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Forschergruppe (FOR) 402: Funktionalität in einem tropischen Bergregenwald Südecuadors: Diversität, dynamische Prozesse und Nutzungspotenziale unter ökosystemaren Gesichtspunkten, Funktionalität in einem tropischen Regenwald; Diversität; dynamische Prozesse und Nutzungspotentiale unter ökosystemaren Gesichtspunkten (FOR 402)

Die Bergwälder der Ostanden gehören zu den artenreichsten terrestrischen Ökosystemen der Erde, zugleich stehen sie unter immensem Nutzungsdruck (Abholzung, Umwandlung in Weideland). In einem multidiszilinären Ansatz aus Bio-, Geo-, Forst- und Agrarwissenschaften - von der Ebene des Organismus ausgehend bis hin zur Landschaftsebene - wollen wir an einem ausgewählten, für Forschungen zugänglichen ostandinen Bergwald in Südecuador ein solches Ökosystem, sowie seine gebietstypischen, durch menschliches Wirtschaften entstandenen Ersatzformationen beispielhaft analysieren. Dabei gilt es im ersten Schritt wichtige geowissenschaftliche und biologische Eigenschaften des Systems (Klima, Boden, Verfügbarkeit von Wasser und Nährelementen, Struktur und Artenzusammensetzung der Vegetation sowie Vorkommen und Vielfalt tierischer und pilzlicher Schlüsselorganismen: Pollinatoren, Samenverbreiter, Herbivore und Destruenten) zu erfassen. Im zweiten Schritt wird die Funktionsweise wichtiger Teilsystem erschlossen (Stoffflüsse zwischen wichtigen Kompartimenten, Dynamik und Regenrationspotentiale der Vegetation in Wechselwirkung mit der Fauna und den abiotischen Randbedingungen). Darauf aufbauend wollen wir drittens Optionen entwickeln bzw. überprüfen für eine nachhaltige Nutzung, Erhaltung und - soweit möglich - Rehabilitation des Waldes. Diese Erkenntnisse werden über das Untersuchungsgebiet hinaus für das ökosystemare Verständnis und Management tropischer Bergwälder von genereller Bedeutung.

Funktionelle Differenzierung von arbuskulären Mykorrhizapilzen im Ober- vs. Unterboden: beherbergen Unterböden Eigenschaften zur Nährstoffgewinnung, die eine nachhaltige Landwirtschaft unterstützen?

Monokulturen und ineffiziente Ressourcennutzung, begleitet von Bodendegradation und Verlust der biologischen Vielfalt in konventionell bewirtschafteten Agrarsystemen, stellen eine Herausforderung für eine stabile Nahrungsmittelproduktion dar. Um die Nahrungsmittelproduktion zu sichern, ohne die Gesundheit und Funktionalität der Agrarökosysteme (weiter) zu gefährden, sind nachhaltige Strategien erforderlich. Arbuskuläre Mykorrhizapilze (AMF) sind die am weitesten verbreiteten Symbionten unter den Nutzpflanzen. Die meisten Studien zum Nutzen der AMF für die Pflanzenproduktion konzentrieren sich jedoch auf den Oberboden, d. h. die dünne Pflugschicht in konventionell bewirtschafteten Systemen. Das Potenzial von AMF in Unterböden (d.h. dem Mineralboden unterhalb der Pflugschicht) wird nur selten untersucht. Dabei hat sich gezeigt, dass Unterböden spezifische AMF-Arten beherbergen können, von denen man annimmt, dass sie sich in ihren Eigenschaften und Funktionalität von den Arten im Oberbodens unterscheiden. Das Hauptziel dieses Projekts ist eine funktionelle Differenzierung der AMF-Gemeinschaften im Ober- und Unterboden hinsichtlich ihrer Strategien zur Nährstoffakquise und -allokation. Das Projekt zielt auf die Beantwortung der Frage ab, (i) ob Unterböden AMF-Gemeinschaften mit funktionellen Eigenschaften beherbergen, die sich von denen der AMF-Gemeinschaften im Oberbodens unterscheiden oder sogar vielfältiger sind, und (ii) ob diese Eigenschaften für eine nachhaltige Bewirtschaftung von Nutzen sein können. Die DNA Amplikon Sequenzierung und Metatranskriptomanalyse von AMF-Gemeinschaften, die mit Pflanzen verschiedener funktioneller Pflanzengruppen assoziiert sind, erlaubt eine erste Bewertung der funktionellen Vielfalt von AMF Unterbodengemeinschaften. Dies beruht auf der Annahme einer merkmalsbasierten Partnerwahl zwischen Pflanze und Pilz. Zur weiteren funktionellen Charakterisierung wird die Aufnahme und der Transfer von leicht verfügbarem N und K durch AMF Gemeinschaften mit Hilfe von 15N-angereicherten Verbindungen sowie Spurenelementen untersucht, die bei der Nährstoffaufnahme als K-Analoga agieren. Die Anregung der N- und P-Mobilisierung aus organischem Material durch AMF-Gemeinschaften wird unter Verwendung von zweifach isotopisch markiertem (15N, 33P) Pflanzenbiomasse untersucht. Durch 13CO2-Pulsmarkierung der Wirtspflanzen wird die Kohlenstoffallokation der Pflanzen in verschiedene AMF-Gemeinschaften analysiert. Dadurch sollen Erkenntnisse über das Potenzial von Unterböden als Reservoir für funktionell vielfältige AMF-Gemeinschaften und deren Potenzial zur Verbesserung der Nährstoffverwertung in Agrarsystemen gewonnen werden. Das Projekt wird damit zur Klärung der Frage beitragen, ob eine angemessene Bewirtschaftung des Unterbodens geeignet ist, die funktionelle Vielfalt von AMF oder sogar gezielt bestimmte funktionelle Eigenschaften von AMF in landwirtschaftlichen Systemen zu fördern, um die Nahrungsmittelproduktion zu stabilisieren.

Das Konstanzer Solarmodell - Realisierung eines neuen Baustandards der energetischen und oekologischen Nachhaltigkeit fuer das Wohnen im 21. Jahrhundert

Satellite Color Images, Vegetation Indices, and Metabolism Indices from Bad-Oldesloe, Germany from 1984 – 2023

The "Germany Mosaic" is a time series of Landsat satellite images and vectorized segments covering the entirety of Germany from 1984 to 2023. The image data are divided into TK100 sheet sections (see further details: Blattschnitt der Topographischen Karte 1:100 000). The dataset provides optimized 6-band imagery for each year, representing summer (May to July) and autumn (August to October) seasons, along with vegetation indices such as NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) and NirV (Near-Infrared Reflectance of Vegetation) for the same periods. Additionally, vectorized "zones" of approximately homogeneous pixels are available for each year. The spectral properties of the image data and the morphological characteristics of these zones are included as vector attributes (see Documentation: "Mosaic (1984–2023) - Data Description"). An overview of the coverage and quality of all sheet sections is provided as a vector layer titled D-Mosaik_Sheet-Sections within this document. The Germany Mosaic can also be considered a spatial-temporal Data Cube, enabling advanced analysis and integration into workflows requiring multi-dimensional data. This structure allows users to perform operations such as querying data across specific time periods, analyzing trends over decades, or aggregating spatial information to generate tailored insights for a wide range of research applications. In mid-latitudes, seasonal variations in vegetation—and consequently in the image data—are typically more pronounced than changes occurring over several years. The temporal segmentation of the dataset has been designed to encompass the entire vegetation period (May to October), with the division into summer and autumn periods capturing seasonal metabolic shifts in natural biotopes. This segmentation also records most agricultural changes, including sowing and harvesting activities. Depending on weather conditions, the individual image data represent either the median, mean value, or the best available image for the specified time period (see Documentation: "Mosaic (1984–2023) - Data Description). Remote sensing has become an indispensable tool for environmental research, particularly in landscape analysis. Beyond conventional applications, the Germany Mosaic supports the development of digital twins in environmental system research. By providing detailed spatial and temporal data, this dataset enables the modeling of virtual ecosystems, facilitating simulations, scenario testing, and predictive analyses for sustainable management. Moreover, the spatial and temporal trends captured by remotely sensed parameters complement traditional approaches in biological, ecological, geographical, and epidemiological research.

LURCH - Vernetzungs- und Transfervorhaben LURCHplus: BMBF-Fördermaßnahme Nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung (LURCH)

Neue UBA-Daten zur Grundwasserneubildung in Deutschland

<p> <p>Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trinkwasser in Deutschland. Welche Mengen entnommen werden können ohne langfristig diese wichtige Ressource zu gefährden, hängt entscheidend von der Grundwasserneubildung ab. Das Umweltbundesamt (UBA) hat neue Daten zur Grundwasserneubildung und zur Nutzungsintensität in Deutschland veröffentlicht.</p> </p><p>Grundwasser ist die wichtigste Quelle für Trinkwasser in Deutschland. Welche Mengen entnommen werden können ohne langfristig diese wichtige Ressource zu gefährden, hängt entscheidend von der Grundwasserneubildung ab. Das Umweltbundesamt (UBA) hat neue Daten zur Grundwasserneubildung und zur Nutzungsintensität in Deutschland veröffentlicht.</p><p> <p>In Deutschland werden rund 70 Prozent des Trinkwassers aus Grundwasserressourcen gewonnen. Damit das Grundwasser auch langfristig in ausreichenden Mengen für die Wasserversorgung verfügbar bleibt und grundwasserabhängige Ökosysteme geschützt werden, sind Kenntnisse über die Menge neu gebildeten Grundwassers (<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/grundwasserneubildung">Grundwasserneubildung</a>) und die Wassergewinnung (Wasserentnahmen) entscheidend.</p> <p>Für die nachhaltige Bewirtschaftung von Grundwasserressourcen, insbesondere in Trockenperioden, sind deshalb valide Daten zur Grundwasserneubildung essenziell. Auch die Wassergewinnung hat einen entscheidenden Einfluss auf die Bewirtschaftung der Wasserressourcen. Erst durch die Gegenüberstellung von Wassergewinnung und vorhandener Wasserressource können Problemregionen erkannt werden. Für diese Bilanzierung wird der Grundwassergewinnungsindex (GWGI) berechnet. Der Index beschreibt das Verhältnis der Grundwassergewinnung zur -neubildung. Mit dem Index wird die Nutzungsintensität bewertet.</p> <p>In der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Studie „Auswirkung des Klimawandels auf die Wasserverfügbarkeit − Anpassung an Trockenheit und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/duerre">Dürre</a> in Deutschland (WADKlim)“, wurden neue Daten zur Grundwasserneubildung und zu Grundwassergewinnungsindizes erarbeitet und veröffentlicht.</p> <p>Die mittlere Netto-Grundwasserneubildung wurde mit dem Modell mGROWA für den Zeitraum 1961 bis 2020 berechnet. Die Mittelwerte der Jahressummen in Millimeter können für die 10-Jahres- und 30-Jahres-Perioden abgerufen werden.</p> <p>Zusätzlich werden die Grundwassergewinnungsindizes auf Ebene der Landkreise und kreisfreien Städte (NUTS-3-Regionen) innerhalb von Deutschland und für das Jahr 2019 bereitgestellt. Der GWGI beschreibt Zusammenhänge zwischen Grundwasserneubildung und Grundwassergewinnung, basierend auf dem erneuerbaren Grundwasserdargebot. Dabei handelt es sich um Niederschlag und Zusickerung aus Oberflächengewässern.</p> <p>Die Autor:innen der Studie kommen zu dem Ergebnis, dass zukünftig in vielen Regionen Deutschlands die Verfügbarkeit von Wasser unter dem Einfluss des Klimawandels sinkt. Insbesondere in Trockenperioden kann es regional zu erheblichen Engpässen in der Wasserverfügbarkeit kommen, was zur Entstehung von Nutzungskonflikten führen oder bestehende Konflikte verschärfen kann. Um eine sichere und gerechte Versorgung für alle Nutzergruppen zu gewährleisten ist daher eine nachhaltige Wassernutzung nötig.&nbsp;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Beide Datensätze werden durch das UBA als <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/open-data">Open Data</a> zur freien Nachnutzung öffentlich bereitgestellt.<br><br>Sehen Sie den WADKlim Abschlussbericht <a href="https://www.umweltbundesamt.de/media/112542">hier</a> und das WADKlim Factsheet <a href="https://www.umweltbundesamt.de/node/112543%20">hier</a>.&nbsp;</p> </p><p>Informationen für...</p>

Oekologisch angepasste Landnutzung in den Feuchttropen Ostafrikas: Projet Agricole et Social Interuniversitaire Mainz/Butare (Rwanda)

Ziel der Forschungsarbeit im Projekt ist die oekologisch angepasste Intensivierung der kleinbaeuerlichen Landwirtschaft Rwandas mit Hilfe der Methoden des Standortgerechten Landbaus ('Oekologischer Landbau', 'Agroforstwirtschaft'). Hierzu werden seit 1985 gemeinsam mit Kollegen von der Faculte d'Agronomie der Universite Nationale du Rwanda Langzeitversuche auf Modellfeldern in Butare/Rwanda durchgefuehrt. Derzeitige Forschungsschwerpunkte sind: - Vergleichende Untersuchungen zur Integration unterschiedlicher Agroforstbaumarten in die landwirtschaftlich genutzte Flaeche; - Optimierung der Umsetzung der von Baeumen und Hecken produzierten Biomasse; - Verbesserung des Erosionsschutzes mit biologischen Methoden (z.B. alley cropping mit Leguminosenhecken); - Feinanpassung des Systems an die Erfordernisse der Kleinbauern.

Biodiversity and associated ecosystem services in small vs. large scale agriculture

Biodiversity conservation cannot rely on protected areas alone, as sustainable conservation requires strategies for managing whole landscapes including agricultural areas. Organic farming in Germany may contribute strongly to the protection of biodiversity and to sustainability of agriculture through enhancing ecosystem services. However, the effectiveness of this agri-environmental management is highly dependent on landscape structure. The main objective of this study is to compare the effectiveness of organic cereal management in small vs. large scale agriculture through measure of the diversity of plants and arthropods and associated ecosystem services, such as seed predation, insect predation, aphid parasitism and pollination. Pairs of organic and conventional winter wheat fields will be selected in small vs. large scale agricultural landscapes along the former inner German border, i.e. in West vs. East Germany. This study design enables a unique experiment, where it would be possible to disentangle the effects of landscape composition and configuration heterogeneities in the same study region and to study how these affect the effectiveness of organic management. The detailed analyses of the expected valuable data could provide significant results (published in high ranked, international scientific journals), and contribute to the development of the existing

Potentiale einer am Kreislaufgedanken orientierten Wasserbewirtschaftung in urbanen Oekosystemen

Die bestehende Stadtentwaesserung ist auf die schnelle Ableitung von Abwaessern inkl. des Niederschlagswassers optimiert. In einem extrem dicht besiedelten und durch vielfaeltige Flaecheninanspruchnahme gekennzeichneten Gebiet wird abgeschaetzt, welches Potential die am Prinzip von Nachhaltigkeit und Kreislauffuehrung von Stoffen orientierten alternativen Vorgehensweisen der Wasserbewirtschaftung besitzen. Dabei werden die Wahrung des Entwaesserungskomforts und die Preisgestaltung beruecksichtigt.

Naturnäheerfassung in europäischen Wäldern

Naturnähe ist ein weltweit eingesetztes Kriterium zur Beschreibung des Erhaltungszustandes von Ökosystemen. Die Grundlage dieser Erhaltungszustandsbeschreibung ist die Intensität des menschlichen Einflusses auf ein Ökosystem in Vergangenheit und Gegenwart und die daraus resultierende Zustandsveränderung von Vegetation und Standort. Der Erhalt naturnaher Ökosysteme ist eine zentrale Voraussetzung für die Bewahrung der globalen Biodiversität.Trotz seiner weiten Verbreitung und Anwendung in der nationalen wie internationalen Naturschutzpolitik, in der nachhaltigen Waldbewirtschaftung und im praktischen Naturschutz gibt es bis heute sehr unterschiedliche Auffassungen von der inhaltlichen Ausformung und den Operationalisierungsmöglichkeiten des Kriteriums Naturnähe. Zudem wird der Erhalt möglichst naturnaher Ökosysteme häufig als vorrangiges Naturschutzziel formuliert, was z. T. anderen Naturschutzzielen wie dem Erhalt wertvoller Kulturlandschaften oder ökonomischen Interessen zuwider läuft.Die Arbeit möchte in diesem Spannungsfeld von Befürwortern und Kritikern des Kriteriums und des Naturschutzziels Naturnähe einen Beitrag zu dessen inhaltlicher Konkretisierung leisten und durch einen Überblick über die europäische Naturnähediskussion Vertretern aus Wissenschaft und Praxis den Zugang zu dem Thema Naturnähe erleichtern.Aufbauend auf Expertenbefragungen in 25 europäischen Ländern sowie einer intensiven Literaturrecherche werden im Kernteil der Arbeit zunächst die in Nord-, Ost-, West- und Mitteleuropa für die Erfassung des Naturnähegrades von Wäldern verwendeten und vorgeschlagenen Kriterien und Indikatoren identifiziert und beschrieben. Anschließend wird anhand ausgewählter Beispiele deren Anwendung im Rahmen von naturschutzorientierten Wald- und Biotopinventuren erläutert. Als Bezugspunkt für die Definition von Naturnähegraden und als Grundlage für die Entwicklung von Naturnäheleitbildern für Naturschutz und naturnahe Waldwirtschaft kommt den Erkenntnissen der europäischen Naturwaldforschung eine besondere Bedeutung zu, weshalb diesen in der Arbeit ein eigenes Kapitel gewidmet sein wird. Abschließend soll diskutiert werden, welchen Einfluß der globale Klimawandel in Zukunft auf die Bezugspunkte von Naturnähe und somit auf das gesamte Konzept der Naturnähe haben könnte.

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