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Aquatisches Pestizidmonitoring – das bundesweite Kleingewässer-Monitoring (KgM)

Pflanzenschutzmittel (PSM) sind weltweit in aquatischen und terrestrischen Ökosystemen nachweisbar – selbst in abgelegenen Regionen ohne landwirtschaftliche Nutzung. Neben direktem Eintrag über Oberflächenabfluss tragen atmosphärische Prozesse wie Windverfrachtung und Deposition zu ihrer weiträumigen Verbreitung bei. Auch in sehr niedrigen, oft unterhalb analytischer Nachweisgrenzen liegenden Konzentrationen können PSM erhebliche ökologische Effekte auslösen, darunter eine verzögerte Erhöhung der Mortalität, negative Wechselwirkungen mit Umweltstressoren und eine daraus resultierende Verschiebung der Artenzusammensetzung. Das bundesweite Kleingewässermonitoring (KgM) 2018/2019 in 101 Tieflandbächen zeigte, dass ereignisgesteuerte Probenahmen während Niederschlägen deutlich höhere Belastungsspitzen erfassen als Standardproben. In landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebieten dominierten Wirkstoffe wie Neonicotinoide, Fipronil und Carbamate die Toxizität. Regulatorisch akzeptable Konzentrationen (RAK) wurden in bis zu 81 % der Gewässer in landwirtschaftlich geprägten Einzugsgebieten überschritten – teils auch in Schutzgebieten. Die Stärke der PSM-Belastung war eng assoziiert mit dem Rückgang insektizidvulnerabler Arten, gemessen mit dem SPEARpesticides-Indikator. Der für Freilandpopulationen protektive Grenzwert (feldbasierte akzeptable Konzentration [ACfield]) lag meist deutlich unter den behördlichen Grenzwerten. Die Ergebnisse belegen erhebliche Defizite der derzeitigen Risikobewertung und unterstreichen den Bedarf für monitoringbasierte Grenzwerte, effektive Minderungsmaßnahmen (z. B. Gewässerrandstreifen, Biolandbau) sowie ein verstetigtes, pestizidspezifisches Monitoring. Nur so lassen sich ökologische Schäden durch PSM realistisch erfassen und Biodiversitätsverluste wirksam begrenzen.

A multi-biomarker approach using caged blue mussel, Mytilus edulis, on three World War shipwrecks in the North Sea

This dataset contains results from a field-based exposure study assessing the biological effects of submerged munitions on the marine bivalve Mytilus spp.. Mussels were collected from Sylt Island (North Sea) and exposed at three historic munition wrecks: SMS Mainz (Germany), KW58 Hendericus (Belgium), and UC30 (Denmark). At each site, mussel cages were deployed directly on or near the wreck structures for several weeks. After recovery, mussels were assessed for mortality and dissected for histochemical and biochemical analyses. Tissues (gills, mantle, and digestive gland) were examined for histological biomarkers including lipofuscin, glycogen, neutral lipids, as well as sex and gonadal maturity. Enzymatic activities of catalase (CAT) and glutathione S-transferase (GST) were measured spectrophotometrically and normalized to protein content.

Indikator E4 Waldzustand

Klimafolgenindikatoren Sachsen-Anhalt Indikatorkennblatt Indikator E4 Waldzustand Nr. des IndikatorsE4 BezeichnungWaldzustand ThemenfeldForstwirtschaft Unterindikator 1) Unterindikator 2) Räumliche GliederungMittlere Kronenverlichtung Jährliche Absterberate Sachsen-Anhalt Bearbeitungsstand12.01.2026 Definition und BerechnungsvorschriftBei der Waldzustandserhebung (WZE) erfolgt eine visuelle Beurteilung des Kronenzustandes der Waldbäume, denn Bäume reagieren auf Umwelteinflüsse u. a. mit Änderungen in der Belaubungsdichte und der Verzweigungsstruktur. Wichtigstes Merkmal ist die Kronenverlichtung der Waldbäume, deren Grad in 5 %-Stufen für jeden Stichprobenbaum erfasst wird. Die Kronenverlichtung wird unabhängig von den Ursachen bewertet, lediglich mechanische Schäden (z. B. das Abbrechen von Kronenteilen durch Wind) gehen nicht in die Berechnung der Ergebnisse der WZE ein. Zusätzlich zur Kronenverlichtung werden weitere sichtbare Merkmale an den Probebäumen wie der Vergilbungsgrad der Nadeln und Blätter, die aktuelle Fruchtbildung sowie Insekten- und Pilzbefall erfasst. Die mittlere Kronenverlichtung wird als arithmetischer Mittelwert der in 5 %-Stufen erhobenen Kronenverlichtung der Einzelbäume gebildet. Die jährliche Absterberate gibt den prozentualen Anteil der seit der letzten Erhebung abgestorbenen Stichprobenbäume (nur stehende tote Bäume) an. Die WZE erfolgt jährlich auf mathematisch-statistischer Grundlage. Auf einem systematisch über Sachsen-Anhalt verteilten Rasternetz werden seit 1991 an jedem Erhebungspunkt 24 Stichprobenbäume begutachtet. Die WZE wurde im Zeitraum 1991 bis 2014 im 4 km mal 4 km-Raster durchgeführt. Ab 2015 beträgt die Rasterweite des landesweiten Stichprobennetzes 8 km mal 8 km. Für Buche, Eiche, Fichte sowie die anderen Laub-und Nadelbäume wurde das 4 km mal 4 km-Raster beibehalten, wenn 2014 mindestens sechs Bäume dieser Baumartengruppen am WZE-Punkt vorhanden waren. Insgesamt gehören seit 2015 bis zu 174 Erhebungspunkte zur Inventur. Dieser Aufnahmeumfang ermöglicht repräsentative Aussagen zum Waldzustand auf Landesebene sowie Zeitreihen für die Kiefer, Fichte, Eiche, Buche und die anderen Laubbaumarten. Datenquelle, AufbereitungNordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt (NW-FVA): Jährlicher Waldzustandsbericht BedeutungDie Waldzustandserhebung ist Teil des Forstlichen Umweltmonitorings in Sachsen-Anhalt. Sie liefert als Übersichtserhebung Informationen zur Vitalität der Waldbäume unter dem Einfluss sich ändernder Umweltbedingungen. Die Ergebnisse der letzten Jahre zeigen einen engen Zusammenhang der Bauminformation mit den jeweiligen Witterungsbedingungen. Die jährliche Absterberate ist ein wichtiger Indikator für Vitalitätsrisiken des Waldes. Dies gilt besonders vor dem Hintergrund der zu erwartenden Klimaänderungen. Intervall der Zeitreihe01.01.1991 bis 31.12.2025 Aktualisierungjährlich, bis Ende Dezember Seite 1/8 Erstellt durch Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Indikatorkennblatt 1) Kommentierung des Indikatorverlaufs Mittlere Kronenverlichtung 2) Kommentierung des Indikatorverlaufs Jährliche Absterberate Klimafolgenindikatoren Sachsen-Anhalt Indikator E4 Waldzustand Die Kronenverlichtung ist ein unspezifisches Merkmal, aus dem nicht unmittelbar auf die Wirkung von einzelnen Stressfaktoren geschlossen werden kann. Sie ist daher geeignet, allgemeine Belastungsfaktoren der Wälder aufzuzeigen. Bei der Bewertung der Ergebnisse stehen nicht die absoluten Verlichtungswerte im Vordergrund, sondern die mittel- und langfristigen Trends der Kronenentwicklung. Die Waldzustandserhebung (WZE) 2025 weist als Gesamtergebnis für die Waldbäume in Sachsen-Anhalt (alle Baumarten, alle Alter) eine mittlere Kronenverlichtung von 25 % aus und liegt damit weiterhin auf hohem Niveau. Im Zeitraum 1994 bis 2017 lag die mittlere Kronenverlichtung fast durchgehend unter 20%. Nur 2004 stieg der Wert infolge des Trockenjahres 2003 auf 20 % an. Die Entwicklung der Kronenverlichtung wird bei Kiefer, Fichte und Eiche durch Insekten- und Pilzbefall beeinflusst. Auffällig sind bei der Buche die Schwankungen von Jahr zu Jahr. Eine Ursache für die zunehmende Variabilität der Verlichtungswerte der älteren Buche ist die Intensität der Fruchtbildung, zunehmend jedoch auch das Auftreten der Buchen-Vitalitätsschwäche. Insgesamt ist der Kronenzustand der Kiefer markant besser als der von Fichte, Eiche und Buche. 2018 und 2019 erfolgte ein sprunghafter Anstieg der Verlichtungswerte. Eine Zunahme der Verlichtung ist sowohl bei den älteren (über 60-jährigen) Beständen als auch bei den jüngeren (bis 60-jährigen) Beständen zu beobachten. Besonders starke Veränderungen gab es seit 2019 bei den älteren Fichten und Buchen, aber auch den Eichen. Für die Fichte kann der Wert ab 2023 für die jungen Bäume und über alle Bäume, sowie ab 2024 auch für die älteren Bäume aufgrund des zu geringen Baumbestandes und der daraus resultierenden zu hohen statistischen Unsicherheit nicht mehr dargestellt werden. Die WZE- Ergebnisse der Kiefer zeigen 2023 zwar einen erhöhten Wert von 21%, der im Vergleich zu den anderen Baumarten aber auf moderatem Niveau liegt. Die extreme Witterung seit 2018 hat zu erheblichen Schäden in den Wäldern von Sachsen-Anhalt geführt. Ein maßgeblicher, sich gegenseitig verstärkender Einfluss ging von einer Abfolge von Stürmen, Trockenphasen sowie Borkenkäferbefall aus. Die Absterberate ergibt sich aus den Bäumen, die zwischen der Erhebung im Vorjahr und der aktuellen Erhebung abgestorben sind und noch am Stichprobenpunkt stehen. Durch Windwurf, Durchforstung usw. ausgefallene Bäume gehen nicht in die Absterberate sondern in die Ausfallrate ein. Im Zeitraum 1992 bis 2017 lag die Absterberate (alle Baumarten) durchgehend unter 1 %. Bei der Eiche treten überdurchschnittliche Absterberaten jeweils im Anschluss an Perioden mit starkem Insektenfraß auf, am höchsten war die Absterberate der Eiche 1997. 2018 überstieg die Absterberate (alle Baumarten, alle Alter) mit 1,3 % den Mittelwert der Zeitreihe (0,5 %). 2019 folgte ein außerordentlich hoher Wert (4,2 %). Seitdem lagen die Werte wieder niedriger, 2023 bei 1,4 %. Im Vergleich der Baumarten sind 2023 mit 36 % besonders viele Fichten abgestorben. Bei Kiefer, Eiche und Buche war der Anteil abgestorbener Bäume 2023 leicht erhöht. Vor allem für die Fichte haben die extremen Witterungsbedingungen der Jahre 2018 und 2019 zu einem Schadensausmaß geführt, wie es seit Jahrzehnten nicht beobachtet wurde. Durch Stürme und Trockenphasen waren die Vermehrungsbedingungen für Borkenkäfer besonders günstig. In der Folge entstanden in den Wäldern strukturelle Störungen wie Lücken, Blößen und ausgedehnte Freiflächen. Auf vielen Flächen etabliert sich mittlwereile wieder Jungwuchs oder sie wurden seitdem bepflanzt. Seite 2/8 Erstellt durch Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt Klimafolgenindikatoren Sachsen-Anhalt Indikatorkennblatt Indikator E4 Waldzustand Mittlere Kronenverlichtung Bezeichnung für DiagrammMittlere Kronenverlichtung in Prozent - alle Baumarten Mittlere Kronenverlichtung in Prozent Unterindikator 1) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 alle Alter Mittlere Kronenverlichtung in Prozent Bezeichnung für Diagramm bis 60 Jahre über 60 Jahre Mittlere Kronenverlichtung in Prozent - Kiefer 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 2013 2015 2017 2019 2021 2023 2025 alle Alter bis 60 Jahre über 60 Jahre Seite 3/8 Erstellt durch Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt

Data on the effect of temperature and trace metal exposure on early life stages of European flat oysters and Pacific oysters

Data collection of concentration dependent abnormal larval development of Crassostrea gigas during 24 h at 24°C and 48 h at 18°C for the trace metals copper (Cu), zinc (Zn), Cadmium (Cd) and lead (Pb). Data were collected via microscopic observation. Data collection of concentration dependent mortality within a 24 h period at 18°C and 24°C for the D- larvae stage of Ostrea edulis and C. gigas for Cu, Zn, Cd and Pb. Data were collected via microscopic observation. All data were collected from February to April 2024 at IFREMER Bouin (La plateforme mollusques marins de Bouin) in France. Data includes the measured environmental concentrations (MEC) of the summer Cu concentration in the German Bight from 1986 to 2021 (MUDAB database, https://geoportal.bafg.de/MUDABAnwendung/), including sampling points coordinates, year of sampling and Cu concentration. Additionally the Hazard quotient (HQ) is provided by dividing the MEC with the predicted no effect concentration (PNEC), defined as EC10 estimates from C. gigas embryos exposed for 48 h at 18°C and LC10 estimates from C. gigas larvae exposed for 24 h at 24°C, divided by an assessment factor (AF) of 5.

Der Teufel steckt im Detail: Kontrolle phageninduzierter Stoffkreisläufe in Böden durch das Mikrohabitat

Einer der global größten Kohlenstoffspeicher ist die organische Bodensubstanz (OBS), welche eine zentrale Quelle für die Pflanzennährstoffe Stickstoff (N) und Phosphor (P) darstellt. Bodenmikroorganismen sind die Hauptakteure beim Umsatz der OBS und damit ein zentrales Bindeglied zwischen Kohlenstoff- (C) und Nährstoffkreisläufen. Sie sind jedoch stark durch Phagen (also Viren, die Bakterien befallen) beeinflusst. In Ozeanen sterben täglich 20% der bakteriellen Zellen durch Phagen, was zu einem Umsatzpfad („viral shunt“) führt, der große Mengen organischer Substanz und damit assoziierter Nährstoffe aus bakterieller Biomasse freisetzt. Das erhöht die Produktivität der Ozeane und speichert C in bakteriellen Rückständen. Trotz ihrer hohen Abundanz in Böden wurden Phagen in der Bodenbiogeochemie kaum berücksichtigt. Meine Nachwuchsgruppe wird erstmals untersuchen wie die Biophysik des Mikrohabitats die Infektion durch Phagen und damit bakterielle Sterberaten steuert. Wir werden herausfinden, ob hierdurch ein vergleichbarer „viral shunt“ in Böden vorliegt und quantifizieren dessen Auswirkung auf Nährstoff- und CO2-Feisetzung sowie auch der Speicherung von C. Wir möchten gezielt über phänomenologische Beschreibungen hinausgehen und zugrundeliegende Mechanismen aufklären. Bodenmikrohabitate werden mit modernsten bildgebenden Verfahren zur Aufklärung mikroskaliger Strukturen charakterisiert: 3D Wasserverteilung im Habitat durch synchrotronbasierte Mikrotomographie, Verteilung der OBS mit Rasterelektronenmikroskopie und Mineralogie der Porenoberflächen mittels Raman-Mikrospektroskopie. Phagen aus Böden werden isoliert und ihre Phage-Habitat-Interaktionen erfasst, um so die Relevanz des Mikrohabitats für die Phagenausbreitung zu eruieren. Der Einfluss des Mikrohabitats auf die Infektionsrate und damit auf Stoffkreisläufe wird mittels der Kopplung molekularer Methoden mit Isotopenanwendungen untersucht werden, und zwar i) 18O-DNA Markierung (SIP) zur Erfassung der Phagenbildung sowie des bakteriellen Zellsterbens, ii) der Bestimmung der Abundanz relevanter funktioneller Gene und iii) der Quantifizierung der Mineralisationsraten durch Isotopenverdünnung. Der Einsatz isotopisch markierter Phagen (13C, 15N, 33P) wird die phageninduzierte Änderungen der Elementflüsse aufzeigen. Damit wird erstmal ein mechanistisches Verständnis erlangt, wie Bodenphagen in Interaktion mit ihrem Habitat biogeochemische Kreisläufe von globaler Bedeutung beeinflussen. Des Weiteren wird der Einfluss dynamischer Änderungen des Mikrohabitats auf Phagen untersucht sowie evolutionäre Anpassungen der Phagen an ihre Habitate. Detailliertes Prozessverständnis ist hier von höchster Relevanz um die Auswirkung anthropogener Aktivität oder des Klimawandels auf Bodenphagen vorherzusagen. Daher werden diese Erkenntnisse final in ein dynamisches Modell integriert, um erstmals die Vorhersage phageninduzierter Prozesse in Böden zu ermöglichen - für deren Einsatz in Landnutzung und Landwirtschaft.

Auswirkungen des Klimawandels auf die Waldverjüngung und die Folgen für die Wälder der Zukunft

Habitatdiversität, Mortalitätsrisiken und Ressourcennutzung von Parasitoiden

In dem vorgeschlagenen Forschungsprojekt sollen (1) das Suchverhalten und Ressourcennutzung von Blattlausparasitoiden auf größerer räumlicher Distanz (= zwischen einzelnen Wirtspflanzen) und (2) Mortalitätsrisiken durch Spinnen während der Suche zwischen einzelnen Wirtspflanzen untersucht werden. Dabei soll geprüft werden, welchen Anteil die Wirtspflanze beziehungsweise die Wirte selbst auf den Sucherfolg haben oder inwiefern der Sucherfolg auf größere Distanz auch bei der Simulation von Freilandbedingungen von wirtsinduzierten sekundären volatilen Pflanzeninhaltsstoffen beeinflusst wird, so wie dies in Olfaktometer- beziehungsweise Windkanalstudien gezeigt wurde. Dabei sollen zunächst Arten mit unterschiedlich großem Wirtspflanzenkreis bei einheitlicher Habitatstruktur (= Simulation von Pflanzenbeständen im Gewächshaus) verglichen werden. In einer zweiten Versuchsserie soll dann der Einfluss von gemischter Pflanzenstruktur (Wirtspflanzen, Nicht-Wirtspflanzen) auf das Suchverhalten und die damit verbundene Ressourcennutzung von je einem polyphagen und einem oligophagen Blattlausparasitoiden analysiert werden. Alle Versuchsserien werden mit unterschiedlichen Wirtsdichten sowie - zur Analyse des Einflusses der Wirtspflanze - ohne Wirte durchgeführt. In einem dritten Schritt soll geprüft werden, inwiefern eine artspezifische Suchstrategie die Mortalitätsrisiken bei der Wirtssuche beeinflusst. Dazu werden netzbauende Spinnen in unterschiedlicher Dichte in Pflanzenbeständen angesiedelt. Für die Versuche wurden drei Arten ausgewählt, für die im ersten Teil der Untersuchung die Suchstrategie auf höherer räumlicher Ebene analysiert werden soll und für die eine unterschiedliche Strategie vermutet wird.

Inter-heat - Untersuchung der Effektivität von Interventionen zur Reduktion der hitzebedingten Mortalität und Morbidität sowie Belastung von medizinischen Einrichtungen während Hitzewellen

Bewertung der physiologischen Plastizität und genetischen Variabilität der Kiefer (Pinus sylvestris L.) an ihrer westlichen Verbreitungsgrenze unter den Bedingungen des Klimawandels, Teilvorhaben 1: Bewertung der physiologischen Variabilität auf der Grundlage von Biomarkern

MEPHYSTO: Combining population dynamics and drought related ecophysiology in the regional forest model TreeMig

The project is part of the COST action FP0603 Forest models for research and decision support in sustainable forest management (http://www.cost.esf.org/index.php?id=143&action number=FP0603) which aims at extending the scope of forest models from growth only to population dynamics and ecophysiology. Rationale: For sustainable forest management over large areas and for simulating different forest functions especially under changing conditions, different aspects of the system forest' must be modelled jointly: ecophysiological/biogeochemical processes, population dynamics, spatial interactions, and horizontal/vertical species stand structure. We develop a forest model with a stand-size grain suitable to be applied on large areas for assessment of, e.g., climate change or management effects on forest functions. This is achieved by merging and if necessary up- and down-scaling model functions of ecophysiological and population dynamical processes contained in existing models (single tree physiology, local scale ecophysiological, empirical forest growth, spatio-temporal forest landscape, and dynamic global vegetation models). Drought is predicted to occur more frequently with climate change, thus the main focus is on drought and the mechanisms how it affects the trees. Research questions: What are the mechanisms by which drought affects trees? Which is the best (sufficiently accurate and efficient) way to model and simulate these mechanisms? How can population dynamics and ecophysiology be combined in a landscape scale model concerning - allocation of water and carbohydrates to trees and organs? - spatial heterogeneity of soil water and trees? Methods: The project builds on the climate-driven forest landscape model TreeMig (Lischke et al., 2006). Process descriptions from various existing models are compiled, evaluated and included into TreeMig. This involves a thorough scaling of process formulations. Drought effects, involving soil water balance, stomata regulation, photosynthesis, CO2 fertilization effects, allocation of carbohydrates, dynamics of reserve pools and the relationship between these and regeneration, growth and mortality are studied in literature and other models and included into MEPHYSTO.

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