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Ecosystem Engineering: Sediment entrainment and flocculation mediated by microbial produced extracellular polymeric substances (EPS)

Sediment erosion and transport is critical to the ecological and commercial health of aquatic habitats from watershed to sea. There is now a consensus that microorganisms inhabiting the system mediate the erosive response of natural sediments ('ecosystem engineers') along with physicochemical properties. The biological mechanism is through secretion of a microbial organic glue (EPS: extracellular polymeric substances) that enhances binding forces between sediment grains to impact sediment stability and post-entrainment flocculation. The proposed work will elucidate the functional capability of heterotrophic bacteria, cyanobacteria and eukaryotic microalgae for mediating freshwater sediments to influence sediment erosion and transport. The potential and relevance of natural biofilms to provide this important 'ecosystem service' will be investigated for different niches in a freshwater habitat. Thereby, variations of the EPS 'quality' and 'quantity' to influence cohesion within sediments and flocs will be related to shifts in biofilm composition, sediment characteristics (e.g. organic background) and varying abiotic conditions (e.g. light, hydrodynamic regime) in the water body. Thus, the proposed interdisciplinary work will contribute to a conceptual understanding of microbial sediment engineering that represents an important ecosystem function in freshwater habitats. The research has wide implications for the water framework directive and sediment management strategies.

Waldfunktionen (Auswahl) Hamburg

Im Themengebiet "Waldfunktionen" werden flächenhafte Informationen über ausgewählte Funktionen der Waldflächen in Hamburg dargestellt. Der Wald trägt in besonderem Maß zum Schutz der natürlichen Lebensgrundlagen und zur Erholung des Menschen bei. Als Waldfunktionen können die Wirkungen und Leistungen des Waldes und der Waldbewirtschaftung bezeichnet werden, soweit sie in der Regel die menschlichen Bedürfnisse oder Erwartungen erfüllen. Waldfunktionen genügen einerseits gesellschaftlichen Anforderungen und liefern andererseits einen Beitrag zur Stabilisierung von Ökosystemen. Dabei lassen sich je nach Zweck Waldfunktionen zusammenfassen. Unterschieden werden allgemein die Nutzfunktion, die Schutzfunktionen (einschließlich Natur- und Biotopschutz), die Erholungsfunktion und weitere Sonderfunktionen. Dargestellt werden Waldflächen, soweit sie über das normale Maß hinaus eine oder mehrere Funktionen erfüllen. Ausgewählt werden die Funktionen, für die sich validierte Daten bzw. abgrenzbare Kategorien erzielen ließen. Nicht dargestellt werden beispielsweise Waldflächen, die in Überschwemmungs- oder Wasserschutzgebieten oder in Natura-2000-Gebieten liegen und dort jeweils eine entsprechende Schutzfunktion erfüllen. Die Daten wurden gutachterlich im Jahr 2016 erhoben und mit Stand 2019 teilweise ergänzt und angepasst. Grundlage der gutachterlichen Einschätzung ist der bundeseinheitliche "Leitfaden zur Kartierung der Schutz- und Erholungsfunktionen des Waldes“ der Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg, Freiburg 2015. Dargestellt sind Waldflächen, die eine Funktion erfüllen als 1. Erholungswälder 2. Schutz vor Erosionen 3. regionaler Klimaschutzwald und 4. Sichtschutzwald. Zu 1. Erfasst sind die Waldflächen, die gutachterlich im Rahmen einer Waldfunktionenkartierung als für die Erholung des Menschen wichtig eingeschätzt wurden. Ausgewählt wurde nur der Wald, der tatsächlich der Allgemeinheit zur Verfügung steht. Es werden die Kategorien "von sehr hoher Bedeutung" und "von hoher Bedeutung" unterschieden. Kriterien für die Ausweisung sind u.a. Erreichbarkeit, Attraktivität, Angebot an Erholungseinrichtungen, geringe Lärm- und Immissionsbelastung und Einschränkungen des Betretungsrechts. Die Einstufung in die Kategorie "von sehr hoher Bedeutung" erfolgt regelhaft dann, wenn besondere forstbetriebliche Anstrengungen und Aufwendungen für die Aufrechterhaltung der Erholungsfunktion erforderlich sind. Zu 2. Der Wald bietet grundsätzlich für den Erhalt des Bodens und seine natürliche Entwicklung einen sehr guten Schutz. Dargestellt sind nur die Waldflächen, die gutachterlich im Rahmen einer Waldfunktionenkartierung als für den Schutz des Bodens vor Erosionen wichtig eingeschätzt wurden. Ausgewählt wurden Waldflächen, die auf - winderosionsgefährdete Böden in entsprechenden exponierten Lagen mit hohen Humus-, Feinsand- und Lößanteilen, - wassererosionsgefährdete Böden mit starkem Gefälle und geringer Bindigkeit oder - auf künstlich aufgeschütteten Böden stocken. Zu 3. Sämtliche Waldflächen erfüllen eine Klimaschutzfunktion. Abhängig von der Größe und der Struktur der Bestände sowie der Topographie ist die Wirkung auf die benachbarten bebauten oder unbebauten Flächen jedoch unterschiedlich. Dargestellt sind die Waldflächen, die durch Luftaustausch das Klima in Verdichtungsräumen schützen und verbessern (regionaler Klimaschutzwald). Regionaler Klimaschutzwald wird unter Berücksichtigung der Größe des Waldes und der Größe und Lage des Verdichtungsraumes, des Reliefs und der Hauptwindrichtung ausgewiesen. Unterschieden werden dabei Waldflächen, die großflächig als sommerliche Kaltluftquelle wirken, und die Waldflächen, die als winterliche Kaltluftbremse vor allem tiefergelegene Flächen vor Spätfrösten schützen können. Zu 4. Sichtschutzwald verdeckt nicht nur als störend empfundene Objekte, sondern schützt auch Anlagen oder Grundstücke vor unerwünschten Einblicken von außen. Dargestellt sind die Bereiche der Wälder, die in ihrer horizontalen Ausdehnung den Schutzzweck ganzjährig und dauerhaft erfüllen können. Unterschieden werden dabei Wälder, die - vor Einsicht in Anlagen und Flughäfen schützen oder die - Sichtschutz für Erholungs- oder Wohngebiete gewähren.

WF 2100 Wald auf erosionsgefährdetem Standort

Wald auf erosionsgefährdeten Standorten sind Waldflächen, die ohne die Waldbedeckung oder bei deren Schädigung zu wasser- oder windbedingter Erosion oder Bodenbewegung neigen. Der Wald dient dem Schutz des eigenen Standortes und kann gleichzeitig benachbarte Flächen, Gewässer oder Verkehrswege vor Bodenverlagerung, Bodenrutschung, Bodenverwehung, Bodenkriechen oder Steinschlagschützen.

Bodengefährdung - Winderosionsgefährdung nach DIN 19706

Natürliche (potentielle) Winderosionsgefährdung nach DIN 19706 (2013-02) bezogen auf die Nettofeldblockfläche (ohne Landschaftselemente (meist Knicks oder kleine Gehölze) und ohne nicht beihilfefähige Flächen (oft Teiche o. ä.)). Berechnung auf der Grundlage von Daten zur Oberbodenart, den Windverhältnissen und den Windhindernissen. Die Karte wird in drei Maßstäben Vertrieben: Feldblockbezogen (bis 1:199.999), Übersichtskarten in den Maßstabsbereichen 1:200.000-999.999, sowie ab 1:1 Mio.

Gebietskulisse Erosionsgefährdung gemäß DGLG für Schleswig-Holstein

Im Zusammenhang mit Gebietskulissen des Dauergrünlanderhaltungsgesetz (DGLG) werden nur Flächen dargestellt, die nach diesem Gesetz relevant sind. Darunter fallen Flächen, die unter Zugrundelegung der standortabhängigen Erosionsgefährdung und der Schutzwirkung von Windhindernissen einer sehr hohen Winderosionsgefährdung der Stufe 5 nach DIN 19706 unterliegen, sowie Flächen, die unter Zugrundelegung der Hangneigung, der Feinbodenart des Oberbodens und eines Oberflächenabfluss- und Regenerosivitätsfaktors von 50 einer hohen oder sehr hohen natürlichen Wassererosionsgefährdung der Stufen Enat4 oder Enat 5 nach DIN 19708 (2005-02) unterliegen Die entsprechenden Flächen unterliegen den Bestimmungen des DGLG, insbesondere nach § 3, Absatz 1, Punkt 1 (Umwandlungsverbot) und nach § 3, Absatz 4 (Wiederherstellung einer Grünlandnarbe). Die genannten Erosionsgefährdungsstufen gelten für die Flächenbezugsgröße Feldblock. Dieser kann aus mehreren Teilflächen oder Schlägen bestehen, die unterschiedlich und/oder von mehreren Landwirten bewirtschaftet werden können. Für diese Teilflächen können sich andere Erosionsgefährdungsstufen ergeben. Der Layer ist sichtbar im Maßstabsbereich von 1:5.000 bis einschließlich 1:50.000. Optimaler Maßstab ist 1:10.000.

Übertrittsstellen und Akkumulationen

Die markierten Standorte sind Schwerpunkte des Sedimenttransportes und der Bodenakkumulation bei Erosionsereignissen infolge von Starkniederschlägen. Übertrittsstellen befinden sich vor allem an Gewässern, Biotopen, baulichen Anlagen etc. Akkumulationsflächen sind häufig am Ende von Abflussbahnen lokaliosiert. Die Übertrittsstellen und Akkumulationsflächen wurden aktenkundig aufgenommen. Orientierende Untersuchungen wurden durchgeführt, um geeignete Maßnahmen zur Gefahrenabwehr, zur Schadensminimierung und Verhinderung vorzuschlagen. Diese Informationen dienen als Grundlage für die Umsetzung von Erosionsschutzmaßnahmen zur Gefahrenabwehr und zur Vermittlung von Vorsorgepflichten zur Vermeidung von Bodenerosionen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen.

Hangrutschungen

für Atlaskarte 3.11 punktuelle Darstellung der Hangrutschung Diese Informationen dienen als Grundlage für die Umsetzung von Erosionsschutzmaßnahmen zur Gefahrenabwehr und zur Vermittlung von Vorsorgepflichten zur Vermeidung von Bodenerosionen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen.

Erosionsabtragsflächen

Darstellung von konkreten Flächen mit beobachteten Erosionsereignissen, die zu Bodenabtrag aus landwirtschaftlich genutzten Flächen mit Oberflächenabfluss und Sedimenttransport geführt haben. Die Flächen sind i.d.R. anhand von Schlaggrenzen oder Feldblöcken abgregrenzt und wurden zum Teil orientierend untersucht.

Conservation et developpement integre de Lac San Pablo/Imbacocha (Equateur) et etude diachronique de bassin versant (FRA)

Analyser les possibilites de mise en oevre des principes de developpement durable pour une gestion integree des ressources en eau dans une region defavorisee de la Cordillere des Andes. Une etude du bassin versant de lac est en cours afin d'analyser l'evolution de l'occupation du sol au fil du temps et son impact sur l'erosion. Cette etude vise notamment a verifier l'hypothese solon laquelle l'augmentation des apports en nutriments du lac et son eutrophisation consevative ont pour origine la deforestation accrue du bassin versant depuis vne vingtaine d'annee pour la mise en culture des pentes des soumets dominant le lac. (FRA)

Past, present and future rainfall erosivity in Northwestern Europe

Past, present and future rainfall erosivity in Northwestern Europe calculated from convection-permitting climate simulations in CNRM-AROME (Lucas-Picher et al., 2022; https://doi.org/10.1007/s00382-022-06637-y) using emission scenario RCP 8.5. A description of the methodology is given in the article "Past, present and future rainfall erosivity in central Europe based on convection-permitting climate simulations" by Magdalena Uber et al. (2024) in Hydrology and Earth System Sciences (https://doi.org/10.5194/hess-28-87-2024).

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