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Konsequenzen der Massenvermehrung phytophager Insekten für Ökosystem-Funktionen auf verschiedenen Zeitskalen in Kiefernwäldern Nordost-Deutschlands; Auswirkungen von Massenvermehrungen phytophager Insekten auf biogeochemische Prozesse und mikrobiologische Aktivitäten in Baumkronen und Böden

Insektenkalamitäten können Menge und chemische Zusammensetzung von gelöster und partikulärer organischer Substanz (DOM, POM) innerhalb des Transfers zwischen Baumkronen und Boden verändern. Dies kann mikrobielle Aktivitäten in der Phyllosphäre und im Boden beeinflussen, was zu veränderten C und N Umsätzen führt. Projektziel ist, die C und N Verbindung zwischen Kronenraum und Boden in 60-jährigen Kiefernwäldern (Pinus silvestris L.) unter Insektenbefall zu untersuchen. Um die Hypothese zu testen, dass Massenvermehrung von herbivoren Insekten den C und N Umsatz in Kiefernwäldern steigert, wird (1) der Eintrag quantifiziert: DOM und POM Flüsse vom Kronenraum in den Boden, (2) Mechanismen bewertet: Effekte durch leicht- und schwerabbaubare Verbindungen in DOM und POM (Phenole, Lipide, Kohlenhydrate, Proteine, freie Aminosäuren) auf Kronen- und Bodenmikroorganismen (mikrobielle Biomasse, Enzymaktivitäten), sowie biogeochemische Prozesse (C-Mineralisierung) im Boden und (3) Konsequenzen quantifiziert: Treibhausgasemissionen (THG) und flüchtige organische Verbindungen (VOCs) vom Boden. Veränderte C und N Pfade werden über neu entwickelte Algorithmen modelliert, um langfristige Auswirkungen auf ökosystemarer Ebene abzuschätzen. Damit wird der Kurzschluss zwischen erhöhter DOM und POM Produktion im Kronenraum durch Herbivore einerseits, mit C und N Einträgen im Boden und Umsatzprozesse andererseits analysiert und modelliert.

Konzept zur Renaturierung nordostdeutscher Flusstalmoore und Boddenkuestenabschnitte unter landschaftsoekologischen und umweltoekonomischen Aspekten

WindNode: Das Schaufenster für intelligente Energie aus dem Nordosten Deutschlands, Teilvorhaben: Wandel des Energiesystems zu mehr Dezentralität

Durch den Einsatz von neuen Technologien sowie der Beteiligung an neuen technischen Lösungen im Energiesystem bereitet sich Stromnetz Berlin auf die Herausforderungen der Energiewende und für die zukünftigen Aufgaben des urbanen Netzbetreibers vor. Dabei muss die besondere Lage von Berlin als große 'Lastsenke' inmitten einer Region, die durch regenerative Erzeugungsüberschüsse geprägt ist, berücksichtigt werden. Die örtliche Stromnetzinfrastruktur muss so ausgelegt sein, dass sie sowohl die Veränderungen an Last und Erzeugung in Berlin berücksichtigen als auch die An- und Einbindung von Berlin in das Umland sicherstellen kann. Die Anzahl der Marktakteure steigert sich in diesem Zusammenhang und muss entsprechend vernetzt werden. Dabei wird die Frage der Datentransparenz und des Datenaustausches eine wesentliche Rolle einnehmen. All dies geschieht in einem politisch und wirtschaftlich sehr dynamischen Umfeld, in dem Versorgungssicherheit zunehmend von neuen Marktmechanismen und technologischen Besonderheiten beeinflusst wird und gesichert werden muss. SNB setzt folgende inhaltliche Schwerpunkte: transparente Datenhaltung mittels eines Open Data Portals und Datenaustausch zwischen den Marktrollen (TSO, DSO, Aggregatoren, Endkunden) durch den EE-Stalker, mittels intelligenter Messsysteme in Ortnetz-stationen in der Niederspannung und Smart Metering in Verbindung mit den entsprechenden Kommunikationstechnologien und Mehrspartenauslesung, sowie in Smart Capital Region als eine regionen-übergreifende Optimierung, Einbeziehung von Flexibilitäten in die Netz-planung durch die PtH/PtC Anlage am EUREF Campus und operative Netzbetriebsführung, Entwicklung eines spielerischen Ansatzes zur Erhöhung der Kundenpartizipation. Im Rahmen von WindNODE wird sich Stromnetz Berlin inhaltlich mit anderen Arbeitspaketen abstimmen und den Know-how Transfer gewährleisten. Die Arbeitspakete bauen insbesondere im Bereich IKT aufeinander auf und integrieren dabei die Arbeitsergebnisse.

ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland, Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung

Ziel des Verbundvorhabens ELaN ist es, neue nachhaltige Handlungs- und Nutzungsmöglichkeiten im Bereich Wasser-, Nährstoff- und Landmanagement aufzuzeigen. Beispielhaft wird die Wiederverwertung geklärten Abwassers für die Region Berlin-Barnim-Uckermark untersucht. Neben der Klärung der politisch-rechtlichen Voraussetzungen für die Ausbringung von gereinigtem Abwasser, werden Aspekte wie - Ökologie von Feuchtgebieten, Eutrophierung von Fließgewässern, Anbau von Energiepflanzen, Nährstoffrecycling und insbesondere die Stärkung regionaler Wertschöpfung betrachtet.

Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights^Teilvorhaben H: Wasserhaushalt Berlin^Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland, Teilvorhaben G: Landnutzung, ökonomische Bewertung, Regionalplanung, Szenarienentwicklung, 3D-Visualisierung

Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights^Teilvorhaben H: Wasserhaushalt Berlin^Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland^Teilvorhaben G: Landnutzung, ökonomische Bewertung, Regionalplanung, Szenarienentwicklung, 3D-Visualisierung, Teilvorhaben E: Klarwassernutzung Berlin

In Zeiten des Klimawandels machen sich die längeren Trockenperioden und die sinkenden Grundwasserstände im Landmanagement bemerkbar. In einem Teilgebiet des Forschungsprojekts ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland - wird die gezielte Bewässerung von brachliegenden Flächen mit Klarwasser untersucht. Klarwasser - gereinigtes Abwasser - ist für die Landschaft eine Ressource, die durch die Einleitung in Gewässer und Meere dem regionalen Wasser- und Stoffkreislauf weitestgehend verloren geht. Für die stillgelegten Rieselfelder im Umland Berlins, die nicht für eine landwirtschaftliche Produktion zur Verfügung stehen, könnte in der Kombination der Landschaftsgestaltung zur Naherholung und der gezielten Bewässerung der Flächen mit Klarwasser zur Energiepflanzenproduktion ein Potenzial liegen. Im Forschungsprojekt ELaN werden Lösungsansätze für die Landwirtschaft, die Kommunal- und Stadtplanung, sowie den Naturschutz und Wassermanagement entwickelt, die stärker ineinander greifen. Lebenswichtige Ökosysteme sollen sich mit ihren Funktionen und Dienstleistungen für den Menschen gegenseitig ergänzen. Energie und Stoffströme, wie zum Beispiel Wasser und Nährstoffkreisläufe, sind am besten im regionalen Stadt Land Verbund sinnvoll zu managen. Ergebnisse des Projekts: Zum Projektschluss lässt sich sagen, dass sich die Überleitung des Klarwassers in das Lietzengrabengebiet gegenüber der herkömmlichen direkten Einleitung in ein Oberflächen-gewässer als vorteilhaft erweist. Neben der weiteren Reinigung des Klarwassers profitieren Mensch, Tier und Pflanze von diesem Forschungsprojekt. Ein ehemals verbrauchter Standort hat wieder eine Funktion als grünes Biotop und Naherholungsgebiet.

Teilvorhaben B: Nährstoffrecycling und Wertschöpfungsnetze^Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights^Teilvorhaben H: Wasserhaushalt Berlin^Teilvorhaben C: Schadstoffdynamik und Toxikologie^Teilvorhaben F: Ökotoxikologie^Teilvorhaben G: Landnutzung, ökonomische Bewertung, Regionalplanung, Szenarienentwicklung, 3D-Visualisierung^Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^Teilvorhaben E: Klarwassernutzung Berlin^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland^Teilvorhaben D: Verwertung nachwachsender Rohstoffe, Teilvorhaben L: Klarwassernutzung, Nährstoffrecycling, nachhaltige Moornutzung, Governance-Strategien, Konstellationsanalyse

Die Teilprojekte sind Teil des Verbundvorhabens 'Entwicklung eines integrierten Landmanagements durch nachhaltige Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland'. TP 12 (Konstellationsanalyse) gewährleistet über den gesamten Forschungsprozess (Phase 1 und II) den Dialog zwischen den naturwissenschaftlich-technischen, planungs- und sozial-wissenschaftlichen Teilprojekten mit dem Ziel zu gemeinsam getragenen Forschungsfragen, Einschätzungen und interdisziplinären Mode für die beiden Flächenbausteine und die Systemlösung zu gelangen. Es werden außerdem verschiedene Stakeholdergruppen einbezogen. Als Methode für die inter- und transdisziplinäre Verständigung wird die am Zentrum Technik und Gesellschaft der TU Berlin entwickelte Konstellationsanalyse eingesetzt. TP 11 (Governance Strategien) analysiert und entwickelt Steuerungsinstrumentarien auf den verschiedenen Ebenen (regional, national). Teilvorhaben 7 Prof. Wessolek 'Nachhaltige Moornutzung': Das Teilprojekt entwickelt für landwirtschaftlich genutzte Niedermoore am Beispiel des Flächenbausteins Randow-Welse Niederung (Uckermark) standortbezogene Handlungsstrategien für nachhaltige Nutzungsoptionen (Stufe 1: Flächenkulisse Randow-Welse Niederung) und bereitet diese in enger Kooperation mit den Entscheidungsträgern (Leiter von Agrarbetrieben, Untere Behörden der Land- und Forstwirtschaft, des Bodenschutzes, der Wasserwirtschaft und des Naturschutzes, Planungseinrichtungen u.a.) in einem webbasierten Entscheidungsunterstützungssystem (Stufe 2: DSS) auf. Teilvorhaben Professor Barjenbruch 'Technische Feuchtgebiete zur Abwasserreinigung und Biomasseproduktion mit Urindüngung': Das Ziel ist die Entwicklung einer Systemlösung, welche die weitergehende Reinigung von Abwasser direkt mit der Wiederverwendung der Ressourcen Wasser, Pflanzennährstoffe und Wärmeenergie aus dem Abwasser zur Pflanzenproduktion verbindet. Weiterhin bieten sich Optionen zur Minimierung des Stoffaustrags bei großen Regenereignissen Es werden verschiedene technische Feuchtgebietstypen in Hobrechtsfelde (Berlin) auf die Eignung zur Abwassernachreinigung und Sumpfpflanzenproduktion untersucht. Dabei werden Bemessungs-, Gestaltungs- und Betriebsgrundlagen ermittelt. Dafür wird das Abwasser auf die Konzentrationen der Parameter Gesamtstickstoff, Ammonium, Nitrat, Phosphor und CSB sowie E.coli und Enterokokken analysiert. Der Ertrag diverser Sumpf pflanzen wird bestimmt. Es sollen die wissenschaftlich-technischen Grundlagen zur Dimensionierung, Gestaltung und zum Betrieb dieser technischen Feuchtgebiete bestimmt und zusammengestellt werden, um sie in das technische Regelwerk (DWA, DIN) einfließen zu lassen.

Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland, Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights

Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights^Teilvorhaben H: Wasserhaushalt Berlin^Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland^Teilvorhaben F: Ökotoxikologie^Teilvorhaben G: Landnutzung, ökonomische Bewertung, Regionalplanung, Szenarienentwicklung, 3D-Visualisierung^Teilvorhaben D: Verwertung nachwachsender Rohstoffe^Teilvorhaben E: Klarwassernutzung Berlin, Teilvorhaben C: Schadstoffdynamik und Toxikologie

Teilvorhaben I: Nachhaltige Moornutzung und Property Rights^Teilvorhaben H: Wasserhaushalt Berlin^Teilvorhaben A: Projektmanagement, Klarwassernutzung Biesenbrow, Akteursbeteiligung und Nachhaltigkeitsbewertung^Teilvorhaben E: Klarwassernutzung Berlin^ELaN - Entwicklung eines integrierten Landmanagements zur nachhaltigen Wasser- und Stoffnutzung in Nordostdeutschland^Teilvorhaben G: Landnutzung, ökonomische Bewertung, Regionalplanung, Szenarienentwicklung, 3D-Visualisierung^Teilvorhaben D: Verwertung nachwachsender Rohstoffe, ELaN- Development of integrated land management for sustainable water and material consumption in north-east Germany; Sub-project F: Environmental toxicology

Treated wastewater is commonly disposed of in Germany by discharge into surface waters. Within the project ELaN, alternative approaches were investigated for dealing with treated wastewater, namely a re-use to recycle valuable nutrients and to help prevent falling water levels in Northeast Germany. Using a battery of various standardized aquatic and terrestrial test methods, ECT investigated ecotoxicological effects in the aquatic compartment (treated wastewater, and surface and groundwater influenced by treated wastewater) as well as in the terrestrial compartment (soil that received wastewater). In addition, the ecotoxicity of an alternative fertilizer produced within the wastewater treatment process (MAP) and of the anti-dandruff substance climbazole was investigated. In order to assess the long-term risk of approximately 30 years of wastewater irrigation, a flow-through model system with soil columns was run in situ at the wastewater treatment plant. The results regarding climbazole demonstrate that a substance contained in cosmetics and personal care products can exhibit an ecotoxicity that resembles that of structurally-related pesticides. The results for MAP demonstrate that its long-term toxicity toward earthworms is similar to that of common inorganic phosphate fertilizers at equivalent application rates. Treated wastewater was repeatedly found to exhibit phytotoxicity, but it did not affect the survival of invertebrates (crustaceans) or vertebrates (fish embryos). Phytotoxicity was reduced by soil passage, depending on soil properties. The drawback of an enhanced purification of treated wastewater by soil passage was clearly demonstrated to consist in the accumulation of organic micropollutants and metals in the soil. This resulted in only weak ecotoxicological effects after three years of real irrigation, but in stronger effects in a 30-years irrigation simulation scenario. In addition, it was demonstrated that irrigation of contaminated soil can result in the remobilization and elution of pollutants at ecotoxicologically relevant levels, potentially leading to groundwater contamination. Decisions on the re-use of treated wastewater at the landscape level should be based on a comprehensive and case-specific weighting of the advantages (e.g. reduced impact on effluent-receiving surface waters) and the disadvantages (e.g. accumulation of pollutants in soil). A broad test battery consisting of aquatic and terrestrial test is an important component of such an evaluation.

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