Four free-air CO2 enrichment (FACE) experiments were conducted on wheat (Triticum aestivum L. cv. Yecora Rojo) at Maricopa, Arizona, U.S.A. from December, 1992 through May, 1997. The first two were conducted at ample and limited (50% of ample) supplies of water, and second two at ample (350 kg N ha-1) and limited (70 and 15 kg N ha-1) supplies of fertilizer nitrogen. More than 50 scientists participated, and they collected a large and varied set of data on plant, soil, and microclimatic responses to the elevated CO2 and its interactions with the water and N treatments. The dataset has been popular with wheat growth modelers who have utilized the growth, yield, and other data to validate their models, which get used to predict likely future wheat productivity with projected global change. The dataset assembled herein contains many of these data, including management, soils, weather, physiology, phenology, biomass growth, leaf area, yield, quality, canopy temperatures, energy balance, soil moisture, nitrogen assimilation, and other data. Quelle: Verlagsinformation
Ein Schwerpunktthema dieser Ausgabe von Natur in NRW sind die phänologischen Untersuchungen in Nordrhein-Westfalen. Denn die Pflanzenphänologie ist ein wichtiger Indikator im Klimafolgenmonitoring. So werden im Rahmen des forstlichen Umweltmonitorings in NRW seit 10 Jahren auf inzwischen 16 Waldflächen phänologische Beobachtungen durchgeführt. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) hat bereits 1951 mit dem Aufbau eines bundesweiten phänologischen Erhebungsnetzes begonnen. Dort werden die periodisch wiederkehrenden Entwicklungsphasen verschiedener Pflanzenarten an charakteristischen Wuchsorten aufgenommen. 123 dieser Beobachtungsstationen liegen in NRW. Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) hat diese Daten nun ausgewertet. Die Ergebnisse dieser Auswertung sowie der phänologischen Untersuchungen des forstlichen Monitorings werden in diesem Heft vorgestellt. Mehrfach wurde bereits in Natur in NRW über die Biodiversität der bäuerlichen Kulturlandschaft berichtet. Gleich zwei Beiträge dieser Ausgabe beschäftigen sich mit der Feldlerche, dem Charaktervogel der freien Feldflur, dessen negativer Bestandstrend anhält. Vorgestellt werden die Ergebnisse des Programms »1000 Fenster für die Lerche«, dessen Erfolg der Dachverband der Biologischen Stationen NRW und das LANUV überprüft haben. Berichtet wird des Weiteren über die neuesten Daten der Untersuchungsgebiete mit ökologischer Flächenstichprobe (OFS) im Hinblick auf die Feldlerche. Wie man erfolgreich aus zweiter Hand einen Lebensraum für Zauneidechsen schaffen kann, zeigt ein Beispiel aus dem Kreis Wesel. Die Auswirkungen von Gewässererwärmungen beispielsweise aufgrund von Kühlwassereinleitungen aus Heizkraftwerken machen Untersuchungen in der Wupper deutlich. Ursprünglich dort vorkommende Fischarten sind nicht mehr oder nur noch selten vorhanden. Ein weiterer Beitrag zeigt auf, dass mit einem entsprechenden Temperaturmanagementsystem die positive Entwicklung gefährdeter Zielarten möglich ist. Abschließend berichtet Natur in NRW über Tagungen zur Bedeutung des Klimawandels für die Wasserwirtschaft, einem Forum zum geplanten Klimaschutzgesetz für NRW und zu einer Studie zur zukunftsfähigen Entwicklung des Staatswaldes in NRW.
Die Windkraft wird in Deutschland derzeit auch im Wald massiv ausgebaut. Zahlreiche Fledermausarten sind davon durch Lebensraumverluste und Kollisionen mit Windenergieanlagen (WEA) betroffen. Im Forschungsvorhaben "Untersuchungen zur Minderung der Auswirkungen von Windkraftanlagen auf Fledermäuse, insbesondere im Wald" des BfN wurde in verschiedenen Fallstudien der Kenntnisstand zur Ökologie und Verbreitung verschiedener Waldfledermausarten erweitert. In mehreren Metastudien wurden Verbreitungsdaten (Wochenstubenvorkommen und akustische Daten sowohl in Bodennähe als auch in der Höhe) ausgewertet. In Quartiergebieten ausgewählter Arten (Mopsfledermaus, Zwergfledermaus und Kleinabendsegler) wurden zudem die Höhenaktivitäten untersucht sowie die Phänologie und Quartier- und Raumnutzung betrachtet. Auf der Basis dieser Ergebnisse werden Empfehlungen für Erfassungen und Maßnahmen beim Bau von WEA im Wald gegeben, die Behörden und Vorhabensträgern als Grundlage für die Prüfung und Bewertung von Feldermausvorkommen in Wäldern dienen sollen.
Durch den Klimawandel wird es zu erheblichen Veränderungen der Biodiversität weltweit und in Deutschland kommen. Änderungen in der Phänologie, dem Verbreitungsmuster oder der Migration sind bei einer Reihe von Arten bereits nachweisbar. Damit wird es in Zukunft auch zu Veränderungen von Artengemeinschaften und deren Lebensräumen kommen. Ziel der hier vorgestellten Studie ist es, zur Abschätzung der Bedeutung von biotischen Interaktionen sowie von Extremereignissen für die Verbreitung von Arten in Zeiten des Klimawandels einen Beitrag zu leisten. Dazu wurden Verbreitungsmodelle für ausgewählte FFH-Tierarten sowie erstmals FFH-Lebensraumtypen erstellt und exemplarisch durch Berücksichtigung biotischer Interaktionspartner sowie Ausbreitungsdistanzen weiterentwickelt. Die Bedeutung biotischer Interaktionen für die Reaktion von Arten auf den Klimawandel konnte durch Analyse von Daten aus dem EVENT-Projekt der Universität Bayreuth belegt werden. Möglichkeiten zur Analyse von Lücken im Schutzgebietsnetz Natura 2000 konnten anhand einer Konnektivitätsanalyse für ausgewählte Lebensraumtypen gezeigt werden. Die Ergebnisse der Studie erhärten die stark zunehmende Bedeutung des Klimawandels für den Wandel von Biodiversität und Ökosystemen. Die Reaktionen einzelner Arten und erst recht Lebensgemeinschaften sind bisher aber erst in Ansätzen erforscht. Trotz dieser Unsicherheiten muss der Naturschutz bereits heute pro aktiv handeln und geeignete Strategien für die kommenden Jahrzehnte entwickeln. Die vorliegenden Ergebnisse stellen für die Akteure im Naturschutz eine wertvolle Informationsbasis dar, um darauf aufbauend konkrete Handlungsoptionen z. B. für eine robuste Anpassung des Managements von Schutzgebieten an den Klimawandel zu entwickeln.
Die Aufzeichnung der Phänologie des Deutschen Wetterdienstes hält die jährlichen Wachstums- und Entwicklungserscheinungen der Pflanzen in Abhängigkeit von Klima und Witterung fest. Dazu gehören u. a. Temperatur, Trockenheit, Wind, Regenereignisse und Sonnenstunden. Durch diese Erfassung lassen sich langfristige Rückschlüsse auf Klimaentwicklung und deren Einfluss auf die Pflanzen ziehen. Das Pflanzenschutzamt Berlin unterstützt den Deutschen Wetterdienst hierbei. Die phänologischen Beobachtungen in Berlin erfolgen am Standort Britzer Garten. Im Zuge dessen werden einmal wöchentlich vom Vegetationsbeginn bis zum Vegetationsabschluss die phänologische Entwicklung ausgewählter Individuen erfasst. Bewertet werden folgende Pflanzkulturen nach einer festgelegten Vorgehensweise (bearbeitet von MEIER, U., Biologische Bundesanstalt für Land und Forstwirtschaft, 2. Auflage 2001: BBCH-Skala, Entwicklungsstadien mono- und dikotyler Pflanzen. BADEAU, V.; BONHOMME, M.; BONNE, F.; CARRÉ, J.; CECCHINI, S.; CHUINE, I.; DUCATILLION, C.; JEAN, F.; LEBOURGEOIS, F., 1. Auflage 2020: Pflanzen im Rhythmus der Jahreszeiten beobachten.): Stieleiche ( Quercus robur ), Gemeine Waldkiefer ( Pinus sylvestris ), Schwarzkiefer ( Pinus nigra ), Salweide ( Salix caprea ) und Sommerlinde ( Tilia platyphyllos ). Diese einzelnen Vegetationsphasen werden zur besseren Veranschaulichung in Abhängigkeit der durchschnittlichen wöchentlichen Temperaturerfassung inklusive der Nachttemperatur (als Grundlage dienen die erfassten Daten des Institutes für Meteorologie Berlin-Dahlem) in einem Diagramm dargestellt und sollen einen schnellen Überblick über das Vegetationsjahr ermöglichen. Aufgrund der monatlich rückwirkenden Bereitstellung der Klimadaten des Instituts für Meteorologie (Berlin-Dahlem), werden die Graphen für die Tages- und Nachttemperatur in der Darstellung ebenfalls rückwirkend aktualisiert.
Versiegelungsdaten liegen für Berlin seit Anfang der 80er Jahre im Umweltatlas vor. Zunächst nur für den Westen der Stadt, wurde nach der politischen Wende ein flächendeckender Datenbestand aufgebaut und im Zuge verschiedener Schwerpunktaktualisierungen fortgeschrieben. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität Berlin, der Humboldt-Universität und der Firma Digitale Dienste Berlin wurde für die Ausgabe 2007 ein neues Verfahren der Versiegelungserhebung entwickelt. Dieses wurde für die Ausgaben 2012 und 2017 erneut angewandt und zum Teil angepasst. Die davor vorliegenden Datenbestände der Versiegelung der Ausgaben 1993 und 2004 beruhten auf uneinheitlichen Erhebungsmethoden, weshalb ein direkter Vergleich mit diesen Ausgaben nicht möglich ist. Die erneut angewandte Erhebungsmethode ermöglicht nun einen flächendeckenden Vergleich der Versiegelungsgrade der Jahre 2005, 2011 und 2016. Es wurden folgende Fachinformationen bzw. Geo-Daten sowie Satellitenbilddaten genutzt: Informationssystem Stadt und Umwelt: Blockkarte 1 : 5.000 (ISU5) und Flächennutzungsdaten Der Raumbezug des Informationssystems Stadt und Umwelt (ISU) orientiert sich an der Struktur der statistischen Blöcke des “Regionalen Bezugssystems” (RBS) des Amtes für Statistik Berlin-Brandenburg. Der Baublock wird jedoch zum Teil noch weiter in nutzungshomogene Teilblöcke untergliedert. Die etwa 25.000 Flächen der ISU5-Struktur werden in einer Datenbank geführt, in der neben der Flächengröße auch Informationen zur Nutzung gespeichert sind. Es werden 52 Flächentypen mit homogener Nutzungs- und Raumstruktur unterschieden. Für die Versiegelungskartierung wurde die ISU5 (Stand 31.12.2015) im Auswertungsprozess zur Abgrenzung der untersuchten Flächen verwendet, die Nutzungsdaten flossen in die regelbasierte Klassifizierung der Satellitendaten ein. Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem – ALKIS Seit dem 1. Dezember 2015 werden die Daten des Liegenschaftskatasters im Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystem ALKIS und nicht mehr im Automatisierten Liegenschaftsbuch (ALB) und in der Automatisierten Liegenschaftskarte (ALK) geführt (SenStadtUm o.J.). In der Versiegelungskartierung 2016 wurden deshalb erstmals ALKIS- anstelle der bisher verwendeten ALK-Daten verwendet. Folgende Daten wurden mit dem Stand April 2016 genutzt: alle oberirdischen Gebäude exklusive der Tiefgaragen aus dem Layer „Flächenförmige Gebäude und Bauteile“ sowie eine Auswahl der Gebäudenutzungen aus dem Layer „Bauwerke Flächen“. Für die Erfassung von Kunstbelägen kam zudem erstmals der ALKIS-Layer „Sport, Freizeit, Erholung“ zum Einsatz. NOT-ALK-Gebäude Im Rahmen der von der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt beauftragten „Bestimmung von Gebäude- und Vegetationshöhen in Berlin“ (DLR 2013) wurden ca. 73.000 Gebäude aufgenommen, die nicht Bestandteil der als Grundlage genutzten ALK waren („Not-ALK-Gebäude“). Für die Versiegelungskartierung wurde daher zusätzlich zu den ALKIS-Gebäuden eine Auswahl dieses Datenbestandes in den Auswertungsprozess integriert. Die Daten haben den Stand 08.2009/09.2010 und verbessern den ALKIS-Gebäudebestand vor allem im Bereich der Kleingartenanlagen. Karte von Berlin 1 : 5.000 – K5 Die Karte von Berlin 1 : 5.000 (K5) des Landeskartenwerkes wird von den Berliner Bezirken auf Grundlage der ALK-Berlin (nunmehr ALKIS) erstellt. Für die Versiegelungskartierung wurden die in der K5 abgebildeten oberirdischen Bahnlinien mit dem Bearbeitungsstand von August 2014 genutzt. Die flächenscharfe Erfassung der Gleiskörper wurde vor allem für die Kartierung der beschatteten Waldstrecken, wie z.B. nördlich des Müggelsees, verwendet. Orthophotos Die verwendeten flächendeckenden digitalen RGBI-Orthophotos wurden am 02. und 03. April 2016 aufgenommen. Sie liegen mit einer Auflösung von 0,20 m vor und wurden für folgende Arbeitsschritte verwendet: Ermittlung und Abgrenzung bzw. Prüfung von Referenzflächen, Ermittlung und Abgrenzung von Korrekturflächen (z.B. nicht erfasste Gewässer). Versiegelungsdaten der Berliner Wasserbetriebe Innerhalb des Auswertungsverfahrens werden für bestimmte Flächentypen sogenannte Korrekturfaktoren zur Ermittlung des Versiegelungsgrads angewendet. Dies dient dazu, den Blick aus der Luft, von wo aus die Versiegelung zum Teil stark von Bäumen verdeckt ist, mit gültigen Versiegelungsinformationen zu korrigieren. Die Ermittlung der Korrekturfaktoren erfolgte anhand der Versiegelungsinformationen der Berliner Wasserbetriebe (BWB). Diese wurden ab Januar 2000 im Zusammenhang mit der oben erwähnten veränderten Berechnung des Niederschlagswasserentgeltes erhoben. Zur ersten Erfassung der versiegelten Flächen der Grundstücke dienten den BWB Luftbilder und die ALK . Des Weiteren wurden die überprüften Informationen der Grundstückseigentümer eingearbeitet (WTE 2004). Die grundstücksgenauen Daten wurden auf Block- und Blockteilflächenebene des ISU aggregiert und standen mit dem Stand 2001 für die Auswertung zur Verfügung. Verwendet wurden nur die Angaben zur unbebaut versiegelten Fläche. Durch die flurstücksgenaue Betrachtung und Erhebung vor Ort wurde ein sehr hoher Genauigkeitsgrad der Versiegelungsangaben erreicht. Die im Kartierungsprozess 2007 entwickelten und geprüften Korrekturfaktoren wurden für die aktuelle Kartierung erneut genutzt. Multispektrale Sentinel-2A-Szene In der Versiegelungskartierung (Ausgabe 2017) wurden erstmalig multispektrale Daten des Systems Sentinel-2A verwendet. Im Rahmen des Erdbeobachtungsprogramms Copernicus werden seitens der Europäischen Union (EU) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eine moderne und leistungsfähige Infrastruktur für Erdbeobachtung und Dienstleistungen der Geoinformation entwickelt. Ziel ist es, für Entscheidungsprozesse in Politik, Wirtschaft und Wissenschaft aktuelle und verlässliche Informationen auf der Basis von Erdbeobachtungsdaten bereitzustellen. Die Daten stehen kostenfrei zur Verfügung (Copernicus o.J.) Sowohl die räumliche als auch die spektrale Auflösung der ausgewählten Kanäle sind mit den entsprechenden Eigenschaften von SPOT5-Szenen, die in den Ausgaben 2007 und 2013 verwendet wurden, vergleichbar. Für die Erstellung der Versiegelungskarte konnte eine multispektrale Sentinel-2A-Szene vom 2. Mai 2016 als Datensatz genutzt werden. Die Bodenauflösung der Szene beträgt im Original 10 m x 10 m und wurde im Auswertungsverfahren auf bis zu 2,5 m x 2,5 m verfeinert. Es handelte sich um eine nahezu wolkenfreie Aufnahme. Die Belaubung ist weitgehend abgeschlossen. Die vorherrschende Phänologie des Aufnahmezeitpunkts ist mit der der Szene der letzten Versiegelungskartierung (Ausgabe 2012) zu vergleichen, ebenso sind die Schattenanteile ähnlich.
Baumpflanzungen an innerstädtischen Standorten sind häufig gleichbedeutend mit Stress für die gepflanzten Gehölze. Zu kleine Baumscheiben, unzureichende Entwicklungsmöglichkeiten sowohl unter- als auch oberirdisch, Trockenstress, Rückstrahlwärme durch Asphalt und Gebäude, eine stärkere Aufheizung während der Sommermonate, Immissionen durch Verkehr und Industrie, aber auch häufig in der Folge Schädlingsbefall, sind nur ein Teil der Faktoren, die das Leben eines Baumes in der Stadt erschweren. Gerade an viel befahrenen Straßen können sich diese Faktoren potenzieren. Die bisher vielfach an der Straße gepflanzten Baumarten wie z. B. Ahorn, Kastanie, Linde oder auch die als besonders Stadtklima tolerante Platane stehen zunehmend in der Diskussion. Der Auswahl geeigneter Gehölze für Pflanzvorhaben im urbanen Raum, im Sinne des integrierten Pflanzenschutzes, kommt eine große Bedeutung zu. Ziel muss es sein, das Gehölzsortiment durch geeignete Arten und Sorten mit entsprechender Klimatoleranz zu ergänzen, unabhängig davon, ob es sich dabei um heimische oder fremdländische Arten handelt. Für die Verwendung in unseren Breiten müssen diese Baumarten und -sorten sowohl heiße, trockene Sommer unbeschadet überstehen können als auch eine ausreichende Winterhärte aufweisen. Seit geraumer Zeit wird hinsichtlich der Verwendung neuer Baumarten und -sorten für den innerstädtischen Bereich geforscht. So wurde z. B. mit der KLAM von der Technischen Universität Dresden/Tharandt ein Instrument für Planer entwickelt, das die Einsatzmöglichkeiten ausgewählter Gehölze hinsichtlich ihrer Trockentoleranz und Winterhärte anschaulich beschreibt (Roloff, A., 2013: Bäume in der Stadt, Eugen Ulmer KG, Stuttgart (Hohenheim), S. 168 – 186). Straßenbaumtests der Deutschen GALK geben Hilfestellung durch praxisnahe Bewertungen und Beschreibungen der bereits verwendeten Gehölze an der Straße: Straßenbaumtest 1 / Straßenbaumtest 2 . Darüber hinaus hat sich deutschlandweit das Forschungsnetzwerk “Klimawandel und Baumsortimente der Zukunft” gebildet, dem derzeit vier Partner angehören (Humboldt-Universität zu Berlin (Lebenswissenschaftliche Fakultät, Fachgebiet Urbane Pflanzenökophysiologie), Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau Veitshöchheim, Landwirtschaftskammer Schleswig-Holstein, Landesanstalt für Landwirtschaft, Forsten und Gartenbau (Zentrum für Gartenbau und Technik Quedlinburg)). Die Prüfung der Klimatoleranz von Baumarten erfolgt in möglichst vielen unterschiedlichen Klimabereichen. Dadurch soll eine für ganz Deutschland gültige Aussage getroffen bzw. Differenzierungen zur Eignung einer Art oder Sorte als Straßenbaum gefunden werden (Fellhölter, G.; Schreiner, M.; Zander; Ulrichs, C., 2014: Stresstest an Straßenbäumen in Berlin-Neukölln, ProBaum 02/2015, S. 22-24). Im Rahmen einer Kooperation zwischen dem Straßen- und Grünflächenamt Neukölln , dem Pflanzenschutzamt Berlin und der Humboldt Universität zu Berlin wurde im Frühjahr 2014 einen Freilandversuch unter Bedingungen eines typischen Straßenbaumstandortes auf den Weg gebracht. Die Neue Späthstraße erfüllt hierbei fast sämtliche Kriterien eines extremen Stressstandortes für Straßenbäume – starke Windbelastung, Gefälle des Pflanzstreifens, keine Beschattung, ein vierspuriger mit mehr als 40.000 Fahrzeuge pro Tag befahrener Autobahnzubringer und den damit verbundenen Abgasimmissionen (Abb. 1) sowie, trotz differenzierten Winterdienstes, eine hohe Belastung mit Auftausalz Bei der Zum Einsatz kamen die Japanische Zelkove ( Zelkova serrata ), die Kobushi-Magnolie ( Magnolia kobus ), die Ungarische Eiche ( Quercus frainetto ), die Italienische Erle ( Alnus cordata ), die Rotesche ( Fraxinus pennsylvanica ) sowie der Kegel-Feldahorn Acer campestre ‘Elsrjik’). Gepflanzt wurden je Baumart sechs Bäume (Abb. 2-3). Die Auswahl der Baumarten erfolgte unter Berücksichtigung des ober- und unterirdischen Entwicklungspotenzials, Schnittverträglichkeit der Gehölze und phytopathologischer Aspekte. Die eingesetzten Versuchsbäume wurden im Vorfeld auf einer Versuchsfläche der Baumschule Lorberg in Kleinziethen im Rahmen eines INKA BB Projekts drei Jahre kultiviert. Da aufgrund der begrenzten Standortbedingungen nur Platz für 30 Pflanzungen vorhanden war, wurden sechs Herzblättrige Erlen ( Alnus cordata ) den weiteren Straßenverlauf folgend in den Mittelstreifen der Blaschkoallee gepflanzt (Abb. 4). Unter Berücksichtigung der Standortverhältnisse werden die Bäume regelmäßig bonitiert und in ihrer Entwicklung dokumentiert. Hierbei werden z. B. Parameter zur Phänologie (Austrieb, Fruchtbildung, Laubfärbung, Laubfall), das Auftreten möglicher Schädlinge und Krankheiten, abiotische Schäden durch Frost und Trockenheit, aber auch Stammzuwächse sowie der allgemeine Eindruck erfasst. Neben der Sichtung der Bäume zur Etablierung an diesem Standort werden im Rahmen der Pflanzung noch weitere Fragestellungen bearbeitet. So werden bei den Bäumen auch den Einsatz von Mykorrhiza im Hinblick auf deren Etablierung und Nutzen für die Gehölze sowie ein Bodenhilfsstoff, der u. a. die Wasserverfügbarkeit für die Bäume, gerade unter Trockenperioden verbessern soll, getestet. Darüber hinaus werden hinsichtlich der Belastung mit Auftausalz an den Standorten Bodenproben sowie Blattproben entnommen. Ein zentraler Punkt der Versuchspflanzung beschäftigt sich mit dem Thema Eintrag von Auftausalz in die Baumscheibe und der damit verbundenen Schädigungen für die Gehölze. Hierzu wird während der Wintermonate ein temporärer Salzschirm beidseitig der Straße errichtet, der die jungen Wurzeln vor direkten Beeinträchtigungen des Streusalzeintrages schützen soll (Abb. 5). Ebenso soll der Salzschirm die Anreicherung von Natriumchlorid im Wurzelraum der Bäume verhindern und die damit verbundene Aufnahme durch das Gehölz. Erste Ergebnisse zu den genannten Punkten liegen nach Ablauf der Entwicklungspflege im Herbst 2017 vor, wurden entsprechend ausgewertet und veröffentlicht. Die Versuchspflanzung wird auch in den nächsten Jahren weiterhin in ihrer Entwicklung vom Pflanzenschutzamt begleitet.
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