Themen dieser Ausgabe: Christoph Grüneberg, Franz Löffler, Thomas Fartmann Nachdem der Insektenrückgang mit der Krefelder Studie 2017 in das öffentliche und politische Bewusstsein gerückt ist, hat das LANUV verschiedene Projekte zur landesweiten Erfassung der Insekten initiiert. Eines davon war das Pilotprojekt zum Insektenmonitoring, bei dem in Kooperation mit der Universität Osnabrück 2019 bis 2021 unter anderem die aktuelle Situation der Tagfalter dokumentiert werden sollte. Dieser Beitrag berichtet über die Ergebnisse des Projektes, die im Mai dieses Jahres in der renommierten Fachzeitschrift Biological Conservation (Löffler et al. 2023) veröffentlicht wurden. Artikel lesen Thomas Hörren, Sven Bodingbauer, Sarah Bourlat, Christoph Grüneberg, Matthias Kaiser, Ernst-Friedrich Kiel, Livia Schäffler, Christoph Scherber, Heinz Schwan, Andre Seitz, Werner Stenmans, Hubert Sumser, Vera Zizka, Martin Sorg Schon im Jahr 2014 hat das LANUV Untersuchungen des Entomologischen Vereins Krefeld gefördert, um die Biomasse flugaktiver Insekten in verschiedenen Schutzgebieten zu erheben. Diese Daten flossen auch in die Publikation zu Rückgängen der Insektenbiomassen ein (Hallmann et al. 2017). In der Folge hat das LANUV ein groß angelegtes Projekt unterstützt, bei dem der Fokus auf Erfassungen in der Gesamtlandschaft lag – neben der Fortführung der Erhebungen in Schutzgebieten. Diese Untersuchungen an den zusammen 101 Standorten wurden 2022 abgeschlossen. Teile der Proben konnten in einem weiteren, vom Umweltministerium NRW unterstützten Projekt mittels DNA-Metabarcoding auf die Artenzusammensetzung hin analysiert werden. Artikel lesen Peter Herkenrath, Manuel Graf, Michael Jöbges, Jasmin Mantilla-Contreras Das Braunkehlchen ist eine Wiesenvogelart, die ganz besonders im Mittelpunkt vieler Naturschutzmaßnahmen im Offenland steht. Nach 1987 wurde sie für 2023 zum zweiten Mal vom Naturschutzbund Deutschland und dem Landesbund für Vogelschutz in Bayern zum Vogel des Jahres gewählt. Das nahm die Biologische Station Siegen-Wittgenstein zum Anlass, in Zusammenarbeit mit der Vogelschutzwarte im LANUV, dem NABU-Landesverband Nordrhein-Westfalen und der Nordrhein-Westfälischen Ornithologengesellschaft eine zweitägige Fachtagung zur Bestandssituation und zum Habitatmanagement des Braunkehlchens in den westlichen Mittelgebirgen durchzuführen. Artikel lesen Andreas Hussner In Nordrhein-Westfalen sind in den vergangenen Jahren zunehmende Bestände neophytischer Wasserpflanzen nachgewiesen worden. Einige dieser Arten breiten sich stark aus, bilden in den Gewässern zum Teil große Massenbestände und werden invasiv. Die Massenbestände beeinträchtigen auf vielfältige Weise die betroffenen Ökosysteme und deren menschliche Nutzung. Bei der Auswahl, Planung und Durchführung von Managementmaßnahmen für diese invasiven Pflanzen sollten habitat- und artspezifische Charakteristika beachtet werden, um den bestmöglichen Erfolg zu erzielen. Artikel lesen Eva Pier Im Rahmen der NUA-Veranstaltungsreihe „Gewässer im Klimawandel“ fand am 1. März 2023 eine Fachtagung in der NUA zu den Schwerpunkten „Wasserdargebot und Management in Zeiten des Klimawandels“ und „Folgen des Klimawandels auf die Gewässerökologie“ statt. Ziel der Veranstaltung war es, über aktuelle Entwicklungen und Ansätze zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels auf Fließ- und Stehgewässer zu informieren. Artikel lesen zurück
In Deutschland fehlt eine flächendeckende und standardisierte Erfassung der Bodenorganismen, obwohl mit den ca. 800 Boden-Dauerbeobachtungsflächen (BDF) eine umfassende Infrastruktur dafür zur Verfügung steht. Allerdings führen bisher nicht alle Bundesländer eigene bodenbiologische Untersuchungen auf ihren BDF durch. Wichtigster Grund dafür dürfte die aufwändige und teure Bestimmung der Bodeninvertebraten sein. Zur Lösung dieses Problems sollte das vorliegende Vorhaben beitragen. An 25 Standorten wurden Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen erfasst, die Tiere morphologisch und per DNA-Metabarcoding bestimmt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Das Ziel war, Empfehlungen für ein effizientes und routinemäßig umsetzbares Monitoring der Bodenfauna im Rahmen des deutschen BDF-Programms zu entwickeln. Die Ergebnisse zeigten, dass die genetischen Bestimmungsmethoden hierfür grundsätzlich geeignet sind. Vor einer Einführung in die behördliche Praxis müssen noch einige Voraussetzungen erfüllt werden. Die DNA-Referenzdatenbanken müssen umfassend, gut kuratiert und qualitätskontrolliert sein. DNA-basierte Methoden müssen standardisiert werden. Es müssen belastbare Indizes für die Bodengesundheit, basierend auf Daten zu Bodenorganismen entwickelt werden. Es wird empfohlen, dass die Erhebungen bezüglich der Bodenfauna in allen Bundesländern im gleichen Umfang und mit gleichen Methoden erfolgen. Bodenorganismen sollten zunächst mit klassisch morphologischen Methoden regelmäßig erfasst werden, mindestens Regenwürmer, Enchytraeiden und Collembolen. Die Aufnahme weiterer Gruppen sollte geprüft werden. Die Einführung genetischer Methoden sollte, beginnend mit den Regenwürmern, schrittweise erfolgen. Die erhobenen Daten sollten zentral zusammengeführt und der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt werden. Langfristig sollte Umwelt-DNA-Metabarcoding standardmäßig zur Untersuchung und Bewertung der biologischen Vielfalt des Bodens eingesetzt werden. Quelle: Forschungsbericht
Community structure is of major interest when aquatic fungi are studied, particularly in leaf decomposition experiments. Although such studies are often conducted as laboratory experiments with microbial communities taken from the field, it remains unclear to what extent natural fungal communities can be sustained under experimental conditions. Here, we used DNA metabarcoding to investigate the development of fungal communities on alder leaves both under laboratory and field conditions. Five leaf conditioning treatments were compared by colonizing leaves in a stream, exposing stream colonized leaves to a defined medium or filtered stream water and using stream colonized leaves to inoculate sterile leaves in the defined medium or stream water. Fewer species were found on leaves that were inoculated under laboratory conditions, whereas differences in fungal community composition were comparably low in the other treatments, irrespective of the chosen medium. Possible shifts in fungal communities should therefore be considered in laboratory experiments. © 2021 The Authors
In dem Projekt „eDNA-basierte Verfahren in der behördlichen Praxis“ hat die Universität Duisburg-Essen eine Flächenstudie an Fließgewässern durchgeführt, um das Potenzial genetischer Methoden (DNA-Metabarcoding) zur Beurteilung des ökologischen Zustands für die in der Bewertungspraxis der Wasserrahmenrichtlinie genutzten Biologischen Qualitätselemente zu testen. Die Ergebnisse zeigen, dass DNA basierte Methoden eine qualitativ hochwertige, effiziente und kostengünstige Ergänzung zu den klassischen morpho-taxonomischen Methoden ist. In dem Vorhaben haben die Fachleute Protokolle für den gesamten Arbeitsablauf, Software Lösungen für die Auswertung der Daten sowie Arbeitshilfen für die Bewertung erarbeitet.
Mit der vorliegenden Handlungsempfehlung werden die Herausforderungen und Optionen des standardisierten Einsatzes von DNA-Metabarcoding im behördlichen Natur- und Umweltschutz analysiert und bewertet. Basierend darauf werden konkrete Lösungsoptionen für die Standardisierung und Qualitätssicherung sowie die dafür erforderlichen Schritte dargestellt. Die Handlungsempfehlung fasst die Ergebnisse der Veranstaltung „DNA-basierte Biodiversitätsanalysen im Natur- und Umweltschutz: Welche Optionen haben wir für eine Standardisierung?“ zusammen, die vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gemeinsam mit dem Fachbereich Biodiversität der VDI-Gesellschaft Technologies of Life Sciences (VDI-TLS) vom 1.-3. Juni 2022 im Kloster Schöntal durchgeführt wurde.
11. Sitzung des Fachgremium „Monitoring der Bodenbiodiversität und seiner Funktionen“ Hybrid, 15. – 16.04.2024 Ergebnisprotokoll Tagesordnung TOPInhalt TOP 1Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum - Entwicklung des Gesamtkonzepts zum bundesweiten Biodiversitätsmonitoring - Neuer Entwurf zum Soil Monitoring Law - Webseite: Themenseite Bodenbiodiversität - Bericht vom Gespräch mit J. Koschorrek von der Umweltprobenbank - Umfrage zu Expert*innen für morphologische Bestimmung von Bodenorganismen TOP 2Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder TOP 3Beschluss zu den Zielen des bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings (vertagt) TOP 4Methoden zur Erfassung von Bodenorganismen im Modul Basiserfassung TOP 5Erfassung von Bodenbiodiversitätsfunktionen im Modul Basiserfassung (vertagt) TOP 6Bodenbiodiversitätsrelevante Begleitdaten der Bestandsaufnahme TOP 7Planung der Sitzungen und Arbeitsaufgaben 2024/2025 TOP 1 Begrüßung und Aktuelles aus dem Monitoringzentrum Frau Ballasus begrüßt die Teilnehmenden und informiert das Fachgremium, dass Frau Dr. Dieker, Leiterin des Monitoringzentrums, zum 01. April 2024 an das Thünen Institut zurückgekehrt ist. Die Leitungsstelle wird nun neu ausgeschrieben. Herr Pütsch (Monitoringzentrum) übernimmt die Interimsleitung. Frau Eschenbacher-Richter informiert das Gremium zum aktuellen Stand des Gesamtkonzepts für das bundesweite Biodiversitätsmonitoring: Aus dem Grobkonzept für das Monitoringzentrum ergibt sich der Auftrag, ein Gesamtkon- zept zum bundesweiten Biodiversitätsmonitoring zu erstellen. Frau Dieker entwickelte hierzu eine Gliederung, die in einer außerordentlichen Sitzung des Grundsatzfachgremiums am 22. März vorgestellt wurde. Das Monitoringzentrum wird das Gesamtkonzept in Zusam- menarbeit mit dem Grundsatzfachgremium erstellen, das aktuell den Gliederungsentwurf kommentiert. Im Anschluss werden die einzelnen Kapitel je nach fachlicher Expertise Haupt- verantwortlichen aus dem Monitoringzentrum zugeordnet. Ziel ist es, im Laufe des Sommers gemeinsam mit entsprechend fachlich versierten Ko-AutorInnen die Kapitel zu erstellen. Am 1 Ende des Jahres 2024 soll das Gesamtkonzept veröffentlich werden. Vereinzelt wird das Mo- nitoringzentrum auch ExpertInnen aus diesem Fachgremium nach einer Ko-Autorenschaft an- fragen. Dr. Ludwig (Monitoringzentrum) wird die Koordination des Gesamtkonzeptes über- nehmen (Stellvertreterin Frau Dr. Weiß). Frau Eschenbacher-Richter (Monitoringzentrum) stellt dem Gremium den Gliederungsentwurf vor. Die Rückmeldungen des Bodenfachgremi- ums fließen in der Ausarbeitung des Gesamtkonzepts mit ein. Frau Dr. Pieper (Leiterin des Nationalen Bodenmonitoringzentrums) informiert zum aktuellen Stand des Soil Monitoring Law: Der Vorschlag der EU Kommission „Directive on Soil Monitoring and Resilience“ soll einen Rechtsrahmen bieten, um bis 2050 gesunde Böden zu erhalten. Die Kommission will die Richtlinie in zwei Stufen implementieren. Für den ersten Schritt ist das Monitoring ein zent- rales Ziel, sodass ein ganzes Kapitel zur Überwachung der Bodengesundheit und des Flächen- verbrauchs vorgesehen ist (Durchführung erster Bodenmessungen, Bewertung von Kenngrö- ßen zur Bodengesundheit, freiwillige Zertifizierung von Bodengesundheit). Auf Grundlage der Ergebnisse des Monitorings sollen Maßnahmen abgeleitet und darauffolgend in einer zwei- ten Richtlinie verabschiedet werden. Im aktuellen Vorschlag der Kommission wird zwischen „soil districts“ als Berichtseinheit (in Deutschland bezogen auf die Bundesländer) und „soil units“ als Monitoringeinheit unterschieden. Die „soil units“ werden in jedem Mitgliedsstaat einheitlich aus den Bodengroßregionen [1], der Landnutzung und weiteren Parametern (bei- spielsweise Klima) abgeleitet. In Deutschland sollen die bestehenden Strukturen der BZE und BDF-Flächenkulisse die Grundlage hierfür bilden. Für Deutschland soll eine Task Force zur Er- mittlung der „soil units“ eingerichtet werden. Verpflichtend für die Bodenbiodiversität soll laut der Kommission nur die Bodenatmung gemessen werden. Das UBA wird eine Gesamtbe- wertung und eine Reihe an Änderungsvorschlägen vorlegen, die Frau Dr. Pieper kurz erläu- terte. Im Folgenden müssen das Europäische Parlament und der Europäische Rat zur Richtli- nie abstimmen. Belgien (aktuelle Ratspräsidentschaft) wird für den Europäischen Rat Anfang Juni einen Entwurf vorlegen, der nicht Bodenatmung sondern die Erfassung von Nematoden, Regenwürmer oder Metabarcoding als verpflichtende Deskriptoren vorsieht. Erst nach den Wahlen werden alle drei Organe über die Zukunft der Richtlinie entscheiden. Frau Ballasus informiert über die aktuellen Arbeiten im Themenbereich „Bodenbiodiversität und seine Funktionen“: Neben der Website zum Fachgremium Bodenbiodiversität [2] stellt das Monitoringzentrum nun eine Website zur Bodenbiodiversität bereit (siehe https://www.monitoringzent- rum.de/bodenbiodiversitaet). Auf der Website werden Informationen zur Bodenbiodiversität und Arbeitsergebnisse des Gremiums sichtbar gemacht. Mitarbeitende des Monitoringzentrum haben sich am 11.04.2024 mit einem Verantwortli- chen von der Umweltprobenbank (Jan Koschorreck, UBA) zum Thema der Probenarchivie- rung ausgetauscht. Im Zentrum stand dabei die Frage, wie und wo im Rahmen der Basiserfas- sung der Bodenbiodiversität (ANK-Maßnahme 6.4) die Rückstellproben eingelagert werden können. Die Umweltprobenbank erhebt seit den 80er Jahren in 11 Gebieten Proben, die sie unter tiefkalten Temperaturen (Kryotank mit Flüssigstickstoff -150°C) einlagert, um retro- spektive Analysen von (Schad-)stoffen und Biodiversität zu ermöglichen. Dementsprechend ist die UPB nicht für die Lagerung von großflächig angelegten Beprobungen (wie die geplante Basiserfassung) ausgelegt. Da DNA sehr stabil ist, wäre für eine Archivierung der Proben für DNA Metabarcoding oder Metagenomik Untersuchungen eine Lagerungstemperatur von - 20 C ausreichend. Das Monitoringzentrum wird sich zu der Möglichkeit der Archivierung von DNA-Extrakten aus Bodenproben an relevante Projekte/Ansprechpersonen wenden (Trend- DNA Projekt, Dr. Jonas Astrin vom Museum Koenig Bonn, Prof. Dr. Miklós Bálint von der 2 Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, Dustin Kulanek vom Naturkundemuseum Karlsruhe). Darüber hinaus lagert die Umweltprobenbank 474 Böden (jeweils Auflage, 0-5 cm, 5-10 cm) aus der BZE Wald II Beprobung (2006-2008) und Böden aus Agrar- und Grün- landflächen (Zeitraum 2006-2008) ein, die zur Ermittlung von Referenzwerten in Betracht ge- zogen werden können. Es ist geplant, dass das Fachgremium das Thema Probenarchivierung zukünftig in einem separaten, etwa zweistündigen online-Treffen erörtert. Helen Ballasus bedankt sich bei dem Fachgremium für die rege Beteiligung an der Umfrage zu Expert*innen für morphologische Bestimmung von Bodenorganismen. Das Fachgremium einigt sich darauf, die Umfrage um die Verfügbarkeit von Metabarcoding für Mikroorganis- men und um die Verfügbarkeit/Anzahl von Stellplätzen von vorhandenen Berlese-Apparatu- ren zu erweitern. TOP 2 Aktuelle Informationen der Gremienmitglieder Das Monitoringzentrum und das Fachgremium bedanken sich bei Herrn Dr. Hommel (JKI) und Herrn Prof. Dr. Russel (Senckenberg Museum für Naturkunde) für ihr Engagement und die gute Zusammenarbeit im Fachgremium. Sie werden in den Ruhestand gehen. Als neues Mitglied heißt das Fachgremium Herrn Dr. Lukas Beule (JKI) Willkommen. Herr Dr. Grüneberg (Thünen-Institut für Waldökosysteme, Eberswalde) berichtet über die Schwierigkeiten bei der Biologischen Bodenzustandserhebung (BBZE) deutscher Wälder [3]. Lei- der wurde der Waldklimafond und damit ein Teil der Finanzierung gestrichen, sodass die ge- plante Erhebung der Collembolen und Oribatiden vorerst nicht stattfinden kann. Im letzten Jahr fand die Erhebung der Regenwürmer auf Level II und einigen Level I Flächen statt. Die Auswer- tung der Ergebnisse steht noch an. Für die Beprobung der Mikroflora und Mesofauna (Enchy- träen) konnten erst im zweiten Anlauf (nach Anpassung der Ausschreibung auf vier statt zwei Probenahmegebiete) für nur zwei der vier Probenahmegebiete in Deutschland Bieter gefunden werden. Die Analyse der Proben der Mikroflora durch das UFZ Halle findet aktuell statt. Herr Prof. Dr. Russel berichtet, dass das Senckenberg Museum für Naturkunde Görlitz zwei Stel- len ausschreibt (unter anderem die wissenschaftliche Leitung von Edaphobase, https://www.senckenberg.de/de/karriere/wissenschaftlerinnen/#content-0004_2). Außerdem möchte das Naturkundemuseum gern zukünftig bundesweit Taxonomiekurse anbieten. Die Fi- nanzierung ist noch ungeklärt, aber für die Konzeptentwicklung wird von 1-2 Jahren Vorberei- tungszeit ausgegangen. Frau Dr. Beylich (IFAB Institut für Angewandte Bodenbiologie GmbH) ist Mitorganisatorin des Dialogs „Zukunft des Boden-Biodiversitätsmonitorings“ (voraussichtlich am 25. und 26. November 2024 in Göttingen; siehe Flyer). Sie betont noch einmal den Stellen- wert des Workshops, da das Monitoring der Bodenbiodiversität, dessen Entwicklungen, Stand und Bedeutung vielen in der Boden-Community unbekannt ist. Herr Dr. Hommel (JKI) berichtet zur Diskussionsgrundlage für die Erarbeitung eines „Zukunfts- programms Pflanzenschutz“ des BMEL [siehe Präsentation]. „Ziel ist es, – in Anlehnung an die Farm-to-Fork Strategie der EU- Kommission – bis 2030 die Verwendung und das Risiko von chemischen Pflanzenschutzmitteln um 50 Prozent zu verringern. […] Kern des Stakeholderpro- zesses sollen insbesondere die Länder, das Dialognetzwerk zukunftsfähige Landwirtschaft, die am NAP beteiligten Verbände und Umwelt/Naturschutzorganisationen sowie die Jugendorgani- sationen bilden“ [3]. Herr Dr. Hommel betont, dass für das Gelingen einer nachhaltigen Pflanzen- schutzmittelreduktion, die lokale Beratung der Landwirte von entscheidender Bedeutung ist. In 3
Eckpunktepapier zur Weiterentwicklung des bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings durch das Fachgremium „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ Leipzig, 26.09.2022 Einführung Das Eckpunktepapier wurde dem Grundsatzfachgremium zum 03.06.2022 erstmalig vorgelegt und in dessen 3.Sitzung am 21.06.2022 diskutiert sowie im Nachgang mit einer Frist von 3,5 Wo- chen kommentiert. Am 26.09.2022 erfolgte die Wiedervorlage zur Kenntnisnahme beim Grund- satzfachgremium im Umlaufverfahren. Die Fachgremienmitglieder sind Dr. Anneke Beylich, Prof. Dr. Dr. François Buscot, Prof. Dr. Nico Eisenhauer, Dr. Bernd Hommel, Dr. Heinrich Höper, Dr. Frank Glante, Dr. Erik Grüneberg, Dr. Moritz Nabel, Dr. Heike Puhlmann, Prof. Dr. Martina Roß-Nickoll, Dr. Jörg Römbke, Dr. David Russell, Prof. Dr. Stefan Scheu, Prof. Dr. Christoph Tebbe, Dr. Andreas Toschki, Dr. Lina Weiß, Roswitha Walter, Dr. Christina Weißbecker Das Nationale Monitoringzentrum zur Biodiversität (NMZB), das am 26.03.2021 eröffnet wurde, arbeitet an der Weiterentwicklung des bundesweiten Biodiversitätsmonitorings und wird hierfür zum Ende der Aufbauphase im Sommer 2023 ein Gesamtkonzept anfertigen. Hierbei wurde die Bodenbiodiversität als ein Schwerpunktthema identifiziert und für die unterstützende Bearbei- tung die Einrichtung des Fachgremiums „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ beschlossen, das am 29.09.2021 zur konstituierenden Sitzung zusammen trat. Das Fachgremium ist ein zeitlich befristetes Gremium und wird mindestens bis zur Fertigstellung des Gesamtkon- zepts bestehen, möglicherweise auch darüber hinaus bspw. zur weiteren Begleitung von initiier- ten Projekten. Das Fachgremium wird grundlegende fachliche Inhalte und Empfehlungen für eine kurz- bis mittelfristige Umsetzung von bundesweiten Modulen im Bodenmonitoring unter beson- derer Berücksichtigung vorhandener Monitoringprogamme und Synergiepotenziale geben und die Grundlagen zur weiteren umfassenden Konzeptionierung bereitstellen. Dies wird in ei-nem Abschlussbericht, dem Basiskonzept dokumentiert. Dieses Eckpunktepapier legt die aktuellen Hintergründe zur 1) Bedeutung der Bodenbiodiversität, Gefährdung und Handlungserforder- nisse, den 2) Status Quo der Erfassung der Bodenbiodiversität, und 3) die Aufgaben und Ziele des Fachgremiums „Monitoring der Bodenbiodiversität und -funktionen“ dar. 1 1 Bedeutung der Bodenbiodiversität, Gefährdung und Handlungserfordernisse Böden sichern die menschliche Ernährungsgrundlage, regulieren über ihre Kohlenstoffspeiche- rung das Klima, reinigen Wasser, ermöglichen Stoffkreisläufe und sind Lebensraum für eine Viel- zahl von Organismen. Zur Bodenentwicklung tragen sowohl Verwitterung als auch Bodenorganis- men bei. Die Verwitterung der verschiedenen Ausgangsgesteine führt zu deren Zerkleinerung und die Bodenorganismen leisten über Prozesse wie Verklebung und Humusbildung die Bildung eines stabilen funktionalen und nährstoffhaltigen Gefüges. Die Bildung von wenigen Zentimetern frucht- baren Bodens benötigt mehrere Jahrhunderte [1]. Ein Verlust der Bodenbiodiversität bedeutet gleichsam eine Reduzierung oder gar den Verlust der Bodenbildung. Ebenso wird die Funktionali- tät der Böden größtenteils über die Aktivität der Bodenorganismen realisiert. Eine vielfältige Bo- dengemeinschaft bringt eine Vielzahl von Ökosystemleistungen hervor, darunter z. B. die Auf- rechterhaltung der Bodenfruchtbarkeit, die natürliche Schädlingsregulation, die Pufferfunktion gegenüber Klimaeinwirkung und Schadstoffeinträgen und die CO2-Fixierung in Böden. Durch in- tensive Nutzung, zunehmende Flächenversiegelung, Nutzungskonversionen, Schadstoffeinträge sowie durch den Klimawandel bedingte Veränderungen sind Böden heute im Wandel und hinsicht- lich ihrer strukturellen und chemisch-physikalischen Qualität sowie Funktionen stark gefährdet. Infolge dessen gehen in gestörten Böden zunehmend Lebensräume für Bodenorganismen verlo- ren. Somit stellt die Bodenbiodiversität ein Querschnittsthema im Bereich des Umwelt- und Na- turschutzes, der Land- und Forstwirtschaft, aber auch im Bereich der Siedlungs- und Verkehrsent- wicklung dar. Der Verlust der Biodiversität im Boden ist auf internationaler [2], europäischer [3] und nationaler Ebene [4] dokumentiert. Die Bodenbiodiversität steht aufgrund ihrer Bedeutung mit den interna- tionalen Zielen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) in enger Verbindung (kein Hunger (SDG 2), Luft- qualität (SDG 3,13), Wasserqualität (SDG 6,14), Erneuerbare Energie (SDG 7), Maßnahmen zum Klimaschutz (SDG 13), Leben an Land (SDG 15) ([2]). Die Vielfalt und die Entwicklung der Boden- gemeinschaften sind bisher nur unzureichend durch nationale Gesetze geschützt [4]. Bisher etab- lierte Naturschutzmaßnahmen zielen auf den Erhalt der oberirdischen Artenvielfalt ab [5]. Auf eu- ropäischer Ebene wurde Ende 2021 die Europäische Bodenstrategie 2030 veröffentlicht, die unter anderem den Schutz und die Förderung der Bodenbiodiversität beinhaltet [6] und dazu für 2023 ein Bodengesundheitsgesetz ankündigt [7]. Im Koalitionsvertrag 2021-2025 ist der Aufbau eines nationalen Bodenmonitoringzentrums vorgesehen sowie die Abänderung des Bundesboden- schutzgesetzes zur besseren Abbildung der Bedeutung der Bodenbiodiversität. Ein bundesweites, standardisiertes Monitoring von Bodenorganismen und Bodenfunktionen soll den Zustand und Veränderungen der Bodenbiodiversität und deren Dynamik dokumentieren. Die Daten sollen die Grundlage dafür liefern, Ursachen der Veränderungen zu erforschen, Maßnah- men zur Erhaltung biodiversitätsbedingter Bodenfunktionen und -leistungen abzuleiten und deren Erfolg zu überprüfen. Hierzu sollen für die jeweiligen Ökosystemfunktionen relevante Indikator- gruppen erarbeitet werden. Beim Aufbau eines bundesweiten Bodenbiodiversitätsmonitorings könnten mögliche Synergien mit bestehenden Monitoringprogrammen genutzt werden. Ebenso ist es möglich, klassische Me- thoden-Ansätze mit neuen bzw. noch zu entwickelnden Methoden zu kombinieren. Potenzielle Schnittpunkte existieren z. B. mit dem derzeit im Aufbau befindlichen bundesweiten Insektenmo- nitoring hinsichtlich bodenlebender Arthropoden. Bereits existierende, aber bundesweit noch zu etablierende Methoden (z. B. DNA-Metabarcoding) stellen vielversprechende Ansätze dar, deren 2 Nutzen für die Bewertung von ökologischen und naturschutzfachlichen Qualitäten allerdings erst noch zu validieren ist. 2 Status Quo der Erfassung der Bodenbiodiversität 2.1 Fortlaufende Erfassungsprogramme von Bundes- und Landesbehörden Bundesweit sind folgende fortlaufende Erfassungsprogramme von Bundes- und Landesbehörden mit dem Thema Bodenzustand befasst: Die Bodendauerbeobachtung (Bundesländer, UBA) mit ca. 800 Stichprobenflächen fokussiert auf eine Vielzahl chemischer und physikalischer Parameter. Einige Bundesländer erheben zusätz- lich bodenbiologische Parameter, wie zum Beispiel Regenwürmer, Kleinringelwürmer oder die mikrobielle Biomasse. Es werden nur wenige taxonomische Gruppen untersucht und diese nicht bundesweit. Diese Erfassungen variieren stark hinsichtlich ihrer räumlichen und zeitlichen Auflö- sung sowie der methodischen Durchführung. Eine länderübergreifende Vereinheitlichung der Methoden und zu erfassenden Parameter, auch hinsichtlich der Bodenbiologie, wäre wün- schenswert, da sich hierdurch die Möglichkeit zur Integration bereits vorhandener Probeflächen in die Kulisse eines Monitorings zur Bodenbiodiversität bietet [8]. Aufbauend auf diesen Flächen der Bodendauerbeobachtung wird vom Umweltbundesamt der- zeit die Etablierung eines Klimafolgen-Bodenmonitoring-Verbunds mit den vier Schwerpunktthe- men organische Substanz, Bodenbiologie, Bodenwasserhaushalt und Erosion angestrebt [9, 10]. Hierfür wurden aus den Bundesländern und zahlreichen Institutionen 9.000 potentielle Stand- orte gemeldet. Dazu gehören auch die weiter unten angeführten Programme (z. B. BZE). Aus dem Bericht zum Forschungs- und Entwicklungsprojekt geht hervor, dass für die Bodenbiologie in Deutschland derzeit noch keine bundesweiten Aussagen anhand vorliegender Daten möglich sind. Die Vereinheitlichung der Methoden und Durchführung von Forschungsvorhaben zur Ver- gleichsanalyse verschiedener Methoden ist vorgesehen. Die Bodenzustandserhebungen Wald (BMEL, Thünen Institut; ca. 1.900 Probenflächen) und Landwirtschaft (BMEL, Thünen Institut; ca. 3.100 Probenflächen) umfassen regelmäßige Erhe- bungen von Bodenzustandsgrößen/-indikatoren. Bisher werden keine Bodenorganismen erfasst. Aktuell laufen jedoch Initiativen, die die Lücke zum Monitoring der Biodiversität schließen sollen (s. u. „Übersicht in Entwicklung befindlicher Erfassungsprogramme zur Bodenbiodiversität“). Die Umweltprobenbank (BMU, UBA) ist ein Archiv, in dem u. a. Bodenproben von 11 verschiede- nen Standorten eingelagert werden [11]. Diese können für spätere Auswertungen, z. B. Analysen der darin enthaltenen Organismen, genutzt werden. Des Weiteren untersuchen wissenschaftliche Forschungsplattformen den Zustand der Bodenor- ganismen. So sind zum Beispiel in Deutschland 205 sogenannte Landwirtschaftliche Dauerfeld- versuche (DFV) etabliert, die spezifisch zur Beantwortung verschiedener Fragestellungen betrie- ben werden [8]. Neben physikalisch-chemischen Parametern werden auch biologische Daten zur mikrobiellen Biomasse und Diversität, Enzymaktivität, pflanzenpathogenen Fadenwürmern und Regenwürmern aufgenommen. Da es sich bei den DVF um experimentelle Feldversuche handelt, bilden mögliche Veränderungen in der Bodenbiodiversität nicht das Geschehen in der Gesamt- landschaft ab. Seit 2006 werden auch innerhalb der Biodiversitätsexploratorien Daten zu Bo- denorganismen und deren Funktionen erhoben. Diese umfassen ein Monitoring der Bakterien, 3
Das Projekt "Joint Danube Survey" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zoologisches Forschungsmuseum Alexander König - Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere durchgeführt. The Joint Danube Survey (JDS(link is external)) is one of the most comprehensive investigative surface-water monitoring efforts in the world. Orchestrated by the ICPDR (link is external)(International Commission for the Protection of the Danube River), the key purpose of JDS is to gather vital data on carefully selected elements of water quality across the entire length of the Danube River and its major tributaries. The project harmonizes water monitoring practices across the Danube countries, following the EU Water Framework Directive (WFD) to achieve good water quality. Three JDS events have been previously conducted - in 2001, 2007, and 2013. The fourth survey, JDS4, took place throughout 2019 at 51 sampling sites in 13 countries across the Danube River Basin. The outcome of JDS4 will fill the information gaps necessary to enable the planned 2021 update of the Danube River Basin Management Plan. For the first time, JDS4 included DNA metabarcoding methods, carried out through the University of Essen(link is external). The resulting eDNA samples are centrally archived for JDS at the ZFMK Biobank.
Das Projekt "Vorhaben: Einfluss von Wirbeln auf die Zusammensetzung von Protisten Planktongemeinschaften und deren Rolle im Kohlenstoffkreislauf (WP5)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Ökologie durchgeführt. Protisten sind einzellige Eukaryoten, welche in ozeanischen Ökosystemen fundamentale Funktionen im mikrobiellen Netz erfüllen. Sie gehören zu den Organismen, die hauptverantwortlich für die Kohlenstofffixierung und den Kohlenstofftransfer in höhere trophische Ebenen sind. Deshalb sind Protisten im Plankton der Weltmeere eine zentrale Komponente für das ozeanische Kohlenstoffbudget und essentiell für die Erhaltung höherer Organismen in den Ozeanen. Die Entwicklung und Dynamik des Protistenplanktons hängt stark von der Verfügbarkeit von Nährstoffen in den lichtdurchfluteten Oberflächenschichten der Meere ab. Die meisten Regionen in den Ozeanen sind jedoch nährstoffarm, da diese in die tieferen Wasserzonen absinken . Küstenauftriebsgebiete sorgen nun dafür, dass die Nährstoffe aus tieferen Wasserregionen wieder zurück an die Oberfläche gelangen, und dort dem Plankton zur Verfügung stehen. Durch die biologische Nutzung dieser Nährstoffe wird der ozeanische Kohlenstoffkreislauf in Gang gesetzt. Wirbel spielen bei der Verteilung von Nährstoffen eine entscheidende Rolle. Deren Effekt auf die biologische Kohlenstoffpumpe ist jedoch kaum untersucht und somit Thema dieses Antrags. Konkret sieht das beantragte Projekt drei Arbeitspakete vor: (i) die Analyse der Strukturen von Protisten Planktongemeinschaften in verschiedenen Wirbelsystemen (in zeitlicher und räumlicher Auflösung) mittels DNA metabarcoding; (ii) Experimente zur Quantifizierung lokaler biologischer Kohlenstoffumsätze im mikrobiellen Netz unter Einfluss der Dynamik von Wirbelsystemen; und (iii) Experimente zum Einfluss von Wirbelsystemen und deren Nährstofftransport auf die Entwicklung lokaler Protisten Planktonpopulationen im oligotrophen Einzugsgebiet des Wirbels.
Das Projekt "Untersuchungen zur trophischen Bedeutung und Metapopulationsstruktur von Arten des gelatinösen Zooplanktons im Südpolarmeer über DNA-Metabarcoding" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungsgemeinschaft durchgeführt. Gelatinöses Zooplankton (GZP), darunter pelagische Ctenophoren, Nesseltiere und Salpen, gelten als Gewinner des Klimawandels. In mehreren marinen Ökosystemen weltweit hat ihre Zahl in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Diese so genannte "Gelierung" gilt auch für die sich erwärmende Region des Südpolarmeers mit ihrer bekannten Verschiebung von einem krillbasierten zu einem salpenbasierten Ökosystem. Abgesehen von den Salpen werden andere gelatinöse Zooplankter der Antarktis kaum untersucht, da diese schwer erfassbaren Vertreter des pelagischen Lebensraums aufgrund methodischer Beschränkungen mit den traditionellen Netzbeprobungen nicht bzw. kaum nachweisbar sind. Entsprechend wird die Vielfalt des GZPs bislang nicht erhoben, ihre Biodiversität und Abundanz unterschätzt. Wenn man bedenkt, dass das GZP einen großen Teil der pelagischen Biomasse ausmacht und noch zentraler im Kontext der Ozeanerwärmung wird, könnte ihre ökosystemare Bedeutung als Nahrungsressource für höhere tropische Ebene zunehmen. Bis vor kurzem galt GZP allerdings als "trophische Sackgasse". Diese klassische Sichtweise ist darin begründet, dass durch die schnelle Verdauung des wässrigen, weichen Gewebes von GZP, diese - ebenso wie in den Netzfängen - nicht mehr in den Verdauungsorganen von Beutetieren nachweisbar sind. Erste neuere Studien haben jedoch gezeigt, dass viele Taxa routinemäßig GZP im gesamten Weltozean konsumieren. Mit diesem DFG-Antrag wollen wir diesen Paradigmenwechsel für pelagische und demersale Ökosysteme des Südpolarmeers validieren. Zu diesem Zweck werden wir die räumlich-zeitliche Variation in der Nahrungszusammensetzung und das Auftreten von GZP-Räubern für Amphipoden- und Fischarten mit Hilfe eines DNA-Metabarcoding-Ansatzes untersuchen.Anschliessend wollen wir auf der Grundlage der Millionen von DNA-Messwerten, die mit dieser Methode und bioinformatischer Entrauschung gewonnen wurden, eine metaphylogeographische Studie durchführen. Damit wollen wir die genetische Struktur und die Populationskonnektivität der sonst schwer zu beprobenden gallertartigen Zooplanktonarten untersuchen.
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