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101.
Hintergrund und ZielEs wird vorgeschlagen, Biomonitoring-Verfahren zu verwenden, um Auswirkungen des Klimawandels auf die belebte Umwelt zu erkennen, zu bewerten und zu dokumentieren, weil ? es mit dieser Methode gelingt, klimainduzierte Veränderungen in besonders empfindlichen Gebieten in Deutschland mit ihren Lebensräumen, Lebensgemeinschaften und Arten darzustellen, ? es bezüglich Zuwanderung und Ausbreitung neuer Schädlinge und Krankheitserreger für Mensch, Tier und Pflanze nach bzw. in Deutschland relevante Informationen liefern kann, ? damit der Politik zur Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels wichtige Informationen, Handreichungen und Entscheidungsgrundlagen zur Verfügung gestellt werden können und ? auf dieser Grundlage geeignete Anpassungsmaßnahmen eingeleitet und auf ihre Wirksamkeit geprüft werden können, wie beispielsweise in der Deutschen Anpassungsstrategie (BMU 2009) beschrieben. Für Biomonitoring-Verfahren, die geeignet sind, Auswirkungen des Klimawandels anzuzeigen, wird der Begriff Klima-Biomonitoring vorgeschlagen Diese Verfahren sollten aus verschiedenen Gründen (u.?a. abgestimmte Methodik und gleiche Datenbasis, Kostenersparnis) unter Beteiligung aller Bundesländer umgesetzt werden. Bioindikation ist bereits heute ein unverzichtbares Verfahren, frühzeitig Veränderungen in der belebten Umwelt zu erkennen und somit Hinweise auf besondere Gefahren zu liefern (Frühwarnsystem). Für das Klima-Biomonitoring werden vorzugsweise bestehende Monitoringsysteme mit ihren bereits erhobenen Daten ausgewertet und mitgenutzt. Material und Methoden Das Klima-Biomonitoring greift auf bereits eingeführte und bewährte Methoden der Bioindikation von Umweltveränderungen zurück. Bestehende Methoden werden im Hinblick auf die besonderen, durch den Klimawandel bedingten Anforderungen ergänzt, angepasst und weiterentwickelt. Auf der Grundlage einer Auswertung relevanter laufender Bundes- und Länderprogramme werden wesentliche Wirkungen des Klimawandels identifiziert, die datenliefernden Programme zugeordnet und Auswertungen vorgeschlagen. Zusätzlich werden Datenquellen beschrieben, deren Nutzung weitergehende Betrachtungen ermöglichen. ErgebnisseIn einer Übersichtstabelle werden Monitoring-Programme auf Bundes- und Länderebene systematisiert und hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Bewertung von Klimafolgen auf die belebte Umwelt dargestellt. Eine Übersicht über Datenquellen sowie eine Darstellung erster Erkenntnisse aus der Auswertung vorliegender Daten belegen die Relevanz des vorgeschlagenen Verfahrens. Der erkennbare Forschungs- und Entwicklungsbedarf wird umrissen und Vorschläge für eine Optimierung des Daten- und Methodenaustausches benannt. Beispiele zur Anwendung und Vertiefung der Thematik sowie Anregungen zur Weiterentwicklung der Methodik und zum Schließen von Kenntnislücken werden in Folgepublikationen aufgezeigt. DiskussionAuf der Basis des Klima-Biomonitorings kann das Ausmaß der durch den Klimawandel bereits eingetretenen Veränderungen beschrieben sowie Szenarien und Prognosen zu den Auswirkungen von Klimaveränderungen erstellt werden. Weiterhin ist es möglich, die sekundären Wirkungen des Klimawandels, insbesondere die Auswirkungen der Maßnahmen zur Anpassung an den Wandel, mithilfe der Bioindikation auf ihre Wirksamkeit zu prüfen. Für einige Klima-Bioindikatoren ist der kausale Zusammenhang zwischen Klimawandel und Reaktion bereits belegt (zum Beispiel die Frühjahrsphasen in der Pflanzenphänologie), in anderen Fällen müssen noch Methoden zur Unterscheidung zwischen Klimawirkungen und anderen Wirkfaktoren entwickelt werden. Die Erkenntnisse aus dem Klima-Biomonitoring sollen Grundlage für entsprechende Handlungen sein, sodass geeignete Anpassungsstrategien und gleichzeitig Maßnahmen zur Vermeidung oder zur Verminderung der Effekte eingeleitet werden können. Zugleich sollen eine angemessene Politikberatung, eine Information der Öffentlichkeit und die Erfüllung entsprechender Berichtspflichten erfolgen. Schlussfolgerungen:Klima-Biomonitoring ist eine geeignete Methode, um klimainduzierte Veränderungen in besonders empfindlichen Gebieten in Deutschland mit ihren Lebensräumen, Lebensgemeinschaften und Arten darzustellen. Erste Auswertungen zeigen, dass bereits Wirkungen des Klimawandels auf die belebte Umwelt nachweisbar sind. Hierbei liefert die Pflanzenphänologie seit vielen Jahren wertvolle Hintergrunddaten. Eine Verschneidung dieser Hintergrunddaten mit Daten aus anderen geeigneten Monitoring-Programmen und weiteren Informationen (zum Beispiel Geobasisdaten) ermöglicht es, diese Erkenntnisse zu ergänzen. Damit ist die Ermittlung und Bewertung von klimainduzierten Wirkungen auch im Bereich der Ausbreitung von Krankheitsüberträgern und -erregern und anderer Phänomene sowie der Bewertung von Maßnahmen möglich. Empfehlungen und PerspektivenEine abgestimmte Anwendung der Methodik in allen Bundesländern und beim Bund, eine Verbesserung des Daten- und Methodenaustausches, die Identifikation, Erschließung und Nutzung weiterer Datenquellen, die Weiterentwicklung der Methodik und eine Publikation weiterer Erkenntnisse werden empfohlen. Es ist davon auszugehen, dass sich das Klima-Biomonitoring wegen seiner Vorteile als Methode zur Erhebung von Klimafolgen für die belebte Umwelt auch international etablieren wird.  相似文献   
102.
To predict the coherence in local responses to large-scale climatic forcing among aquatic systems, we developed a generalized approach to compare long-term data of dimictic water bodies based on phenomenologically defined hydrographic events. These climate-sensitive phases (inverse stratification, spring overturn, early thermal stratification, summer stagnation) were classified in a dual code (cold/warm) based on threshold temperatures. Accounting for a latitudinal gradient in seasonal timing of phases derived from gradients in cumulative irradiation (2.2?days per degree latitude), we found a high spatial and temporal coherence in warm–cold patterns for six lakes (84?%) and the Baltic Sea (78?%), even when using the same thresholds for all sites. Similarity to CW-codes for the North Sea still was up to 72?%. The approach allows prediction of phase-specific warming trends and resulting instantaneous or time-delayed ecological responses. Exemplarily, we show that warming during early thermal stratification controls food-web-mediated effects on key species during summer.  相似文献   
103.
Assisted migration of forest trees has been widely proposed as a climate change adaptation strategy, but moving tree populations to match anticipated future climates may disrupt the geographically based, coevolved association suggested to exist between host trees and ectomycorrhizal fungal (EMF) communities. We explored this issue by examining the consistency of EMF communities among populations of 40 year-old Douglas-fir (Pseudotsuga menziesii var. menziesii) trees in a common-garden field trial using four provenances from contrasting coastal climates in southwestern British Columbia. Considerable variation in EMF community composition within test sites was found, ranging from 0.38 to 0.65 in the mean similarity index, and the divergence in EMF communities from local populations increased with site productivity. Clinal patterns in colonization success were detected for generalist and specialist EMF species on only the two productive test sites. Host population effects were limited to EMF species abundance rather than species loss, as richness per site averaged 15.0 among provenances and did not differ by transfer extent (up to 450 km), while Shannon's diversity index declined slightly. Large differences in colonization rates of specialist fungi, such as Tomentella stuposa and Clavulina cristata, raise the possibility that EMF communities maladapted to soil conditions contributed to the inferior growth of some host populations on productive sites. The results of the study suggest locally based specificity in host-fungal communities is likely a contributing factor in the outcome of provenance trials, and should be a consideration in analyzing seed-transfer effects and developing strategies for assisted migration.  相似文献   
104.
105.
106.
107.
In this paper, the first data on brominated flame retardants (BFRs), in particular polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecane (HBCD) in eggs of bird species from South Africa are described (N=43). Concentrations of PBDEs were detected in all the studied species and in all the geographic areas. Highest concentrations of PBDEs were measured in bird eggs from the Vaal River, which is situated downstream of the most industrialized area in South Africa. Sum-PBDE concentrations were highest in eggs of one African sacred ibis (396 ng g(-1) lipid weight (lw)), possibly due to foraging on dumping sites. Lowest mean level of sum-PBDEs (2.3 ng g(-1) lw) was measured in cattle egrets (N=11) from Barberspan Sanctuary, a Ramsar site. The PBDE congener pattern showed large differences, reflecting different trophic levels, migratory behavior, distance to the source, and, exposure to different PBDE mixtures, among others. HBCD was detected only in four species, and highest levels were measured in one egg of African sacred ibis (71 ng g(-1) lw). In most species, levels of PBDEs were one to several orders of magnitude lower than levels of DDTs and PCBs. PBDEs correlated strongly with DDTs, PCBs and some other organochlorines (OCs), indicating the same source. The widespread occurrence of PBDEs in the South African avian species showed a strong need for further investigations of PBDEs in the Southern African environment.  相似文献   
108.
Rice is a major food crop throughout the world; however, accumulation of toxic metals and metalloids in grains in contaminated environments is a matter of growing concern. Field experiments were conducted to analyze the growth performance, elemental composition (Fe, Si, Zn, Mn, Cu, Ni, Cd and As) and yield of the rice plants (Oryza sativa L. cv. Saryu-52) grown under different doses of fly-ash (FA; applied @ 10 and 100 tha(-1) denoted as FA(10) and FA(100), respectively) mixed with garden soil (GS) in combination with nitrogen fertilizer (NF; applied @ 90 and 120 kg ha(-1) denoted as NF(90) and NF(120), respectively) and blue green algae biofertilizer (BGA; applied @ 12.5 kg ha(-1) denoted as BGA(12.5)). Significant enhancement of growth was observed in the plants growing on amended soils as compared to GS and best response was obtained in amendment of FA(10)+NF(90)+BGA(12.5). Accumulation of Si, Fe, Zn and Mn was higher than Cu, Cd, Ni and As. Arsenic accumulation was detected only in FA(100) and its amendments. Inoculation of BGA(12.5) caused slight reduction in Cd, Ni and As content of plants as compared to NF(120) amendment. The high levels of stress inducible non-protein thiols (NP-SH) and cysteine in FA(100) were decreased by application of NF and BGA indicating stress amelioration. Study suggests integrated use of FA, BGA and NF for improved growth, yield and mineral composition of the rice plants besides reducing the high demand of nitrogen fertilizers.  相似文献   
109.
In the crystalline rocks of the Canadian Shield, geochemical conditions are currently reducing at depths of 500-1000 m. However, during future glacial periods, altered hydrologic conditions could potentially result in enhanced recharge of glacial melt water containing a relatively high concentration of dissolved oxygen (O2). It is therefore of interest to investigate the physical and geochemical processes, including naturally-occurring redox reactions, that may control O2 ingress. In this study, the reactive transport code MIN3P is used in combination with 2k factorial analyses to identify the most important parameters controlling oxygen migration and attenuation in fractured crystalline rocks. Scenarios considered are based on simplified conceptual models that include a single vertical fracture, or a fracture zone, contained within a rock matrix that extends from the ground surface to a depth of 500 m. Consistent with field observations, Fe(II)-bearing minerals are present in the fractures (i.e. chlorite) and the rock matrix (biotite and small quantities of pyrite). For the parameter ranges investigated, results indicate that for the single fracture case, the most influential factors controlling dissolved O2 ingress are flow velocity in the fracture, fracture aperture, and the biotite reaction rate in the rock matrix. The most important parameters for the fracture zone simulations are flow velocity in the individual fractures, pO2 in the recharge water, biotite reaction rate, and to a lesser degree the abundance and reactivity of chlorite in the fracture zone, and the fracture zone width. These parameters should therefore receive increased consideration during site characterization, and in the formulation of site-specific models intended to predict O2 behavior in crystalline rocks.  相似文献   
110.
Various abiotic and biotic processes such as sorption, dilution, and degradation are known to affect the fate of organic contaminants, such as petroleum hydrocarbons in saturated porous media. Reactive transport modeling of such plumes indicates that the biodegradation of organic pollutants is, in many cases, controlled by mixing and therefore occurs locally at the plume's fringes, where electron donors and electron-acceptors mix. Herein, we aim to test whether this hypothesis can be verified by experimental results obtained from aerobic and anaerobic degradation experiments in two-dimensional sediment microcosms. Toluene was selected as a model compound for oxidizable contaminants. The two-dimensional microcosm was filled with quartz sand and operated under controlled flow conditions simulating a contaminant plume in otherwise uncontaminated groundwater. Aerobic degradation of toluene by Pseudomonas putida mt-2 reduced a continuous 8.7 mg L(-1) toluene concentration by 35% over a transport distance of 78 cm in 15.5 h. In comparison, under similar conditions Aromatoleum aromaticum strain EbN1 degraded 98% of the toluene infiltrated using nitrate (68.5+/-6.2 mg L(-1)) as electron acceptor. A major part of the biodegradation activity was located at the plume fringes and the slope of the electron-acceptor gradient was steeper during periods of active biodegradation. The distribution of toluene and the significant overlap of nitrate at the plume's fringe indicate that biokinetic and/or microscale transport processes may constitute additional limiting factors. Experimental data is corroborated with results from a reactive transport model using double Monod kinetics. The outcome of the study shows that in order to simulate degradation in contaminant plumes, detailed data sets are required to test the applicability of models. These will have to deal with the incorporation of existing parameters coding for substrate conversion kinetics and microbial growth.  相似文献   
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