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.
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.
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.
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.
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.
<p>Schutz der Meere: Wie kann er gelingen?</p><p>Meeresumweltsymposium</p><p>Das Meeresumweltsymposium (MUS) wird jährlich im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz (BMUV) vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) unter Mitwirkung vom Umweltbundesamt und Bundesamt für Naturschutz organisiert. Die hybride Veranstaltung informiert Wissenschaftler*innen und Behördenvertreter*innen über ak…<a href="https://www.umweltbundesamt.de/tipp/meeresumweltsymposium">weiterlesen<i></i></a></p><p>Das UBA setzt sich für intakte Meere ein; sie sind heute wichtiger denn je. Sie wirken global als "Puffer" für Klimaveränderungen, beherbergen eine faszinierende Artenvielfalt, sind Nahrungs- und Rohstoffquellen, Siedlungs- und Erholungsräume sowie Transportwege. Gleichzeitig ist die Meeresumwelt von Nord- und Ostsee zu vielen menschlichen Aktivitäten ausgesetzt und daher in keinem guten Zustand.</p><p>Die Meere und Ozeane sind für alles Leben auf der Erde entscheidend. Sie produzieren die Hälfte des globalen Sauerstoffs, beheimaten etwa 80 Prozent aller Tierarten und bedecken fast Dreiviertel der Erdoberfläche. Die Meere spielen eine Schlüsselrolle im <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimasystem#alphabar">Klimasystem</a>, da sie über den natürlichen Gasaustausch etwa ein Drittel des vom Menschen verursachten Kohlendioxids (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/c?tag=CO2#alphabar">CO2</a>) aus der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Atmosphre#alphabar">Atmosphäre</a> aufnehmen. Gleichzeitig sind sie wichtige Komponenten des weltweiten Wasserkreislaufs und verteilen Wärme über ihre Strömungen.</p><p>Aus der Ferne erscheinen die Meere endlos und unberührt. Doch bei näherer Betrachtung wird klar, dass gerade in Küstennähe Pflanzen und Tiere und ihre Lebensräume durch menschliche<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen">Nutzungen</a>erheblich beeinträchtigt sind. Viele<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/schadstoffe">Schadstoffe</a>und zu viele<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/eutrophierung">Nährstoffe</a>aus Kommunen, Industrie und der Landwirtschaft gelangen über die Flüsse, direkte Einleitungen und den Luftweg in die Meere und haben schädliche Auswirkungen auf das Meeresökosystem.</p><p>Aber auch auf der hohen See wirken sich menschliche Aktivitäten, wie der globale<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/schifffahrt">Schiffsverkehr</a>, die industrielle Aquakultur, der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/tiefseebergbau-andere-nutzungsarten-der-tiefsee">Tiefseebergbau</a>oder der Ausbau der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/klima-energie/erneuerbare-energien/windenergie-auf-see-offshore-windenergie">Offshore-Energiegewinnung</a>negativ auf die Meeresumwelt aus. Abfälle, vor allem aus Kunststoffen einschließlich Mikroplastik, sind allgegenwärtig.<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/nachhaltigkeit-strategien-internationales/antarktis/das-umweltbundesamt-die-antarktis/unterwasserlaerm">Unterwasserlärm</a>stört und schädigt insbesondere Wale, Delfine und Fische. In der Vergangenheit wurden unsere heimischen Meere auch als Halde für<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/meere/nutzung-belastungen/munition-im-meer">Altmunition</a>genutzt, deren giftige Sprengstoffe und chemischen Kampfstoffe inzwischen im Meerwasser, Sediment und in den Lebewesen nachweisbar sind. Hinzu kommt der fortschreitende<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/nutzung-belastungen/klimawandel-der-meere">Klimawandel</a>und die damit einhergehende zunehmende Erwärmung und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/v?tag=Versauerung#alphabar">Versauerung</a>, die als zusätzliche globale Effekte auf die Meeresökosysteme wirken, genauso wie technologische Eingriffe durch marines Geo-Engineering mit ungewissen Folgen für die Meeresumwelt.</p><p>Seit Jahrzehnten werden Veränderungen regelmäßig<a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/umweltzustand-trends">dokumentiert</a>, was zu einem umfassenden Wissen über menschliche Aktivitäten und deren Auswirkungen auf die Meere geführt hat. Auf Basis der erhobenen Daten wird der<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/ueberwachung-bewertung/biologisch">biologische</a>,<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/gewaesser/meere/ueberwachung-bewertung/chemisch">chemische</a>und physikalische Zustand der Meeresumwelt auf lokaler, nationaler, regionaler und globaler Ebene bewertet. Es hat sich dabei gezeigt, dass ein schlechter Zustand der Meere und Küsten auch negative Auswirkungen auf deren Produktivität und andere, für die Menschheit wichtige, Funktionen hat. Dabei können intakte Meeres- und Küstenökosysteme eine wichtige Rolle sowohl beim <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a> als auch für die Klimaanpassung spielen und wichtige Beiträge zum Wohlergehen der Menschen leisten, unter anderem im Sinne der Nahrungsversorgung, des Transports und der Erholung. Das trifft auch auf die Polarmeere zu, denen eine besondere Rolle im Klimasystem zukommt und die für die globale Meeresströmungen ein wichtiger „Motor“ sind.</p><p>Das Umweltbundesamt arbeitet seit Jahrzehnten daran mit, den Zustand der Meere zu bestimmen und die Belastungen der Meere zu reduzieren und ist unter anderem auch<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/meere/genehmigung-von-forschungsprojekten-zu-marinem-geo">Genehmigungs- und Überwachungsbehörde</a>für wissenschaftliche Projekte des marinen Geo-Engineerings. Besonders relevant sind Konzepte und Maßnahmen für den Schutz der Meere im Rahmen der regionalen Meeresschutzübereinkommen für die Ostsee (<a href="https://helcom.fi/">HELCOM</a>) und den Nordostatlantik einschließlich der Nordsee (<a href="https://www.ospar.org/">OSPAR</a>). Auf europäischer Ebene zielt zudem die<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/was-ist-die-meeresstrategie-rahmenrichtlinie-msrl">Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie</a>(MSRL) auf die Erreichung eines guten Umweltzustands ab. Dafür stellen sich die Behörden des Bundes und der Küstenbundesländer gemeinsam den unterschiedlichen Herausforderungen und Regelungen („<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/meere/meeresgovernance-wie-kann-ein-effektiver">Meeresgovernance</a>“), um den<a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/wasser/meere/meeresschutz-geht-uns-alle-an-0">Schutz der Meere</a>zu verbessern und Nutzungen nachhaltiger zu gestalten.</p><p>Eine besondere Herausforderung wird es zukünftig sein, die stetig wachsende "blaue Wirtschaft" mit dem Schutz der Meere in Einklang zu bringen, um das Gleichgewicht zwischen Nutzung und Schutz unter dem Einfluss des fortschreitenden Klimawandels zu wahren oder wiederherzustellen. <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/n?tag=Nachhaltigkeit#alphabar">Nachhaltigkeit</a>, Vorsorgeprinzip und ein ganzheitlicher,<a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/umweltbelange-der-meeresraumordnung-in-der">ökosystemarer Ansatz</a>müssen die Grundlage unseres Handelns sein, und die verschiedenen Nutzungen müssen kumulativ, also gesamtheitlich, bewertet und reguliert werden. Der Schutz der Meeresumwelt ist nicht zuletzt auch für die Menschheit lebensnotwendig und jede Anstrengung wert.</p>
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 70 |
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| Wissenschaft | 37 |
| Type | Count |
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| Daten und Messstellen | 37 |
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| Förderprogramm | 53 |
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| unbekannt | 2 |
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| geschlossen | 11 |
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