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Gemeinsame Vorteile von Integrität von Flüssen und Auen: Untersuchung der aquatisch-terrestrischen Verbindungen auf interkontinentaler Ebene

Fließgewässer- und Auenökosysteme zählen weltweit zu den am stärksten degradierten Lebensräumen, die unter einer Vielzahl anthropogener Belastungen wie Landwirtschaft, Urbanisierung und Entwaldung leiden. Diese Faktoren bewirken einen rapiden Rückgang der Biodiversität und der ökologischen Integrität. Angesichts der Tatsache, dass globale Schutz- und Wiederherstellungsbemühungen oft unzureichend sind - vor allem aufgrund der Beschränkung auf einzelne Ökosysteme und der begrenzten Reichweite der Initiativen - zielt dieses Projekt darauf ab, auf interkontinentaler Ebene die Zusammenhänge zwischen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen zu erforschen und Ansätze für deren Schutz und Renaturierung zu entwickeln. Die Forschung beginnt mit einer Synthese des vorhandenen Wissens über die Renaturierung von Flüssen und Auen, um zu untersuchen, inwiefern aktuelle Projekte aquatisch-terrestrische Verbindungen berücksichtigen. Diese grundlegende Analyse ebnet den Weg für weiterführende empirische Untersuchungen. Anschließend wird die Untersuchung der gegenseitigen Vorteile der Wiederherstellungsbemühungen durch die Analyse der Beziehungen zwischen Gemeinschaften aquatischer Makroinvertebraten und terrestrischen Vogelpopulationen fortgesetzt. Dies wird tiefe Einblicke in die Gesamtintegrität der Ökosysteme und die Wechselwirkungen zwischen Auen- und Wasserhabitaten liefern. Um den Erfolg verschiedener Restaurierungsszenarien vorherzusagen und zu simulieren, werden in diesem Projekt fortschrittliche Techniken des Bayesian Structural Equation Modeling und hochauflösende globale Datensätze genutzt. Diese Modellierung wird die Auswirkungen von Veränderungen im Flussmanagement auf sowohl aquatische als auch angrenzende terrestrische Lebensräume analysieren. Die erwarteten Ergebnisse sollen die Umweltpolitik und Erhaltungsstrategien unterstützen sowie die Implementierung wichtiger internationaler Umweltrahmen fördern. Die gewonnenen Erkenntnisse werden eine wesentliche Grundlage für die Entwicklung von Strategien zur Ökosystemrestaurierung bieten, die direkt zur Verbesserung der globalen Biodiversität und ökologischen Resilienz beitragen. Diese Ergebnisse werden zukünftige Restaurierungsbemühungen leiten, um sicherzustellen, dass die Bedürfnisse sowohl aquatischer als auch terrestrischer Umgebungen effektiv adressiert werden.

Ressortforschungsplan 2024, Klimaschutz im Zeichen der globalen Dreifachkrise

In Anbetracht der globalen Dreifachkrise zwischen Klimawandel, Verschmutzung und Biodiversitätsverlust ist die Ausarbeitung verbindlicher globaler Ziele zum Schutz des Klimas, der Ökosysteme, der Biodiversität und der menschlichen Gesundheit von höchster Wichtigkeit. Um diese Krisen zu meistern, bedarf es insbesondere ein klima- und ressourcenschonendes Wirtschaften, den Schutz und die Wiederherstellung natürlicher Ökosysteme aber auch eine kritische Auseinandersetzung mit dazu ggfs. erforderlichen technischen Lösungen. Die kurz- und langfristigen Entwicklungen in diesen Bereichen können maßgeblich die internationale Klimadebatte und insbesondere den Prozess der internationalen Klimaverhandlungen (UNFCCC) aber auch anderer Gremien und Foren (u.a. UNEA, G7, G20) beeinflussen und steuern. In diesem Refoplanvorhaben sollen die Herausforderungen dieser globalen Krisen und deren Wechselwirkungen dargestellt sowie aufgezeigt werden, wie sich diese auf den internationalen Klimaschutz sowie die jeweiligen Verhandlungsprozesse auswirken. Ebenfalls soll aufgezeigt werden, wie die jeweiligen Lösungsansätze besser in den Strukturen der internationalen Klimaarchitektur verankert werden können, beispielsweise im Rahmen der Nationalen Minderungsbeiträge (NDCs) oder Langfriststrategien. Dazu sollen auch die Ergebnisse der bei COP28 erstmals anstehenden Globalen Bestandsaufnahme (Global Stocktake) in die Analyse mit einfließen. Im Weiteren soll am Beispiel von Schwerpunktländern Positionen und Entwicklung im Verhandlungsprozess analysiert sowie Umsetzungspotentiale für ambitioniertere Klimaschutzbeiträge, die im Rahmen der Dreifachkrise synergetisch wirken können, analysiert werden. Die Ziele dieses Vorhabens sollen klar auf die Verwertbarkeit für die internationalen Klimaverhandlungen zugeschnitten sein, um die Position Deutschlands und ggf. der EU in diesen Verhandlungen zu stärken. Dazu zählen auch kurzfristige . . .

Politikintegration von Biodiversitätszielen als Teil einer sozial-ökologischen Transformation

Die Aufnahme von Biodiversität in unterschiedliche politische Sektoren und Ebenen ist eine zentrale Voraussetzung für eine sozial-ökologische Transformation. Um die globalen Ziele des Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework (GBF) zu erreichen und dessen nationale Umsetzung sicherzustellen, müssen insbesondere die indirekten Treiber des Biodiversitätsverlusts adressiert werden. Die wissenschaftliche Debatte zur Politikintegration von Biodiversität (Biodiversity Policy Integration - BPI) sieht derzeit nur eine limitierte Berücksichtigung der Biodiversität in den meisten Sektoren in Deutschland und identifiziert entsprechende Ansatzpunkte, um die BPI zu verbessern. Im vorliegenden Beitrag gehen wir der Frage nach, wie sich Biodiversitätspolitiken in unterschiedlichen Sektoren und politischen Ebenen in Deutschland weiterentwickeln müssen, um die direkten und indirekten Treiber des Biodiversitätsverlusts zu adressieren. Wir nutzen dazu Erkenntnisse aus sechs Workshops mit 137 Expertinnen und Experten zu den Themenfeldern (1) Wiederherstellung von Ökosystemen, (2) Schutzgebiete und Erhaltungszustand, (3) Klima und Biodiversität, (4) Meere und Küsten, (5) Wirtschaft und Konsum sowie (6) Bildung, Kommunikation und gesellschaftliches Bewusstsein. Anhand der drei Hebel einer gemeinsamen Planung und Vision, einer Anpassung des regulativen Rahmens sowie eines adaptiven institutionellen Lernens zeigt der Beitrag auf, wie diese Transformation im Querschnitt gelingen kann. Dabei wird klar, dass der angestoßene Prozess sein transformatives Potenzial nur entfalten kann, wenn der bestehende regulative Rahmen sowie die zu Grunde liegenden administrativen Routinen und Mandate in Frage gestellt und in Hinblick auf ihre Biodiversitätswirkung neu ausgerichtet werden.

Analyse der Maßnahmen zur Umsetzung von SDG 15 auf EU-Ebene

Die Grundlage für Leben auf der Erde sind intakte Ökosysteme. Daher stellt die Umsetzung von SDG 15 'Leben an Land' eines der zentralen Ziele der Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung auf EU-Ebene dar. Aktuelle Bestandsaufnahmen (z.B. Eurostat 2020) zeigen, dass die EU in den letzten 5 Jahren nur moderate Fortschritte bei der Umsetzung von SDG 15 erzielt hat und so ist der Zustand der Ökosysteme sowie der Biodiversität in der EU besorgniserregend. Die EU-Mitgliedsstaaten sind derzeit noch weit davon entfernt, ihre hier gesteckten Ziele zu erreichen. Eines der Ziele des 'European Green Deal' der Europäischen Kommission ist der Erhalt und die Wiederherstellung von Ökosystemen und Biodiversität. Vor diesem Hintergrund wurden eine Reihe von Strategien angekündigt oder bereits veröffentlicht, welche einen Beitrag zur Erreichung von SDG 15 leisten sollen, wie z.B. die 'EU-Biodiversitätsstrategie für 2030', die 'Vom Hof auf den Tisch'-Strategie, oder die neue 'EU-Forststrategie' oder die Aktualisierung der EU-Bodenschutzstrategie. Andere Maßnahmen, wie die Gemeinsame Agrarpolitik der EU, stehen diesem Ziel eher entgegen). Inwieweit die EU die Umsetzung von SDG 15 auch in den Mittelpunkt ihrer Green Recovery Programme stellt (sowohl in Bezug auf Maßnahmen innerhalb der EU als auch innerhalb ihrer weltweiten Wertschöpfungsketten), ist derzeit noch offen. Mit diesem Vorhaben sollen die unterschiedlichen und sich teilweise widersprechenden Ziele, Strategien, und Maßnahmen, Instrumente und Indikatoren auf EU-Ebene untersucht werden und Ansatzpunkte für eine kohärente und wirksame Umsetzung der Maßnahmen zur Erreichung von SDG 15 bis 2030 identifiziert werden. Neben der Analyse der Strategien und Maßnahmen sollen mit Hilfe eines Stakeholder-Mappings zunächst relevante Akteursgruppen in der EU identifiziert werden. Durch Leitfadeninterviews und Workshops soll untersucht werden, welche Akteure welche Maßnahmen zur Umsetzung von SDG 15 auf vers. Ebenen erfolgreich durchführen.

Priorisierung von Gebieten zur Förderung der biologischen Vielfalt mit satellitenbasierter Erdbeobachtung und KI, Teilvorhaben: LANUV

Priorisierung von Gebieten zur Förderung der biologischen Vielfalt mit satellitenbasierter Erdbeobachtung und KI, Teilvorhaben: LUP

Schutz und Wiederansiedlung von Seegraswiesen in der südlichen Ostsee, Vorhaben: Fernerkundungsbasiertes Monitoring des Wiederansiedlungserfolges von Seegraswiesen

Wiederherstellung von Ökosystemen und Landschaften über verschiedene räumliche und zeitliche Skalen zur Förderung der Biodiversität und Klimaresilienz in Agrarlandschaften

Der globale Wandel beeinträchtigt die Biodiversität und Ökosystemfunktionen in Agrarlandschaften durch den Klimawandel und die Nutzungsintensivierung sowie die Degradation von Lebensräumen. Um diesen negativen Effekten entgegenzuwirken, wurden verschiedene Maßnahmen zur Wiederherstellung von Ökosystemen und Landschaften (ELR) entwickelt. Allerdings fehlt es in der Renaturierungsökologie noch an einem tieferen Verständnis für die Schlüsselindikatoren beim Übergang in wiederhergestellte, resiliente Ökosysteme und Landschaften, an gut konzipierten Experimenten, welche Faktoren für den Erfolg oder Misserfolg von ELR-Maßnahmen zeigen, als auch an komplexen Analysen vorhandener Daten. Ziel von AgriRestore ist es die Auswirkungen von temporären und permanenten ELR-Maßnahmen in Agrarlandschaften umfassend zu bewerten. In der extrem trockenen und teilweise sehr strukturarmen Agrarlandschaft Sachsen-Anhalts werden wir entlang eines Landschaftsgradienten in einem innovativen Ansatz Feld- mit Mesokosmos-Experimenten kombinieren und die Fernerkundung für eine räumliche Skalierung der Muster nutzen. Durch Meta-Analysen und Wissensgraphen werden außerdem vorhandene Studien synthetisiert sowie Nutzen, Risiken und Unsicherheiten von ELR-Maßnahmen bewertet. Durch den Vergleich von wiederhergestellten und degradierten Agrarökosystemen werden die Auswirkungen von ELR-Maßnahmen auf die ober- und unterirdische Biodiversität und die damit verbundenen Ökosystemfunktionen (einschließlich Ökosystemleistungen und -fehlleistungen) analysiert. Positive Langzeitwirkungen temporärer ELR-Maßnahmen werden durch die Kombination von Zeitreihen mit multiskaligen Fernerkundungsdaten erforscht. Durch neuartige analytische Ansätze werden die feldbasierten Ergebnisse synthetisiert und die Übertragbarkeit auf größere räumliche Skalen getestet. Mit Fokus auf Synergien wird unsere Forschung einzigartige und umfangreiche Daten zu den Effekten von ELR-Maßnahmen liefern. Darauf aufbauend werden verschiedene Szenarien entwickelt und Schlüsselindikatoren für die erfolgreiche Wiederherstellung von resilienten Agrarökosystemen und Landschaften über räumliche und zeitliche Skalen hinweg abgeleitet. Zur Verstetigung unseres RI wird an der Hochschule Anhalt in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Forschern ein Exzellenzzentrum für Landschafts- und Habitat-Wiederherstellung (ÉCLAIR) etabliert, welches zukünftig weitere degradierte Ökosysteme in den Fokus nehmen wird. Zur integrativen Ausbildung von Nachwuchswissenschaftlern werden wir ein Graduiertenkolleg einrichten: Young#ÉCLAIR. Durch die Kombination von Fachwissen aus den Bereichen ökologische Wiederherstellung und Biodiversitätsforschung, Fernerkundung und Datenwissenschaft innerhalb von AgriRestore sind wir in der Lage, das theoretische Verständnis für die Wiederherstellung von Ökosystem und Landschaften maßgeblich zu verbessern sowie neue Methoden und Techniken für die Renaturierungsökologie zu entwickeln.

Renaturierung von Mooren der nemoralen Zone unter Bedingungen variabler Wasserverfügbarkeit und -qualität

Die Funktionen von Mooren in Wasser- und Elementkreisläufen, als Kohlenstoffspeicher und in der Bewahrung der Biodiversität sind zunehmend im Fokus wissenschaftlicher und öffentlicher Debatte. Insbesondere im Verlauf des Klimawandels sind renaturierte Hochmoore Klimaextremen ausgesetzt, zum Beispiel Dürren, mit Langzeiteffekten für Boden und Pflanzengemeinschaften, und somit auch für den Kohlenstoffkreislauf. Der Klimawandel erschwert damit zusätzlich die Hochmoorrenaturierung zu bereits vorhandenen Grenzen. Damit verbunden ist ein unzureichender Wissensstand bezüglich potentieller Indikatoren für Degradation und Renaturierungserfolge, z.B. die Dynamiken und Bilanzen von Gasflüssen, Biodiversitätsniveaus oder Wasserbilanzen. Moordegradierung verändert die Wasserspeicherfähigkeit und reduziert die Fähigkeit Wasserschwankungen abzupuffern, was die Renaturierung weiter beeinflusst. Paläoökologische Daten erlauben Schlussfolgerungen über Feuchtebedingungen für Torfwachstum und potentielle Resilienz gegenüber in der Vergangenheit aufgetretenen Schwankungen der Umweltbedingungen. Somit können aus ihnen Grundlageninformationen abgeleitet werden, die helfen Renaturierungsziele zu formulieren, aber auch mögliche Einschränkungen aufzeigen. Der voranschreitenden Klimawandel mit häufigen auftretenden Hitzewellen und Dürren bedeutet insbesondere für die Re-Etablierung von Hochmoorvegetation eine ernste Bedrohung, die auf nährstoffarmes Niederschlagswasser angewiesen ist. Das Projekt verbindet Schlüsselmethoden von verwandten Disziplinen in bisher nicht gekannter Weise: In Unterprojekten behandeln wir i) die paläoökologische Rekonstruktion von Referenzbedingungen und Indikatoren für Degradation, ii) aktuelle Hydrologie, Niveaus von Biodiversität, Mikrobielle Gemeinschaften, iii) CO2 und CH4 Bilanzen mit Hauben- und Eddy-Covariance Technik und vorhandenen Langzeitdaten, iv) neuste Fernerkundungsmethoden inklusive dem Upscaling von Plotniveau bis auf das Landschaftsniveau, unterstützt von künstlicher Intelligenz, v) Negative Auswirkungen und Wechselbeziehungen zwischen Biodiversität, Kohlenstoffbilanzen, Treibhausgasemissionen und Resilienz wenn Zielniveaus nicht erreicht werden können, vi) Wissenstransfer in enger Zusammenarbeit mit Torfindustrie, Naturschutzakteuren, Akteuren der Land- und Wasserwirtschaft und der Administration.Wir untersuchen erstmalig Hochmoorrenaturierungsverläufe basierend auf neusten Bewertungsmethoden der Paläoökologie und Biogeochemie von Torfproben und ordnet diese Daten in einen landschaftsökologischen Kontext ein, um mit leistungsstarken Fernerkundungswerkzeugen das zukünftige Monitoring von degradierten und renaturierten Hochmoorflächen zu ermöglichen. Die enge Verbindung der Arbeitspakete und die Anwendung von in der Renaturierungsökologie wenig betrachteter Daten machen dieses Projekt innovativ und lassen wichtige Ergebnisse erwarten für die Hochmoorrenaturierung unter sich verändernden hydro-klimatischen Bedingungen.

Forschergruppe (FOR) 5501: Ein sozial-ökologischer Systemansatz zur Wiederherstellung von Ökosystemen in ländlichen Regionen Afrikas, Teilprojekt: Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf Ernährungssicherheit und Lebensunterhaltsstrategien im westlichen Rwanda

In vielen Teilen Subsahara-Afrikas bedrohen Entwaldung und Verschlechterung der natürlichen Umwelt die Lebensgrundlage und die Einkommensoptionen der ländlichen Bevölkerung. Ländliche Existenzen sind oft eng mit der natürlichen Umwelt verflochten, z.B. durch landwirtschaftliche Produktion oder die Extraktion von Materialien und Lebensmitteln. Arme Haushalte, denen die Mittel fehlen, um in ihre Böden und andere natürliche Ressourcen zu investieren, können in eine Abwärtsspirale von Ressourcendegradation und Armut geraten. Vor diesem Hintergrund kann die Wiederherstellung des Ökosystems zu einer Verbesserung der Lebensgrundlagen und des Wohlergehens beitragen, doch die Verbindungen sind komplex und die Auswirkungen können je nach Art und Intensität der Restaurierung variieren. Positive Auswirkungen von Wäldern auf die Ernährung wurden auf der Grundlage von Satellitendaten und Haushaltskonsumdaten festgestellt, aber die genauen Mechanismen und Wirkungspfade bleiben weitgehend eine Blackbox. Dieses Teilprojekt zielt darauf ab, die Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf das Wohlergehen der Haushalte, die Ernährungssicherheit und die Ernährung zu untersuchen. Dabei sollen folgende Aspekte im Detail analysiert werden: (1) die Auswirkungen der Wiederherstellung von Ökosystemen auf der Ebene der landwirtschaftlichen Betriebe und der Landschaft auf die landwirtschaftlichen Erträge, das Haushaltseinkommen und die Ernährungssicherheit, (2) der Zusammenhang zwischen verschiedenen Arten und Intensitäten der Wiederherstellung von Ökosystemen, den Lebensunterhaltsstrategien und dem Wohlbefinden der Haushalte sowie (3) die Auswirkungen der Landschaftsrestaurierung auf die Ernährung und deren zugrunde liegenden Mechanismen. Die Analysen basieren auf primären Erhebungsdaten einer stratifizierten Zufallsstichprobe von 600 Haushalten in vier Distrikten rund um den Gishwati-Mukura-Nationalpark. Die Erhebung wird in enger Zusammenarbeit mit SP6 durchgeführt und wird detaillierte Informationen über Restaurierungsaktivitäten (einschließlich Baumpflanzungen, Agroforstwirtschaft und Aktivitäten in Hausgärten), landwirtschaftliche Produktion sowie Haushaltsausgaben und Lebensmittelkonsum sammeln. Das Teilprojekt wird quantitative Analysen und ökonometrische Techniken einsetzen, um die Forschungsziele zu erreichen. Wir erwarten, dass die Wiederherstellung von Landschaften, und insbesondere die älteren und diverseren Restaurierungsflächen, mit vielfältigeren Lebensunterhaltsstrategien und verbesserten Wohlfahrtsergebnissen verbunden sind. Wir erwarten auch, dass die Landschaftsrestaurierung über verschiedene Wirkungspfade zu positiven Ernährungsergebnissen führt. In unserer Analyse berücksichtigen wir explizit den Landschaftskontext, teilweise unter Verwendung von Daten aus SP2, und erwarten starke Synergieeffekte zwischen Wiederherstellungsaktivitäten auf der Mikro- und Landschaftsebene und dem Wohlergehen der Haushalte.

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