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Bundesweites Flächenziel für die Gewässerentwicklung

<p>In einem breiten Korridor kann sich die Wümme eigendynamisch entwickeln.</p><p>Die Fließgewässer in Deutschland nehmen nur noch etwa 1 Prozent der Landesfläche ein. Das ist nur ein Bruchteil ihrer ursprünglichen Ausdehnung. Sie sind touristisch kaum noch erlebbar und nur wenig resilient gegenüber den Folgen des Klimawandels. Diese Situation lässt sich erheblich verbessern, indem Bächen und Flüssen in unserer Kulturlandschaft wieder mehr Fläche zurückgegeben wird.</p><p>Ziele der Wasserrahmenrichtlinie erreichen – den Gewässern Naturfläche zurückgeben</p><p>Deutschland wird von einem dichten Netz von Bächen und Flüssen durchzogen. Die gesamte Länge aller Fließgewässer beträgt etwa 590.000 Kilometer. Dieses Gewässernetz wird intensiv genutzt und wurde zu Gunsten von Siedlungen, Landwirtschaft, Verkehr und Energiegewinnung weitreichend umgestaltet. Auf Grund der vielfältigen Eingriffe gilt nur noch 1 Prozent aller Fließgewässer als unbelastet. Die Ziele des Gewässerschutzes werden deutlich verfehlt. Die europäische ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserrahmenrichtlinie#alphabar">Wasserrahmenrichtlinie</a>⁠ fordert bis 2015 einen guten ökologischen Zustand der Fließgewässer herzustellen. Noch im Jahr 2022 wurde dieses Ziel in 90 Prozent der Bäche und Flüsse nicht erreicht <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/221010_uba_fb_wasserrichtlinie_bf.pdf">(Wasserrahmenrichtlinie – Gewässer in Deutschland 2021. Fortschritte und Herausforderungen).</a></p><p>Ein guter ökologischer Zustand und vielfältige Lebensraumangebote für unterschiedlichste Organismen sind eng miteinander verknüpft. Bäche und Flüsse können diese typischen Lebensräume jedoch nur ausbilden, wenn ihnen dafür Fläche zur Verfügung steht. Mehr Fläche bedeutet mehr Lebensraum und mehr ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=Biodiversitt#alphabar">Biodiversität</a>⁠.</p><p>Mehr Fläche für Gewässer schafft nicht nur die nötigen Randbedingungen für einen nachhaltigen Gewässerschutz. Naturnahe Fluss- und Auenlandschaften können nachweislich über 40 verschiedene Funktionen erfüllen und sind multifunktonal ( <a href="https://www.umweltbundesamt.de/leistungen-nutzen-renaturierter-fluesse">Leistungen und Nutzen renaturierter Flüsse</a>). Das Erschließen der Multifunktionalität eines Flächenziels für die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/g?tag=Gewsserentwicklung#alphabar">Gewässerentwicklung</a>⁠ ist daher auch Inhalt des <a href="https://www.bundesumweltministerium.de/natuerlicher-klimaschutz">Aktionsprogramms Natürlicher Klimaschutz</a> und der <a href="https://www.bundesumweltministerium.de/wasserstrategie">Nationalen Wasserstrategie</a>.</p><p>Wie wird die Gewässerentwicklungsfläche ermittelt?</p><p>Bei der <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/den-gewaessern-raum-zurueckgeben">Berechnung der nötigen Gewässerentwicklungsfläche</a> macht man sich Gesetzmäßigkeiten der natürlichen Flussentwicklung zu nutze. Ein Gewässerbett wird beispielsweise umso breiter, je mehr Wasser ein Bach oder Fluss normalerweise mit sich führt, je geringer das Gefälle ist und je mehr Widerstand dem fließenden Wasser entgegengebracht wird. Für die Berechnung der Gewässerbettbreite werden daher Informationen zum Talgefälle, Windungsgrad, Böschungsneigung, Sohlrauheit und Breiten-Tiefen-Verhältnis sowie zum mittleren bordvollen ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Abfluss#alphabar">Abfluss</a>⁠ benötigt. Diese Informationen liegen z.B. in Form von typspezifischen <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/hydromorphologische-steckbriefe-der-deutschen">Gewässersteckbriefen</a> vor.</p><p>Wie viel Fläche benötigen unsere Flusslandschaften?</p><p>Im Rahmen eines Forschungsvorhabens wurde der Flächenbedarf unserer Fließgewässer berechnet. Alle Ergebnisse des Vorhabens sind in dem Bericht <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/den-gewaessern-raum-zurueckgeben">„Den Gewässern Raum zurückgeben. Ein bundesweites Flächenziel für die Gewässerentwicklung</a>“ und in dem Hintergrundpapier des Umweltbundesamtes <a href="https://umweltbundesamt.de/publikationen/fluessen-baechen-wieder-mehr-raum-zurueckgeben">„Flüssen und Bächen wieder mehr Raum zurückgeben“</a> publiziert.</p><p>Aus den Berechnungen hat sich ein Flächenbedarf von insgesamt 11.400 Quadratkilometern für das gesamte Fließgewässernetz Deutschlands ergeben. Zwei Drittel dieser Fläche stehen heute nicht mehr zur Verfügung. Das bedeutet, dass den <strong>Flüssen und Bächen 7.000 Quadratkilometer an Entwicklungsfläche zurückgegeben werden muss</strong>, um die Ziele im Gewässerschutz erreichen zu können. Dies entspricht <strong>etwa 2 Prozent der Fläche Deutschlands</strong>.</p><p>Ursprünglich dürften den Bächen und Flüssen etwa 7 Prozent der Fläche Deutschlands zur Verfügung gestanden haben. Diese Fläche wurde durch den Gewässerausbau und Eingriffe in Auen- und Gewässerflächen auf ca. 1 – 1,4 Prozent reduziert. Mit der Realisierung eines Flächenziels von 2 Prozent, würde den Fließgewässern daher der Entwicklungsraum zurückgegeben werden, den das Fließgewässer- und Auensystem im Minimum benötigt.</p><p>Naturfern begradigtes Gewässer (links) im Vergleich zu einem renaturierten Fluss (rechts). 2 Prozent mehr Fläche für Gewässer sind in Deutschland nötig.<br> Stephan Naumann (links), Wolfgang Kundel (terra-air services / Landkreis Verden) (rechts)</p><p>Diagramm, in dem auf der y-Achse die Fläche Deutschlands und auf der x-Achse die Zeit dargestellt. Es wird schematisch gezeigt, wie viel an Gewässerentwicklungsfläche durch den Gewässerausbau verloren wurde und wie viel Fläche für einen guten Ökologischen Zustand benötigt wird</p><p>Große Steine und Baustämme sorgen als Strömungslenker für eine Verzweigung der Fulda.</p><p>Gewundener Verlauf der neuen Wern mit deutlich erkennbarem Verlauf eines alten geradlinigen Grabens, der streckenweise in die Renaturierung integriert ist.<br> Wasserwirtschaftsamt Bad Kissingen</p><p>An der Wümme und ihren Nebengewässern wurden Gewässerrandstreifen auf einer Gewässerlänge von insgesamt ca. 35 km geschaffen.</p><p>An der renaturierten Ruhr hat sich schnell naturnaher Uferbewuchs eingestellt. Zudem verändert die Ruhr sich ständig. Laufverzweigungen und Inseln kommen und gehen.</p><p>Flüsse und Bäche beanspruchen je nach Typ unterschiedlich große Entwicklungsbreiten</p><p>Die berechneten Gewässerentwicklungsbreiten, die benötigt werden, um einen guten ökologischen Zustand erreichen zu können, weisen eine große Spannweite auf. In der Gewässerentwicklungsbreite ist sowohl die eigentliche Breite des Gewässers als auch die Breite enthalten, die ein Gewässer aktiv zum Beispiel bei Hochwasser umgestaltet. Wenn ein Fluss also eine Gewässerentwicklungsbreite von 50 m aufweist und das Gewässer selbst 10 Meter breit ist, werden links und rechts des Flusses also jeweils 20 Meter Fläche benötigt.</p><p>Bäche mit einem ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Einzugsgebiet#alphabar">Einzugsgebiet</a>⁠ größer als 10 Quadratkilometer benötigen, je nach Einzugsgebietsgröße und Gewässertyp, eine Entwicklungsbreite von 20 bis 40 Meter. Ihre Gewässerbreite beträgt natürlicherweise 4 bis 9 Meter. Noch kleinere Bäche mit einem Einzugsgebiet von weniger als 10 Quadratkilometer, sollten typischerweise Gewässerentwicklungsbreiten zwischen 7 und 14 Metern zur Verfügung gestellt bekommen.</p><p>Die Entwicklungsbreiten der kleinen Flüsse der Alpen und des Alpenvorlandes und die Mittelgebirgsflüsse betragen im Mittel 70 bis 110 Meter. Die potenziell natürliche Gewässerbreite dieser Gewässer liegt zwischen 15 und 22 Metern. Organisch geprägte Flüsse und Tieflandflüsse werden in der Regel bis 40 Meter breit. Das Ausmaß ihrer nötigen Gewässerentwicklungsbreite erreicht Werte von 150 bis über 200 Meter.</p><p>Werden die Einzugsgebiete der Flüsse noch größer und erreichen 1.000 bis 10.000 Quadratkilometer, nehmen auch ihr ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/a?tag=Abfluss#alphabar">Abfluss</a>⁠ und ihre Breite zu. Diese großen Flüsse können in Einzelfällen bis zu 130 Meter breit werden. Im Normalfall sind es 40 bis 100 Meter. Sie können bereits über 500 Meter Gewässerentwicklungsbreite beanspruchen, um ihr vollständiges Strukturinventar entwickeln zu können. Die mittleren Breiten der Gewässerentwicklungskorridore werden für 25 verschiedene Fließgewässertypen in den <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/11850/publikationen/41_2025_texte_v2.pdf">Hydromorphologischen Steckbriefen</a> &nbsp;für verschiedene ökologische Gewässerzustände angegeben.</p><p>Darstellung der 3 methodischen Schritte und Anteile, welche die Breite des Gewässerentwicklungskorridors bestimmen.</p><p>Diagramm der Gewässerentwicklungskorridorbreiten in Abhängigkeit vom Gewässertyp</p><p>Literaturangaben</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BfN#alphabar">BfN</a>⁠ [Hrsg.] (2012): <a href="https://www.bfn.de/publikationen/schriftenreihe-naturschutz-biologische-vielfalt/nabiv-heft-124-oekosystemfunktionen">Ökosystemfunktionen von Flussauen - Analyse und Bewertung von Hochwasserretention, Nährstoffrückhalt, Kohlenstoffvorrat, Treibhausgasemissionen und Habitatfunktio</a>n. NaBiV Heft 124</p><p>BfN [Hrsg.] (2023): <a href="https://www.bfn.de/publikationen/broschuere/den-fluessen-mehr-raum-geben">Den Flüssen mehr Raum geben. Renaturierung von Auen in Deutschland</a></p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/b?tag=BMUV#alphabar">BMUV</a>⁠ [Hrsg.] (2023): <a href="https://www.bmuv.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Naturschutz/nbs_indikatorenbericht_2023_bf.pdf">Indikatorenbericht 2023 der Bundesregierung zur Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt</a></p><p>BMUV/⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/u?tag=UBA#alphabar">UBA</a>⁠ [Hrsg.] (2022): <a href="https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/1410/publikationen/221010_uba_fb_wasserrichtlinie_bf.pdf">Die Wasserrahmenrichtlinie – Gewässer in Deutschland 2021</a>. Fortschritte und Herausforderungen. Bonn, Dessau.</p><p>Bundesregierung (2023a): Aktionsprogramm Natürlicher ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klimaschutz#alphabar">Klimaschutz</a>⁠. Kabinettsbeschluss vom 29. März 2023</p><p>Bundesregierung (2023b): Nationale Wasserstrategie. Kabinettsbeschluss vom 15. März 2023</p><p>Ehlert, T. &amp; S. Natho (2017): Auenrenaturierung in Deutschland – Analyse zum Stand der Umsetzung anhand einer bundesweiten Datenbank. Auenmagazin 12/2017.</p><p>Janssen, G., Wittig, S., Garack, S., Koenzen, U., Reuvers, C., Wiese, T., Wetzel, N. (2022): Wissenschaftlich fachliche Unterstützung der Nationalen Wasserstrategie - Kohärenz der flächenbezogenen Gewässerentwicklungsplanung gemäß WRRL mit der Raumplanung. Umweltbundesamt [Hrsg.] UBA -Texte 71/2022. Dessau.</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LAWA#alphabar">LAWA</a>⁠ [Hrsg.] (2016): ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/l?tag=LAWA#alphabar">LAWA</a>⁠ Verfahrensempfehlung „Typspezifischer Flächenbedarf für die Entwicklung von Fließgewässern“ LFP Projekt O 4.13. Hintergrunddokument.</p><p>LAWA [Hrsg.] (2019b): LAWA-Verfahrensempfehlung zur Gewässerstrukturkartierung - Verfahren für mittelgroße bis große Fließgewässer.</p><p>Linnenweber, C., Koenzen, U., Steinrücke J. (2021): Gewässerentwicklungsflächen. Auenmagazin 20 / 2021. 4-9.</p><p>Müller, A., Kranl J., Pottgiesser, T., Schmidt,S., Albert, C., Greassidis, S., Stolpe H., Jolk C. (2025): Den Gewässern Raum zurückgeben. Ein bundesweites Flächenziel für die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/g?tag=Gewsserentwicklung#alphabar">Gewässerentwicklung</a>⁠. Umweltbundesamt [Hrsg.] UBA-Texte xx/2025: 92 Seiten, Dessau.</p><p>Statistisches Bundesamt (o. J.): FS 3 Land- und Forstwirtschaft, Fischerei, R. 5.1 Bodenfläche nach Art der tatsächlichen Nutzung, verschiedene Jahrgänge.</p><p>UBA [Umweltbundesamt, Hrsg.] (2023a): Flächenverfügbarkeit und Flächenbedarfe für den Ausbau der Windenergie an Land. CLIMATE CHANGE 32/2023. Autoren: Marian Bons, Martin Jakob, Thobias Sach, Dr. Carsten Pape, Christoph Zink, David Geiger, Dr. Nils Wegner, Olivia Boinski, Steffen Benz, Dr. Markus Kahles. Dessau.</p><p>WHG (2009): Wasserhaushaltsgesetz vom 31. Juli 2009 (BGBl. I S. 2585), das zuletzt durch Artikel 7 des Gesetzes vom 22. Dezember 2023 (BGBl. 2023 I Nr. 409) geändert worden ist.</p><p> <a href="https://www.lpv.de/uploads/tx_ttproducts/datasheet/DVL-Leitfaden_17_WRRL-web.pdf"><i></i> Kleine Fließgewässer kooperativ entwickeln</a> <a href="https://www.hcu-hamburg.de/fileadmin/documents/REAP/files/SCHWARK_etal_2005_Fliessgewaesserrenaturierung_heute_Effizienz_Umsetzungspraxis_BMBF-Abschlussbericht.pdf"><i></i> Schwark et al.: Fließgewässerrenaturierung heute – Effizienz und Umsetzungspraxis</a><a href="https://www.gewaesser-bewertung.de/"><i></i> UBA &amp; LAWA: Informationsplattform zur Bewertung der Oberflächengewässer gemäß Europäischer Wasserrahmenrichtlinie</a> </p>

GcBÜK400 - Kupfer im Oberboden

Kupfer ist ein für die Ernährung aller Lebewesen essentielles Element, das jedoch bei einem extremen Überangebot zu toxischen Wirkungen führen kann. Der mittlere Cu-Gehalt der Gesteine der oberen kontinentalen Erdkruste (Clarkewert) beträgt 14 mg/kg. Analog zu Chrom und Nickel ist es vor allem in basischen Gesteinen angereichert (Diabase, Basalte, Metabasite). Die mittleren Cu-Gehalte (Mediane) der sächsischen Haupt-gesteinstypen reichen von 2 bis 67 mg/kg, der regionale Clarke des Erzgebirges/Vogtlandes beträgt 23 mg/kg. Geogene Cu-Anreicherungen sind vor allem im Erzgebirge über den hier weit verbreiteten Mineralisationen zu finden. Chalkopyrit (Kupferkies) ist nahezu in allen Mineralassoziationen als sog. Durchläufermineral verbreitet. Starke anthropogene Cu-Einträge werden vor allem durch die Buntmetallurgie verursacht. Durch die vielfältige Verwendung von Cu, u. a. in der Elektrotechnik, als Legierungsmetall, Rohrleitungsmaterial und Regenrinnen, wird das Element auch verstärkt in das Abwasser eingetragen. Für unbelastete Böden gelten Cu-Gehalte von 2 bis 40 mg/kg als normal. Die regionale Verteilung der Cu-Gehalte im Oberboden wird vor allem durch den geogenen Anteil der Substrate bestimmt. Auf Grund der erhöhten Cu-Gehalte der im Vogtland weit verbreiteten Diabase (58 mg/kg), der punktförmig auftretenden tertiären Basaltoide (60 mg/kg) und der lokal eingelagerten Amphibolite (46 mg/kg) des metamorphen Grundgebirges, kommt es zu anomal hohen Cu-Gehalten in den Verwitterungsböden über den genannten Festgesteinen. Durch eine verstärkte Lössbeeinflussung (mit relativ niedrigen Cu-Gehalten von ca. 12 mg/kg), kann es über Cu-reichen Substraten, je nach Lössanteil, zu einem "Verdünnungseffekt" kommen (z. B. über den Monzonitoiden bei Meißen). Extrem niedrige Cu-Konzentrationen sind in den Verwitterungsböden über sauren Magmatiten (Granit von Ei-benstock, Teplice-Rhyolith), Metagranitoiden (Erzgebirgs-Zentralzone), Sandsteinen (Elbsandstein- und Zittauer Gebirge) und bei Bodengesellschaften aus periglaziären sandigen Decksedimenten in Nordsachsen zu beobachten. Bedeutende regionale Anomalien befinden sich vor allem im Freiberger Raum, dem wichtigsten früheren Standort des Bergbaus und der Verhüttung polymetallischer Erze. Die anthropogenen Einträge sind aber i. W. auf die unmittelbare Umgebung der Hüttenstandorte beschränkt. Dabei kommt es zu Überlagerung mit geogenen Anteilen im Boden, die in ursächlichem Zusammenhang mit der Verbreitung von Kupferkies führenden Mineralassoziationen stehen. Analoge Verhältnisse finden sich, wenn auch in abgeschwächter Form, im Raum Schneeberg - Schwarzenberg - Annaberg-Buchholz - Marienberg. Besonders hohe Cu-Gehalte weisen die Auenböden der Freiberger Mulde auf. Nach Eintritt der Freiberger Mulde in das Freiberger Bergbau- und Hüttenrevier kommt es zu einer nachhaltigen stofflichen Belastung der Auenböden, die über die Aue der Vereinigten Mulde bis an die nördliche Landesgrenze reicht. Erhöhte Cu-Gehalte, jedoch auf deutlich niedrigerem Niveau, treten auch in den Auenböden der Zwickauer Mulde auf, wo sich im Einzugsgebiet die polymetallischen Vererzungen des Westerzgebirges befinden. Infolge der beschriebenen geogenen und anthropogenen Prozesse werden in den Auenböden der Freiberger und der Vereinigten Mulde die Maßnahmenwerte der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) für Grünlandnutzung (Schafhaltung) teilweise überschritten.

Charakterisierung von mit DNA-Methoden gefundenen neuen Arten zur Verbesserung der biologischen Bewertung unter der EG-WRRL

Das Potenzial genetischer Methoden zur Beurteilung des ökologischen Zustands nach EG-Wasserrahmenrichtlinie wird derzeit in mehreren Projekten geprüft, in denen Probenahme- und Laborprotokolle für die behördliche Praxis entwickelt und die Bewertungsergebnisse mit denen des konventionellen Monitorings verglichen werden. Mittels der genetischen Methoden wurden neue Arten gefunden, die bisher taxonomisch zu einer Art gehörten (z.B. bei Rotalgen, Köcherfliegen). Voraussetzung für die Nutzung als Indikatoren in Bewertungssystemen sind neben den exakten DNA-Codes vor allem Kenntnisse über die Umweltansprüche dieser Arten (Autökologie). Die Zusammenarbeit von Taxonomen und Genetikern wird die Nutzung dieser Organismen bei der Gewässergütebewertung deutlich voranbringen.

Stickstofffixierung in der monsunbeeinflussten Flussfahne des Mekong

Das Südchinesische Meer ist das größte Randmeer der Erde und ausschließlich von stark besiedelten Ländern wie China, Indonesien, Philippinen oder Vietnam umgeben. Klimaänderung und menschliche Einflüsse im Einzugsgebiet des Mekong (18 geplante Stauseen zu Stromgewinnung und Intensivierung der Aquakultur) werden die Flusseinträge drastisch verändern und in der Folge die Biogeochemie der Küstengewässer. Die Geschwindigkeit und Größenordnung dieser Veränderungen lassen es wahrscheinlich erscheinen, dass das hier geplante Feldprogramm eine der wenigen Gelegenheiten sein wird, dieses Meeresgebiet zu erfassen, bevor es sich grundlegend verändert hat. Die gegenwärtige Rolle der Nährstoffeinträge des Mekong für die Produktivität des Südchinesischen Meeres soll im Vergleich zu den Nährstoffeinträgen durch den Auftrieb während des SW Monsuns untersucht werden. Ergebnisse früherer Arbeiten von uns lassen vermuten, dass die Stickstofffixierung von Cyanobakterien, die in Symbiose mit Diatomeen vorkommen, eine zentrale Rolle spielt. Zudem gibt es einzellige und koloniebildende N-Fixierer wie Trichodesmium in der Flussfahne. Die Interaktion von stickstofffixierenden Organismen, die von den Einträgen des Mekong abzuhängen scheinen, ist bislang nicht verstanden und steht im Fokus dieses Projektes. Die Nährstoffzusammensetzung in Wasser und die Aufnahme von markierten Kohlenstoff und Stickstoffverbindungen wird in der Flussfahne und im Auftriebsgebiet quantifiziert. Zudem wird auf Zellebene der Austausch von Stickstoff und Kohlenstoff zwischen Diatomeen und ihren stickstofffixierenden Symbionten mittels NanoSIMS analysiert. Zeitgleich wird die Gemeinschaft der Stickstofffixierer entlang der Flussfahne und im offenen südchinesischen Meer von amerikanischen und vietnamesischen Kollegen durch genomische, molekularbiologische und taxonomische Methoden erfasst. In der Synthesephase des Projektes soll durch die Zusammenführung aller Ergebnisse ein tiefgreifendes Verständnis des menschlichen Einflusses auf die Biogeochemie des Küstenmeeres vor Vietnam erreicht werden. Zwei Expeditionen in das Gebiet des Mekongausstroms sind bereits durch einen genehmigten Antrag des Schmidts Oceanographic Institute aus den USA abgesichert, so dass Probennahmen und Experimente an Board geplant werden können. Aufgrund des früheren, sehr erfolgreichen DFG finanzierten Vorhabens bestehen enge Kontakte zum Institute of Oceanography in Nha Trang, Vietnam, auf die hier aufgebaut wird.

Benthische Makroinvertebraten kleiner Fließgewässer im Raum Aachen - Standortspezifische Biozönosen als ökologische Bewertungsgrundlage struktureller Beeinträchtigung

Neben der Wasserqualität stellen im ländlichen Raum strukturelle Veränderungen am Gewässer und seinem Umland eine wichtige Belastungsart für kleine Fließgewässer dar. Der Ausbau der Gewässer sowie die Nutzungen im direkten Umland führen in großen Teilen zu einer Degradierung der Fauna und Flora und somit der ökosystemaren Funktion. Die Verteilung von Arten (Tiere und Pflanzen) innerhalb eines Fließgewässers ist abhängig von einer Vielzahl biotischer und abiotischer Parameter. Sofern der Bezug zwischen Organismus und den Standortfaktoren bekannt ist, können somit Aussagen hinsichtlich des ökologischen Zustandes des Gewässers gemacht werden. Auf diesem Hintergrund werden die in Fließgewässern vorgefundenen Organismen schon lange zu dessen Bewertung herangezogen. Obwohl gerade in aquatischen Lebensräumen durch vergleichbare abiotische Bedingungen weitgehend geschlossene Biozönosen erwartet werden können, konnte sich eine integrierende Betrachtung von Biozönosen als Bewertungsgrundlage bisher nicht durchsetzen. Da jedoch Biotop und Biozönose ein adaptives System bilden, das die vorherrschenden Standortfaktoren im jeweiligen Artenspektrum widerspiegelt, sollte es möglich sein in Bächen eines begrenzten Naturraumes charakteristische Tiergesellschaften auszumachen. Durch ihr komplexes Wirkungsgefüge und da die ökologische Amplitude der Biozönosen in der Regel enger ist als die der Einzelarten aus der sie sich zusammensetzt, besitzen sie wesentlich höhere Indikatoreigenschaft als einzelne Taxa. Daher wird versucht typische biologische Referenzzönosen unterschiedlicher struktureller Fließgewässerstandorte zu formulieren. Über das resultierende Biozönose-Standortsystem soll es möglich sein auf der Grundlage der konkreten Lebensgemeinschaften Aussagen über die vorliegenden strukturellen Belastungsparameter und die Standortfaktoren zu machen. Außerdem können über die graduellen Verschiebungen innerhalb der Biozönosen, die eine Veränderung in den Standortfaktoren mit sich bringt, die strukturelle Belastung des Gewässers und seines Umlandes beurteilt werden. Die Untersuchung der Organismenzusammensetzung erfolgt hierbei sowohl auf soziologischem als auch auf autökologischem Niveau. Auf dieser Datengrundlage werden in einem zweiten Schritt charakteristische Artengruppen extrahiert, die in Abhängigkeit von Umwelt- und Strukturparametern zur Standortklassifikation herangezogen werden können und als Bewertungsgrundlage für strukturelle Degradation in der heutigen Kulturlandschaft dienen. Die Suche nach standortspezifischen Biozönosen steht hierbei im Mittelpunkt der Untersuchungen. Diese werden ausschließlich über die Stetigkeit/Präsenz und Abundanz der Arten an den jeweiligen Standorten gewonnen. Geographische, regionale oder autökologische Faktoren werden nicht berücksichtigt. Die ökologische Charakterisierung der einzelnen Zönosen erfolgt erst im Anschluß.

Landschaftsoekologie des Spessarts

Ausgehend von Taxonomisch Definierten Organismen und Organismengruppen wird die Landschaft auf die Lebensraeume hin Gesichtet, welche durch die Lebewesen Gekennzeichnet sind. Hier Arbeitet ein stab von Amateurwissenschaftlern mit (Kartierungen, Datensammlung). Parallel mit diesen Erhebungen wird Gleichzeitig die Gesamtheit der Physiographischen Daten Zusammengestellt, wobei auch ihr Historisches werden (siedlung, Land- und Wasserwirtschaft, Gewerbe, Industrie und ihre Auswirkungen) erfasst ist. Die synopse Zielt dann auf eine Darstellung der Menschenbewohnten Gesamtlandschaft spessart in ihrer Verschraenkung im Oekonomisch-Oekologischen mit den Nachbarraeumen (Grundlage: Naturraeumliche Gliederung).

Studien zur Rolle von Pilzen und Flechten in borealen Pinus-sylvestris-Wäldern Sibiriens

In naturnahen sibirischen Pinus-sylvestris-Wäldern ca. 40 km südwestlich des Dorfes Zotino am Jenissei werden seit mehreren Jahren auf Dauerflächen umfassende ökologische Untersuchungen im Rahmen des IGBP-Programmes 'Global Change' vorgenommen, u.a. zur Altersstruktur, zur Biomasseentwicklung, zur Bestandesdynamik, zur Rolle der Brände, zur Vegetationsentwicklung, zum Konkurrenzverhalten, zum Nährstoff- und Wasserhaushalt der Bestände und zu verschiedenen physiologischen Leistungen der Kiefern. Während des geplanten Aufenthaltes sollen in Abstimmung mit dem Direktor des Max-Planck-Institutes für Biogeochemie, E.-D. Schulze in bereits gut untersuchten Beständen verschiedenen Alters ergänzende mykologische und lichenologische Daten zur Klärung der Rolle pilzlicher Organismen im brandgeregelten Zyklus der Bestände erhoben werden.

Ökologie des Kronenraumes eines Leipziger Auenwaldes, Teilprojekt 1: Diversität, Ökologie und Soziologie von Pilzen und Schleimpilzen des Kronenraumes

Pilze sind zusammen mit den Insekten die artenreichsten und in ökologischer Hinsicht bedeutungsvollsten Organismen der Baumkronen temperater Wälder. Die bisherigen gravierenden Kenntnisdefizite, z.B. über Vielfalt, Habitat- und Substratansprüche sowie Sukzession von Pilzen der Kronenschicht, sollen mittels einer umfassenden Studie deutlich reduziert werden. Die Untersuchungen umfassen sämtliche Makromyzeten, ausgewählte holzbewohnende Mikromyzeten, Phytoparasiten und epiphylle dematioide Pilze. Erste Ergebnisse unterstreichen die hohe Artenvielfalt und enge ökologische Bindungen.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1803: EarthShape: Earth Surface Shaping by Biota, Diversität und funktionelle Merkmale mikrobieller Gemeinschaften im unterirdischen terrestrischen Lebensraum entlang eines klimatischen Gradienten: von der Oberfläche zur Verwitterungsfront in der Tiefe

In dem Projekt werden Diversität und funktionelle Eigenschaften von mikrobiellen Gemeinschaften erfassten, die im unterirdischen Teil der 'Critical Zone (CZ)' terrestrischer Lebensräumen leben, entlang eines Gradienten von Aridität, d.h. dem EarthShape Transekt in der küstennahen Cordillera in Chile. Es wird überprüft, ob (1) der terrestrische unterirdische Lebensraum verbunden mit der oberirdischen CZ und damit von klimatischen Bedingungen beeinflusst ist. Die CZ ist eine dünne lebende Schicht der Erde, die Atmosphäre und Geosphäre verbindet. Sie wird zunehmend von menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Der unterirdische Teil der CZ mit der Verwitterungszone ist ein aktiver Teil der tiefen Biosphäre, die aus Lebensräumen unterhalb der Erdoberfläche besteht und zu den am wenigsten verstandenen Lebensräumen der Erde zählt. Verwitterungsprozesse transformieren hartes und biologisch inertes Muttergestein zu brüchigem verwitterten Gestein, das eine hervorragende Grundlage für Organismen darstellt und aus dem sich Boden entwickelt. Daher ist die Verwitterung von Gestein ganz entscheidend für die Aufrechterhaltung des Lebens, da sie Nährstoffe für die Organismen bereitstellt. Mit Gestein verbundene Lebensformen haben vermutlich Schlüsselrollen, um die Erde so zu gestalten, dass Leben möglich ist. Außerdem wird das Projekt untersuchen, (2) ob die Artenvielfalt und die damit verbundene Abundanz der mikrobiellen Verwitterungsprozesse an der Verwitterungsfront in der Tiefe zunehmen. Die mikrobiellen Gemeinschaften in der Übergangszone von Muttergestein zu Saprolit könnten einen gemeinsam phylogenetischen Ursprung mit nicht-photoautotrophen Organismen von Felsoberflächen haben. Dagegen könnten Gemeinschaften, die zu Verwitterungsprozessen im Saprolit in Bezug stehen, einen phylogenetischen Ursprung mit den mikrobiellen Gemeinschaften aus Böden teilen. (3) Pro- und eukaryotische Mikroorganismen bilden ein Netzwerk, das die Auflösung von Mineralien hauptsächlich an der Verwitterungsfront und in tiefen Saproliten-Profilen steuert. Tiefe taxonomisch Einblicke auf Artniveau werden durch DNA-Sequenzierung (pair-end reads), die auf Amplikon-basiertem Metabarcoding beruht, möglich. Gensequenzen funktioneller Gene werden verwendet, um Abundanzen und phylogenetische Diversität von Aktivitäten der Biomassebildung und Mineralienverwitterung zu bestimmen. Ein neuartiges aufwändiges Protokoll zur Extraktion von DNA wird verwendet, das intrazelluläre DNA lebender Zellen von dem extrazellulären DNA Pool und Dauerstadien (bakteriellen Endosporen) abzutrennen erlaubt. Das ist wichtig, um die Hypothese, ein Fortschreiten der Verwitterungsfront sei ein rezentes Merkmal, das auch heute noch evolviert, entlang des EarthShape-Transekts zu evaluieren. Das Projekt nutzt die Bohrkampagne wie von der DeepEarthshape-Gruppe vorgeschlagen, d.h. eine Bohrung durch Boden und Saprolit bis zum unverwitterten Mutterboden an den vier Untersuchungsgebieten entlang des Ariditätsgradienten.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1006: Bereich Infrastruktur - Internationales Kontinentales Bohrprogramm, Teilprojekt: Die Bedeutung von Umweltfaktoren in adaptiven Radiationen: Integration genetischer, fossiler und paläoökologischer Informationen zum Verständniss der Treibkräft der Diatomeenevolution in den ostafrikanischen Rift-Seen

Adaptive Radiation - die schnelle Diversifizierung eines gemeinsamen Vorfahren in nah verwandter Arten als Folge der Anpassung an verschiedene ökologische Nischen - ist der Prozess, der einen Großteil des taxonomischen und phänotypischen Reichtums auf der Erde generierte. Einige der bekanntesten Beispiele sind Darwinfinken des Galápagos Archipel, Anolis-Eidechsen auf den karibischen Inseln und Buntbarsche in den ostafrikanischen Rift-Seen. Das Einzigartige an diesen Seen ist, dass sie im Vergleich zu anderen insulären Systemen weitere potentielle adaptive Radiation enthalten. Diese sind jedoch nicht ausreichend studiert, und ihre Anpassungsfähigkeit und schnelle Diversifizierung wurden noch nicht nachgewiesen, so dass eine integrative Untersuchung dieser Gruppen und der Rolle der Umwelt für adaptiven Radiation erforderlich ist.Dieser Projektvorschlage zielt darauf ab, Informationen der Fossilienbestände und paläoökologische Daten aus drei ICDP-Projekten in Kombination mit einer gründlichen Untersuchung der Phylogenie (Stammbaum), Morphologie und Ökologie rezenter Arten von Diatomeen (Kieselalgen) des Tanganjika-, Malawi- und Challa-See zu kombinieren, um eine Schlüsselfrage der Evolutionsbiologie zu beantworten: Bewirken bestimmte Umweltbedingungen parallele adaptive Radiation in mehreren Taxa?Ich schlage die Konzentration auf vier Diatomeengattungen mit einem bekannten hohen Artenreichtum und einer phänotypischen Vielfalt vor. Vorläufige Analysen des gut erhaltenen Fossilienbeständs, einschließlich mehrerer ausgestorbener und unbeschriebener Arten, sowie zeitlich kalibrierte molekularer Phylogenien, lassen auf eine gemeinsame Abstammung und eine rasche Diversifizierung schließen. Dies ist sowohl mit der Geschichte der Seen als auch mit dem Alter der adaptiven Radiation der Buntbarsche vereinbar. Ich werde testen, ob die Kriterien der adaptiven Radiation für Diatomeen erfüllt sind und ob die Artbildung und phänotypische Differenzierung auf in den Bohrkernen dokumentierten paläoökologischen Veränderungen beruhen.Dieses Projekt bietet die einzigartige Möglichkeit zu ergründen, ob diese Seen tatsächlich parallele adaptive Radiation in verschiedenen Organismen beherbergen, was im Vergleich zu anderen insulären Systemen ein herausragendes Merkmal wäre. Darüber hinaus würde ich auch in der Lage sein, gemeinsame zugrunde liegende Triebkräfte für evolutionäre Radiationen zu identifizieren. Die integrative Analye rezenter und ausgestorbener Arten sollte eine genaueres Bild der evolutionäre Geschichte bieten. Die hier vorgeschlagenen methodischen Verbesserungen und das bessere Verständnis der Triebkräfte evolutionärer Radiationen sind für Evolutionsbiologen von großem Interesse. Dieses Projekt wird zum angedachten wissenschaftlichen Bohrprojekt des Tankanyika-See beitragen, indem Basisdaten ermittelt werden, welche eine entscheidende Voraussetzung für die Rekonstruktion der evolutionären und ökologischen Geschichte aquatischer Systeme sind.

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