Zielsetzung:
Im vorgestellten Projekt wird die Hintergrundbelastung von landwirtschaftlich genutzten Böden mit Antibiotikaresistenzgenen ermittelt. Für Österreich liegen diesbezüglich keine systematisch erhobenen Daten vor.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse sollen die Gefahr einer Übertragung von Antibiotikaresistenzen (AR) aus Umweltquellen auf human- und veterinärmedizinisch relevante Bakterien verringern helfen. Die erzielten Ergebnisse dienen als Grundlage für eine evidenzbasierte Beratung von Risikomanagern und ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen. Das vorgeschlagene Vorhaben steht im Einklang mit den Vorgaben der EU zum 'One Health' Konzept zur Eindämmung von Antibiotikaresistenzen (1-3), zur Schwerpunktsetzung im Nationalen Aktionsplan zur Antibiotikaresistenz (NAP-AMR) in Österreich (4) und zur Beantwortung der parlamentarischen Anfrage 901/J (XXVI.GP/890/AB).
Die ermittelten ARG-Belastungen der Felder werden mit ARG Konzentrationen in Böden unter geringem anthropogenen Einfluss (Wiesen- und Waldböden) sowie mit den ARG Auftretensdaten in der Wassersäule (Quell-, Fluss- und Drainagewasser) im Einzugsbereich der getesteten landwirtschaftlichen Nutzflächen verglichen. Die Untersuchungen erfolgen unter natürlichen aber kontrollierten Bedingungen auf einem großflächigen Versuchsgelände (Hydrology Open Air Laboratory - HOAL, Petzenkirchen), das sich durch den Anbau unterschiedlicher Feldfrüchte, unterschiedliche Bewirtschaftungsmethoden und mehrere verschiedene Bodentypen auszeichnet. Durch die Miteinbeziehung von quantitativen ARG Daten aus Schweinekot und zur Bodendüngung eingesetzter Gülle aus dem vor Ort ansässigen Schweinezuchtbetrieb kann der Ausbreitungsweg von ARGs vom Tier über die Gülle in den Boden und von dort in die Wassersäule erfasst und modelliert werden. Die erhobenen Daten werden auch Auskunft über die mögliche Kapazität der exponierten Bodentypen zur Elimination anthropogen eingebrachter Antibiotikaresistenzen geben.
Die aus dem Projekt gewonnen Erkenntnisse dienen als Grundlage für ein eventuell in Zukunft routinemäßig durchführbares ARG-Monitoring in den getesteten Ökosystemen.
Folgende Fragen werden abgeklärt:
1. Welche Antibiotikaresistenzgene befinden sich in wichtigen Umweltkompartimenten (Feld, Drainage-, Quell-, Flusswasser, Wiesen-, Waldböden, Schweinekot, Schweinegülle)?
2. In welcher Menge kommen klinisch relevante ARGs in diesen Kompartimenten vor?
3. Welche Umweltkompartimente weisen eine besonders hohe Belastung mit Antibiotikaresistenzgenen und damit ein hohes Potential für die Verbreitung von Antibiotikaresistenzen auf?
4. Welche Strategien können angewandt werden, um die Ausbreitung von ARGs in den unter Punkt 3 identifizierten Ökosystemen zu minimieren? (Text gekürzt)
Gletscher sind bedeutende Speicher organischen Kohlenstoffs (OC) und tragen zum Kohlenstofffluss vom Festland zum Meer bei. Aufgrund des Klimawandels wird eine Intensivierung dieser Flüsse erwartet. Der Export von OC aus Gletschern wurde weltweit in verschiedenen Regionen quantifiziert, trotzdem liegen keine vergleichbaren Daten für Island vor, obwohl sich dort die größte europäische außerpolare Eiskappe befindet. Um die globalen Prognosen der glazialen Kohlenstofffreisetzung zu verbessern, ist es das Ziel dieses Pilotprojektes, den Export von gelöstem und partikulärem organischen Kohlenstoff (DOC, POC) aus Islands Gletschern erstmalig zu quantifizieren und neue Kooperationen mit isländischen Wissenschaftler/innen für gemeinsame zukünftige Forschungsprojekte aufzubauen. Hierzu werden 4 Feldkampagnen zu unterschiedlichen Jahreszeiten sowie Treffen mit isländischen Kollegen/innen durchgeführt. In jeder Feldkampagne werden von 23 Gletschern der Eiskappen Vatnajökull, Langjökull, Hofsjökull, Myrdalsjökull und Snaeellsjökull Eisproben entnommen, um die biogeochemische Diversität des glazialen OC zu charakterisieren sowie dessen Export in Verbindung mit Massenbilanzen zu quantifizieren. In Gletscherbächen werden Wasserproben entnommen, um den Austrag von OC direkt am Gletschertor zu bestimmen sowie die Kohlenstoffflüsse entlang von 6 Gletscherbächen mit unterschiedlicher Länge (2 km bis 130 km) beginnend am Gletschertor bis zur Mündung zu untersuchen. Wie sich der Gletscherrückgang langfristig auf ein Gletscherbachökosystem auswirkt, wird durch die taxonomische Bestimmung von Makroinvertebraten im Vergleich zur Bestimmung von Prof. Gíslason aus dem Jahre 1997 beurteilt. Gleichzeitig werden in diesem Gletscherbach Wasserproben zum eDNA-Barcoding entnommen, um eine rasche und gering invasive Methode zur laufenden Beobachtung des zukünftigen Einflusses der Gletscherrückgang zu entwickeln. Vor Ort werden Wassertemperatur, elektr. Leitfähigkeit, pH-Wert, gelöster Sauerstoff, Trübung und Chlorophyll alpha gemessen. Innovative Labormethoden (HPLC, DNA-Barcoding, Picarro, GC, TOC) werden zur Analyse des OC im Eis und Wasser (DOC, DIC, POC, Fluoreszenz, Absorption), der Nährstoffe (P-PO4, N-NO3, N-NO2, N-NH4), stabiler Isotope (18O, 2H), Chlorophyll alpha, CO2 und aquatischen Organismen eingesetzt. Die Anwendung statistischer Methoden (Faktorenanalyse, Hauptkomponentenanalyse) basierend auf Anregungs- und Emissionsmatrizen erlauben die Quellen des OC im Gletschereis sowie -schmelzwasser zu bestimmen und die räumliche Vielfalt des OC zu erklären. Das gewonnene Wissen wird zur Verbesserung globaler Prognosen glazialer Kohlenstofffreisetzung beitragen sowie einen intensiven Einblick in das glaziale Ökosystem geben. Für die antragstellenden Nachwuchswissenschaftler/innen entstehen vielversprechende Kooperationen mit isländischen Wissenschaftlern/innen, fokussierend auf die zeitlichen sowie räuml. Aspekte der glazialen Kohlenstoffflüsse sowie das Ökosystem Gletscher
Die Trockengebiete der Erde waren und sind besonders anfällig für klimatische Änderungen. Gleichzeitig sind sie der Lebensraum für mehr als 2 Milliarden Menschen. Aufgrund der Größe der Räume, der in weiten Teilen schlechten infrastrukturellen Ausstattung und den häufig widrigen Umweltbedingungen weist der Forschungsstand zu den Raten der Landschaftsveränderungen noch große Lücken auf. Schon seit mehreren Jahrzehnten werden Fernerkundungsdaten intensiv zum Monitoring von Trockenräumen eingesetzt. Aber gerade in Bezug auf geomorphologischen Prozesse und Prozessraten stoßen optische Fernerkundungsmethoden häufig an ihre Grenzen. Im Rahmen dieses Projektes wird daher die Eignung von Radardaten zur Charakterisierung von Oberflächen untersucht. Mit den beiden Satelliten der Sentinel-1 Reihe der ESA (European Space Agency) steht ein modernes SAR (Synthetic Aperture Radar) mit einer räumlichen Auflösung von unter 15 m pro Bildpunkt kostenfrei zu Verfügung. Trockenräume sind aufgrund der geringen Vegetationsbedeckung für den Einsatz von Radarfernerkundung besonders geeignet, da Vegetation zu Volumenstreuung des Signals führt und dieses somit verfälscht. Im Rahmen der Untersuchungen sollen sowohl die SAR-Intensitäten als auch interferometrischen Kohärenzen zur raumzeitlichen Charakterisierung von Landoberflächen getestet werden. Als Testgebiet wurde das Orog-Nuur-Becken im Süden der Mongolei ausgewählt. Die Region zeichnet sich durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Landoberflächen und geomorphologischen Prozessen aus. Hierzu gehören u.a. ehemalige Seesedimente, welche durch aktuelle periglaziale Prozesse modifiziert werden, Dünen, große Strandwälle aus Kiesen und insbesondere eine Vielzahl unterschiedlicher Schwemmfächeroberflächen. Die verschiedenen Oberflächen werden vor Ort detailliert geomorphologisch erfasst und beschrieben. Ein Schwerpunkt der Arbeiten ist die Erstellung von hochgenauen Orthophotos und digitalen Geländemodellen aus Drohnenaufnahmen. Da die Oberflächenrauigkeit das Rückstreusignal des SAR Systems stark beeinflusst, können mit Hilfe der Geländemodelle detaillierte Rauigkeitsanalysen für unterschiedliche räumliche Skalen durchgeführt werden. Abschließend werden die Geländebefunde und die morphometrischen Analysen mit den Radardaten verglichen um eine genaue Charakterisierung der unterschiedlichen Oberflächen aus Fernerkundungsdaten zu erreichen. Stellt sich die Eignung der Radardaten für eine detaillierte Charakterisierung der Oberflächen in Trockenräumen heraus, bietet sich hier eine neue Methode für ein detailliertes Monitoring dieser sensiblen Landschaftsräume. Gerade in Gebieten mit einer hohen Variabilität, ist eine detaillierte und zeitlich dichte Beobachtungsreihe, wie sie das Sentinel-System bietet, von großer Bedeutung.