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Quantified community composition of aquatic insect larvae with urbanization and environmental parameters in artificial microhabitats, Salzburg, June-August 2021

Urbanization affects ecological communities but urban ecology has mostly focused on large and charismatic species. Water-filled tree holes and other ephemeral small standing waters in cities constitute unique but inconspicuous breeding habitats for a range of insects. Their biodiversity is not well known and how their communities respond to increased urbanization in particular, has rarely been studied. Using a Citizen Science Project, we investigated how urbanization (measured as imperviousness, human population density and altered temperature), additional environmental parameters (pH, electric conductivity) and detritus serving as a food source affected larval insect communities in artificial aquatic microhabitats. We found that these habitats were colonized quickly by a range of insect taxa. Their community abundance, richness and decomposition rates were largely stable across different levels of urbanization. Fine detritus content increased larval abundance. Community composition shifted strongly with urbanization. The most abundant and frequent species in our study, the exotic mosquito species Aedes japonicus, responded negatively to imperviousness. Aquatic microhabitats could be shown to be important habitats for aquatic insects in cities. However, their community composition may change with increased urbanization. As our results showed, exotic species such as mosquitoes may dominate the communities in these habitats. In the case of vector species, high abundances may affect human and animal health via increased pathogen transmission. Therefore, we suggest raising awareness about potential risks of these habitats and possible measures preventing the establishment and spread of harmful species, while still supporting native biodiversity in urban spaces.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Teilprojekt: Der ökonomische Kompromiss zwischen Wurzelhaaren und extraradikalen Mykorrhizahyphen entlang eines Landnutzungsgradienten (HAIRphae)

Die Ökonomie von Pflanzen wird als Kompromiss zwischen Nährstoffaufnahme und -erhalt angesehen. Wurzeln sind in unserem Verständnis der gesamten Pflanze jedoch immer noch unterrepräsentiert. Wurzeltraits scheinen aufgrund ihrer Interaktion mit Bodenbiota multidimensional zu sein. Kompromisse zwischen der Investition in die Oberfläche der Wurzel bzw. der arbuskulären Mykorrhiza Pilze (AMF) wurden bislang anhand der spezifischen Wurzellänge untersucht. Allerdings sind auch Wurzelhaare dafür bekannt die Phosphoraufnahme zu erhöhen. Diese sind bislang in Konzepten der Wurzelökonomie nicht enthalten. In Gewächshausversuchen zeigte sich, dass Wurzelhaarlänge und -häufigkeit negativ mit der AMF-Kolonisation korrelieren. Dieser Gradient zwischen einer Strategie zur Vergrößerung der Wurzelhaaroberfläche und der AMF-Symbiose erwies sich als unabhängig von der spezifischen Wurzellänge, was auf eine bislang unberücksichtigte Varianz in Wurzeltraits hindeutet. Studien zeigen, dass die AMF-Oberfläche - gemessen als extraradikale Hyphenlänge - mit der Landnutzungsintensität zunimmt, wobei die Bodennährstoff-Stöchiometrie einen Einfluss haben könnte. Daher sind zur Untersuchung der Komplexität des Wurzel-Pilz-Oberflächen-Gradienten Daten von Flächen mit unterschiedlichen Böden erforderlich. In diesem Projekt möchte ich das Konzept eines Wurzel-Pilz-Oberflächen-Gradienten unter Beachtung von Wurzelhaaren und extraradikalen Hyphen erstmals testen. Ich werde Individuen der dominantesten Pflanzenarten im Feld (VIP-Ebene) entlang eines Landnutzungsgradienten untersuchen. Dabei gehe ich von einer Verlagerung hin zu AMF Oberfläche mit zunehmender Landnutzungsintensität aus. Aufgrund von Artenüberschneidungen zwischen den Feldern werde ich sowohl inter- als auch intraspezifische Muster testen können. Die AMF-Gemeinschaft in der Rhizosphäre wird analysiert, um zu testen, ob Veränderungen in der Hyphenlänge auf Veränderungen der AMF-Lebensgemeinschaft zurückzuführen sind. In einem mechanistischen Gewächshausexperiment wird die direkte Wirkung der Bodennährstoff-Stöchiometrie untersucht. Die AMF-Gemeinschaft in der Rhizosphäre sowie der Wurzel soll analysiert werden, um Veränderungen der AMF-Lebensgemeinschaft sowie die Plastizität von Pilzarten bei der Biomasseallokation zu testen. Die Daten werden mit morphologischen, anatomischen und chemischen Wurzeltraits aus früheren Projekten der Biodiversitäts-Exploratorien kombiniert, um die Erkenntnisse in bestehende pflanzenökonomische Konzepte zu integrieren. Der Rahmen der Exploratorien ermöglicht es, dieses verbesserte Verständnis von Wurzeltraits mit Ökosystemprozessen wie Pflanzenproduktivität, Nährstoffkreisläufen oder Bodenaggregation zu verbinden. Dieses Projekt wird das mechanistische Verständnis von Wurzelökonomie verbessern und dazu beitragen, deren Bedeutung für die Vorhersage von Veränderungen in Pflanzengemeinschaften und Ökosystemen bei zunehmender Landnutzung und globalem Wandel zu untersuchen.

Höhenstrahlung beim Fliegen

Höhenstrahlung beim Fliegen Das Ausmaß der zusätzlichen Strahlenexposition beim Fliegen hängt vor allem von der Flugdauer, der Flughöhe, der Flugroute und der Sonnenaktivität ab. Ein Flug von Frankfurt nach New York und zurück führt zu einer durchschnittlichen effektiven Dosis von ca. 120 Mikrosievert ( µSv ). Für Gelegenheitsflieger ist die zusätzliche Strahlenexposition durch das Fliegen sehr gering und gesundheitlich unbedenklich; das gilt auch für Schwangere und Kleinkinder. Viele Menschen reisen - privat oder geschäftlich - zu ihren entfernten Zielen mit dem Flugzeug. Diese fliegen oft in Höhen und geografischen Breiten, in denen deutlich mehr Strahlung auf den Menschen einwirkt als an der Erdoberfläche. Eine effektive Abschirmung dieser Höhenstrahlung ist kaum möglich, da sich das Gewicht des Flugzeugs durch das dafür notwendige Abschirmmaterial derart erhöhen würde, dass ein Abheben nicht mehr möglich wäre. Wie kommt es zur Strahlenexposition ? Die Erde ist ständig einem Strom von hochenergetischen atomaren Teilchen ausgesetzt, die aus den Tiefen des Kosmos stammen (kosmische Strahlung ) und mit den Bestandteilen der Atmosphäre kollidieren, wobei sie neue atomare Teilchen mit hohen Energien erzeugen. Die Gesamtheit dieser Teilchen bildet die sogenannte Höhenstrahlung . Auf ihrem Weg zur Erdoberfläche wird die Höhenstrahlung mit zunehmender Dichte der Atmosphäre schwächer. Ein zusätzlicher Schutz vor der Höhenstrahlung kommt vom sogenannten "Sonnenwind", der einen Teil der kosmischen Strahlung von unserem Sonnensystem ablenkt. Diese Sonnenaktivität ändert sich nahezu regelmäßig in einem Zyklus von etwa elf Jahren. Je größer die Sonnenaktivität ist, desto geringer ist die Höhenstrahlung und umgekehrt. Auch das Magnetfeld der Erde lenkt einen Teil der kosmischen Strahlung von der Erdatmosphäre ab. Diese Abschirmung wirkt am stärksten am Äquator, in den nördlichen und südlichen Polregionen ist sie am schwächsten. Das Ausmaß der zusätzlichen Strahlenexposition beim Fliegen hängt somit vor allem von der Flugdauer, der Flughöhe, der Flugroute und der Sonnenaktivität ab. Vergleich mit der natürlichen Strahlenexposition Am Boden ist der Mensch neben dem verbleibenden Teil der Höhenstrahlung auch der Strahlung natürlicher radioaktiver Stoffe , hauptsächlich aus dem Bodengestein der Erdkruste, ausgesetzt. In Deutschland beträgt die gesamte effektive Dosis aus dieser natürlichen Strahlenexposition im Mittel etwa 2.100 Mikrosievert ( µSv ) pro Jahr. Je nach Aufenthaltsort schwankt der tatsächliche Wert zwischen etwa 1.000 und 10.000 Mikrosievert ( µSv ) pro Jahr. Ein Flug von Frankfurt nach New York und zurück führt zu einer durchschnittlichen effektiven Dosis von ca. 120 Mikrosievert . Durch eine solche Transatlantikreise erhöht sich die mittlere jährliche Strahlenexposition für eine Person in Deutschland also um zirka fünf Prozent. Höhenstrahlung und Gesundheitsrisiko Für Gelegenheitsflieger, wie es die meisten Urlaubsflieger sind, ist die zusätzliche Strahlendosis durch das Fliegen und das damit verbundene zusätzliche Gesundheitsrisiko durch Höhenstrahlung gering. Jede zusätzliche Strahlenexposition birgt dennoch ein gewisses Risiko, insbesondere auch für Schwangere und Kleinkinder.Wer einen Flug plant, sollte somit die Notwendigkeit und Risiken der Flugreise für sich persönlich abwägen, insbesondere bei einer bestehenden Schwangerschaft, und ggf. alternative Verkehrsmittel in Betracht ziehen. Effektive Dosis durch Höhenstrahlung auf ausgewählten Flugrouten Route Dosisbereich* [ µSv ] Frankfurt - Las Palmas de Gran Canaria 10 - 18 Frankfurt - Johannesburg 18 - 30 Frankfurt - New York 32 - 75 Frankfurt - Rio de Janeiro 17 - 28 Frankfurt - Rom 3 - 6 Frankfurt - San Francisco 45 - 110 Frankfurt - Santo Domingo (Dom. Rep.) 30 - 65 Frankfurt - Singapur 28 - 50 Frankfurt - Tokyo 45 - 110 * Die Schwankungsbreite geht hauptsächlich auf die Einflüsse von Sonnenzyklus und Flughöhe zurück. Fliegendes Personal oder berufliche "Vielfliegende" können, vor allem wenn sie häufig Langstrecken auf den nördlichen Polrouten fliegen, Strahlendosen erhalten, die durchaus vergleichbar sind mit Dosiswerten in Berufsgruppen, die ionisierende Strahlung einsetzen oder mit radioaktiven Quellen umgehen. Einige Studien deuten darauf hin, dass das fliegende Personal einem leicht erhöhten Gesundheitsrisiko ausgesetzt sein könnte. Ein klarer wissenschaftlicher Zusammenhang zwischen Höhenstrahlung und einer erhöhten Krebsrate ist jedoch bisher nicht belegt. Das Strahlenschutzgesetz sieht deshalb für das fliegende Personal die gleiche rechtlich abgesicherte Strahlenschutzüberwachung vor, wie für alle anderen Personen, die beruflich einer Strahlenexposition ausgesetzt sind. Fliegendes Personal, welches jährlich eine höhere effektive Dosis als 1.000 Mikrosievert ( µSv ) durch Höhenstrahlung erhalten kann, muss überwacht werden. Für diese Überwachung wird die Strahlendosis des fliegenden Personals mit speziellen, vom Luftfahrt-Bundesamt zugelassenen, Computerprogrammen berechnet. Die berechneten Dosiswerte werden dann für die personenbezogene berufliche Strahlenschutzüberwachung von den Fluggesellschaften über das Luftfahrt-Bundesamt an das Strahlenschutzregister im Bundesamt für Strahlenschutz gemeldet. Stand: 23.09.2026

Biologische Indikation von Schadstoffen (Ozon, Kohlenwasserstoffe, Schwermetalle) bzw. Umweltveraenderungen

Die Anzeige von biotischen oder abiotischen Umwelt-Standortfaktoren durch biologische Systeme (Organismen, Population, Lebensgemeinschaft) wird als Bioindikation bezeichnet. Bioindikatoren im engeren Sinne sind dabei Organismen oder Organismengemeinschaften, die auf Schadstoffbelastungen mit Veränderungen ihrer Lebensfunktionen antworten bzw. den Schadstoff akkumulieren. Die Indikation der natürlichen Standortverhältnisse wird bewusst ausgeschlossen. Im Rahmen dieses Projektes wurden bzw. werden folgende Themen bearbeitet: - Ökosystemares Biomonitoring-Programm in der Region Biebesheim. - Indikation von Luftbelastungen mittels Weidelgraskulturen in den hessischen Belastungsgebieten. - Biomonitoring-Programm zur Auswirkung von Katalysatoremissionen (Autoabgase) auf die Vegetation. - Indikation der Belastung durch organische Luftinhaltsstoffe mittels Grünkohl und klonierten Fichten. - Vegetationskundliche Untersuchungen von extensiv genutzten Dauergrünlandflächen in Hessen.

Artengemeinschaften von Nachtfaltern in mitteleuropäischen Waldökosystemen

Nachtfalter stellen ein sehr artenreiches Segment der herbivoren Insekten in allen terrestrischen Ökosystemen dar. Durch die enge Verflechtung mit den Nahrungspflanzen ihrer Larven reagieren Nachtfalter empfindlich auf Veränderungen der Artenzusammensetzung und Struktur der Vegetation in ihren Habitaten. Zugleich lassen sich Nachtfalter durch Lichtfänge bzw. Anlockung mit Fruchtködern systematisch und standardisiert erfassen. Wir untersuchen an mehreren taxonomischen Gruppen (besonders Noctuoidea, Geometroidea, Pyraloidea) im Vergleich, wie stark sich die Artengemeinschaften der Nachtfalter in unterschiedlichen Waldökosystemen voneinander unterscheiden, welche Gruppen als Indikatoren besonders geeignet sind und ob sich die Nachtfalter-Taxozönosen temperater Ökosysteme von solchen tropischer Wälder grundlegend unterscheiden. Darüber hinaus benutzen wir die empirischen Daten aus den Aufsammlungen, um unterschiedliche Methoden der Quantifizierung von 'Biodiversität' zu evaluieren und methodische Standards für tierökologische Habitatbeurteilungen zu erarbeiten.

Forschergruppe (FOR) 5375: Erhöhung der strukturellen Diversität zwischen Waldbeständen zur Erhöhung der Multidiversität und Multifunktionalität in Produktionswäldern, Teilprojekt SP2: Volatilom und Symbiose

Alle Organismen emittieren flüchtige organische Komponenten (VOCs), welche zu dem Volatilom in ihrer Umwelt beitragen. Deshalb wird angenommen, dass das Volatilom die Diversität der lokalen Artengemeinschaft wiederspiegelt. Einige dieser flüchtigen Komponenten werden für die chemische Kommunikation oder für chemische Erkennungsprozesse verwendet, andere Komponenten sind repellent und signalisieren Gefahr an den Empfänger. Obwohl wir wissen wie bedeutsam die VOCs für ökologische Interaktionen sind, wurden bislang nur wenige Studien durchgeführt, um die Bedeutung eines kompletten Volatiloms für die Artenzusammensetzung zu verstehen.Borken- und Ambrosiakäfer sind artenreiche Gruppen in den Wäldern Deutschlands und bekannt dafür chemische Merkmale und Signale zum Auffinden von Paarungspartnern, von assoziierten Pilzsymbionten und von geeigneten Wirtsbäumen zur Eiablage zu nutzen. Deshalb sind diese speziellen Gruppen von holzbewohnenden Käfern ein perfektes Model, um den Einfluss des Volatiloms auf die Anwesenheit der lokalen Artengemeinschaft zu verstehen, als auch den Beitrag der Käfer zur dem lokalen Volatilom. Das beinhaltet auch die Pilzsymbionten und die natürlichen Feinde der Käfer als potentieller Beitragender zur Komplexität der VOC-Komposition.In unserem Projekt werden wir untersuchen, ob die Volatilome in ausgesuchten Waldparzellen die lokale Artengemeinschaft repräsentieren. Außerdem werden wir untersuchen, ob die Eingriffe zur Erhöhung der strukturellen Diversität (ESBC) des Koordinationsprojektes in diesen Waldparzellen einen Einfluss auf die Diversität der VOCs haben. Das wird uns helfen, die Hypothese zu testen, ob die Volatilome die Diversität der holzbewohnenden Käfergemeinschaften erklären. Unterschiede in der Spezifität des Wirtsbaumgebrauchs wird uns helfen den Effekt des MIkroklimas und dem Vorhandensein von spezifischen Baumtypen auf die lokale Artengemeinschaft dieser Käfer zu entflechten. Wir erwarten, dass Borken- und Ambrosiakäfer wegen der erhöhten strukturellen Diversität weniger abundant in heterogenen Waldparzellen sind. Letztendlich werden wir unsere Untersuchungen auf den Einfluss der ESBC auf Pilzsymbionten von bestimmten Borken- und Ambrosiakäfern ausweiten, um die Hypothese zu testen, dass antagonistische Pilze in strukturell diverseren Waldparzellen diverser sind. Mit dem Testen dieser Hypothese untersuchen wir auch die Rolle der ESBC auf die Funktion von „Insekten-Mikroben-Symbiosen“ und den Schutz des Waldes gegen Borken- und Ambrosiakäferschädlinge.

Messstellen Phytoplankton

Derzeit wird das Phytoplankton an 78 Wasserkörpern untersucht. Für die WRRL werden fünf Wasserkörper in der überblicksweisen Überwachung und 67 Wasserkörper im operativen Messnetz anhand des Phytoplanktons untersucht. Weiterhin sind sechs nicht berichtspflichtige Seen kleiner 50 ha im regelmäßigen Monitoring, darunter in SH besonders seltene und schützenswerte Seetypen, wie die karbonatarmen Weichwasserseen sowie Seen, die ökologisch noch weitgehend intakt sind.

Entwicklung Terrestrischer Modellökosysteme: Neue Möglichkeiten zum Einsatz als Standardtestverfahren in der Abschätzung des Risikos von Pflanzenschutzmitteln auf Bodenorganismen

Die gegenwärtigen europäischen Vorschriften zur Zulassung von Pflanzenschutzmitteln sehen auf der ersten Stufe Einzelartentests unter Laborbedingungen vor. Sie sollen worst-case Szenarien der Exposition abbilden und können keinen Aufschluß über die vielfältigen Wechselbeziehungen sowie über Änderungen im strukturellen Gefüge der Bodenorganismen verschiedener trophischer Ebenen geben. Höherstufige Testverfahren sind mit Ausnahme des funktionellen Streubeuteltests nicht standardisiert. Nur großangelegte und damit kostenintensive Feldstudien liefern strukturelle Endpunkte und können zur adäquaten Beschreibung der komplexen Wirkzusammenhänge in der heterogenen Bodenmatrix beitragen. In der aktuellen Diskussion um die Revision der bestehenden EU-Richtlinien zeichnet sich ab, daß künftig zunehmend strukturelle Endpunkte, auch auf dem Niveau des Halbfreilandes, einbezogen werden sollen, um eine realitätsnahe Bewertungsgrundlage zu bilden. Im Kontext der bestehenden internationalen Leitlinien ist am Institut für Umweltforschung ein TME-System entwickelt worden, das unter natürlichen Witterungsbedingungen und über einen Zeitraum von bis zu einem Jahr artenreiche Gemeinschaften von Bodenorganismen weitgehend in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung beherbergen kann. Im Mittelpunkt stehen dabei vier der abundantesten Gruppen der Meso- und Mikrofauna: Collembolen, Oribatiden, Enchytraeen und Nematoden. Diese Systeme sollen ausreichend empfindlich reagieren, um Effekte auf der Ebene von Organismengemeinschaften oder Populationen statistisch nachzuweisen. Umfangreiche Vorstudien befassen sich mit der Variabilität im Boden und der Stabilität der Biozönosen in TMEs, um das Design von Effektstudien den speziellen Gegebenheiten von Wiesenökosystemen anzupassen. Die TMEs bestehen aus großen, intakten und ungestörten Bodenkernen mit einer Höhe von 40 Zentimetern und einem Durchmesser von bis zu 47 Zentimetern. Sie werden unter natürlichen Witterungsbedingungen betrieben, bieten aber die Möglichkeit bei langandauernden Extremverhältnissen (vor allem Dürre) steuernd einzugreifen. Um möglichst empfindliche und diverse Lebensgemeinschaften vorzufinden, wurden die Bodenkerne nicht einem Agrarökosystem entnommen, sondern einer regelmäßig gemähten Wiese, die über Jahrzehnte nicht mit Pflanzenschutzmitteln behandelt worden sind. In Vorstudien im Freiland konnte gezeigt werden, daß die geklumpte Verteilung der Organismen über die Entnahmefläche Anpassungen bei der Gewinnung der Bodenkerne erfordert, welche die Variabilität in nachfolgenden Versuchen senken können. Nach dem Stechen der Bodenkerne werden die TMEs in die Versuchsanlage der RWTH Aachen transportiert, welche eine ausreichende Drainage in Verbindung mit einer intakten Wasserspannung gewährleisten soll, um sowohl Staunässe als auch ein Austrocknen der Kerne zu verhindern. U.s.w.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1374: Biodiversitäts-Exploratorien; Exploratories for Long-Term and Large-Scale Biodiversity Research (Biodiversity Exploratories), Sub project: Core Project 8: Soil microbial diversity and community composition of grassland and forest ecosystems along land use gradients in three German Biodiversity Exploratories

Within the Biodiversity Exploratory Priority Program, Core Project 8 has the mission to deliver high quality base line data on structural and functional diversity of soil microorganisms in relation to land use. Soil microorganisms, defined as having a body size below 50 micro m, encompass millions of species belonging to all regna. Their distribution is extremely dense but heterogeneous among soil microhabitats. Only a small part of them is active at each time point, and they function within complex interaction networks to ensure matter turnover, water cycle, productivity and biodiversity aboveground, but also regulate atmosphere gas composition. Due to advances in molecular biology and bioinformatics within the last decades, soil microbial communities can now be rationally characterized at different scales from the pedon to the region. In this new phase, Core Project 8 will significantly extend its service to the priority program by covering Bacteria and Archaea in addition to the general and arbuscular mycorrhizal soil fungi analyzed in the past. Accordingly, this core project will now be maintained by three PI groups. While a barcode sequencing approach of DNA and cDNA will enable us to characterize diversity of fungi and bacteria in 1.110 plots at both taxonomical and functional levels, metagenomics will provide enlarged functional data and allows us to cover further groups such as Archaea and micro-eukaryotes. By merging the barcode data in cross-kingdom co-occurrence network analyses using commonly improved bioinformatics and advanced statistic tools, we will identify key stone species, which will be functionally characterized based on the obtained metagenomics data. This program will be performed on all 300 experimental plots of the three exploratory regions as well as in all treatments of the new extensive grassland and forest gap experiments. For all these plots, Core Project 8 also has the central mission of extracting and distributing soil nucleic acids (DNA & RNA) for all contributing projects dealing with microorganisms. Further we also provide bioinformatics and specific sequencing support, thus warranting a high quality standard of data, for meta-analyses, and synthesis all over the Biodiversity Exploratories.

Wirkung von Fällmitteln auf Sedimentation, Biozönose und Physiologie von Belebtschlämmen

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