielter Humusaufbau kann den Wasserrückhalt im Boden verbessern. Nicht zuletzt kann ein Betrieb den Anbau und das Betriebsmodell diversifizieren, um den Verlust einzelner Kulturen abzupuffern.</p> Jetzt veröffentlicht: Überarbeitete Klimawirkungsketten der Klimarisikoanalyse für Deutschland 2028/29 <p>Klimawirkungsketten wurden vom Umweltbundesamt <strong>erstmals in der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/vulnerabilitaetsanalyse">Vulnerabilitätsanalyse</a> 2015</strong> als methodisches Grundgerüst eingesetzt und im Zuge der Klimawirkungs- und Risikoanalyse 2021 weiterentwickelt. Strukturiert nach den Handlungsfeldern des Klimaanpassungsgesetzes bilden die Klimawirkungsketten die Folgen des Klimawandels für Deutschland ab. </p> <p>In Vorbereitung der nächsten Klimarisikoanalyse für Deutschland 2028/29 wurden die Klimawirkungsketten der Vorgängeranalyse vereinfacht. Ähnliche Klimawirkungen, die bislang separat betrachtet wurden, sind nun in <a href="https://www.umweltbundesamt.de/dokument/klimawirkungsketten-umweltbundesamt-2026"><strong>aggregierten Klimawirkungen</strong></a> zusammengefasst und neu benannt. Dabei wurden die ehemals alleinstehenden Klimawirkungen überarbeitet. Als Teilaspekte der aggregierten Klimawirkung bleiben sie für die Analyse erhalten. Weiterhin wurden einzelne neue Klimawirkungen ergänzt. Diese Überarbeitung soll die anstehende Klimarisikoanalyse 2028/29 schlanker und übersichtlicher gestalten. Gleichzeitig bleibt der Überblick über alle relevanten Klimawirkungen und deren Einflussgrößen erhalten.</p> <p>Die Klimawirkungsketten der Klimarisikoanalyse des Bundes 2028/29 bieten für Klimarisikoanalysen anderer Akteure einen hilfreichen Ausgangspunkt. Klimawirkungsketten können grundsätzlich als <strong>flexibles Werkzeug</strong> für solche Analysen erstellt und angepasst werden. Ihr Fokus und der Detailgrad der Ausgestaltung hängen vom Betrachtungsgegenstand und Kontext ab. Das bedeutet, dass sich die Inhalte und Faktoren der Klimawirkungsketten in Abhängigkeit von der betrachteten Branche oder Region stark unterscheiden können. Um Klimawirkungsketten zu erarbeiten, bietet sich eine <strong>partizipative Herangehensweise</strong> oder eine Umsetzung im Team an. Dies ermöglicht es, viele Perspektiven auf Auswirkungen und Interaktionen zu berücksichtigen. Weitere Hinweise zur Erstellung und Anwendung von Klimawirkungsketten als Teil einer Klimarisikoanalyse sind im Leitfaden<em> </em><a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/klimarisikoanalysen-auf-kommunaler-ebene">Klimarisikoanalysen auf kommunaler Ebene</a> enthalten.</p> <p><strong>Autorin: </strong>Johanna Siebenlist (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>)</p> <p><em>Dieser Artikel wurde als Schwerpunktartikel im Newsletter Klimafolgen und Anpassung Nr. 101 veröffentlicht. </em><a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/newsletter"><em>Hier</em></a><em> können Sie den Newsletter abonnieren.</em></p> <p> </p> </p><p> </p><p>Informationen für...</p>
Soil microorganisms can mobilize and immobilize phosphorus (P), and therefore strongly affect the availability of P to plants. In this project we hypothesize that the ratio of labile P to microbial P increases during the transition from acquiring to recycling ecosystems. Microbial and plant P uptake will be studied with 33P that will be quantified in microbial and plant biomass as well as in lipids. To what extent microorganisms immobilize and mobilize P during decomposition of soil organic matter will be explored with a 14C/33P labeled monoester. Seasonal dynamics of actual and potential P mineralization (33P dilution and phosphatase activity), and microbial P immobilization will be studied with soils of the transition from acquiring to recycling ecosystems. The contribution of litter-derived P will be explored in a litter exclusion experiment in the field. Spatial patterns of microbial and plant P mineralization in the rhizosphere will be explored by analyses of areas of high acid and alkaline (=microbial-derived) phosphatase activity by soil zymography, and their relations with areas of high rhizodeposition (14C imaging). In conclusion, we will analyse mechanisms of actual and potential microbial P mineralization and immobilization, localization, and consequences for P uptake by plants.
Böden sind als Standort für Pflanzen und Lebensraum für eine Vielzahl von Mikroorganismen ein integraler Bestandteil von Ökosystemen. Das Kernprojekt Boden stellt grundlegende Daten über Bodeneigenschaften und Bodenfunktionen bereit. Wir organisieren zudem koordinierte Bodenprobenahmen auf den Experimentier-Flächen (EP) und beteiligen uns an der Synthese in den Biodiversitäts Exploratorien (BE). Im Vordergrund steht dabei die Fragestellung, wie sich Landnutzung und Biodiversität auf den Eintrag, die Speicherung und die Stabilität von Kohlenstoff und Nährstoffen im Boden auswirken. In der vergangenen Projektphase der BE haben wir 2017 die koordinierte Bodenprobenahme auf allen EP wiederholt und grundlegende Bodenparameter für weitere Projekte zur Verfügung gestellt. Wir haben zudem das Monitoring des Streufalls auf allen Waldflächen fortgesetzt. Wir konnten zeigen, dass der Streufall in den ungenutzten Wäldern größer als in genutzten Wäldern war, wozu insbesondere die größere Menge an Zweigen, Ästen und Früchten im ungenutzten Wald beitrug. Die Umsatzzeiten von Kohlenstoff in der organischen Auflage zeigen, dass diese sowohl durch den Standort (z.B. pH Wert, Nährstoffverfügbarkeit) als auch durch die Qualität der Streu beeinflusst werden. Der Abbau von organischer Substanz wurde auf allen Experimentier-Flächen in situ durch Messung der Bodenatmung bestimmt. Durch die Trockenheit im Sommer 2018 waren die gemessenen Bodenatmungsraten gering. Trotzdem konnten im Wald Effekte der Untersuchungsregion, der Landnutzung und der Hauptbaumart nachgewiesen werden. Die Nährstoffauswaschung wurde mit Austauscherharzen im Jahr 2018/19 kumulativ bestimmt, so dass die Analyse noch nicht abgeschlossen ist. In der kommenden Projektphase werden wir das Bodenmonitoring auf allen EP fortsetzen. In enger Kooperation mit anderen Projekten werden wir eine weitere Bodenprobenahme auf allen 300 EP organisieren. Diese Probenahme wird dann auch die neu etablierten Wald- und Grünlandexperimente einschließen. Auf allen Flächen werden wir grundlegende Bodeneigenschaften und Indikatoren für die Bodenqualität bestimmen, auch um die Vergleichbarkeit der neuen Versuchsflächen mit den bisherigen Untersuchungsflächen (den Kontrollflächen) sicherzustellen. Wir werden das Bodenprobenarchiv sowie das Streufall-Monitoring in den BE fortführen. Da die zentrale Frage des Waldexperiments ist, inwiefern ein Lückenschlag durch geänderte Resourcenverfügbarkeit die Biodiversität beeinflusst, werden wir in den neu etablierten Lücken sowohl den Streueintrag, als auch die Nährstoffverfügbarkeit im Boden bestimmen. Wir werden überprüfen, ob diese Änderungen in der Nährstoffverfügbarkeit durch den Abbau von organischer Bodensubstanz bedingt werden. Dazu werden wir die Bodenatmung, Enzymaktivitäten, den Streuabbau und die Aktivität der Bodenfauna bestimmen. Zusätzlich zu unseren bisherigen Synthese-Aktivitäten werden wir dann zur gemeinsamen Bewertung des Waldexperimentes beitragen.
Die Menschheit steht vor der enormen Herausforderung, die landwirtschaftliche Produktivität für eine schnell wachsende Bevölkerung zu steigern und gleichzeitig den ökologischen Fußabdruck auf unsere Ökosysteme zu verringern. Der Einsatz organischer Düngemittel zur Steigerung der Pflanzenproduktivität führt jedoch dazu, dass aufgrund des massiven Verbrauchs in der Viehzucht große Mengen an Antibiotika in landwirtschaftliche Böden gelangen. Trotz intensiver Forschung über den biologischen Abbau und die Auswirkungen von Antibiotika auf bakterielle Gemeinschaften in Boden-Pflanze-Systemen gibt es noch immer spezifische Wissenslücken, die geschlossen werden müssen, um die ökologischen Risiken von Antibiotika besser einschätzen zu können. ANTIRESIST verfolgt zwei Ziele: Erstens, verallgemeinerbare Ergebnisse aus bestehenden, weltweit verteilten Studien zu erhalten, und zweitens, die bisherigen Herausforderungen im Forschungsfeld durch sensitive und hochauflösende Messungen auf Einzelzellebene zu überwinden. Um diese Ziele zu erreichen, schlage ich vor: 1) Meta-Analysen durchzuführen, die eine quantitative Synthese des vorhandenen Wissens liefern und die Identifizierung von Faktoren ermöglichen, die die Auswirkungen von Antibiotika auf die bakterielle Vielfalt und die Prävalenz von Antibiotikaresistenzen in Boden-Pflanzen-Systemen modulieren; 2) ein auf der Stoffwechselaktivität einzelner Zellen basierenden Ansatz mit phylogenetischer Identifizierung zu kombinieren, um die Biotransformation eines Modellantibiotikums und dessen Auswirkungen auf die Aktivität von Boden- und Pflanzenmikrobiomen besser aufgelöst betrachten zu können; und 3) ein kontrolliertes Gewächshausexperiment durchzuführen, um die bisher völlig unbekannten Auswirkungen des Antibiotikums auf die vom Pflanzenmikrobiom vermittelte Immunität gegen einen parasitären Fadenwurm zu untersuchen sowie bakterielle Schlüsselakteure zu identifizieren. Durch die Wiederverwendung vorhandenen Wissens, die Berücksichtigung von Heterogenitäten in der Verteilung und Aktivität der Bakteriengemeinschaften und die Untersuchung von Kaskadeneffekten auf die Pflanzengesundheit schafft ANTIRESIST die Grundlage für die Entwicklung neuer Hypothesen und kann zur Risikobewertung von Antibiotikarückständen in Agrarökosystemen beitragen.
Ziel des Projektes ist ein Verständnis der Entwicklung mikrobieller Gemeinschaften in Böden, vom ersten Auftreten bis zu komplexen Netzwerken. Mikroorganismen nehmen entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung von Böden unter extremen Bedingungen. Veränderungen der Umwelt, etwa Nährstoffzunahme oder Temperaturanstieg, führen unmittelbar zu Veränderungen in den mikrobiellen Gemeinschaften. Antarktische Böden sind wegen ihres sehr geringen Nährstoffgehaltes empfindliche Ökosysteme; sie gelten als sehr gute Zeiger von Umweltveränderungen. Unsere zentrale Arbeitshypothese beinhaltet, dass prokaryotische Mikroorganismen die Entwicklung von Bodenlebensräumen in der Antarktis in Gang setzen und anschließend ein komplexes Netzwerk unterschiedlicher pro- und eukaryotischen Mikroorganismen entsteht, das auf der Basis unterschiedlicher Funktionen innerhalb des Netzwerkes schließlich zur stabilen Etablierung des Bodenhabitats führt. Eukaryotische Algen könnten bereits als Pioniere in frühen Sukzessionsstadien auftreten. Zum Testen der Hypothesen wird das Projekt wird die Expertise von Universität Göttingen und GFZ Potsdam zusammenzuführen. Wir werden bereits vorhandene Sedimentproben aus fünf Transsekten an Gletscherresten arider eisfreier Oasen der Ostantarktis (Larsemann-Berge, Prydz Bucht) untersuchen. Eine umfassende Analyse physiko-chemischer Parameter der Proben ist dabei Voraussetzung, die mikrobielle Diversität in Bezug zu geochemischen Variablen setzen zu können. Aufgrund der extremen Nährstoffarmut und Abgeschiedenheit des Untersuchungsgebietes erwarten wir eine erhebliche Anzahl noch unbekannter Arten in unseren Untersuchungsgebieten, die eine wertvolles Potential für biotechnologischer Anwendungen bergen können. Wir erweitern das Entfernung-steht-für-Zeit-Konzept von Chronosequenzen um den Mikromaßstab durch Vergleiche zwischen extrazellulärer und intrazellulärer DNA von Mikroorganismen. Durch den Einsatz einer neuartigen Methode zur DNA-Extraktion wird eine genaue Unterscheidung zwischen vergangenen (fossilen) und lebenden mikrobiellen Gemeinschaften erreicht. Beide DNA-Pools dienen zum Erfassen der taxonomischen Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften auf Artniveau. Durch ultratiefe Sequenzierung (Deep Sequencing; Illumina Miseq) anhand zweier unterschiedlich variabler rRNA Genabschnitte wird eine Auflösung auf dem Artniveau erreicht. Das ist wichtig um für die Entwicklung früher Bodenökosysteme maßgebliche Spezies-gebundene Interaktionen innerhalb mikrobieller Gemeinschaften über die Grenzen taxonomischer Abteilungen und Domänen hinweg aufdecken zu können. Mit Analysen funktioneller Gene werden Struktur- und Funktionsbeziehungen zwischen pro- und eukaryotischen Mikroorganismen in Stoffflüssen des Kohlen- und Stickstoffs erfasst. Schließlich werden nach Abschätzen relativer Abundanzen der einzelnen Organismen- und Funktionsgruppen durch quantitative qPCR Spezies-Interaktionen zur mikrobiellen Produktivität abgeleitet.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 211 |
| Europa | 9 |
| Land | 45 |
| Weitere | 28 |
| Wirtschaft | 1 |
| Wissenschaft | 76 |
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| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 5 |
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| Förderprogramm | 169 |
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| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 93 |
| Offen | 186 |
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| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 207 |
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| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 4 |
| Bild | 16 |
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| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 280 |
| Lebewesen und Lebensräume | 280 |
| Luft | 212 |
| Mensch und Umwelt | 280 |
| Wasser | 209 |
| Weitere | 280 |