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Sonderforschungsbereich (SFB) 1357: MIKROPLASTIK - Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze; MICROPLASTICS - Understanding the mechanisms and processes of biological effects, transport and formation: From model to complex systems as a basis for new solut, Teilprojekt A 02: Auswirkungen von Mikroplastik-Partikel auf bodenlebende terrestrische Modellmakrofauna und deren assoziierte Mikrobiota

Im Projekt A02 sollen die Auswirkungen der Ingestion von Mikroplastik (MP) -Partikeln an zwei terrestrischen Modellorganismen, dem im Boden lebenden und Substrat-fressenden Kompostwurm Eisenia fetida sowie der Boden-nistenden omnivoren Ameisenart Camponotus floridanus, untersucht werden. Ziel ist es eine systematische Untersuchung der Effekte von MP der am weitesten verbreiteten und damit umweltrelevanten Kunststoffsorten mit unterschiedlichen Morphologien, Größe und Konzentration der Partikel mit zwei terrestrischen Modellorganismen durchzuführen, um die Wirkmechanismen besser verstehen zu können. Sowohl für E. fetida als auch C. floridanus soll untersucht werden, inwieweit sich diese Modell-MP-Partikel mit ihren unterschiedlichen physikalisch-chemischen Eigenschaften auf die Fitness der Modellorganismen auswirken, und zwar sowohl auf phänotypischer Ebene (Mortalitätsrate, Anzahl Nachkommen) als auch auf Transkriptom-, und Proteomebene untersucht werden, um sublethale Stress- oder Immunreaktionen charakterisieren zu können. Zudem sollen mögliche Effekte von MP auf die Aktivität und Diversität des Darmmikrobioms und der Bereitstellung mikrobiell produzierter Gärungsprodukte und anderer Metabolite für den Wirt untersucht werden, denn solche Veränderungen könnten den Wirt indirekt beeinflussen. Wir erwarten, dass die Wirkmechanismen und biologischen Effekte von den chemisch-physikalischen Eigenschaften sowie der Morphologie der MP-Partikel abhängen.

Qualitätsbericht - Umweltökonomische Gesamtrechnungen - Leistungen der Ökosysteme - Holzzuwachs

Die Umweltökonomischen Gesamtrechnungen umfassen mehrere Strom- und Bestandsrechnungen, die ein möglichst umfassendes, übersichtliches, hinreichend gegliedertes quantitatives Gesamtbild der Zusammenhänge zwischen dem wirtschaftlichen Geschehen und dem Zustand sowie den Leistungen der Umwelt geben. Die Ökosystemrechnungen haben zum Ziel, das räumliche Ausmaß, den Zustand, sowie die Leistungen der Ökosysteme für den Menschen systematisch zu erfassen und im Zeitverlauf darzustellen. Die Ökosystemleistung Holzzuwachs ist definiert als der durchschnittliche jährliche Volumenzuwachs an lebenden Bäumen, berechnet aus dem zu Beginn des Jahres vorhandenen Bestand an lebenden Bäumen (wachsender Bestand) abzüglich der durchschnittlichen jährlichen Sterblichkeit. Ältere und weitere Qualitätsberichte finden Sie im Bereich Methoden.

Verdrängen Flaumeichen die Waldföhren im Wallis?

Im Wallis weisen die Waldföhren seit Jahrzehnten eine erhöhte Sterberate auf. Dafür wächst vermehrt die Flaumeiche. Die Ursachen des Waldföhrensterbens und Baumartenwechsels im Wallis sind komplex. Im Rahmen des WSL-Forschungsprogrammes Walddynamik haben wir diese Ursachen analysiert und weitgehend entschlüsselt. Der für das Walliser Rhonetal und seine Seitentäler charakteristische Waldföhrengürtel erstreckt sich vom Talboden auf etwa 450 m bis gegen 1500 m ü.M., in einzelnen Gebieten bis an die Waldgrenze. Das Areal der Föhrenwälder umfasst etwa 12000 ha, was 11 Prozent der Waldfläche ausmacht. Sie schützen vor Lawinen, Steinschlag und Erosion, sind Erholungsraum für die Bevölkerung, stellen ein wichtiges Landschaftselement dar und sind Lebensraum für einzigartige Pflanzen und Tiere. Schon seit Beginn des 20. Jahrhunderts wiesen die Föhrenbestände im Wallis wiederholt hohe Absterberaten auf. In den 1970er und 1980er Jahren wurden auffällige Nadelnekrosen an Waldföhren (Pinus sylvestris) mit Fluor-Immissionen aus nahe gelegenen Aluminiumwerken in Zusammenhang gebracht. Durch den Einbau von leistungsfähigen Filteranlagen in den Aluminiumwerken anfangs der 1980er Jahre wurde der Schadstoffausstoss drastisch reduziert, worauf die Schadmerkmale verschwanden. Obwohl der ursächliche Zusammenhang mit den Fluorimmissionen offensichtlich war, wurde schon damals auf weitere Stressfaktoren wie z. B. die Trockenheit hingewiesen. Zu Beginn der 1990er Jahre nahmen die Absterberaten erneut drastisch zu. Auf Anfrage der lokalen Forstdienste begutachtete der Phytosanitäre Beobachtungs- und Meldedienst (PBMD) wiederholt betroffene Waldgebiete und wies stets auf die starke Belastung durch verschiedene Schadinsekten und Krankheiten hin. Mancherorts traten andere Baumarten wie die Flaumeiche (Quercus pubescens) oder die Mehlbeere (Sorbus aria) an die Stelle der absterbenden Waldföhren. An anderen Orten waren aber keine Ersatzbaumarten zur Stelle um die Waldfunktionen zu übernehmen. Diese gebietsweise recht dramatische Entwicklung veranlasste die Eidgenössische Forschungsanstalt WSL, gemeinsam mit der Dienststelle für Wald und Landschaft des Kantons Wallis ein umfassendes, interdisziplinäres Forschungsprojekt zu starten. Man wollte verstehen, weshalb die Föhren grossflächig absterben. Ziel war es auch, Handlungsoptionen bzw. geeignete Bewirtschaftungsmassnahmen zu formulieren. Das Föhrensterben kann nicht durch einzelne Faktoren erklärt werden. Vielmehr ist das Zusammenspiel verschiedener Einflüsse entscheidend. In einer Synthese fassen wir die gewonnen Erkenntnisse zusammen und machen Vorschläge zur Waldbewirtschaftung.

Deperissement du hetre: Etude des modifications intervenant au niveau des tissus externes de la tige (FRA)

Etude des tissus externes de la tige de hetres en fonction de l'age et de l'etat sanitaire de l'arbre. Caracterisation de l'etat sanitaire de chaque arbre a l'aide de plusieurs techniques . Observation au microscope de la structure des tissus et des cellules, mesure de differents parametres de taille, comparaison et analyse statistique. Cette etude fait partie des recherches sur le deperissement forestier. Elle a pour but d'etudier un aspect de la physiologie des arbres deperissants. (FRA)

Die Sanasilva-Inventur

*Der Gesundheitszustand der Bäume im Schweizer Wald wird seit 1985 mit der Sanasilva-Inventur repräsentativ erfasst. Die wichtigsten Merkmale sind die Kronenverlichtung und die Sterberate. Das systematische Probeflächen-Netz der Inventur ist im Laufe der Zeit ausgedünnt worden. In der Periode von 1985 bis 1992 wurden rund 8000 Bäume auf 700 Flächen im 4x4 km-Netz aufgenommen, 1993, 1994 und 1997 rund 4000 Bäume im 8x8 km-Netz und in den Jahren 1995, 1996 und 1998 bis 2002 rund 1100 Bäume im 16x16 km-Netz . Aufnahmemethode Alle drei Jahre (1997, 2000) wird die Sanasilva-Inventur auf dem 8x8-km Netz (ca. 170 Probeflächen ) durchgeführt. In den Jahren dazwischen findet die Inventur auf einem reduzierten 16x16-km Netz (49 Probeflächen) statt. Jede Fläche besteht aus zwei konzentrischen Kreisen. Der äussere Kreis hat ein Radius von 12.62 m (500 m2) und der innere ein Radius von 7.98 m (200 m2). Auf dem inneren Kreis werden alle Bäume mit einem Mindestdurchmesser in Brusthöhe von 12 cm und auf dem äusseren Kreis mit einem Mindestdurchmesser in Brusthöhe von 36 cm aufgenommen. In Nordrichtung wird zusätzlich in 30 m Entfernung eine identische Satellitenprobenfläche eingerichtet. Die Aufnahme findet in Juli und August statt. Eine Aufnahmegruppe besteht aus zwei Personen, von denen eine die Daten erhebt, und die andere die Daten eintippt. Die Daten werden mit dem Feldkomputer Paravant und der Software Tally erfasst. Die Aufgabenteilung wechselt zwischen Probeflächen. Auf dem 8x8-km Netz werden zusätzlich 10 Prozent der Flächen von einer unabhängigen zweiten Aufnahmegruppe zu Kontrollzwecken aufgenommen. Hauptmerkmale der Sanasilva-Inventur: Die Sanasilva-Inventur erfasst vor allem folgende Indikatoren des Baumzustandes: Die Kronenverlichtung wird beschrieben durch den Prozentanteil der Verlichtung einer Krone im Vergleich zu einem Baum gleichen Alters mit maximaler Belaubung/Benadelung an diesem Standort, den Anteil dieser Verlichtung, der nicht durch bekannte Ursachen erklärt werden kann, den Ort der Verlichtung, den Anteil und den Ort von unbelaubten/unbenadelten Ästen und Zweigen. Die Kronenverfärbung wird durch die Abweichung der mittleren Farbe (aufgenommen als Farbton, Reinheit und Helligkeit nach den Munsell Colour Charts) eines Baumes zu der für diese Baumart typischen Normalfarbe (Referenzfarbe) und durch das Vorhandensein, das Ausmass und den Ort der von der Referenzfarbe abweichenden Farben beschrieben. Der Zuwachs eines Baumes wird durch die zeitliche Veränderung der aufgenommen Baumgrössen beschrieben (Brusthöhendurchmesser, Höhe des Baumes, Kronenlänge und Kronenbreite). Weitere Merkmale sind die erkannten Ursachen der Kronenverlichtung, die Kronenkonkurrenz und das Vorkommen von Epiphyten, Mistel und Ranken in der Baumkrone.

Seawater carbonate chemistry and physiology of Baltic blue mussels (Mytilus edulis)

Increased maintenance costs at cellular, and consequently organism level, are thought to be involved in shaping the sensitivity of marine calcifiers to ocean acidification (OA). Yet, knowledge of the capacity of marine calcifiers to undergo metabolic adaptation is sparse. In Kiel Fjord, blue mussels thrive despite periodically high seawater PCO2, making this population interesting for studying metabolic adaptation under OA. Consequently, we conducted a multi-generation experiment and compared physiological responses of F1 mussels from 'tolerant' and 'sensitive' families exposed to OA for 1 year. Family classifications were based on larval survival; tolerant families settled at all PCO2 levels (700, 1120, 2400 µatm) while sensitive families did not settle at the highest PCO2 (>=99.8% mortality). We found similar filtration rates between family types at the control and intermediate PCO2 level. However, at 2400 µatm, filtration and metabolic scope of gill tissue decreased in tolerant families, indicating functional limitations at the tissue level. Routine metabolic rates (RMR) and summed tissue respiration (gill and outer mantle tissue) of tolerant families were increased at intermediate PCO2, indicating elevated cellular homeostatic costs in various tissues. By contrast, OA did not affect tissue and routine metabolism of sensitive families. However, tolerant mussels were characterised by lower RMR at control PCO2 than sensitive families, which had variable RMR. This might provide the energetic scope to cover increased energetic demands under OA, highlighting the importance of analysing intra-population variability. The mechanisms shaping such difference in RMR and scope, and thus species' adaptation potential, remain to be identified.

Response of benthic foraminifera to ocean acidification in their natural sediment environment: a long-term culturing experiment

Calcifying foraminifera are expected to be endangered by ocean acidification; however, the response of a complete community kept in natural sediment and over multiple generations under controlled laboratory conditions has not been constrained to date. During 6 months of incubation, foraminiferal assemblages were kept and treated in natural sediment with pCO2-enriched seawater of 430, 907, 1865 and 3247 µatm pCO2. The fauna was dominated by Ammonia aomoriensis and Elphidium species, whereas agglutinated species were rare. After 6 months of incubation, pore water alkalinity was much higher in comparison to the overlying seawater. Consequently, the saturation state of Omega calc was much higher in the sediment than in the water column in nearly all pCO2 treatments and remained close to saturation. As a result, the life cycle (population density, growth and reproduction) of living assemblages varied markedly during the experimental period, but was largely unaffected by the pCO2 treatments applied. According to the size-frequency distribution, we conclude that foraminifera start reproduction at a diameter of 250 µm. Mortality of living Ammonia aomoriensis was unaffected, whereas size of large and dead tests decreased with elevated pCO2 from 285 µm (pCO2 from 430 to 1865 µatm) to 258 µm (pCO2 3247 µatm). The total organic content of living Ammonia aomoriensis has been determined to be 4.3% of CaCO3 weight. Living individuals had a calcium carbonate production rate of 0.47 g/m**2/a, whereas dead empty tests accumulated a rate of 0.27 g /m**2/a. Although Omega calc was close to 1, approximately 30% of the empty tests of Ammonia aomoriensis showed dissolution features at high pCO2 of 3247 µatm during the last 2 months of incubation. In contrast, tests of the subdominant species, Elphidium incertum, stayed intact. Our results emphasize that the sensitivity to ocean acidification of the endobenthic foraminifera Ammonia aomoriensis in their natural sediment habitat is much lower compared to the experimental response of specimens isolated from the sediment.

The benthic foraminiferal community in a naturally CO2-rich coastal habitat of the southwestern Baltic Sea

It is expected that the calcification of foraminifera will be negatively affected by the ongoing acidification of the oceans. Compared to the open oceans, these organisms are subjected to much more adverse carbonate system conditions in coastal and estuarine environments such as the southwestern Baltic Sea, where benthic foraminifera are abundant. This study documents the seasonal changes of carbonate chemistry and the ensuing response of the foraminiferal community with bi-monthly resolution in Flensburg Fjord. In comparison to the surface pCO2, which is close to equilibrium with the atmosphere, we observed large seasonal fluctuations of pCO2 in the bottom and sediment pore waters. The sediment pore water pCO2 was constantly high during the entire year ranging from 1244 to 3324 µatm. Nevertheless, in contrast to the bottom water, sediment pore water was slightly supersaturated with respect to calcite as a consequence of higher alkalinity (AT) for most of the year. Foraminiferal assemblages were dominated by two calcareous species, Ammonia aomoriensis and Elphidium incertum, and the agglutinated Ammotium cassis. The one-year cycle was characterised by seasonal community shifts. Our results revealed that there is no dynamic response of foraminiferal population density and diversity to elevated sediment pore water pCO2. Surprisingly, the fluctuations of sediment pore water undersaturation (Omega calc) co-vary with the population densities of living Ammonia aomoriensis. Further, we observed that most of the tests of living calcifying foraminifera were intact. Only Ammonia aomorienis showed dissolution and recalcification structures on the tests, especially at undersaturated conditions. Therefore, the benthic community is subjected to high pCO2 and tolerates elevated levels as long as sediment pore water remains supersaturated. Model calculations inferred that increasing atmospheric CO2 concentrations will finally lead to a perennial undersaturation in sediment pore waters. Whereas benthic foraminifera indeed may cope with a high sediment pore water pCO2, the steady undersaturation of sediment pore waters would likely cause a significant higher mortality of the dominating Ammonia aomoriensis. This shift may eventually lead to changes in the benthic foraminiferal communities in Flensburg Fjord, as well as in other regions experiencing naturally undersaturated Omega calc levels.

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.

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.

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