Klima-Biomonitoring: Nachweis des Klimawandels und dessen Folgen für die belebte Umwelt

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.     

Braucht Substitution mehr Staat oder mehr Markt?

Ziel und Hintergrund

In den bisherigen REACH-Verordnungsentwürfen wird als einer der wichtigen Gründe für die Gesetzes-initiative ‘die Schaffung von Anreizen für die Substitution gefährlicher durch weniger gefährliche Stoffe’ genannt (REACH 2003, 61). Damit wird die Frage aktuell, was denn Unternehmen als Wirtschaftssubjekte ‘anreizen’ oder eben auch ‘nicht anreizen’ kann, gefährliche chemikalien zu substituieren: Welche Marktkräfte wirken bereits positiv, die durch regulative Vorgaben eventuell verstärkt werden können, und welche die Substitution behindernden Marktkräfte sollten durch regulative Maßnahmen abgeschwächt werden?

Schwerpunkte

Die Autoren untersuchen auf Basis ihrer Vorarbeiten und Fallstudien zur Substitution die Rahmenbedingungen — Treiber und blockierende Faktoren — für Substitution. Dabei werden auch aktuelle Positionen zur Substitutionsproblematik einbezogen, so z.B. die Stellungnahme des Ausschusses für Umwelt, Gesundheit und Sicherheit der Royal Society of Chemistry (UK), des UK Chemicals Stakeholder Forums sowie die gegenwärtigen Kompromisse zwischen Europäischem Rat und Europäischem Parlament zur Regelung der Substitution unter REACH.

Ergebnisse und Schlussfolgerungen

Gegenwärtig fördern weder die Marktdynamik noch die Gesetzgebung Substitution effektiv genug. Die Unternehmen selbst sind zögerlich, wenn Kosten und Haftungsfragen sowie Kundenprioritäten der Substitution entgegenstehen. Substitution wird vom Gesetzgeber oft nur als Rahmengebot, als Generalklausel, als Anspruch, als Vorrangstrategie oder als Priorität gefordert. Dennoch gibt es sowohl in der Gesetzgebung als auch in der Marktentwicklung positive Ansätze, die regulativ unterstützt werden können.

Perspektive

Der entscheidende Punkt für die Frage der regulativen Substitutionsvorgaben ist, auf welche Weise der Staat die Marktdynamik durch Setzen von Innovationszielen befördern kann. Der Staat sollte in Kooperation mit den Stakeholdern in technischen Dossiers die bekannten Substitutionsmöglichkeiten und Risikominderungsmaßnahmen zusammen stellen, einen Realisierungszeitpunkt vorgeben, Mindeststandards vorschrieben und auch detaillierte Regulation androhen, falls nichts geschieht. Eine case-to-case-Beurteilungs-Methode ist der Substitutionsproblematik in der Regel angemessen, um den Aufwand und die erforderlichen Maßnahmen annähernd genau zu bestimmen.     

Einsatz der Hassediagrammtechnik zum Vergleich von Bergbaubetrieben unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit

Ziel und Hintergrund

Der Vergleich von Bergwerken unter dem Gesichtspunkt einer nachhaltigen Entwicklung erfordert die Berücksichtigung einer Vielzahl von Kriterien die gleichermaßen ökonomische, ökologische und soziale Aspekte berücksichtigen. Bergwerksbetreiber stehen bei ihren strategischen und operativen Entscheidungen vor der Schwierigkeit diese Kriterien angemessen zu berücksichtigen. Durch den Einsatz, der HDT wird die Komplexität der Entscheidungssituation reduziert. Sie unterstützt die Aufbereitung der verfügbaren Informationen und erleichtert so die Entscheidungsfindung.

Methodik

Das Ziel einer nachhaltigen Entwicklung im Bergbau kann durch den Einsatz von Indikatoren konkretisiert werden. Im Rahmen dieser Arbeit erfolgt ein Vergleich ausgewählter Bergwerke durch die Definition geeigneter Indikatoren, ihre numerische Belegung und durch ihre Verwendung in der HDT. Dabei werden verschiedene methodische Aspekte wie die Klassifizierung von Daten, deren Aggregierung und Gewichtung sowie die Einbeziehung von Expertenwissen dargestellt.

Ergebnisse

Am Beispiel ausgewählter Bergwerke wird gezeigt, dass eine Sortierung der Bergwerke anhand ihrer charakteristischen und als wesentlich erachteten Eigenschaften möglich ist. Durch den Einsatz der Hassediagrammtechnik wird die Komplexität der Entscheidungssituation reduziert. Es wird aber auch deutlich, dass mit diesem Instrument kein Verfahren vorliegt, dessen Einsatz automatisch zu einer eindeutigen Rangfolge führt. Es bleibt notwendig, die Anwendung der Hassediagrammtechnik in einen umfassen deren Entscheidungs-und Zielfindungsprozess zu integrieren.

Diskussion

Die Sortierung erfolgt bewertend, d.h. sie nutzt aus, dass charakteristischen Eigenschaften von Bergwerken inhärent eine Orientierung nach ?gut’ und ?schlecht’, zugeordnet werden kann. Es wird aber auch deutlich, dass mit diesem Instrument kein Verfahren vorliegt, dessen Einsatz, automatisch zu einer eindeutigen Rangfolge führt.

Schlussfolgerungen

Es bleibt notwendig, die Anwendung der Hassediagrammtechnik in einen umfassenderen Entscheidungs- und Zielfindungsprozess zu integrieren. Vorschläge zu einer Erweiterung der Hassediagrammtechnik werden formuliert.

Empfehlungen und Perspektiven

Die Hassediagrammtechnik versteht sich als eine Bewertungsmethodik, die das in der Nachhaltigkeits-/Bewertungsdiskussion so gefürchtete Vergleichen von ?Äpfeln mit Birnen’ vermeidet. Als relativ neue Methode, die sich als Alternative zu etablierten Bewertungsverfahren sieht, lässt sich weiterer Forschungsbedan ableiten.     

Biodiversität mariner Organismen: Entstehung — Umfang — Gefährdung

Hintergrund und Ziel

Seit der Konferenz der Vereinten Nationen über Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro im Jahre 1992 ist der Begriff ‘Biodiversität’ verstärkt in den allgemeinen Sprachgebrauch eingegangen. Benennt ‘Biodiversität’ zunächst nichts anderes als die Vielfalt des Lebens, so ist der Begriff in der öffentlichen Diskussion doch meist mit der Sorge um bedrohte Lebensräume und Abnahme der Artenvielfalt verbunden. Die erfolgreiche Umsetzung von Schutzmaßnahmen erfordert genaue Kenntnisse über Umfang und Verteilung der Biodiversität.

Schwerpunkte

Dieser Beitrag stellt Aspekte der marinen Biodiversität vor. Im Vordergrund steht die Darstellung der vergangenen und gegenwärtigen Artenvielfalt. Weiterhin werden die Gefährdung dieser Vielfalt durch den Menschen angesprochen sowie das Problem der Wissenschaft, mit dem Zeitschritt der Zerstörung mitzuhalten bzw. besser noch ihr zuvor zu kommen.

Ergebnisse

Im Vergleich zu den terrestrischen Lebensräumen ist unser Wissen über die Vielfalt im Meer noch immer unzureichend. Über 70% der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt, doch die bisher bekannte Organismenwelt im Meer macht nur 15% der erfassten Artenvielfalt aus. Biodiversität ist jedoch nicht einfach mit Artenvielfalt gleichzusetzen. Sie reicht von der genetischen Vielfalt über Arten- und Bauplandiversität bis hin zur Vielfalt der Ökosysteme.

Diskussion

Vor diesem Hintergrund, insbesondere im Hinblick auf die Vielfalt der Organisationstypen, ist das Meer sehr viel reichhaltiger als das Land. Biodiversität besitzt auch eine zeitliche Komponente. Im Zuge der Evolution sind Arten entstanden und ausgestorben, wobei insbesondere marine Organismen das gegenwärtige Bild der Erde nachhaltig geprägt haben. Marine Lebensräume, wie z.B. Korallenriffe oder Mangrovewälder, sind schon für sich allein schützenswert; doch müssen wir uns gegenwärtig machen, dass eine hohe Biodiversität auch für unser eigenes Dasein auf vielfältigen Ebenen — z.B. Ernährung, Gesundheit, Klima, Küstenschutz — von lebenswichtiger Bedeutung ist.

Schlussfolgerungen

Die gegenwärtige Biodiversität ist ein Produkt der Evolution und unterliegt somit natürlichen Schwankungen. Doch gerade in marinen Systemen wird am Beispiel der Fischerei oder der Verbauung von Küstenlinien deutlich, wie sehr der Mensch in dieses natürlich Gefüge eingreift und es binnen kürzester Zeit — über das Maß natürlicher Prozesse hinaus — geschafft hat, die Artenvielfalt ernsthaft zu bedrohen. Bis zu welchem Grad die Zerstörung der marinen Ökosysteme noch fortschreiten kann, ohne deren weiteres Funktionieren zum Erliegen zu bringen, ist eine bisher ungeklärte Frage.

Ausblick

Nach unseren gegenwärtigen Erkenntnissen erscheint es dringend notwendig, diese Frage möglichst bald zu klären, und es ist Aufgabe von Wissenschaft und Politik, angemessene Antworten zu formulieren.     

Abfallwirtschaft: Neue Sichtweisen und Techniken

In den letzten Jahren werden in vielen Ländern eher die Abfallkomponenten als vielmehr die Stoffmischungen betrachtet. Das gesetzliche Rahmenwerk des Stoffstrommanagement kann dazu beitragen, die Probleme auf wissenschaftlicher Grundlage zu lösen. Der Einfluss der neuen Gesetzgebung in Deutschland und Europa auf das Stoffstrommanagement sowie auf die Entwicklung neuer Techniken bei Abfallentsorgung und-recycling wird in diesem Beitrag untersucht. Neue Prinzipien für das Abfallmanagement werden vom Management der Stoffströme abgeleitet.     

Assessment of regional capabilities for agricultural coexistence with genetically modified maize

Background

The coexistence of agricultural production with and without the use of genetically modified (GV) crops is supposed to be made possible in Germany by regulations, which include minimal distances of GV-fields to potentially susceptible crop fields and habitats. To explore the impact of these regulations on region specific coexistence potentials, we broadened the applicability of an existing method for the simulation of the spatial distribution of arable fields cropped with conventional, organic and GV-maize. We used simulations which combine a variety of minimum distances of GV-maize fields to assess regional specific options and limitations for coexistence.

Results

An existing method was extended to be applicable for different spatial scales, from the large (e.g. Federal State) to small (e.g. municipality). Input data consisted of cropping statistics, geometry of arable fields and protected areas. Scenarios of cropping situations included various minimal distances between GV-maize fields and protected areas and various proportions of maize within the areas. The results of the simulations represent possible distribution patterns of non-GV and GV-maize fields as well as the size of the remaining area in which additional GV-maize can be grown without violating the minimal distance rules. As suspected, increasing proportions of GV-maize and increasing minimal distances lower the areas suitable for additional GV-maize. However, the relation between the area of GV-maize grown and those suitable for GV-maize cultivation varied between the scenarios. Moreover, the variability between the municipalities was even more evident, due to varying landscape structure (proportion of maize, the ratio total arable land to maize, proportion of protected areas). Areas with high proportions of GV-maize, of protected areas and of maize could be problematical for coexistence. We discuss these parameters with regard to other coexistence studies.

Conclusions

Our method is suitable to simulate the spatial distribution of fields cultivated with GV-crops and non-GV-crops on various scales. Simulations on the scale of a Federal State reveals those areas, in which coexistence could be problematical. Simulations on a county scale, however, allow more insight into options and restrictions for coexistence in relation to landscape structural characteristics, which also can be transferred to larger scales. On the scale of municipalities simulations can help to analyse the limits of coexistence in areas of high conflict potential, moreover this level is more realistic with regard to practical agricultural decisions on the farm level.

Zusammenfassung

Hintergrund

Die Koexistenz verschiedener landwirtschaftlicher Produktionsformen ?C mit und ohne Anbau von gentechnisch ver?nderten Pflanzen (GVO) ?C soll durch gesetzlich fixierte Regeln erm?glicht werden, die unter anderem die Mindestabst?nde von GVO-Anbaufl?chen zu potenziell empfindlichen anderen Ackerfl?chen und Biotopen festlegen. Hier wurde eine Methode weiterentwickelt zur Simulation der r?umlichen Verteilung der Anbaufl?chen von konventionellem, ?kologischem und GV-Mais um regionsspezifische Koexistenzpotenziale von gentechnisch ver?ndertem Mais, sowie potenzielle Konfliktgebiete zu identifizieren.

Ergebnisse

Eine für Brandenburg entwickelte GIS-Simulationsmethode wurde durch die Verwendung fl?chendeckend vorhandener Daten so erweitert, dass sie bundesweit übertragbar ist und auf unterschiedlichen r?umlichen Skalenebenen angewandt werden kann, von gro?r?umig (Bundesland) bis lokal (Gemeinde). Als Eingangsdaten wurden Anbaustatistiken sowie Geometrien der Ackerfl?chen und von FFH- und Naturschutzgebieten verwendet. In den Szenarien wurden Abstandsregelungen zwischen Maisanbaufl?chen und zu Schutzgebieten und der GV-Maisanteil variiert. Die Ergebnisse der Simulation sind m?gliche r?umliche Verteilungen von Nicht-GV-Mais und GV-Mais sowie die potenziell für den Anbau von GV-Mais zur Verfügung stehende Fl?che. Mit zunehmendem GV-Maisanteil und Mindestabst?nden zu Schutzgebieten wird die für den GV-Mais zur Verfügung stehende Fl?che st?rker ausgesch?pft. Der Anteil des GV-Mais an der potenziell für den Anbau von GV-Mais zur Verfügung stehenden Fl?che variierte zwischen den Szenarien, und noch st?rker jedoch regional zwischen den Landkreisen, verursacht durch deren verschiedene agrar- und landschaftsstrukturelle Ausstattung (Maisanbauanteil, Verh?ltnis Ackerlandsanteil/Maisanbauanteil, Schutzgebietsanteil). Ein r?umliches Konfliktpotenzial bei der Umsetzung der Koexistenz ist in Gebieten hohen Nutzungsdrucks zu erwarten, d.h. in denen sowohl der Maisanbauanteil an der Ackerfl?che und der Anbauanteil von GV-Mais, als auch der Schutzgebietsanteil hoch sind. Diese Faktoren werden diskutiert in Bezug zu Ergebnissen weiterer Koexistenzstudien.

Schlussfolgerungen

Die vorgestellte Methode ist geeignet, die r?umliche Verteilung des Anbaus von Nicht-GV-Mais und GV-Mais auf unterschiedlichen Skalenebenen zu simulieren: Die Ebene eines Bundeslandes liefert Hinweise auf Gebiete, in denen die Koexistenz problematisch sein k?nnte und kann als Grundlage weiterer Berechnungen, wie zum Beispiel der Modellierung von Genflüssen auf Landesebene dienen. Die Simulation auf der Ebene eines Landkreises oder einer Gemeinde erm?glicht genauere Aussagen über die M?glichkeiten und Grenzen der Koexistenz. Auf der Ebene der Landkreise k?nnen z.B. unterschiedliche agrar- und landschaftsstrukturelle Situationen untersucht und für eine nachfolgende Regionalisierung angewandt werden. Die Ebene der Gemeinden erlaubt die Analyse der Grenzen der Koexistenz für Gebiete mit h?herem r?umlichen Konfliktpotenzial. Simulationen auf lokaler Ebene erscheinen darüber hinaus n?her an den Entscheidungsm?glichkeiten der landwirtschaftlichen Praxis.     

Umwelterziehung im Chemieunterricht

Für den schulischen Chemieunterricht wurde die neue Konzeption für einen sonderabfallfreien Experimentalunterricht entwickelt, der ohne methodische Einschränkungen realisierbar ist und keine wesentlichen stofflichen Beschränkungen erfordert. Durch die konsequent praktizierte Handlungsorientierung wird er den Forderungen nach einer effektiven Umwelterzichung in besonderer Weise gerecht.