Die Verunreinigung unserer Wasserressourcen mit organischen Schadstoffen, wie etwa Öl-bürtigen Kohlenwasserstoffen, ist ein ernstzunehmendes Problem und hat vielerorts bereits zu einer chronischen Belastung des Grundwassers geführt. Der biologische Abbau ist der einzige natürliche Prozess, der im Untergrund zu einer Schadstoffreduktion führt. Als Steuergrößen gelten hier die Anwesenheit von Abbauern (Mikroorganismen) und die Verfügbarkeit von Elektronenakzeptoren und Nährstoffen. In den letzten Jahren wurde zudem die Bedeutung dynamischer Umweltbedingungen (z.B. Hydrologie) als wichtige Einflussgröße erkannt. Ein wichtiger Aspekt wurde jedoch bisher nicht in Betracht gezogen, nämlich die Rolle der Viren bzw. Phagen. Viren sind zahlenmäßig häufiger als Mikroorganismen und ebenso ubiquitär vorhanden. Mittels verschiedener Mechanismen können sie einen enormen Einfluss auf die mikrobiellen Gemeinschaften ausüben. Einerseits verursachen sie Mortalität bei ihren Wirten. Andererseits können sie über horizontalen Gentransfer den Wirtsstoffwechsel sowohl zu dessen Vorteil als auch Nachteil modifizieren. In den vergangenen Jahren konnten verschiedene mikrobielle Phänomene der Aktivität von Viren zugeschrieben werden. Die klassische Ansicht, dass Viren ausschließlich Parasiten sind, ist nicht mehr zutreffend. Als Speicher und Überträger von genetischer Information ihrer Wirte nehmen sie direkten Einfluss auf biogeochemische Stoffkreisläufe sowie auf die Entstehung neuer Schadstoffabbauwege. Biogeochemische Prozesse in mikrobiell gesteuerten Ökosystemen wie dem Grundwasser und die dynamische Entstehung und Anpassung an neue Nischen als Folge von Veränderungen der Umweltbedingungen kann nur verstanden werden, wenn der Genpool in lytischen und lysogenen Viren entsprechend mit berücksichtigt wird. Das Projekt ViralDegrade stellt Paradigmen in Frage und möchte eine völlig neue Perspektive hinsichtlich der Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau eröffnen, welche zur Zeit noch als Black Box behandelt werden. ViralDegrade postuliert, dass Viren (i) durch horizontalen Gentransfer und den Einsatz von metabolischen Genen den Wirtsstoffwechsel modulieren (Arbeitshypothese 1) und (ii) für den temporären Zusammenbruch von dominanten Abbauerpopulationen und, damit verbunden, für den Wechsel zwischen funktionell redundanten Schlüsselorganismen verantwortlich sind (Arbeitshypothese 2). Sorgfältig geplante Labor- und Felduntersuchungen und vor allem der kombinierte Einsatz von (i) neu entwickelten kultivierungsunabhängigen Methoden, wie etwa dem Viral-Tagging, und (ii) ausgewählten schadstoffabbauenden aeroben und anaeroben Bakterienstämmen, garantieren neue Erkenntnisse zur Rolle der Viren beim mikrobiellen Schadstoffabbau sowie ähnlichen mikrobiell gesteuerten Prozessen. Ein generisches Verständnis der Vireneinflüsse wird zudem zukünftig neue Optionen für die biologische Sanierung eröffnen.
Ziel: Erarbeitung neuer Messmethoden; Aufstellen von Messwertkatastern; Interpretation der Messergebnisse in bezug auf Morbiditaet und Mortalitaet.
Klimawandel kann die menschliche Gesundheit auf verschiedenen Wegen beeinflussen: Typische Wirkungspfade in Sub-Sahara Afrika sind verringerte Erträge in der Landwirtschaft, Hitzestress und Änderungen in der Malariaprävalenz. Diese biophysikalischen und Gesundheitseffekte haben wiederum Auswirkungen auf ökonomische Systeme, z. B. über Nahrungsmittelmärkte oder Änderungen des Umfangs der Erwerbsbevölkerung oder der Arbeitsproduktivität sowie der Bevölkerungsgröße und -zusammensetzung. Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist die Analyse verschiedener, simultan auftretender Auswirkungen des Klimawandels auf die Gesundheit und damit die Volkswirtschaft sowie entsprechende Anpassungsstrategien im Rahmen eines dynamischen allgemeinen Gleichgewichtsmodells mit einer hohen räumlichen Auflösung sowie differenzierter Darstellung von Haushalten und Produktionsfaktoren. Dieses Ziel basiert auf zwei Beobachtungen bzgl. des Standes der Forschung sowie der Ergebnisse aus der ersten Phase der Forschergruppe: i) Die Zeitdimension ist relevant, weil Anpassungsstrategien häufig frühe Investitionen erfordern, die erst später zu Wohlfahrtsgewinnen führen. ii) Die Auswirkungen von Hitzestress und Malaria sowie die Änderungen der Produktivität von Nutzpflanzen sind sowohl in Bezug auf die Region wie auch auf Haushaltsgruppen differenziert und haben starke Implikationen für die Verteilung der Wohlfahrtswirkungen und damit politische Umsetzbarkeit von Anpassungsstrategien. Eine dynamische Modellspezifikation, die Entwicklungen über die Zeit explizit abbildet, ermöglicht relevante Analysen. So können kurzfristig hohe Investitionen in Anpassungsmaßnahmen langfristig starke Wohlfahrtsvorteile erbringen. Um Ihre Umsetzung zu ermöglichen, müssen allerdings Maßnahmenmixe umgesetzt werden, die auch hinreichend kurzfristige Vorteile beinhalten. Außerdem kann in einem dynamischen Modellrahmen die Veränderung der demographischen Struktur der Bevölkerung abgebildet werden, die sich durch klimainduzierte Veränderungen der Mortalität ergibt. Aus dem übergeordneten Ziel werden zwei Teilziele abgeleitet: 1) Eine Weiterentwicklung des komparativ-statischen Einzelland-CGE-Rahmens zu einem dynamischen Modellansatz, 2) eine verbesserte Analyse der Effektivität und Effizienz ausgewählter Anpassungsstrategien. Das Arbeitsprogramm umfasst vier Projektphasen: 1) Entwicklung eines dynamischen Modellrahmens, 2) Analyse verschiedener Anpassungsstrategien in der komparativ-statischen Modellspezifikation, 3) Analyse verschiedener Anpassungsstrategien in der dynamischen Modellspezifikation, 4) Analyse integrierter Szenarien, die die verschiedenen Wirkungspfade und ausgewählte Anpassungsstrategien simultan umfassen.
Der Klimawandel ist mit Risiken für das Leben, die Gesundheit und den Wohlstand von Menschen verbunden und kann zu Mobilitätsreaktionen wie kurz- oder langfristigen Bewegungen, Mobilität, Vertreibung und Migration führen, beispielsweise in Bezug auf Überschwemmungen, Temperaturextreme und schwere Dürren mit Auswirkungen auf die Wasser- und Ernährungssicherheit. Das übergeordnete Ziel von P8 besteht darin, neues Wissen über die Treiber, Muster und gesundheitlichen Auswirkungen von Mobilitätsreaktionen in Bezug auf Klima- und Wetterschwankungen in Subsahara-Afrika zu generieren und ein Instrument für vorausschauende Klimaschutzmaßnahmen zu entwickeln, das dazu beitragen kann, Interventionen anzuleiten, die dies anstreben Verringerung der negativen gesundheitlichen Auswirkungen von Mobilitätsreaktionen. Die Arbeit basiert auf lokalen Daten von zwei HDSS-Standorten in Kenia und Burkina Faso von CP1 und P4. Unsere Ziele sind insbesondere: 1.) Führen Sie maschinelle Lernmethoden durch, um die wichtigsten Treiber von Mobilitätsreaktionen in Bezug auf Klimavariabilität und Wetter im Kontext anderer Nicht-Klimatreiber zu identifizieren. 2) Durchführung epidemiologischer Analysen zur Beziehung zwischen verschiedenen Arten von Mobilitätsreaktionen und gesundheitlichen Ergebnissen, wie Mortalität, Morbidität, gesundheitsorientiertes Verhalten, Anthropometrie und soziale Gesundheitsdeterminanten auf der Grundlage der HDSS-Daten. 3.) Entwicklung eines agentenbasierten Modells unter Verwendung der Erkenntnisse und Parameter aus dem maschinellen Lernmodell in (1) und den epidemiologischen Modellen in (2) zur Simulation der Auswirkungen von Klimavariabilität und Wetter auf die Mobilitätsreaktion und die gesundheitlichen Auswirkungen in den HDSS-Populationen. 4.) Entwicklung eines Benutzer-Tools zur Information über vorausschauende humanitäre Maßnahmen in Bezug auf klimabedingte Mobilitätsreaktionen und gesundheitliche Auswirkungen auf der Grundlage des agentenbasierten Simulationsmodells aus (3).
Der Teichfrosch wird im Gegensatz zur letzten Roten Liste von Kühnel et al. (2009) in der vorliegenden Fassung der Gattung Pelophylax zugeordnet. Zuvor wurde der Name Rana kl. esculenta Linnaeus, 1758 genutzt. Der in Deutschland nahezu flächendeckend verbreitete Teichfrosch ist keine Art, sondern eine Hybridform, die ursprünglich aus Kreuzungen zwischen dem Kleinen Wasserfrosch (P. lessonae) und dem Seefrosch (P. ridibundus) hervorgegangen ist. Aufgrund seiner besonderen Reproduktionsweise (Hybridogenese) ist P. esculentus nicht auf kontinuierlichen hybridogenen Nachwuchs der beiden Elternarten angewiesen, sondern kann sich auch mit jeweils einer seiner Elternarten durch Rückkreuzung reproduzieren. Er lebt also entweder gemeinsam mit P. lessonae in einem Habitat in sogenannten L-EPopulationen oder mit P. ridibundus in R-E-Populationen (Uzzell & Berger 1975). Darüber hinaus ist der Teichfrosch in der Lage, reine Hybridpopulationen zu bilden, in denen triploide Individuen (Tiere mit drei Chromosomensätzen) die Elternarten funktionell-genetisch ersetzen (Übersicht bei Plötner 2005). Das deutsche Teilareal repräsentiert mehr als 10 % des Gesamtareals und liegt im Arealzentrum (Plötner 2005). Deshalb ist Deutschland in hohem Maße für die weltweite Erhaltung dieser Hybridform verantwortlich. Aufgrund seines hohen Heterozygotiegrades und der daraus resultierenden großen ökologischen Plastizität kann P. esculentus ein breites Spektrum an Habitaten besiedeln (Günther 1990, 1996 d). Im Gegensatz zu seinen Elternarten kommt er selbst in stark anthropogen beeinflussten und offensichtlich auch in schadstoffbelasteten Gewässern vor. Die weit verbreitete Form zeigt eine TK25-Q-Rasterfrequenz (Zeitraum 2000 – 2018) von 49,91 % und ist demnach in die Kriterienklasse „häufig“ einzustufen. Dennoch wurden auch beim Teichfrosch vor allem in intensiv landwirtschaftlich genutzten Regionen Populationsrückgänge verzeichnet, so dass für den langfristigen Bestandstrend ein Rückgang unbekannten Ausmaßes und für den kurzfristigen Bestandstrend eine mäßige Abnahme angenommen wird. Insgesamt ergibt sich die Rote-Liste-Kategorie „Ungefährdet“. Im Vergleich zur Roten Liste von 2009 wird die aktuelle Bestandssituation nunmehr mit „häufig“ und der kurzfristige Bestandstrend mit „mäßige Abnahme“ beurteilt (2009: „sehr häufig“ und „gleich bleibend“). Der langfristige Bestandstrend wird nun als „Rückgang unbekannten Ausmaßes“ eingestuft (2009: „mäßiger Rückgang“). Trotz dieser Änderungen bleibt die Rote-Liste-Kategorie „Ungefährdet“ bestehen. Wie bei ihren Elternarten sind auch bei der Hybridform Bestandsrückgänge primär auf die Zerstörung und Verschmutzung der Laichgewässer und Landlebensräume zurückzuführen. Dort wo der Teichfrosch auf den Kleinen Wasserfrosch als Reproduktionspartner angewiesen ist, hängt seine Existenz letztlich von den Gewässertypen ab, die auch für diese Elternart gut geeignet sind (Zahn & Wagensonner 2019). Da Teichfrösche während ihrer saisonalen Wanderungen oft Straßen überqueren, befinden sie sich regelmäßig unter den Verkehrsopfern (Blab 1982). Gefahren gehen auch von bestimmten Bauwerken aus (z. B. steilwandige Betonkanäle und Gruben, offene Schächte), in die wandernde Tiere fallen und in denen sie dann verenden (Zech 1993). Auf Gefahren, die von wasserbaulichen Anlagen ausgehen, weisen Schneeweiß & Wolf (2016) hin (siehe Artkapitel zum Seefrosch, Kap. 3.17). Gartenteiche, in denen während lang anhaltender Frostperioden nicht für eine ausreichende Zufuhr an atmosphärischem Sauerstoff gesorgt wird, können ebenfalls zur tödlichen Falle für Tiere werden, die im Schlamm überwintern (Erstickungstod). In jüngerer Zeit wurde aus Dänemark und den Niederlanden über hohe Mortalitäten bei Wasserfröschen im Zusammenhang mit Ranavirus-Infektionen berichtet (Ariel et al. 2009, Kik et al. 2011, Rijks et al. 2016). Obwohl aus Deutschland solche Fälle bisher nicht bekannt geworden sind, ist dennoch davon auszugehen, dass dieses Virus aufgrund seiner offensichtlichen Infektiosität und Pathogenität auch für einheimische Teichfroschpopulationen eine potenzielle Gefährdungsursache darstellt. Auch für den Teichfrosch steht der Schutz der aquatischen Lebensräume an erster Stelle. Dabei ist der Fokus auf solche Gewässer zu richten, die einen hohen Reproduktionserfolg ermöglichen und die oft Ausgangspunkt für die Besiedlung weiterer Gewässer durch Teichfrösche sind (Zahn 1996). In der Umgebung von Laichgewässern ist auf den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln, Mineraldüngung und das Ausbringen von Gülle zu verzichten. Besiedelte Gartenteiche sollten während der Wintermonate mit einem Eisfreihalter versehen und nach Möglichkeit auch belüftet werden. Wasserbauliche Anlagen sind so zu gestalten, dass Amphibien diese selbständig verlassen können; andernfalls sind spezielle Ausstiegshilfen zu integrieren.
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.
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.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 913 |
| Europa | 8 |
| Kommune | 4 |
| Land | 98 |
| Weitere | 30 |
| Wissenschaft | 235 |
| Zivilgesellschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 22 |
| Ereignis | 11 |
| Förderprogramm | 470 |
| Hochwertiger Datensatz | 1 |
| Repositorium | 1 |
| Taxon | 8 |
| Text | 412 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 96 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 164 |
| Offen | 523 |
| Unbekannt | 335 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 885 |
| Englisch | 245 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 14 |
| Bild | 14 |
| Datei | 24 |
| Dokument | 66 |
| Keine | 783 |
| Unbekannt | 3 |
| Webseite | 182 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 758 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1011 |
| Luft | 734 |
| Mensch und Umwelt | 1022 |
| Wasser | 757 |
| Weitere | 1000 |