Die jahreszeitliche Variabilität der globalen Meereisbedeckung ist eine wichtige Komponente des globalen Klimas. Jedoch ist der kleinskalige Einfluss des Meereises in globalen Klimamodellen bis heute nur unzureichend beschrieben. Dieser Antrag hat daher das Ziel, die physikalischen (P) und bio-geo-chemischen (BGC) Schlüsselprozesse im Meereis mit einem hochaufgelösten Zweiskalenmodell mathematisch zu beschreiben. Die Ergebnisse können dann parametrisiert in globale Klimamodelle (GCMs) einfließen, sodass eine verbesserte Prognosefähigkeit erreicht wird.Die Ozeanerwärmung wird die Mikrostruktur des Meereises erheblich verändern. Wir entwickeln daher ein P-BGC-Modell einer antarktischen Meereisscholle, um die komplexen gekoppelten Zusammenhänge zwischen Eisbildung, Nährstofftransport, Salinität und Solekanalverteilung, Photosynthese und Karbonatchemie mathematisch zu beschreiben. Damit simulieren wir verschiedene Szenarien der Meereisbildung und ihrer Auswirkungen auf das Wachstum von Meereisalgen, die einen großen Einfluss auf den vertikalen Kohlenstoff-Export (biologische Kohlenstoffpumpe) besitzen.Damit leistet dieses Projekt einen wesentlichen Beitrag zum Forschungsschwerpunkt ‘3.2.D - Verbessertes Verständnis der polaren Prozesse und Mechanismen’ bei. Im Einzelnen gehen wir auf drei übergeordnete Ziele ein:Schritt 1: Beschreibung der Meereisstruktur Wir verwenden ein gekoppeltes Zweiskalenmodell, mit dem relevante Aspekte des Gefrierens und Schmelzens im Zusammenhang mit Deformation, Salinität und Soletransport beschrieben werden. Auf der Makroebene dient dafür eine kontinuumsmechanische Beschreibung im Rahmen der erweiterten Theorie poröser Medien (eTPM). Damit können über einen gekoppelten Gleichungssatz partieller Differentialgleichungen (PDE) Deformations-, Transport und Reaktionsprozesse beschrieben werden. Für das physikalische Phänomen der Phasentransformation zwischen Wasser und Eis dient das Phasenfeldmodell (PF) als Mikromodell, welches ebenfalls aus gekoppelten PDEs besteht. Daraus resultiert eine PDE-PDE Kopplung.Schritt 2: Kopplung mit dem erweiterten RecoM2 Modul als Mikromodell Damit können die BGC Phänomene beschrieben werden. Das RecoM2 Modul besteht aus einem Gleichungssystem gewöhnlicher Differentialgleichungen, sodass hier eine PDE-ODE Kopplung zu einem P-BGC Modell erfolgt. Schritt 3: Bewertung der Modellansätze Dies beinhaltet die Verifizierung und Validierung des kombinierten P-BGC-Modells mittels Literatur- sowie experimenteller Daten. Für die Verwendung des hochaufgelösten zweiskaligen P-BGC Modells in globalen Klimamodellen muss die Berechnungseffizienz gesteigert werden. Zu diesem Zweck werden Reduzierte-Basis-Modell (ROM) zur Erzeugung von Surrogaten des Vollen-Basis-Modells (FOM) eingesetzt, die die Modellkomplexität verringern, z.B. durch datengetriebene Machine-Learning (ML)-Techniken oder “Generalized Proper Decomposition” (GPD).
Langfristige Veränderungen von Gezeiten zählen zu den bemerkenswertesten Facetten der Ozeandynamik. Zur Entschlüsselung dieser Signale wird im vorliegenden Projekt ein mehrschichtiger Modellierungsansatz auf globalen und regionalen Skalen entwickelt, der Meeresspiegelvariationen, Veränderungen der ozeanischen Dichtestruktur und Migrationsbewegungen von antarktischem Schelfeis in klassische Gezeitensimulationen einflechtet. Die Reaktion primärer Partialtiden auf diese Antriebsmechanismen wird in einer ersten Ausbaustufe von ~1970 bis 2015 erarbeitet, wobei hochauflösende barokline (3D) Simulationen im Nordostatlantik und um Australien rigoros in globale barotrope (2D) Vorwärtsläufe eingebettet werden. Die Validierung der Simulationsergebnisse gegenüber robusten und großräumigen Gezeitentrends aus Wasserstandsbeobachtungen legt den Grundstein für konkrete Projektionen von Ozeangezeiten bis zum Jahr 2100 unter Annahme realistischer Emissionsszenarien. Veränderte Randbedingungen in globalen und regionalen Gezeitenläufen einhergehend mit Meeresspiegelanstieg, Ozeanerwärmung und ausdünnendem Schelfeis werden hierzu in konsistenter Weise aus gekoppelten Klimamodellen abgeleitet. Erweiterte barokline und globale Sensitivitätsexperimente liefern einen Überblick über Küstenabschnitte, in denen mit nennenswerten Gezeitenentwicklungen durch großflächige Veränderungen der Dichtestruktur zu rechnen ist. Neben dem reinen Prozessverständnis soll auch Augenmerk auf die Abschätzung von Unsicherheiten der numerisch modellierten Tidenvariabilität in den kommenden Dekaden gelegt werden. Das Projekt ebnet in seiner Gesamtheit den Weg für eine verlässlichere Quantifizierung von säkularen Gezeitensignalen in Anwendungsbereichen (z.B. Küstenschutz) und der Ozeanographie nahestehenden Wissenschaftsdisziplinen.
In marinen Lebensräumen können Seevögel als wertvolle Indikatoren für Nahrungsressourcen und die Produktivität des marinen Ökosystems dienen. Studien zeigen deutliche Veränderungen in marinen Ökosystemen, und eine Art, die auf solche Veränderungen empfindlich reagiert, ist der Südliche Felsenpinguin Eudyptes chrysocome (IUCN-Kategorie gefährdet). Analysen neuerer und historischer Daten deuten darauf hin, dass Felsenschreibepinguine in einem sich erwärmenden Ozean schlechter überleben und sich vermehren und dass der Klimawandel sie in mehreren Phasen der Brut- und Nicht-Brutsaison beeinflussen kann. Mehr als ein Drittel der Gesamtpopulation dieser Art brütet auf den Falklandinseln, wo die Populationen besonders stark zurückgehen, und unsere früheren Studien (2006-2011) hier haben auf reduzierte Überlebenswahrscheinlichkeiten unter zunehmend warmen Meerestemperaturen und leichtere Eier unter wärmeren Umweltbedingungen hingewiesen. Die zugrunde liegenden Ursachen für diese Veränderungen sind jedoch noch wenig bekannt. Das vorliegende Projekt knüpft an frühere Studien an, aber wir werden neu verfügbare Technologien anwenden, nämlich viel kleinere GPS-Beschleunigungs-Datenlogger, um die noch unbekannten Phasen der Brutzeit und die für die Futtersuche verwendete Energie zu untersuchen, und Analysemethoden aus dem Machine Learning („künstliche Intelligenz“) und der Energielandschaften-Modellierung. Komponentenspezifische stabile Isotopenanalysen und Metabarcodierung von Kotproben werden zudem eingesetzt, um die Ernährung während der verschiedenen Phasen des Brutzyklus zu untersuchen. Wir werden auch Zeitrafferkameras einsetzen und über "Penguin watch" - ein Toolkit zur Extraktion großflächiger Daten aus Kamerabildern und zur Einbeziehung der Öffentlichkeit - bürgernahe Wissenschaft betreiben. Insgesamt wollen wir verstehen, warum Südliche Felsenpinguine eine besonders empfindliche Art bei sich erwärmenden Meeresbedingungen sind.
In diesem Projekt werden wir die grönländische Küste als ideales Ziel für eine Prozessstudie nutzen, um zu untersuchen, wie sich Veränderungen des Wasserkreislaufs auf die Biogeochemie und Produktivität des Ozeans auswirken.Mit zunehmender jährlicher Abflussmenge aus dem Grönländischen Eisschild (GrIS) stellt sich die Frage, wie sich dieser Süßwasserabfluss auf die Produktivität der Schelfmeere in Grönland auswirkt. Der GrIS ist das zweitgrößte Eisschild der Erde. Wenn Süßwasser vom GrIS in den Ozean gelangt, entstehen in den Küstengewässern der Insel starke physikalische und biogeochemische Gradienten. Diese Gradienten sind am ausgeprägtesten in den Fjorden Grönlands, die flächenmäßig zu den größten maritimen Kohlenstoffsenken gehören. Grönlands Fjorde und Schelfmeere beherbergen auch national wichtige Fischereien, deren Zukunft für die grönländische Wirtschaft von entscheidender Bedeutung ist.Obwohl allgemein anerkannt ist, dass Süßwasser-Gletscher-Inputs die regionale Ozeanzirkulation beeinflussen, steht unser Verständnis von Verbindungen zwischen der Physik der Schmelzwasser-Freisetzung und langfristigen Veränderungen in der marinen Biogeochemie noch in den Anfängen. Ein Thema von aktuellem Interesse für der Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) ist, wie Kryosphäre und Ozean biogeochemisch in einem sich erwärmenden Klima interagieren werden. Das Hauptziel hier wird sein, zu bestimmen, wie die physikalischen und chemischen Veränderungen, die durch erhöhte Süßwassereinträge in den Ozean um Grönland verursacht werden, die Verfügbarkeit von Nährstoffen (Makronährstoffe und Mikronährstoffe) für Phytoplankton und somit die Primärproduktion beeinflussen.Durch die Kombination von Feldforschung mit idealisierten Modellen werden die Auswirkungen der drei wichtigsten unterschiedlichen Süßwasserquellen (Oberflächenabfluss, Untergrundabfluss und Eisbergschmelze) bestimmt. Die Chemie des Mündungs-Mischprozesses, welcher häufig schnelle Veränderungen der chemischen Form und damit der Bioverfügbarkeit von Nährstoffen induziert wenn sich Süß- und Salzwasser mischen, wird untersucht. Der Nährstofflimitierungsstatus von Phytoplanktongemeinschaften in von Süßwasser beeinflussten Gebieten in Grönland wird bestimmt und somit der Nettoeffekt gleichzeitiger Veränderungen der physikalischen und chemischen Zusammensetzung der Wassersäule bewertet.Dadurch wird es möglich sein, die Auswirkungen der Zunahme von Süßwassereintrag in den polaren Ozean, im Hinblick auf Änderungen der Primärproduktion im Meer zu verstehen.
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.
Spurenmetalle (TMs), definiert als weniger als 1 mg kg-1, sind entweder wichtige essentielle Nährstoffe (Fe, Mn, Co, Cu, Ni, Zn) für das mikrobielle Wachstum oder toxisch (Cu, Pb, Cd) bei erhöhten Konzentrationen im Meerwasser. Der Ozean ist derzeit von Sauerstoffmangel, Versauerung, Schichtung und Erwärmung betroffen, was zu Veränderungen in der chemischen Speziation von TMs führt, die von den physikalisch-chemischen Bedingungen (z. B. pH-Wert, Temperatur und Salzgehalt) abhängig sind. Während die Kenntnis der gelösten und partikulären Metalle Informationen über die Gesamtbestände liefert und die Identifizierung wichtiger Quellen von TM in der Meeresumwelt ermöglicht, ist die Kenntnis der chemischen Speziation für das Verständnis der Biogeochemie und der Bioverfügbarkeit oder Toxizität von TM von wesentlicher Bedeutung. So haben frühere Arbeiten gezeigt, dass anorganisches Fe in sauerstoffhaltigem Meerwasser schlecht löslich ist, die Konzentrationen von gelöstem Fe jedoch aufgrund der Komplexbildung durch organische Stoffe höher sind als erwartet. Das derzeitige Wissen über die Speziation von TMs wird jedoch für eine bestimmte Probe unter Laborbedingungen beobachtet (z. B. pH=8,0 auf der NBS-Skala), und daher fehlt eine mechanistische Verbindung zu den intrinsischen physikalisch-chemischen Eigenschaften des Meerwassers und deren Einfluss auf die Metallbindung an organisches Material. Hier entwickle ich neuartige Analyse- und Modellierungswerkzeuge und nutze die Wechselwirkungen zwischen Metallen, Resinen und organischen Stoffen, um die Speziation von TM mittels ICP-MS über einen weiten Bereich von pH-Werten genau zu bestimmen. Ich kombiniere diese Messungen mit einem Modell für Ionenpaarung und organische Stoffe (NICA-Donnan), um eine mechanistische Beschreibung der Wechselwirkungen zu entwickeln und dadurch unser Verständnis der Rolle von z. B. pH-Wert, Temperatur und Ionenstärke für den TM-Zyklus im Meer zu verbessern. Sobald diese Methodik erreicht ist, wird sie es uns ermöglichen, zum ersten Mal die TM-Speziation für mehrere Metalle gleichzeitig zu bestimmen, einschließlich der bisher häufig untersuchten Metalle und der TMs, bei denen neuere Hinweise aus der Isotopenhäufigkeit auf eine wichtige Rolle der Bindung an organisches Material hinweisen. Die abgeleiteten thermodynamischen Konstanten werden auch in regionale biogeochemische Modelle einfließen, um Vorhersagen über den biogeochemischen Kreislauf der TM auf mechanistischer Ebene unter zukünftigen Ozeanszenarien zu erhalten.
Ozeanerwärmung, -versauerung und die Umweltverschmutzung, nehmen zunehmend Einfluss auf die arktische und antarktische Umwelt. Antarktische, stenothermen Fische haben sich evolutionär an die dortigen stabilen Umweltbedingungen angepasst, welche z.B. genetische und funktionellen Veränderungen beinhalten. Diese könnten u.a. die Anpassungsmöglichkeiten antarktischer Fische gegenüber Umweltveränderungen beeinträchtigen. Vergleichsweise dazu leben arktische, gadoide Fische in einem Gebiet mir größeren Umweltschwankungen. In Anbetracht desen wird sich die Klimaveränderung wahrscheinlich unterschiedlich auf Arktische und Antarktische Fische auswirken.Das Herz-Kreislaufsystems stenothermer Fischarten ist prinzipiell nur geringfügig auf Umweltveränderungen zu reagieren. Hierbei stellt die Herzfunktion einen Schlüsselfaktor dar. Studien deuten des Weiteren auf negative und interagierende Einflüsse von Ozeanerwärmung- und versauerung auf Embryos und Larvalen polarer Fischarten hin. Die Exposition der Fische gegenüber mehreren, kombinierten Umweltstressoren kann zudem zu Verschiebungen im Energiehaushalt führen. Diese können eine verringerte Energieverfügbarkeit für andere, lebensnotwendige Funktionen zur Folge haben.Der Antrag befasst sich mit der Frage, wie sich die Umweltstressoren anthropogene Umweltverschmutzung, Klimaerwärmung und Ozeanversauerung auf den Energiestoffwechsel verschiedener Lebensstadien arktischer und antarktischer Fische auswirkt. Die Kernfragen lauten:Beeinträchtigt das Zusammenspiel multipler Stressoren den Schadstoffstoffwechsel polarer Fische? Verursachen multiple Stressoren eine Verschiebung im Energiehaushalt arktischer und antarktischer Fische? Wie beeinflussen Schadstoffe die aerobe und Herzfunktion der verschiedenen Entwicklungsstadien polarer Fische?Was für negative Folgen könnten aus ökologischer Sicht für arktische Gadoiden und antarktische Notothenioiden draus resultieren?Der Antrag soll ein grundsätzliches Verständnis für molekulare, mitochondriale, zellulare und Stoffwechselprozesse schaffen, welche der Anfälligkeit polarer Fische gegenüber Umweltstressoren zugrundeliegen. Als Maß für evolutionäre Anpassungsfähigkeit sollen die Akklimationskapazitäten der verschiedenen Lebensstadien polarer Fische untersucht werden.Für einen Breitengraden-Vergleich von Toleranzen gegenüber Umweltfaktoren konzentriert sich der Antrag auf ökologisch und biologisch vergleichbare stenotherme Arten. Somit wird eine Datengrundlage geschaffen, um die evolutionär verschiedenen aber gleichermaßen stenothermen arktische und antarktische Fische vergleichen zu können.Die in diesem Antrag eruierte physiologische Empflindlichkeit polarer Fische gegenüber Klimawandel sollen abschließend dazu dienen, die zukünftigen Risiken menschengemachter Umweltrisiken für diese Tiere abgeschätzen zu können. Schließlich wird das Projekt eine Grundlage für Management- und Schutzmaßnahmen polarer Ökosysteme gegenüber fortschreitendem globalen Wandel bilden.
Anthropogene CO2 Emissionen werden zum Teil von den Ozeanen absorbiert und führen zu erniedrigten marinen pH und Karbonatwerten, dieser Prozess wird Ozeanversauerung genannt. Ozeanversauerung geht mit Ozeanerwärmung einher, zusammen bedrohen beide Umweltveränderungen das Leben im Meer. Fische wurden bisher als recht unempfindlich gegenüber diesen Veränderungen im Meerwasser eingeschätzt, da sie über hoch entwickelte Säure-Base- und Ionenregulation verfügen. Daher haben nur wenige physiologische Studien den Einfluss von Hyperkapnie auf die Physiologie und das Verhalten von Fischen untersucht, und häufig wurden dabei auch CO2 Partialdrücke eingesetzt, die weit jenseits der vom IPCC prognostizierten Werte für die nahe Zukunft liegen. Weiterhin wurden bisher nur wenige Lebensstadien untersucht, obwohl es immer mehr Anhaltspunkte dafür gibt, dass besonders die frühen Lebensstadien, die noch nicht über voll ausgeprägte homeostatische Kapazitäten und Verhaltenrepertoire verfügen, besonders empfindliche gegenüber OAW reagieren. Weiterhin lassen viele aktuelle Studien eine integrative Analyse von physiologischen Antworten auf zellulärer, Gewebe- und Ganztierebene vermissen, außerdem fehlt uns ein generelles Verständnis des evolutionären (generationenübergreifenden) Anpassungspotentials von Fischen an den Klimawandel. FITNESS versucht kritische Wissenslücken zu schließen, indem die synergistischen Auswirkungen von OAW auf Zell-, Gewebe- und Ganztierebene an verschiedenen Lebensstadien (Embryonen, Larven, Jungfische und Adulte) an warm-temperaten Wolfsbarschen (Dicentrarchus labrax) untersucht werden. Dabei untersucht FITNESS die physiologischen Reaktionen zwischen F0 und F1 Generationen von Fischen, von denen bereits die Elterntiere verschiedenen OAW-Szenarien ausgesetzt waren; weiterhin werden auch Wildpopulationen untersucht. Damit bereitet FITNESS den Weg für eine ganzheitlichere Analyse der Populationsakklimatisation und -adaptation, indem phänotypische Veränderungen mit Darwin'schen Fitnessfaktoren verknüpft und die Vererbbarkeit physiologischer Schlüsselparameter untersucht werden. Um weiterhin unser Ursache-Wirkungs-Verständnis von OAW voran zu treiben, werden konzeptionelle Modelle eingesetzt, die die Antworten auf Zell-, Gewebe- und Ganztierebene parametrisieren und in physiologisch-bioenergetische Modelle einfließen lassen, um mögliche Anpassungskapazitäten und Abstriche in Wachstum, Reproduktion und Mortalitätsrisiko abzuschätzen. FITNESS profitiert dabei von den großzügigen Aquakulturkapazitäten in Frankreich, in denen eine große Anzahl von Fischen (größer als 1000) über zwei Generationen hinweg sowohl unter Labor- als auch unter Feldbedingungen verfolgt werden kann. Weiterhin kommen FITNESS die enge Zusammenarbeit mit aktuellen Ozeanversauerungsprojekten in Deutschland (BIOACID) und Portugal zugute, die sich mit Kalt- bzw. Warmwasserfischen beschäftigen und somit Vergleiche über einen weiten Bereich von Temperaturfenstern erlauben.
In der Erdgeschichte hat es wiederholt Phänomene von Artensterben gegeben. Anhand der Analyse von Fossilien lässt sich ablesen, dass in den letzten 500 Millionen Jahren fünf große Massenaussterben stattgefunden haben. Das gegenwärtige Artensterben ist im Vergleich zu natürlichen Aussterbeprozessen um den Faktor 100 bis 1.000 beschleunigt und steht klar in Verbindung mit weltweiten menschlichen Aktivitäten, wie Abholzung und Überfischung. Es wird daher als sechstes Massenaussterben bezeichnet. Laut dem letzten globalen Bericht des Weltbiodiversitätsrat sind die Größe und der Zustand der globalen Ökosysteme im Vergleich zu ihrem natürlichen Zustand um nahezu die Hälfte zurückgegangen (Globales IPBES-Assessment zu Biodiversität und Ökosystemleistungen, 2019). Der aktuelle Bericht zum Zustand der Natur (EEA Report 10/2020) der europäischen Umweltagentur zeigt, dass sich bereits mehr als 80 % der Ökosysteme in Europa in einem schlechten oder sehr schlechten Zustand befinden. Laut der Weltnaturschutzunion IUCN ist derzeit fast jede vierte Spezies in Europa vom Aussterben bedroht. Insekten sind die artenreichste Gruppe aller Lebewesen, Nahrungsgrundlage unzähliger Tiere und unersetzlich für die Bestäubung von Pflanzen sowie die Zersetzung und damit Aufbereitung von organischem Material im Stoffkreislauf der Ökosysteme. Eine aufrüttelnde Studie des Entomologischen Vereins Krefeld von 2017 (Hallmann et al., 2017) dokumentiert einen Rückgang der Insektenpopulationen von mehr als 70 % innerhalb von drei Jahrzehnten. In Deutschland sind etwa ein Drittel aller Arten, die auf der Roten Liste stehen, vom Aussterben bedroht oder stark gefährdet. Das hat der deutschlandweite, umfassende Faktencheck Artenvielfalt ergeben, der 2024 von der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung herausgebracht wurde. Das globale Artensterben ist das Resultat verschiedener parallel ablaufender Prozesse, die sich oft noch gegenseitig verstärken. Es steht außer Frage, dass der Verlust biologischer Vielfalt eng mit der Globalisierung und den Entwicklungen des industriellen Zeitalters (ca. 1950) zusammenhängt. Der Weltbiodiversitätsrat hat die vielfältigen Ursachen für das Artensterben 2019 in fünf „direkten Triebkräften“ zusammengefasst. Der Hauptgrund für das Artensterben liegt im Lebensraumverlust . Wälder werden abgeholzt, Feuchtgebiete trockengelegt und natürliche Landschaften in intensiv bewirtschaftete landwirtschaftliche Flächen oder Städte umgewandelt. Der Ausbau von Infrastruktur versiegelt fruchtbaren Boden und zerschneidet Lebensräume. Diese Eingriffe erschweren es vielen Tier- und Pflanzenarten, zu überleben, da sie ihre natürlichen Lebensräume verlieren, in denen sie Nahrung finden und sich fortpflanzen können. Folglich kommen sie seltener vor. An zweiter Stelle steht der Klimawandel . Er hat starken Einfluss auf die Lebensbedingungen vieler Arten und führt zu extremen Wetterereignissen, steigenden Temperaturen und veränderten Niederschlagsmustern. Diese Veränderungen können das Überleben von Arten gefährden, die sich nicht schnell genug anpassen können. Beispielsweise sind Korallenriffe durch die Erwärmung der Ozeane und die Versauerung des Wassers stark bedroht. In weiten Teilen Deutschlands sind vor allem Arten gefährdet, die auf feuchte Lebensräume angewiesen sind. Weiterhin bedroht die weltweite Umweltverschmutzung durch Chemikalien, Plastik und andere Schadstoffe die Existenz vieler Arten. Verschmutzte Gewässer können Fische und andere Wasserlebewesen töten, Luftverschmutzung und Bodenverunreinigung schädigen weitere Pflanzen und Tiere. Besonders Mikroplastik ist eine wachsende Gefahr, da es in die Nahrungskette gelangt und sowohl Tiere als auch Menschen betrifft. Viertens trägt die direkte Übernutzung von Ressourcen zum Artensterben bei: Überfischung, illegaler Wildtierhandel und übermäßige Jagd reduzieren die vorhandenen Vorkommen. Ein übermäßiger Verbrauch oder eine zu intensive Nutzung von Tieren und Pflanzen, der ihre natürliche Regenerationsfähigkeit übersteigt, hat einen Rückgang ihrer Populationen zur Folge. Dies wirkt sich nicht nur auf die unmittelbar betroffenen Arten aus, sondern auch auf die Ökosysteme, die auf sie angewiesen sind. An fünfter Stelle stehen invasive, gebietsfremde Arten , die in ein neues Gebiet eingeführt werden und dort einheimische Arten verdrängen können. Sie destabilisieren die Ökosysteme und verringern die Artenvielfalt, indem sie um Ressourcen konkurrieren oder Krankheiten verbreiten. Da sie oft keine natürlichen Gegenspieler in den neuen Gebieten haben, können sie sich ungehindert ausbreiten. Das ist in Deutschland und Berlin zum Beispiel dem Waschbären und dem Amerikanischen Sumpfkrebs gelungen. Die Verbreitung von invasiven Arten wird heute vor allem durch globale Transport-, Reise- und Lieferwege erleichtert. Die „Rote Liste“ ist ein Verzeichnis, das den Gefährdungsstatus von Arten dokumentiert, um auf deren Schutzbedürftigkeit aufmerksam zu machen. Sie kategorisiert Arten nach ihrem Aussterberisiko und wird von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Naturschutzorganisationen genutzt, um Maßnahmen zum Erhalt der Artenvielfalt zu entwickeln. In Berlin gibt es spezifische Rote Listen für verschiedene Organismengruppen wie Pflanzen, Tiere und Pilze, die die lokale Biodiversität erfassen und bewerten. Diese Listen helfen dabei, die Gefährdung von Arten in der städtischen Umgebung zu überwachen und gezielte Schutzmaßnahmen zu planen, um die Artenvielfalt in der Hauptstadt zu bewahren. Die Berliner Landesbeauftragte für Naturschutz und Landschaftspflege aktualisiert alle 10 Jahre die Rote Liste in Zusammenarbeit mit der Obersten Naturschutzbehörde Die fachlichen Grundlagen über das Vorkommen und die Gefährdung einzelner Arten werden jedoch hauptsächlich von zahlreichen ehrenamtlichen Expertinnen und Experten erarbeitet, insbesondere von Mitgliedern botanischer und faunistischer Fachverbände. Die Bearbeiterinnen und Bearbeiter der verschiedenen Organismengruppen analysieren diese Daten systematisch und beziehen dabei auch Informationen aus aktuellen naturschutzfachlichen Gutachten, Forschungsarbeiten und Fachpublikationen ein.
UV -Schutz durch Sonnencreme Sonnencreme verzögert das Auftreten eines Sonnenbrandes. Sonnenschutzmittel können UV - Strahlung nicht komplett blockieren und ersetzen darum auf keinen Fall andere UV -Schutzmaßnahmen. Das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) empfiehlt einen hohen Lichtschutzfaktor (LSF) von mindestens 30. Aufenthalte in großen Höhen, auf Schnee, am Wasser und in sonnenreichen Regionen erfordern ein Sonnenschutzmittel mit einem sehr hohen Lichtschutzfaktor (50+). Ultraviolette ( UV -) Strahlung kann unsere Haut nachhaltig schädigen. Darum wird dringend empfohlen, alle Sonnenschutzregeln zu beachten, d.h. in erster Linie starke UV - Strahlung zu meiden und sich beim Aufenthalt im Freien richtig zu kleiden. Die dann noch unbedeckte Haut sollte mit einer Sonnencreme geschützt werden. Wie schützen Sonnenschutzmittel vor der UV - Strahlung ? Sonnencremes und -lotionen enthalten lösliche (chemische, organische) und/ oder unlösliche (physikalische, mineralische) UV -Filter. Die löslichen Filter absorbieren UV - Strahlung und geben sie als energieärmere, langwelligere Wärmestrahlung wieder ab. Die unlöslichen Filter, zum Beispiel Titan- oder Zinkoxid, absorbieren, streuen und reflektieren UV - Strahlung . Sonnenschutzmittel können das Auftreten eines Sonnenbrandes verzögern. Es gibt außerdem wissenschaftliche Hinweise, dass Sonnenschutzmittel die vorzeitige Hautalterung und einige Formen von Hautkrebs verhindern könnten. Hierfür müssen Sonnenschutzprodukte sowohl gegen UV -B- als auch gegen UV -A- Strahlung schützen. Der Schutz vor UV -A- Strahlung ist extra gekennzeichnet. Was sagt der Lichtschutzfaktor aus? Der Lichtschutzfaktor (LSF) beschreibt den Schutz vor UV -B- Strahlung und wird weltweit nach der "Internationalen Methode zur Bestimmung des Lichtschutzfaktors" festgelegt. Er gibt an, wie viel länger man sich theoretisch mit einem Sonnenschutzmittel der Sonne aussetzen kann, ohne einen Sonnenbrand zu bekommen, als dies ohne das Sonnenschutzmittel möglich wäre. Nehmen wir an, eine Person kann bei einem bestimmten UV -Index zehn Minuten in der Sonne bleiben, ohne dass sich ein Sonnenbrand bildet. Das ist für diese Person die so genannte Eigenschutzzeit, für die unter anderem der Hauttyp eine Rolle spielt. Benutzt diese Person ein Sonnenschutzmittel mit LSF 30, kann sie theoretisch bei demselben UV -Index 10 Minuten * 30 = 300 Minuten (fünf Stunden) draußen sein, ohne einen Sonnenbrand zu bekommen. Wer sich eincremt, fühlt sich sicher. Aber der Schein trügt. Selbst Sonnenschutzmittel mit sehr hohem Lichtschutzfaktor und ausgewiesenem UV -B- und UV -A-Schutz bieten keinen vollständigen Schutz. Daher sollte Sonnencreme niemals dazu genutzt werden, um den Aufenthalt in der Sonne beliebig auszudehnen. Die entsprechend dem Lichtschutzfaktor theoretische Schutzdauer sollte höchstens zu 60 Prozent ausgeschöpft werden. Soviel Sonnencreme ist nötig Trotz Sonnenschutzmittel dringt noch ein Teil der UV-Strahlung in die Haut ein; sie schützen deshalb nicht vor langfristigen Schäden der Haut. Der Lichtschutzfaktor wird für die definierte Konzentration des Sonnenschutzmittels von 2 Milligramm (mg) pro Quadratzentimeter ( cm 2 ) bestimmt. Um den auf dem Sonnenschutzmittel ausgewiesenen Lichtschutzfaktor zu erreichen, müssen 2 Milligramm ( mg ) des Sonnenschutzmittels pro Quadratzentimeter ( cm 2 ) Haut aufgetragen werden. Das sind bei einem Erwachsenen vier gehäufte Esslöffel für den ganzen Körper. Wird zu wenig aufgetragen oder wird das Sonnenschutzmittel durch Abwaschen oder Abreiben verringert, reduziert das den Lichtschutzfaktor. Trägt man beispielsweise eine um die Hälfte verringerte Menge auf, kann das den Lichtschutzfaktor um zwei Drittel verringern. Sonnenbrände treten dann trotz Sonnenschutzmittel schnell auf. Um die Wirksamkeit des Sonnenschutzmittels zu erhalten, ist es wichtig, wiederholt nachzucremen. Dadurch erhält man aber nur die Wirksamkeit – die Dauer der Wirkung wird nicht verlängert. Sonnenschutzmittel-Check Die folgende Liste soll Ihnen helfen, das für Sie richtige Sonnenschutzmittel auszusuchen und es richtig anzuwenden: Das Sonnenschutzmittel hat einen ausreichend hohen Lichtschutzfaktor . Das Bundesamt für Strahlenschutz ( BfS ) empfiehlt mindestens LSF 30 (hoher Schutz). Aufenthalte in großen Höhen, auf Schnee, am und im Wasser und in sonnenreichen Regionen erfordern ein Sonnenschutzmittel mit einem sehr hohen LSF (50+, sehr hoher Schutz). Für Kinder sowie UV -empfindliche Personen und Menschen mit Hauttyp I und II ist ebenfalls ein sehr hoher Schutz empfehlenswert. Das Sonnenschutzmittel schützt auch vor UV -A. Auf dem Produkt ist deutlich lesbar der Schutz vor UV -A- Strahlung ausgewiesen. Die Inhaltsstoffe sind gelistet. Bei der Wahl des Sonnenschutzmittels ist zu berücksichtigen, ob eine Überempfindlichkeit gegenüber Inhaltsstoffen der Sonnenschutzmittel besteht. Das Sonnenschutzmittel wird rechtzeitig aufgetragen. Trägt man die Sonnencreme 20 – 30 Minuten vor dem Aufenthalt in der Sonne auf, kann man sicher sein, dass der Schutz vollständig besteht. Das Sonnenschutzmittel wird in ausreichenden Mengen aufgetragen. Zumeist wird nicht genügend Sonnencreme verwendet. Macht man es richtig, sollte eine 200 ml-Flasche nach ca. fünfmaligem Eincremen des ganzen Körpers eines Erwachsenen leer sein. Das Sonnenschutzmittel wird regelmäßig nachgecremt. Mindestens alle zwei Stunden und vor allem nach dem Baden und dem Abtrocknen. Welche Auswirkungen können Sonnenschutzmittel auf Mensch und Umwelt haben? Sonnenschutzmittel werden vorrangig zum Schutz vor der gesundheitsschädlichen UV - Strahlung eingesetzt. In Fachkreisen wie in der Öffentlichkeit werden aber auch mögliche gesundheitliche Risiken und umweltschädliche Wirkungen einzelner Inhaltsstoffe von Sonnenschutzmittel für Mensch und Umwelt diskutiert. Das Bundesinstitut für Risikobewertung ( BfR ) hat die wichtigsten Fragen und Antworten zu möglichen gesundheitlichen Risiken von Sonnenschutzmitteln zusammengestellt - auch bezüglich Phtalate.. Danach sind nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft keine gesundheitlichen Beeinträchtigungen bei Sonnenschutzmitteln, die in der Europäischen Union erhältlich sind, zu erwarten. In der EU dürfen nur Produkte mit bewerteten UV -Filtern verkauft werden, nachdem das wissenschaftliche Expertengremium der EU -Kommission "Scientific Committee on Consumer Safety" ( SCCS ) die sichere Verwendung als UV -Filter bestätigt hat. In Bezug auf mögliche umweltschädliche Wirkungen von Sonnenschutzmittel gibt es Hinweise, dass Substanzen in Sonnencremes für Wasserorganismen wie Korallen schädlich sein könnten. Auch wenn beispielweise die Ursache des Korallensterbens (Korallenbleiche, Algenbleiche) von Fachleuten hauptsächlich in der durch den Klimawandel verursachten Erwärmung der Ozeane gesehen wird, scheinen Schadstoffe, darunter auch Sonnencreme-Substanzen, dieses Problem zu verschärfen. Sonnenschutzmittel sind für den notwendigen UV -Schutz der Haut, insbesondere beim Baden, unverzichtbar, aber nicht die einzige Sonnenschutzmaßnahme. Mit dem Vermeiden hoher UV -Belastungen, indem man nicht lange in der Sonne bleibt, sich im Schatten aufhält und bei hohen UV -Intensitäten möglichst im Haus bleibt, und mit der richtigen Bekleidung, Kopfbedeckung und einer Sonnenbrille hat man bereits viel erreicht. Und der Eintrag von Sonnenschutzmittel-Substanzen in Gewässer kann vermindert werden, ohne den eigenen UV -Schutz zu verringern, indem geeignete UV -Schutz-Badekleidung getragen wird, die so viel Haut wie möglich bedeckt, Sonnenschutzmittel mit ausschließlich mineralischen UV -Filtern verwendet werden, Sonnenschutzmittel – auch wasserfeste – 20 bis 30 Minuten vor dem Baden aufgetragen werden, so dass sie sich optimal verteilen und einziehen können und so nicht gleich wieder abgewaschen werden. Stand: 07.03.2025
| Origin | Count |
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