Development of new dunes in the Dutch Delta: nature compensation and ‘building with nature’

A new dune area was constructed by beach and foreshore nourishments along the Delfland Coast in the southwestern Netherlands. The new area is intended to be a compensation for losses of existing high quality dunes in nearby areas, due to the use/construction of Maasvlakte 2, the new harbour extension of Rotterdam opening in 2013. The target habitats for compensation include dry grey dunes and moist dune valley grassland. Due to the habitat type, the nourished material had to have a special character. The nourishment was carried out according to a special design and initial development of the new area had to follow certain pathways. In order to meet the compensation requirements in time. Careful monitoring is done to assess whether development of the new habitat is taking place in the direction of the desired target habitats. This paper reports on the construction of the new area and on the first years of development and monitoring. The monitoring mainly concerns development of the abiotic landscape elements, geomorphology, groundwater and soils. The lessons learned from this area are discussed in the light of the development of other recent young nature areas in the sandy Dutch delta coast. This gives new insights for coastal management in general in the context of building with nature.     

Communication Practices and Political Engagement with Climate Change: A Research Agenda

In this article, we call for a refocusing of research on citizens’ political engagement with climate change. In doing so, we argue that communication practices not only help create the conditions for political engagement but they also comprise the modes of such engagement. Our argument proceeds in four steps. First, we review the literature on public engagement with climate change, concluding that there is a lack of attention to issues regarding the political. Consequently, we make the case for a refocusing of research on political engagement. Second, we explain how the notion of political subjectivity helps us to understand the relation between communication practices and engagement with the politics of climate change. Third, we discuss examples of dominant communication practices that constrain citizen political engagement by depoliticizing climate change, and alternative communication practices that have the potential to politicize. We end by outlining the many research questions that relate to the study of political engagement with climate change.     

The role of automated feedback in training and retaining biological recorders for citizen science

The rapid rise of citizen science, with lay people forming often extensive biodiversity sensor networks, is seen as a solution to the mismatch between data demand and supply while simultaneously engaging citizens with environmental topics. However, citizen science recording schemes require careful consideration of how to motivate, train, and retain volunteers. We evaluated a novel computing science framework that allowed for the automated generation of feedback to citizen scientists using natural language generation (NLG) technology. We worked with a photo‐based citizen science program in which users also volunteer species identification aided by an online key. Feedback is provided after photo (and identification) submission and is aimed to improve volunteer species identification skills and to enhance volunteer experience and retention. To assess the utility of NLG feedback, we conducted two experiments with novices to assess short‐term (single session) and longer‐term (5 sessions in 2 months) learning, respectively. Participants identified a specimen in a series of photos. One group received only the correct answer after each identification, and the other group received the correct answer and NLG feedback explaining reasons for misidentification and highlighting key features that facilitate correct identification. We then developed an identification training tool with NLG feedback as part of the citizen science program BeeWatch and analyzed learning by users. Finally, we implemented NLG feedback in the live program and evaluated this by randomly allocating all BeeWatch users to treatment groups that received different types of feedback upon identification submission. After 6 months separate surveys were sent out to assess whether views on the citizen science program and its feedback differed among the groups. Identification accuracy and retention of novices were higher for those who received automated feedback than for those who received only confirmation of the correct identification without explanation. The value of NLG feedback in the live program, captured through questionnaires and evaluation of the online photo‐based training tool, likewise showed that the automated generation of informative feedback fostered learning and volunteer engagement and thus paves the way for productive and long‐lived citizen science projects.     

Including adaptation costs and climate change damages in evaluating post-2012 burden-sharing regimes

Many studies have been published to evaluate the consequences of different post-2012 emission allocation regimes on regional mitigation costs. This paper goes one step further and evaluates not only mitigation costs, but also adaptation costs and climate change damages. Three post-2012 emission allocation regimes (Contraction & Convergence, Multistage and Common but differentiated convergence) and two climate targets (2°C and 3°C above the pre-industrial level) are considered. This explorative analysis shows that including these other cost categories could lead to different perspectives on the outcomes of allocation regimes. Up to 2050, the poorest regions have negative mitigation costs under all allocation regimes considered, as they benefit from emission trading. However, these regions also suffer from the most severe climate impacts. As such, the financial flows due to emission trading from developed to developing countries created under these allocation regimes could also be interpreted as compensation of climate change damages and adaptation costs. In the longer run, the sum of climate change damages, adaptation costs and mitigation costs are the highest in the poorest regions of Sub-Saharan Africa and South Asia, for both climate targets and practically all emission allocation regimes.     

GIS-gestützte Analysen zur m?glichen Gef?hrdung von Naturschutzgebieten durch den Anbau gentechnisch ver?nderter Kulturpflanzen

Zusammenfassung   Hintergrund, Ziel und Zweck Der kommerzielle Einsatz von gentechnisch ver?nderten Kulturpflanzen (GVP) wurde bislang fokussiert auf Fragen zur Koexistenz mit der konventionellen und ?kologischen Landwirtschaft sowie auf m?gliche Beeintr?chtigungen der menschlichen Gesundheit. Gro?r?umige Untersuchungen zu m?glichen direkten, indirekten und langfristigen Wirkungen auf natürliche ?kosysteme fehlen dagegen bisher. Besonders der Wahrung der Integrit?t von Naturschutzgebieten kommt hierbei eine besondere Rolle zu. Nach § 23 Bundesnaturschutzgesetz (BNatSchG) dienen Naturschutzgebiete dem besonderen Schutz von Natur und Landschaft, indem dort existierende Biotope wild lebender Arten erhalten, entwickelt und wiederhergestellt werden sollen. Der § 34a BNatSchG setzt die Nutzung von gentechnisch ver?nderte Organismen (GVO) mit Projekten gleich, welche im Falle von Gebieten gemeinschaftlicher Bedeutung (Flora-Fauna-Habitate, FFH) oder europ?ischer Vogelschutzgebiete auf ihre Vertr?glichkeit mit dem Schutzzweck zu überprüfen sind. Vor diesem Hintergrund wurde in dem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) gef?rderten Projekt „Abstandregelungen beim Anbau gentechnisch ver?nderter Pflanzen in der N?he von Schutzgebieten“ untersucht, inwiefern Schutzgebiete von den Auswirkungen des Anbaus gentechnisch ver?nderter Pflanzen betroffen w?ren und welche Ma?nahmen die Auswirkungen eines GVP-Anbaus mindern oder verhindern k?nnten. Im Mittelpunkt der hier vorgestellten Arbeit wird beispielhaft gezeigt, wie sich die Einführung unterschiedlicher Abstandregelungen zum Schutz der Artendiversit?t in Naturschutzgebieten auf den potenziellen Anbau von herbizidresistentem Raps (HR-Raps) und insektizidresistentem Mais (B. t.-Mais) in Nachbarschaft von Schutzgebieten fl?chenhaft auswirken würde. Zum anderen wird eine Methodik vorgestellt, die es erm?glicht, die in Deutschland eingerichteten Naturschutzgebiete in Gruppen unterschiedlicher Gef?hrdung durch einen GVP-Anbau einzuteilen, um daraus repr?sentative Schutzgebiete für eine Modellierung der GVP-Ausbreitung zu bestimmen und so den Aufwand für eine Absch?tzung der ?kologischen Folgen eines GVP-Anbaus zu reduzieren. Material und Methoden In Deutschland gab es nach Angaben des Bundesamtes für Naturschutz (Stand: 2003) etwa 7.400 Naturschutzgebiete (NSG), die einen Anteil von 3 % der Landesfl?che einnahmen. In einem geografischen Informationssystem (GIS) wurden die Schutzgebietsgeometrien mit Landnutzungsdaten aus „CORINE Landcover“ und Regionalstatistiken zur Anbaufl?che von Raps und Mais sowie einer ?kologischen Raumgliederung Deutschlands zusammengeführt. In einem ersten Schritt wurde untersucht, wie viel Agrarnutzungsfl?che bei unterschiedlichen Sicherheitsabst?nden um die NSG bundesweit und je Bundesland für einen Anbau von B. t.-Mais bzw. HR-Raps noch zur Verfügung st?nde. In einem zweiten Schritt wurden die NSG mithilfe komplexer GIS-Analysen zu Schutzgebietstypen aggregiert, die die Variationen in der Anbaudichte von Raps oder Mais in Nachbarschaft zu den Schutzgebieten sowie deren unterschiedliche Geometrie und deren landschafts?kologische Situation widerspiegeln. Dafür wurde zun?chst ein Geometriefaktor (GF) berechnet, der den Umfang eines NSG in Beziehung zu seiner Fl?che als Ma? für die relative Kontaktzone und Eindringtiefe der Wirkungen von GVP, z. B. über den Pollenflug, setzt. Die Intensit?t der GVO-Wirkungen wurde mithilfe eines Anbaudichtefaktors (AF) ausgedrückt, der auf Basis von kreisbezogenen Agrarstatistiken den Anteil der kulturartenspezifischen Nutzung innerhalb einer Zone von 4.000 m (Rapsanbau) bzw. 800 m (Maisanbau) um das NSG beschreibt. Ergebnisse Bereits bei einer Sicherheitszone von 500 m um die NSG verblieben nach den durchgeführten Berechnungen noch über 94 % der Agrarfl?chen in Deutschland für einen Anbau von GVP, bei 1.000 m Sicherheitsabstand noch etwa 88 %, bei 4.000 m dagegen nur noch etwa die H?lfte. Die Kombination von GF und AF ergaben für jede Kulturart nach Aufteilung in jeweils drei Perzentilklassen neun Modellraumklassen (MRK), die die Variation von Gebietsgeometrie und Anbaudichte in der Umgebung des NSG widerspiegeln. Am meisten gef?hrdet waren demnach solche NSG, die eine gro?e Kontaktfl?che (+ GF) und eine hohe Anbaudichte (+ AF) in ihrer Umgebung aufwiesen. NSG mit dieser Konstellation hatten einen Anteil von 7 % und nahmen eine Fl?che von 0,4 % aller NSG ein. Die Verschneidung mit der ?kologischen Raumgliederung ergab, dass mehr als ein Drittel dieser NSG in Raumklasse 62 vorkamen. Alle NSG, in deren Umgebung die h?chsten AF zu finden waren, machten jeweils bei beiden Kulturarten zusammen etwa 60 % aller NSG aus. Diskussion Der technische Ablauf der Klassenbildung erfolgte nach einem Regel basierten hierarchischen System und wurde durch Implementierung eigener GIS-Prozeduren teilautomatisiert, sodass zus?tzliche Auswertungen mit anderen GV-Pflanzen, anderen Schutzgebietstypen oder anderen Abstandsweiten ohne erheblichen Arbeitsaufwand m?glich sind. Die mithilfe von GIS-Operationen und h?ufigkeitsstatistischen Methoden berechneten Schutzgebietskategorien halfen dabei, die Folgen eines GVP-Anbaus hinsichtlich einer m?glichen Gef?hrdung von Schutzgebieten in der Anbaupraxis abzusch?tzen. Schlussfolgerungen Die Festlegung von Sicherheitsabst?nden um Schutzgebiete sollte in Abh?ngigkeit von den Ausbreitungsmechanismen und den spezifischen Wirkungen der jeweiligen Kulturart auf Nicht-Zielorganismen sowie von den jeweils vorkommenden Schutzgütern erfolgen. Besonders GV-Raps birgt aufgrund von Wildpopulationen und aufgrund seiner Kreuzungspartner ein Risiko für ein Einwandern in Schutzgebiete, selbst bei der Einrichtung von Sicherheitszonen, insbesondere wenn dort oder in den Schutzgebieten selbst konventioneller Raps angebaut wird. Dies gilt umso mehr, solange es nicht gelingt, das Saatgut frei von Verunreinigungen mit gentechnisch ver?ndertem Saatgut zu halten. Empfehlungen und Ausblick Zur Konkretisierung und Umsetzung von Ma?nahmen für die Reduzierung von Auswirkungen eines GVP-Anbaus auf Schutzgebiete bedarf es eines politischen und gesellschaftlichen Diskurses zur Abw?gung, welche der Ver?nderungen der Schutzgüter toleriert werden k?nnen, bevor es zu einem kommerziellen Anbau von GVP kommt. Hierfür sind wissenschaftliche Studien notwendig, die auf empirischer und modelltheoretischer Grundlage die Ausbreitungsreichweite von gentechnisch ver?nderten Pollen und die Verbreitung und Wirkung von in die Umwelt eingetragenen Transgenen und freigesetzten Toxinen absch?tzen. Die überwachung der GVP-Anbaufl?chen sollte im Rahmen des nach EU-Richtlinie 2001/18/EC zur Freisetzung von GVO geforderten fallspezifischen und allgemeinen Monitorings erfolgen. Die für die Planung eines Monitorings sowie für die Analyse und Bewertung der Umweltwirkungen notwendigen Informationen sowie die Monitoringdaten selbst sollten in einem webbasierten Geoinformationssystem (WebGIS) integriert und ausgewertet werden. Otto Fr?nzle zum 75. Geburtstag gewidmet     

Phytoremediation of contaminated soils and groundwater: lessons from the field

Background, aim, and scope

The use of plants and associated microorganisms to remove, contain, inactivate, or degrade harmful environmental contaminants (generally termed phytoremediation) and to revitalize contaminated sites is gaining more and more attention. In this review, prerequisites for a successful remediation will be discussed. The performance of phytoremediation as an environmental remediation technology indeed depends on several factors including the extent of soil contamination, the availability and accessibility of contaminants for rhizosphere microorganisms and uptake into roots (bioavailability), and the ability of the plant and its associated microorganisms to intercept, absorb, accumulate, and/or degrade the contaminants. The main aim is to provide an overview of existing field experience in Europe concerning the use of plants and their associated microorganisms whether or not combined with amendments for the revitalization or remediation of contaminated soils and undeep groundwater. Contaminations with trace elements (except radionuclides) and organics will be considered. Because remediation with transgenic organisms is largely untested in the field, this topic is not covered in this review. Brief attention will be paid to the economical aspects, use, and processing of the biomass.

Conclusions and perspectives

It is clear that in spite of a growing public and commercial interest and the success of several pilot studies and field scale applications more fundamental research still is needed to better exploit the metabolic diversity of the plants themselves, but also to better understand the complex interactions between contaminants, soil, plant roots, and microorganisms (bacteria and mycorrhiza) in the rhizosphere. Further, more data are still needed to quantify the underlying economics, as a support for public acceptance and last but not least to convince policy makers and stakeholders (who are not very familiar with such techniques).