Es soll geprueft werden, ob die Diapausedauer und der Verpuppungszeitpunkt der Speichermotte so veraendert werden kann, dass der Schlupf der Falter zu einer fuer die Entwicklung der Nachzucht unguenstigen Jahreszeit erfolgt und damit eine insektizidfreie Bekaempfung dieses wichtigen Lagerschaedlings moeglich ist. Die abiotischen Faktoren, die die Diapause beeinflussen koennen, insbesondere Tageslichtlaenge, der Rhythmus ihrer Aenderung, die Lichtintensitaet und die Temperaturen werden hierfuer untersucht.
[Redaktioneller Hinweis: Die folgende Beschreibung ist eine unstrukturierte Extraktion aus dem originalem PDF] ENTWICKLUNG DER ARTENVIELFALT DER FLIESSGEWÄSSER-INSEKTEN in Rheinland-Pfalz IMPRESSUM Herausgeber: Landesamt für Umwelt Rheinland-Pfalz (LfU) Kaiser-Friedrich-Str. 7 • 55116 Mainz www.lfu.rlp.de Herstellung:LfU Bearbeitung:Fulgor Westermann, Michael Schäffer Bildquelle:Titelbild: oben links - Schäffer, LfU RP; oben rechts, unten links, unten rechts - B. Eiseler; Mitte - Biopix; S. 5: B. Eiseler; S. 6 oben: Westermann, LfU RP; S. 6 unten: B. Eiseler; S. 14: Schäffer, LfU RP; S. 17: LfU RP; S. 19: LfU RP Kartographie: UDATA GmbH - Umwelt und Bildung, 2025 © LfU, Mainz, Mai 2025 Nachdruck und Wiedergabe nur mit Genehmigung des Herausgebers Aus Gründen der besseren Lesbarkeit wird auf die gleichzeitige Verwendung der Sprachformen männlich, weiblich und divers (m/w/d) verzichtet. Sämtliche Personenbezeichnungen gelten gleichermaßen für alle Geschlechter. INHALT Glossar4 Entwicklung der Artenvielfalt der Fließgewässer-Insekten in Rheinland-Pfalz5 Landesweite Auswertung zum Status der EPT-Artenzahlen7 Fazit zur Biodiversität aquatischer Insekten13 Wie erklärt sich der tendenzielle Anstieg der Anzahl von Wasserkörpern mit zunehmenden EPT-Artenzahlen der zurückliegenden Jahre?14 Wodurch sind Gewässerlandschaften in Rheinland-Pfalz gekennzeichnet, die aktuell deutlich zu geringe EPT-Artenzahlen aufweisen?15 Ausblick in Bezug auf den Klimawandel17 Literatur Landesamt für Umwelt Rheinland-Pfalz 21 3 GLOSSAR Referenz-Biozönose = Lebensgemeinschaften, die dem Gewässertyp unter unbeeinflussten Bedin- gungen entsprechen würden Makrozoobenthos = Gesamtheit der mit bloßem Auge erkennbaren, aquatischen wirbellosen Tiere des Gewässergrundes EPT-Arten = Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera: die für Fließgewässer sehr typischen und arten- reichen Gattungen der Eintagsfliegen, Steinfliegen und Köcherfliegen saprobiell, Saprobie = Indikation von Gewässerbelastungen mit organischen, mikrobiell leicht abbau- baren, sauerstoffzehrenden Abwasserinhaltsstoffen Diapause = gr: „das Dazwischenausruhen“: Erblich fixierter, von äußeren Einflüssen (hier z. B. das Trockenfallen des Baches) ausgelöster Ruhezustand während der (larvalen) Entwicklung vieler Insekten und anderen Wirbellosen OWK = Oberflächenwasserkörper: abgegrenztes Teileinzugsgebiet oder Fließabschnitt eines oder mehrerer, zusammenhängender Fließgewässer. In Rheinland-Pfalz gibt es derzeit 349 bewertete Fließgewässerwasserkörper. EU-WRRL = europäische Wasserrahmenrichtlinie WHG = Wasserhaushaltsgesetz 4 Entwicklung der Artenvielfalt der Fließgewässer-Insekten in Rheinland-Pfalz ENTWICKLUNG DER ARTENVIELFALT DER FLIESSGEWÄSSER-INSEKTEN IN RHEINLAND-PFALZ Am Beispiel der drei für die Gewässerbewertung wichtigen aquatischen Insektengruppen der Eintags-, Stein- und Köcherfliegen wird die Entwicklung der Artenvielfalt der Fließgewässerinsek- ten dargestellt. Datenbasis sind die Artenerhebungen im Rahmen des landesweiten Fließgewäs- ser-Monitorings zur Feststellung des ökologischen Gewässerzustands nach Maßgabe der EU- Wasserrahmenrichtlinie. Hierzu sind die gewässerbiologischen Monitoringdaten für die jeweiligen Zeiträume bis 2009, 2015 und 2021 vergleichend ausgewertet worden. Aquatische Wirbellose sind langbewährte Indikatoren für die Bewertung des saprobiellen und ökolo- gischen Zustands von Fließgewässern. Einige Gruppen von Fließgewässer-Insekten können hierbei gewissermaßen als „Top-Indikatoren“ angesehen werden. Dies gilt insbesondere für die Eintagsfliegen, Steinfliegen und Köcherfliegen. In der Fachsprache werden sie als Ephemeroptera, Plecoptera, Tricho- ptera bezeichnet und werden oft als EPT zusammengefasst. Diese drei artenreichen, in ihrer larvalen Entwicklungsphase aquatisch lebenden Insektenordnungen verteilen sich mit ihren Artenspektren gewässertypspezifisch auf alle Bach- und Flusstypen. Die EPT erhalten im deutschen Bewertungsver- fahren für den ökologischen Zustand von Fließgewässern (Verfahren Perlodes) innerhalb der Gesamt- heit der Tiergruppen der aquatischen Wirbellosen eine positive Gewichtung, da viele EPT-Arten ausge- zeichnete, repräsentative Indikatoren für gute und sehr gute Fließgewässerzustände sind und daher eine bedeutende Rolle bei der Zusammensetzung von Referenz-Biozönosen einnehmen. Die soge- nannte EPT-Artenzahl gibt bei standardisierten Routineuntersuchungen des Makrozoobenthos in Fließgewässern die erfasste Summe an Arten der Eintagsfliegen, Steinfliegen und Köcherfliegen wieder und kann vor allem in den Mittelgebirgsregionen als Biodiversitätsmaß herangezogen werden. „E“ wie Ephemeroptera: Die Insektenordnung der Eintagsfliegen ist in den Gewässern Deutschlands mit aktuell 121 Arten vertreten (Haybach 2021). Eintagsfliegen sind gemäß der „Roten Liste“ Deutsch- lands mit rund 51 % ihres Artenbestandes in unterschiedlichen Graden gefährdet. Stark gefährdet oder vom Aussterben bedroht sind hierunter gut 25 % der Eintagsfliegenarten (Haybach 2021). Bild 1: Larve von Leptophlebia submarginata (links), große Tracheenkiemen seitlich am Hinterleib gut erkennbar. Frisch geschlüpfte Subimago von Ephemera danica (rechts), eine als Larve im Gewässersubstrat grabend lebende Eintagsfliege, wegen ihres typischen Schlupfbeginns auch Maifliege genannt. Landesamt für Umwelt Rheinland-Pfalz 5
Lumbriciden auf BDF in Sachsen-Anhalt © M. Dinse © M. Dinse © M. Dinse • kleinste Art Dendrobaena pygmaea • ebenfalls häufig: o Allolobophora chlorotica o Aporrectodea caliginosa o Aporrectodea rosea 2 © M. Dinse Lebensweise • 3 Lebensformtypen: o epigäisch o endogäisch o anektisch © M. Dinse • Primär– und Sekundärzersetzer • halten Diapause im Sommer und Winter Quelle: „Biologie in unserer Zeit“ 2020 Ökologische Funktion • Steigerung der Nährstoffverfügbarkeit © M. Dinse • Belüftung und Wasserspeicherung • Förderung von Bodenstruktur und –gesundheit • Erhöhung der Widerstands– und Regenerationsfähigkeit © M. Dinse © I. Koth 3
Folgen des Klimawandels sind im deutschen Obstbau seit einigen Jahren zu beobachten. Sie konnten z.B. im deutschen Erdbeeranbau erstmalig im Winter 2006/2007 bei der Hauptsorte Elsanta beobachtet werden. Auf Grund der warmen Herbst- und Wintermonate war das Kältebedürfnis (Endodormanz) unzureichend erfüllt und die Pflanzen zeigten typische Symptome wie verkürzte Blatt- und Blütenstiele, verringerte Blattanzahl, kleinere Blattflächen, später Blühbeginn und ungleiche Blüte. Dies führte zu unzureichendem Fruchtansatz und schlechten Fruchtqualitäten. Es ist damit zu rechnen, dass der prognostizierte Temperaturanstieg im Spätsommer/Herbst und Winter infolge des Klimawandels zunehmend Auswirkungen auf die Erfüllung des Kältebedürfnisses haben wird. Ziel des Projektes ist es, den Prozess der Endodormanz bei der Erdbeere (Fragaria x ananassa Duch.) als Modellpflanze auf molekulargenetischer Ebene zu verstehen, indem diejenigen Faktoren identifiziert werden sollen, die den Eintritt in die Endodormanz und deren Aufhebung bestimmen. Bislang sind Induktion und Aufhebung der Endodormanz zeitlich nur unzureichend beschrieben und morphologisch nicht eindeutig erfassbar. Ihre eindeutige Bestimmung ist aber grundlegend für die Modellierung der Auswirkungen des Klimawandels auf die Phänologie von Pflanzen. Langfristiges Ziel ist die Entwicklung molekularer Marker zur Anwendung in der Züchtung, um Erdbeersorten mit unterschiedlichem Kältebedarf hinsichtlich Dormanz-relevanter Gene vergleichen zu können. Da Erdbeeren eine breite genetische Variation aufweisen, ist eine züchterische Anpassung an den zu erwartenden Temperaturanstieg möglich.
Being in the right physiological and reproductive condition at the right time and place is an essential component for the fitness of an insect population. Insects use a genetically programmed period named diapause to synchronize their life histories. In this project, the genetic variation of diapause of the European spruce bark beetle, Ips typographus will be analyzed. Increases in temperature and progressively warmer springs permits more rapid rates of development in this spruce pest with the consequence of an increase in the number of generations per year in populations dominated normally by univoltine individuals. The method double digest restriction site associated DNA sequencing ddRADSeq will be applied in order to investigate 1) the genetic basis of the evolution of facultative diapause from an ancestral condition of obligate diapause and 2) the phylogeography of European I. typographus populations emphasizing functional genetic variation associated with the diapause phenotype. Ecopyhsiologically defined individuals reared in the laboratory will be genetically screened via ddRADSeq and information shall be obtained on the genetic basis of alternative diapause developmental pathways. As diapause is a complex developmental phenotype only the analysis of a large number of loci or single nucleotide polymorphisms covering the entire genome will distinguish genome-wide phylogeographic effects among loci from genetic divergence driven by selection on the diapause phenotype. Distinguishing between phylogeoraphic structure and local selection will allow the identification of genomic regions subject to adaptation. Consequently, ddRADSeq will be applied on European populations studying how populations from Europe are genetically structured. Besides demographic information this screening will bring insight how single populations are phenotypically structured i.e. an estimate how many obligate vs. facultative individuals are present in each population.
Ontogenetic seasonal migration associated with a diapause is known as an adaptation to escape temporally from an unfavourable environment in several calanoid copepod species in Polar Seas. Diapausing copepods reside for several months in greater depths where they are presumably neutrally buoyant. Ammonium buoyancy as been observed in several marine invertebrates has never been studied in diapausing copepods. Dependent on the pH, ammonia exists in solutions as both NH3 and NH4 +). Due to the toxicity and the higher diffusibility of NH3 a low haemolymph pH is required to favour the formation of ammonium (NH4 +). The trigger (onset, duration, termination) of diapause is yet unknown. In a recent study we detected ammonium values as high as 500 mmol L-1 in the haemolymph of the diapausing Antarctic copepods Calanoides acutus and Rhincalanus gigas, as well as in the diapausing calanoid copepods Calanoides carinatus and Eucalanus sp. in the Benguela Current upwelling system, indicating ammonia buoyancy in these species. In diapausing copepods metabolic depression is evident by reduced metabolic rate and reduced swim activity. We hypothesize that a low extracellular pH in the haemolymph of diapausing copepods necessary to form NH4 + and to prevent it from diffusive loss could play a fundamental role in the regulation of metabolic depression and thus in the control of diapause. This would lead to a seasonality of ammonia buoyancy with high ammonium and low pHe during diapause and high pHe and low ammonium in the active periods.
Regenwürmer (Lumbricidae) Checkliste Elisabeth Neubert Einführung Die Familie der Regenwürmer (Lumbricidae) gehört zur Ordnung der Wenigborster (Oligochaeta) und in- nerhalb des Stammes der Ringelwürmer (Annelida) zur Klasse der Gürtelwürmer (Clitellata). In Europa leben etwa 400 und weltweit etwa 3.000 Regenwurmarten. Für Deutschland sind derzeit ca. 46 Arten bekannt, in Sachsen-Anhalt wurden aus elf Gattungen 21 Arten nachgewiesen. Regenwürmer werden in der gemäßigten Zone hin-sichtlich ihrer Leistungen für Dekomposition und Bodenstruktur als wichtigste Tiergruppe betrachtet. Sie sind an ihre Umwelt morphologisch und physiolo- gisch hoch angepasst, wichtige Glieder des Nährstoff- kreislaufes im Boden und Indikatororganismen für die gesamte Bodenfauna. Das ökologische Verhalten der Regenwürmer ist sehr vielfältig. Es lässt sich in drei Le- bensformtypen gliedern (Tab. 16.1). Regenwürmer erfüllen wichtige Funktionen im Le- bensraum. Sie zerkleinern die tote organische Substanz und beschleunigen somit den Abbau und den Umsatz von Stoffen im Ökosystem. Durch die Einarbeitung der organischen Substanz wird die Bodenfruchtbarkeit erhöht, gleichzeitig wird das Bodengefüge aufgelockert (Wohnröhren), was die Durchwurzelbarkeit fördert. Auch die Wasserinfiltrationsrate wird durch das Röh- rensystem gesteigert, wodurch Bodenerosion vermin- dert wird. Die Bildung von organomineralischen Ver- bindungen im Darmtrakt der Regenwürmer erhöht die Stabilität von Böden. Nicht zuletzt sind Regenwürmer eine Nahrungsressource. Tab. 16.1: Lebensformtypen von Regenwürmern (nach Bouché 1977). epigäisch Streubewohner klein bis mittel ganzer Körper stark pigmentiert Streuauflage und unter Rinde anecisch Tiefengräber Größe groß Habitus vorn pigmentiert Lebensraum Oberfläche bis mehr als 1m Tiefe Grabtätigkeit Gänge oberflächlich oder fehlend vertikale, permanente Gänge Nahrung Streu auf Bodenoberfläche Streu (wird in Gänge gezo- gen) Übliche Zuord- Lumbricus rubellus Lumbricus terrestris nung von Arten Lumbricus castaneus Aporrectodea longa Dendrobaena spp. Lumbricus terrestris ist als Tauwurm bekannt, ein anecischer Tiefengräber. Amsdorf, 2012, Foto: E. Neubert. 558 endogäisch Horizontale Gräber mittel ohne Pigmentierung Mineralboden (in 10–15 cm Tiefe), besonders in Wurzelnähe horizontale, nicht dauerhafte Gänge Mineralboden, bevorzugt Material mit reicher organischer Substanz Aporrectodea rosea Aporrectodea caliginosa Allolobophora chlorotica Octolasion spp. Für Regenwürmer ist das Nahrungsangebot auf allen Standorten limitierender Faktor neben der engen Wech- selbeziehung mit den im Lebensraum herrschenden Umweltverhältnissen, insbesondere dem Humus- und Feuchtigkeitsgehalt, der Art, Struktur und Temperatur des Bodens sowie der Bodenreaktion (pH-Wert). Auf- grund der Temperatur- und Feuchtigkeitsverhältnisse konzentrieren sich die Aktivitätsphasen der Regenwür- mer auf die Frühlings- und Herbstmonate. Ungüns- tigen Witterungsbedingungen weichen sie zunächst dadurch aus, dass sie sich in tiefere Bodenschichten zurückziehen. Wenn die Bedingungen (Trockenheit, Kälte) zu extrem werden, fallen Regenwürmer in einen Starrezustand (Diapause), bei dem die Lebensfunktio- nen stark reduziert werden. Frank, D. & Schnitter, P. (Hrsg.): Pflanzen und Tiere in Sachsen-Anhalt Zu den natürlichen Feinden der Regenwürmer gehö- ren Maulwürfe, Spitzmäuse, Vögel, Amphibien, Reptili- en und verschiedene Insekten. Da die Regenwürmer eine lange Lebensdauer (ab- hängig von ihrer Lebensweise ein bis ca. acht Jahre) haben, können sie vorhandene Umweltbelastungen über mehrere Jahre akkumulieren und gelten somit als gute Bioindikatoren (Tischer 2009, 2010). In Sachsen-Anhalt wurde seit 1994 ein Boden-Dau- erbeobachtungssystem mit 70 Untersuchungsflächen (BDF; Größe ca. 50 m × 50 m) aufgebaut. Diese BDF repräsentieren für das Bundesland typische Kombinatio- nen von bodenkundlich-geologischen Standortverhält- nissen, typischen klimatischen Verhältnissen, Bodennut- zungen und Bodenbelastungen. Sie werden physikalisch, chemisch und biologisch unter ihrer jeweils aktuellen Nutzung untersucht. Die bodenzoologischen Untersuchungen haben das Ziel, anhand der Regenwürmer Aussagen über die Ent- wicklung bodengebundener Zoozönosen (Abundanz, Artenspektrum, Dominanzstruktur) zu gewinnen und Rückschlüsse auf veränderte Umwelt- und Bewirtschaf- tungseinflüsse (Immissionen, Pflanzenschutzmittel, Bo- denbearbeitung) auf Böden zu ziehen. Bearbeitungsstand, Datengrundlagen Die Bestimmung der Regenwürmer bis auf das Artni- veau erfolgt mit Hilfe der einschlägigen Bestimmungsli- teratur (Graff 1953, Zicsi 1965, Csuzdi & Zicsi 2003, Sims & Gerard 1999). Die Nomenklatur richtet sich vorrangig nach der Checkliste der Regenwürmer Un- garns (Csuzdi & Zicsi 2003) wobei auch Sims & Gerard (1999) herangezogen wurde. Von Tischer (1994–2005) und Neubert (2004–2013) wurden im Rahmen dieser Arbeiten 21 Regenwurmarten für Sachsen-Anhalt nach- gewiesen. Am häufigsten kommen die Arten Aporrectodea ca- liginosa, A. rosea, Allolobophora chlorotica und Lumbri- cus terrestris vor. Es sind die Arten mit der größten An- passungsfähigkeit an die Standortbedingungen, wobei das häufige Vorkommen von A. chlorotica auf die kur- ze Entwicklungsdauer und Vermehrungsquote und das damit teilweise massenhafte Auftreten dieser Art zurückzuführen ist. Die meisten Regenwurmarten be- vorzugen neutrale bis schwach alkalische Böden. Auf sauren Waldstandorten finden sich die als acidotolerant geltenden Arten Dendrobaena octaedra und Lumbricus rubellus. Octolasion tyrtaeum ein endogäisch lebender Regenwurm, der in nahezu allen Bodenarten vorkommt. Ziegelroda, 2011, Foto: E. Neubert. 559 Allolobophora chlorotica ist häufig in Ackerböden mit guter Was- serversorgung anzutreffen. Brücken, 2008, Foto: E. Neubert. Für Aussagen zur Bestandsentwicklung ist der bis- herige Untersuchungszeitraum zu kurz. Eine Rote Liste für die Regenwürmer Deutschlands wurde im Auftrag des Bundesamtes für Naturschutz erarbeitet. Keine der Regenwurmarten ist besonders gesetzlich geschützt. Literatur Bouché, M. B. (1977): Strategies lombriciennes. – In: Lohm, U. & Persson, T. (Eds.): Soil organisms as com- ponents of ecosystems. – Ecol. bull. (Stockholm) 25: 122–132. Csuzdi, C. & Zicsi, A. (2003): Earthworms of Hungary (Annelida: Oligochaeta, Lumbricidae). – Pedozoo- logica Hungarica 1, Hungarian Natural History Mu- seum & Systematic Zoology Research Group of the Hungarian Academy of Science, Budapest, 271 S. Graff, O. (1953): Die Regenwürmer Deutschlands. Ein Bilderatlas für Bauern, Gärtner, Forstwirte und Bo- denkundler. – Schaper, Hannover, 81 S. Neubert, E. (2004–2013) Ergebnisberichte: Lumbrici- denuntersuchungen auf ausgewählten Boden-Dauer- beobachtungsflächen (BDF) in Sachsen-Anhalt. – Lan- desamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, Halle. Sims, R. W. & Gerard, B. M. (1999): Earthworms. – Sy- nopsis of the British Fauna (New Series) 31 (revised). Published for The Linnean Society of London and The Estuarine and Coastal Sciences Association by Field Studies Council, Shrewsbury, 169 S. Tischer, S. (1994–2005): Ergebnisberichte: Huminstoff- und Lumbricidenuntersuchungen an ausgewählten Bodendauerbeobachtungsflächen im Land Sachsen- Anhalt. – Martin-Luther-Universität Halle-Witten- berg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaf- ten, Halle. Tischer, S. (2009): Lumbriciden als Akkumulations- Bioindikatoren für Schwermetallbelastungen in Bö- den. – Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft (Berlin, Heidelberg u.a.) 69 (10): 401–406. Tischer, S. (2010): Lumbriciden als Bioindikatoren für Standorteigenschaften. – Gefahrstoffe – Reinhaltung der Luft (Berlin, Heidelberg u.a.) 70 (4): 124–128. Zicsi, A. (1965): Die Lumbriciden Oberösterreichs und Österreichs unter Zugrundelegung der Sammlung von Karl Wesselys mit besonderer Berücksichtigung des Linzer Raumes. – Naturkundl. Station Stadt Linz/ Austria. Anschrift der Verfasserin Elisabeth Neubert Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Reilstraße 72 06114 Halle (Saale) E-Mail: Elisabeth.Neubert@lau.mlu.sachsen-anhalt.de Tab. 16.2: Checkliste der Regenwürmer in Sachsen-Anhalt Zusätzliche Abkürzung: Nachweis N & T von Neubert und Tischer im Rahmen der Untersuchungen auf Boden-Dauerbeobachtungsflächen ge- funden und bestimmt Art Allolobophora chlorotica Savigny, 1826 Allolobophoridella eiseni (Levinsen, 1884) Aporrectodea caliginosa (Savigny, 1826) incl. Aporrectodea nocturna (Evans 1946) Aporrectodea limicola (Michaelsen, 1890) Aporrectodea longa (Ude, 1885) Aporrectodea rosea (Savigny, 1826) Dendrobaena octaedra (Savigny, 1826) Dendrobaena pygmaea (Savigny, 1826) Dendrodrilus rubidus (Savigny, 1826) 560 Nachweis Synonym N&T det. Neubert Lumbricus eiseni Levinsen, 1884; Allolobophora eiseni (Levinsen, 1884) N&T det. Tischer N&T N&T N&T det. Tischer N&T
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