Toxizität und Risk Assessment fluvialer Sedimente und Schwebstoffe: Eine kurze Übersicht bisheriger und neuerer Entwicklungen

Background In recent years, sediments have become a central topic of scientific and public discussion as an important factor for determining water quality. While the quality of surface waters in Germany has significantly improved during the past years, highly contaminated sediments still create a considerable threat to the quality of several European catchment areas. Main features Here, we summarize different concepts and methods for the assessment of sediment quality and report on some novel integrative test methods for assessing sediment toxicity including contaminant re-mobilization during simulated re-suspension events. Results and discussion Currently, different approaches for assessment of sediment pollution exist. While instrumental chemical analyses are not suitable to accurately describe sediment toxicity, combinations of biological and chemical test procedures and integrated approaches, for example weight-of-evidence studies and effect-directed analysis (EDA), have the potential to identify key contaminants. Inter-disciplinary studies combining hydrodynamic and toxicological aspects coupled to real exposure of aquatic organisms to contaminants are currently being developed. Conclusions Monitoring and assessment of sediment quality are of increasing importance, not only for national legislation but also for the implementation of the European Water Framework Directive (WFD). Integrated approaches for the determination of sediment stability play a key role in the appropriate sediment-monitoring strategies.     

Phoenix: Umgestaltung eines Industriestandortes in einen Wohn- und Gewerbepark mit wasserwirtschaftlichen Ansprüchen

The transformation of the former blast-furnace site “Hermannhütte” in Dortmund-Hoerde into commercial, residential and service parks, called PHOENIX East and PHOENIX West involves some unusual challenges concerning the water management. The retention of sediments and nutrients plays an important role. To achieve the objectives, various management measures are being used. The installation of an artificial lake in PHOENIX East, which is groundwater- and rainfed, has different requirements than the conventional purification and retention of surface water in PHOENIX West. Both conventional methods such as storm water sedimentation tank and -reservoirs as well as soil filtration, phosphates elimination, Biodyozon^®-plant and biomass management ensure good water quality.     

Use of an Action‐Selection Framework for Human‐Carnivore Conflict in the Bangladesh Sundarbans

Abstract: Human–carnivore conflict is manifested in the death of humans, livestock, and carnivores. The resulting negative local attitudes and retribution killings imperil the future of many endangered carnivores. We tailored existing management tools to create a framework to facilitate the selection of actions to alleviate human–carnivore conflict and applied the framework to the human–tiger conflict in the Bangladesh Sundarbans. We identified potential actions that consider previous management efforts, local knowledge, cost‐effectiveness, fieldwork experience of authors and project staff, previous research on tiger ecology by the authors, and recommendations from human–carnivore conflict studies in other countries. Our framework includes creation of a profile to improve understanding of the nature of the conflict and its underlying causality. Identified actions include deterrents, education, direct tiger management, and response teams. We ranked actions by their potential to reduce conflict and the monetary cost of their implementation. We ranked tiger‐response teams and monitoring problem tigers as the two best actions because both had relatively high impact and cost‐effectiveness. We believe this framework could be used under a wide range of human–wildlife conflict situations because it provides a structured approach to selection of mitigating actions.     

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.     

A phenomenological approach shows a high coherence of warming patterns in dimictic aquatic systems across latitude

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.     

Divergence in ectomycorrhizal communities with foreign Douglas-fir populations and implications for assisted migration

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.     

Quantitative Bestimmung des lokalen Flusses mit elektrochemisch erzeugtem Wasserstoff

The Science of Nature -     

Polybrominated diphenyl ethers and HBCD in bird eggs of South Africa

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.