Diversität ist eine wichtige Voraussetzung für Adaptation an Umweltveränderungen. Biodiversität auf allen Ebenen (Allele, Arten, Interaktionen) ist wichtig für die Funktion und Stabilität von Ökosystemen, weil Diversität auch Redundanz bedeutet und damit die Möglichkeit ausgestorbene Arten/Genotypen auszutauschen. Individuelle Merkmalsausprägungen und phänotypische Plastizität können ebenfalls zur Stabilisierung von Ökosystemen beitragen, weil sie Populationsgrößenschwankungen abpuffern und so lokale Aussterbeereignisse verhindern. In jüngere Zeit nimmt die Biodiversität dramatisch ab, während massive Störungen von Ökosystemen immer häufiger und immer heftiger auftreten. Uns interessiert daher, wie individuelle Merkmalsausprägungen und phänotypische Plastizität sich auf die genetische Diversität einer Population und auf eine Räuber-Beute Interaktion auswirken und welche potentiellen Auswirkungen das auf die Stabilität des Ökosystems hat. Zwei Hypothesen werden betrachtet:(I) Phänotypische Plastizität (trait variation) kann die Biodiversität erhöhen, da sie eine bessere Nischenausnutzung erlaubt.(II) Phänotypische Plastizität (trait variation) kann die Biodiversität verringern, da sie den plastischen Organismen ermöglicht verschiedene Nischen zu besetzen anstatt zur Spezialisierung verschiedener Genotypen zu führen. Zusätzlich werden wir testen welchen Einfluss abiotische Stressoren auf diese Interaktionen haben. Wir verwenden in unschweren Versuchen das Räuber-Beute Modellsystem Daphnia pulex und Chaoborus Larven in einem zweiteiligen Versuchsansatz: 1) Wir werden Mesocosmen Experimente durchführen, bei denen wir den Einfluss diverser Stressoren (Predation, erhöhte Temperaturen, erhöhte CO2 Werte) auf die genetische Diversität einer Daphnia Population testen. Die Daphnia Population wird aus 10 verschiedenen Klonen bestehen, die unterschiedlich plastisch auf Räuberkairomon reagieren. Die Populationen werden einem biotischen Stressor (Invertebraten-Räuber) und zwei abiotischen Stressoren (erhöhte CO2 Werte und erhöhte Temperaturen), die direkt auf anthropogene Einflüsse zurück gehen, ausgesetzt. Wir werden die klonale Diversität der Beuteart und die Performance der Räuber untersuchen.2) Im zweiten Versuchsteil werden wir mit Modellierungen Feedback loops über Beutediversität und Phänotyp/Genotyp Interaktion und Überlebenskapazitäten unter verschiedenen Umweltbedingungen untersuchen. Mit diesem integrativen Versuchsansatz werden wir ein tiefergehendes Verständnis der Effekte von individueller Merkmalsausprägung und phänotypischer Plastizität auf die klonale Diversität von Populationen erzielen. Die Ergebnisse werden uns helfen besser einzuschätzen, wie diese Merkmale die Ökosystemfunktion und -stabilität beeinflussen.
Am heutigen Mittwoch (21. Mai .2025) wurde in Düsseldorf Flehe eine modernisierte Messstelle zur Überwachung der Wassergüte im Rhein in Betrieb genommen. Der Messcontainer wird vom Landesamt für Natur, Umwelt und Klima (LANUK) seit dem Jahr 1990 betrieben und steht auf dem Gelände der Stadtwerke Düsseldorf im Stadtteil Flehe direkt am Rhein. Die Präsidentin des LANUK, Elke Reichert, erklärte: „Der Rhein ist einer der wichtigsten Flüsse in Deutschland, nicht nur wegen seiner Geschichte, sondern auch wegen seiner intensiven Nutzung.“ Neben der Funktion als Wasserstraße komme dem Rhein ebenso als Trinkwasserressource eine große Bedeutung zu. „Wir überwachen daher ganzjährig auf 225 Rheinkilometern in NRW die Wasserqualität, um den Wasserversorgern die notwendige Sicherheit zu geben, möglichst unbelastetes Rohwasser als Ressource nutzen zu können“, betonte Elke Reichert. „Das Trinkwasser in Düsseldorf stammt zu rund einem Viertel aus Grundwasser und rund drei Vierteln aus Rheinuferfiltrat“, sagte Christoph Wagner, der Leiter der Wasserwerke bei den Stadtwerken Düsseldorf AG. „ Die Gewässerüberwachung am Rhein liegt uns deswegen besonders am Herzen.“ Er erklärte: „Wir freuen uns auf die weitere gute Zusammenarbeit mit dem LANUK.“ In dem Messcontainer in Düsseldorf Flehe entnimmt das LANUK kontinuierlich Proben des Rheinwassers und analysiert die Proben auf Schadstoffe. Dazu gehören Messdaten zu Temperatur, Sauerstoffgehalt und PH-Wert sowie eine Vielzahl chemischer Stoffe, die die Wasserqualität und damit den Rhein als Rohwasserquelle für die Trinkwassergewinnung beeinflussen können. Durch die stetige Weiterentwicklung der chemischen Analytik können heute immer mehr Substanzen, die lebende Organismen in Gewässern schädigen können, können durch die moderne Gewässerüberwachung in geringsten Mengen gemessen werden. Der Warn- und Alarmplan für den Rhein stellt sicher, dass Behörden und Trinkwasserwerke unverzüglich über jede gefundene Verunreinigung informiert werden. Die wichtigsten Modernisierungsmaßnahe an der Messstelle in Düsseldorf Flehe ist eine neue Datenleitung, die es nun ermöglicht, bidirektional zu kommunzieren. Das bedeutet, die Messeinrichtungen melden nicht nur eindimensional in Richtung Labor, wenn ein auffälliger Wert festgestellt wird. Es kann nun auch aus dem Labor heraus direkt darauf reagiert werden, in dem zum Beispiel vom Labor aus Messintervalle auf verschiedene Zeiträume umgestellt werden können, ohne dass ein Techniker die Anlage dazu anfahren muss. Damit können mögliche Schadstoffwellen schneller erfasst und der Verlauf berechnet werden. Im November 1986 kam es im Schweizer Chemieunternehmen Sandoz bei Basel zu einem Störfall mit weitreichenden Folgen für den Rhein. Nach einem Brand gelangten etwa 20 Tonnen des hoch belasteten Löschschaums in den Rhein. In den darauf folgenden Tagen strömte das vergiftete Rheinwasser mehr als 400 Kilometer flussabwärts und führte zu einem massiven Fischsterben. In den Niederlanden wurde zudem die Trinkwasserversorgung stark beeinträchtigt. Nach diesem Ereignis wurde die Gewässerüberwachung ausgeweitet, um schneller Informationen über den Zustand der Gewässer zu erhalten. Dazu wurde die Probenahmestelle in Düsseldorf-Flehe in internationale Messprogramme eingebettet. Somit werden die Ergebnisse der kontinuierlichen Überwachung des Rheins seit fast 40 Jahren grenzüberschreitend ausgetauscht. Für die Auswahl einer geeigneten Messstelle sind einige Kriterien zu erfüllen. Die Messstelle muss jederzeit erreichbar sein, auch im Fall von Hochwasser am Rhein. Die Probenahme soll an einem gut durchströmten Querschnitt des Rheins erfolgen. Dabei dürfen durch die Probenahme keine Veränderungen am Gewässer selbst und keine Einschränkungen für den Schiffsverkehr entstehen. Und was durch die Auswirkungen des Klimawandels heute immer wichtiger wird: auch bei Niedrigwasser muss die eine kontinuierliche Probenahme möglich sein. Wartungsarbeiten sollten jederzeit von Land aus durchführbar sein. Nach Prüfung aller Randbedingungen wurde in den 1980er Jahren das Angebot der Stadtwerke Düsseldorf AG zur Aufstellung des Messcontainers auf dem Gelände des Wasserwerks Flehe angenommen. Im Januar 1990 wurde diese Messstation mit dem Umweltminister Klaus Matthiesen in Betrieb genommen. Damals wurden die Wasserproben einmal täglich an der Messstelle abgeholt und im Labor auf leicht- und schwerflüchtige Kohlenwasserstoffverbindungen untersucht. In weiteren Tests wurde damals das Schwimmverhalten von Fischen und Daphnien beobachtet, um Hinweise auf mögliche Schadstoffe im Rhein zu erhalten. Die Wassertemperatur, der pH-Wert, der Sauerstoffgehalt und die elektrische Leitfähigkeit des Wassers konnten bereits kontinuierlich gemessen werden. Weichen diese physikalischen Größen von der Norm ab, können sie einen ersten Hinweis auf Störungen der Wasserqualität geben. Damit diese Anzeichen schnell erkennbar waren, wurden sie per Telefonleitung in das Labor des Landesamtes übertragen. Die automatische Alarmierung bei kritischen Werten gab es zu Beginn noch nicht, aber die Notwendigkeit wurde erkannt. Deshalb plante das Landesamt mit den technischen Möglichkeiten der 1980er Jahre eine automatische Aktivierung der Rufbereitschaft, besonders außerhalb der normalen Dienstzeiten. Heute sind diese Prozesse Standard. Die Verfahren und Abläufe sind erprobt und beziehen die beteiligten Behörden und die Trinkwasserversorger automatisch ein. Im Zuge der Digitalisierung sind die Abläufe immer schneller geworden, so dass die Wasserversorger meist schon reagieren können, bevor eine Gewässerverunreinigung bei ihnen ankommt. Das LANUK überwacht den Rhein und die anderen Gewässer in Nordrhein-Westfalen, entwickelt Methoden und bewertet den Zustand der Gewässer. Im Landesamt werden Ursachen von Verschmutzungen ermittelt, Maßnahmen empfohlen und Daten bereitgestellt. Ziel ist die Erreichung des guten Zustands der Gewässer. Mehr zur Gewässerüberwachung beim LANUK: https://www.lanuk.nrw.de/themen/wasser/fluesse-baeche-und-seen/gewaesserueberwachung Warn- und Alarmplan Rhein: https://www.lanuk.nrw.de/service/umweltereignisse-umweltschadensfaelle/meldungen-nach-warn-und-alarmplan-rhein zurück
Die Messstelle uh. ehem. KA Fünfstetten (Messstellen-Nr: 105440) befindet sich im Gewässer Schwalb in Bayern. Die Messstelle dient der Überwachung des biologischen Zustands, des chemischen Zustands.
Die Messstelle Rinnenthal Br. Sportplatz (Messstellen-Nr: 3226) befindet sich im Gewässer Eisenbach in Bayern. Die Messstelle dient der Überwachung des biologischen Zustands, des chemischen Zustands.
Die Messstelle Tiefste Stelle, Seemitte (Messstellen-Nr: 2218) befindet sich im Gewässer Igelsbachsee in Bayern. Die Messstelle dient der Überwachung des biologischen Zustands, des chemischen Zustands.
In dem geplanten Projekt sollen die Auswirkungen von UV-Strahlung sowohl auf Daphnien als auch auf deren Futteralgen untersucht werden. Dies soll Einblicke in die komplexen Wirkweisen von solarer UV-Strahlung auf biotische Systems, wie sie in arktischen Kleingewässern zu finden sind, erlauben. Veränderungen im Wachstum, Protein- und Kohlenhydratgehalt, sowie im Gehalt an Pigmenten, Lipiden und möglicher Schutzsubstanzen (MAAs) der UV-bestrahlten Futteralgen sollen dokumentiert und deren Einfluss auf die UV-Toleranz, die Lebensdauer und die Reproduktionsfähigkeit von Daphnien getestet werden. Schwerpunktmäßig soll die Rolle der in die Fetttröpfchen der Daphnien eingelagerten pflanzlichen Carotinoide und die Lipidreservestoffe der Daphnien untersucht werden. Darüber hinaus soll festgestellt werden, ob der Gehalt an UV-Schutzsubstanzen (Mycosporin like Amino Acids) durch UV-Bestrahlung in den Algen bzw. den Daphnien beeinflusst werden kann. Die im Labor gewonnenen Ergebnisse werden im Freiland unter natürlichen Bedingungen überprüft.
Flache Süßwasser-Lebensräume bieten wichtige Ökosystem-Funktionen, sind aber von multiplen Stressoren bedroht. Während die Reaktion auf den globalen Klimawandel wahrscheinlich eher graduell ist, sind abrupte Veränderungen möglich, wenn kritische Schwellenwerte durch zusätzliche Effekte lokaler Stressoren überschritten werden. Die Analyse dieser Effekte ist komplex, da Stressoren additiv, synergistisch oder antagonistisch wirken können. CLIMSHIFT zielt auf ein mechanistisches Verständnis von Stressor-Interaktionen, die auf flache aquatische Ökosysteme wirken. Diese sind aufgrund ihrer hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisse, der großen Ufer-Grenzfläche und der Grundwasser-Konnektivität besonders anfällig für Klimaerwärmung und Stoffeinträge aus landwirtschaftlichen Einzugsgebieten. Die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Primärproduzenten sowie assoziierten Konsumenten führen zum Auftreten stabiler Regime, und multiple Stressoren können nichtlineare Übergänge zwischen diesen Regimen auslösen, mit weitreichenden Folgen für entscheidende Ökosystemprozesse und -funktionen. Unsere Haupthypothese ist, dass erhöhte Temperaturen die negativen Auswirkungen der landwirtschaftlichen Stoffeinträge, die Nitrat, organische Pestizide und Kupfer enthalten, verstärken. Submerse Makrophyten, Periphyton und Phytoplankton als Primärproduzenten werden kombiniert mit Schnecken, die Periphyton und Pflanzen fressen, sowie benthischen und pelagischen Phytoplankton-Filtriern, Dreissena und Daphnien. Wir testen unterschiedliche Expositionsszenarien auf zwei räumlichen Skalen, Mikrokosmen im Labor und Mesokosmen im Freiland, um Effekte auf individueller, gemeinschaftlicher und ökosystemarer Ebene zu verstehen. Während des gesamten Projekts werden die Experimente durch Modellierungen ergänzt, um kritische Schwellwerte zu simulieren und Stress-Interaktionen vorherzusagen. Die Modellentwicklung wird in Zusammenarbeit mit allen Arbeitspaketen durchgeführt, um empirische Ergebnisse zu integrieren, unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen zu verknüpfen und Ergebnisse zu extrapolieren. Wir erwarten, dass kombinierte Stressoren zu plötzlichen Verschiebungen der Gemeinschaftsstruktur führen. Submerse Makrophyten werden voraussichtlich durch Phytoplankton oder benthische Algen ersetzt, mit Konsequenzen für wichtige Ökosystemfunktionen. Die Stärke unseres Antrages liegt darin, dass ökotoxikologische Stressindikatoren der Organismen wie Wachstum und Biomarker mit funktionalen Gemeinschafts-/Ökosystemansätzen kombiniert werden, die den Metabolismus und die Dynamik des Ökosystems betrachten. Das kombinierte Know-how von 5 Laboren mit komplementärem Fachwissen und allen notwendigen Einrichtungen wird die spezifische Projektfähigkeit sicherstellen. Unsere Ergebnisse sollen dazu beitragen, safe operating spaces/sichere Handlungsräume für eine nachhaltige Landwirtschaft und das Management von flachen aquatischen Ökosystemen in einer sich verändernden Welt zu definieren.
Die ökologische Untersuchung an Gewässern gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie umfasst die biologischen Qualitätskomponenten Phytoplankton und Makrophyten, Phytobenthos und Makrozoobenthos. Die bundesweite fachliche Entwicklung der entsprechenden Erhebungs- und Bewertungsmethoden wird durch den Fachbereich intensiv begleitet, um für die sächsischen Verhältnisse angepasste und in der Routine effizient funktionierende Vorgaben zu erreichen. Im Rahmen der allgemeinen Überwachung der Fließgewässer werden in Wasserproben toxikologische (Toxizität gegenüber Leuchtbakterien und Daphnien) sowie mikrobiologische Parameter (Koloniezahl, Fäkalcoliformen- und Enterokokkengehalt) bestimmt. Außerdem werden mikrobiologische Grundwasser-Untersuchungen durchgeführt.
In Teilprojekt A01 werden an den limnischen Organismen Wasserfloh (Daphnia) und der Zebramuschel (Dreissena polymorpha) Effekte von Mikroplastik (MP) mit unterschiedlichen physikalischen und chemischen Materialeigenschaften im Vergleich zu natürlich vorkommendem partikulärem Material untersucht. Die Organismen wurden gewählt, da Wasserflöhe und Muscheln eine wichtige Rolle im aquatischen Nahrungsnetz spielen und beide als Filtrierer einer steten partikulären Fracht ausgesetzt sind, und somit ein erhöhtes Risiko haben im Wasser befindliches MP unselektiv zu ingestieren. Bei Daphnia werden klassische Lebenszyklusmerkmale, wie Mortalitätsrate, Wachstum und Anzahl der Nachkommen, sowie bei D. polymorpha das Verhalten und Stressmarker gemessen. Um die biologischen und biochemischen Mechanismen der MP-Effekte auf diese Organismen zu verstehen, werden die Transkriptome und Darmmikrobiome MP-exponierter Tiere analysiert und mit entsprechenden Kontrollen verglichen. Da Proteine eine zentrale Rolle in essentiellen Stoffwechselwegen und Signalkaskaden spielen, werden im Modellorganismus Daphnia zusätzlich MP-Effekte in einem holistischen und einem gewebespezifischen Ansatz auf der Ebene des Proteoms detailliert untersucht. Die erhaltenen Daten werden erheblich zur Aufklärung der Mechanismen negativer MP-Effekte auf diese Organismen beitragen.
Le projet consiste a developper et mettre au point des tests rapides de biodisponibilite et d'ecotoxicite pour evaluer l'impact des produits polluants dans les sols et sur l'ensemble de l'ecosysteme terrestre. Un test base sur l'activite deshydrogenasique de la micro-flore du sol a ete developpe. Sa signification a ete decrite et les conditions d'application ont ete mises au point. Les conditions d'utilisation de plusieurs tests ecotoxicologiques en milieu aquatique (daphnies, Artemia, microtox, respirometrie, MetPAD) sont etudiees et appliquees a la determination de la toxicite de produits purs, d'extraits de sediments et d'effluents industriels. (FRA)
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 159 |
| Europa | 8 |
| Land | 29 |
| Weitere | 4 |
| Wissenschaft | 60 |
| Zivilgesellschaft | 4 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 2 |
| Daten und Messstellen | 7 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 129 |
| Gesetzestext | 1 |
| Taxon | 5 |
| Text | 18 |
| unbekannt | 28 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 45 |
| Offen | 139 |
| Unbekannt | 1 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 140 |
| Englisch | 62 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 1 |
| Bild | 5 |
| Datei | 7 |
| Dokument | 14 |
| Keine | 117 |
| Webseite | 48 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 97 |
| Lebewesen und Lebensräume | 185 |
| Luft | 85 |
| Mensch und Umwelt | 183 |
| Wasser | 148 |
| Weitere | 177 |