Indikatororganismen - Campus Landau · 3 „Organismen oder Organismengemeinschaften, deren...
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- Indikatororganismen - 1 Indikatororganismen Referenten: Kerstin Schnücker Lucas Streib 29.04.2009 Universität Landau Fachbereich Umweltwissenschaften Indikatororganismen Dozent: Dr. H. Schulz
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- Indikatororganismen - 1
Indikatororganismen
Referenten:Kerstin SchnückerLucas Streib
29.04.2009Universität LandauFachbereich UmweltwissenschaftenIndikatororganismenDozent: Dr. H. Schulz
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Gliederung
GrundlagenMethoden
terrestrische Ökosystemeaquatische Ökosysteme
Anwendungsbeispiele
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„Organismen oder Organismengemeinschaften, deren Lebensfunktionen sich mit bestimmten Umweltfaktoren so eng korrelieren lassen, daß die als Zeiger dafür verwendet werden können.“(Schubert, 1985)
Indikatororganismen:
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Bioindikatoren:„Organismen oder Organismengemeinschaften, die auf Schadstoffbelastungen mit Veränderung ihrer Lebensfunktion antworten bzw den Schadstoff akkumulieren“ (Arndt/Nobel/Schweizer 1987)
Unterteilung in Reaktions- und Akkumulationsindikatoren
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Bioindikatoren
Zeigerorganismen:Zusammensetzung von Tier- und Pflanzengemeinschaften beschreibt Zustand des Ökosystems
Testorganismenhochstandardisiert für Laborversuche
kaum übertragbare aber quantifizierbare Aussagen
Abb.1
Abb.2
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Bioindikatoren
Monitororganismen qualitative und quantitative Überwachung von Schadstoffen in der Umwelt
Verfahren:passiv: Organismen im ÖS vorhandenaktiv: Organismen werden in standardisierter Form ausgebracht
Abb.3
Abb.4
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Abb.5
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BioindikationUntersuchung der Veränderung lebender Systeme vom Sollzustand weg
+ kostengünstigintegrativlängerfristige Wirkung sichtbarNachweis unbekannter Stoffe
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Abb.6
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BioindikationUntersuchung der Veränderung lebender Systeme vom Sollzustand weg
+ kostengünstigintegrativlängerfristige Wirkung sichtbarNachweis unbekannter Stoffe
- Identifikation von Schadstoffen
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Indikatorfächer
Abb.7
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Abb.8
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BioindikationUntersuchung der Veränderung lebender Systeme vom Sollzustand weg
+ kostengünstigintegrativlängerfristige Wirkung sichtbarNachweis unbekannter Stoffe
- Identifikation von SchadstoffenAusrichtung auf bekannte BelastungTierversuchsproblematik
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen - Moose
Direkte Schadstoffaufnahme über große OberflächeKeine GasaufnahmeregulationGroße räumliche und zeitliche AmplitudeAufnahme von viel RegenGametophyten teilweise ohne Cuticula
Zeigerarten für LuftverunreinigungAkkumulatoren von SchwermetallenReaktionsindikatoren: Phosphatasehemmung, reduzierte PhotosyntheserateAktives Monitoring: Ausbringung in Haarnetzen
Abb.9
Abb.10
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Abb.11
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen - Flechten
Zeigerorganismen für SO2, O3, Fluorwasserstoff, Schwermetalle und natürliche Standortfaktoren
Abb.12
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen - Flechten
Akkumulatoren von Schwermetallen
Reaktionsindikatoren: Veränderung der Flechtengemeinschaft mit der Luftqualität
Abb.13
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Abb.14
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen - FlechtenAktives Monitoring
Schlüsse auf mögliche Schäden an höheren Pflanzen
Abb.15
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen - Laubbäume
Akkumulation von Luftschadstoffen in Blättern, Zweigen, Jahresringen
Reaktion mit Chlorosen, Nekrosen, Blattfall
reduzierter Chlorophyllgehalt
Abb.16
Abb.17
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen-Nadelbäume
HöheNadeln: 3-7 Jahre
keine Ausscheidung über jährl. BlattfallSchäden äußerlich gut sichtbar
Abb.18
Abb.19
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Abb.20
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen- standardisierte Graskultur
Aktives Monitoringmit Welschem WeidegrasVorhersage der Gefährdung u. Kontamination v. Nahrungs-u. Futterpflanzen durch Luftschadstoffe
Abb.21 Abb.22
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Abb.23
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen- Arthtropoden
Wichtig für den NaturstoffhaushaltHohe AbundanzOrtstreuLeicht erfassbarLeicht beeinflussbar durch landwirtschaftliche Nutzung
Abb.24
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Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen-Vögel
Artenreichste WirbeltierklasseLeicht bestimmbarWeite VerbreitungMitte- Ende der Nahrungskette
AkkumulationAbbildung großer Naturräume
Methoden: passives Monitoring oder Untersuchung von Organen
Abb.25
Abb.26
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größte Biomasse und Zersetzungsleistung im ZooedaphonVorkommen stark an Umweltfaktoren gebunden
Passives Monitoring
Indikatororganismen in terrestrischen Ökosystemen- Regenwürmer
Abb.1
Abb.27
Abb.28
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Aquatische Indikatororganismen
Schwerpunkt bei der Bewertung der ökologischen Qualität von Gewässern
⇒ Untersuchung der aquatischenLebensgemeinschaften
Bewertung
⇒ Vergleich Status quo mit gewässertypspezifischen Referenzzustand
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Aquatische Indikatororganismen
Methoden zur Qualitätsbestimmung von Gewässern:a.) Chemische Messung
Vorteil: mengenmäßige Erfassung Nachteil: Gültigkeit nur für Zeitpunkt und Ort
der Probenentnahmeb.) Indikatororganismen
Vorteil: längerfristige oder zeitlich zurückliegende Einflüsse sind erkennbar
Nachteil: keine mengenmäßige Erfassung
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Aquatische Indikatororganismen:Bewertung der ökologischen Qualität
● Saprobie/ biologische Gewässergüte → Gewässerbelastung durch organische Stoffe → Heterotropher Abbau
● Trophie/ Nährstoffgehalt → Intensität der photoautotrophen Produktion
im Gewässer
⇒ passive Monitoringprogramme
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Aquatische Indikatororganismen:Saprobiensystem
Saprobiensystem:Zusammenstellung von ca. 50 Indikatororganismen
→ Ermöglicht Aussagenüber den org. Belastungsgrad
⇒
Jedem Indikatororganismus ist ein Sapropienwert (s-Wert) und eineGewichtung (g-Wert) zugeordnet
www.rz.uni-karlsruhe.de
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Aquatische Indikatororganismen:Saprobiensystem
/www.limno.biologie.tu-muenchen.de
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Aquatische Indikatororganismen:Saprobiensystem
Abb.: Gewässergüte: Zuflüsse in den Bodensee1977 1998
www.limno.biologie.tu-muenchen.de
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Aquatische Indikatororganismen:Makrophyten-Index
Makrophytenindex →quantitative Beziehung zw. submersen Pflanzen und dem P-Gehalt
www.limno.biologie.tu-muenchen.de
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Aquatische Indikatororganismen:Makrophyten-Index
www.rz.uni-karlsruhe.de
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Aquatische Indikatororganismen:Makrophyten-Index
Makrophytenindex: Osterseen 2004
www.limno.biologie.tu-muenchen.de
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Aquatische Indikatororganismen:Algen-Index
www.limno.biologie.tu-muenchen.de
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Anwendungen von Indikatororganismen:Umweltbeobachtung im BNatschG
Bundesnaturschutzgesetz (§12 BNatSchG):
Umweltbeobachtung/ naturschutzbezogene Monitoring ist Aufgabe von Bund und Ländern
→ Informationen als Entscheidungsgrundlage von Behörden und Politik
Aktuelle Situation
→ BfN bearbeitet 3 Monitoring- und Indikatorenthemen:
1. Vogelmonitoring
2. Monitoring nach FFH-Richtlinie
3. Monitoring gentechnisch veränderter Organismen
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1. Vogelmonitoring:"Monitoring von Vogelarten in der BRD"
vom BMU gefördertes Forschungs- und Entwicklungsprogram
⇒
Konzeption zur Zusammenarbeit zw. der Länderarbeitsgemeinschaft der Vogelschutzwarten (LAG-VSW), dem Dachverband Deutscher Avifaunisten (DDA) und dem BfN
Programme des Vogelmonitorings
a. Monitoring häufiger Brutvogelartenb. Monitoring gefährdeter und geschützter
Brutvogelartenc. Monitoring rastender Wasservögel.
www.bfn.de
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1. Vogelmonitoring:Konzeptioneller Hintergrund
Gliederung des Vogelmonitorings nach Anwendungszweck:
artenschutzbezogenen Monitoring• Umsetzung europäischer/ internationaler Richtlinien
und Konventionen • Erfüllung der Berichtspflicht
indikatorischen Monitoring• Differenzierung von Nutzungseinflüssen auf Natur und Landschaft • Wirkungskontrolle von Naturschutzinstrumenten → politikorientierte Analyse einzelner Nutzungsfaktoren
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1. Vogelmonitoring:Monitoring häufiger Brutvogelarten
häufige Brutvogelarten sind gute Indikatoren für Auswirkungen großräumiger Nutzungen auf die biologische Vielfalt
• seit 1989 ein Monitoringprogramm häufiger Brutvögel des DAA • seit 2004 methodisch optimiert und stärker auf Naturschutzfragen zugeschnitten
Erhebungsmethode:
Stichprobenflächen nach Nutzungstypen und Landschaftstypen In der BRD 1.000 Stichprobenflächen von 1 km²
Linienkartierung entlang einer etwa 3 km langen Wegstrecke
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1. Vogelmonitoring:Häufige Brutvogelarten
Indikatorarten für großräumige Nutzungen:
• Braunkehlchen (Saxicola rubetra)
• Feldlerche (Alauda arvensis)
• Goldammer (Emberiza citrinella)
• Kiebitz (Vanellus vanellus)
• Uferschnepfe (Limosa limosa)....
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2. Monitoring nach FFH-Richtlinie
Art.11:Überwachung des Erhaltungszustandes der Lebensraumtypen und Arten von europäischem Interesse
→ Monitoring⇒ Aussagen über Erhaltungszustand auf Ebene der
biogeographischen Regionen
Umsetzung des Monitorings:• Datenerfassung durch Bundesländer • Datenzusammenführung und Bewertung des Erhaltungszustands durch BfN
⇒ Die EU führt Datensätze aus den Mitgliedstaaten zusammen
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2. Monitoring nach FFH-Richtlinie:F&E-Vorhaben
"Konzeptionelle Umsetzung der EU-Vorgaben zum FFH-Monitoring und Berichtspflichten in Deutschland“
→ seit 2008: bundesweit kompatibles Monitoringsystem wird entwickelt
3-6 Indikatororganismen sollen Aussagen über Erhaltungszustand des jeweiligen Schutzgebiets liefern
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3. Monitoring GVO
Inverkehrbringen von gentechnisch veränderten Organismen (GVO) in die Umwelt
Monitoring (Freisetzungsrichtlinie 2001/18/EG)
→ potenzielle Umweltwirkungen von GVO auf Mensch und Umwelt
→ Prüfung der aktuelle Sicherheitsbewertung der GVO
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3. Monitoring GVO
Konzeption:• Erfassung von funktionellen Zusammenhängen im
Ökosystem• Koordination mit anderen Monitoringprogrammen
Mögliche Indikatoren:• Waldmaus (Apodemus sylvaticus) • Rüsselkäfer (Ceutorhynchus napi und C. Assimilis)• Kleine Perlmuttfalter (Issoria lathonia)
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Quellen
Literatur:Arndt, U./ Nobel, W./ Schweizer, B.; Bioindikatoren; Ulmer, Stuttgart, 1987Kohler, A. / Arndt, U.; Bioindikatoren für Umweltbelastung; Verlag Josef Margraf; Weikersheim, 1992Holler, S. / Schäfers, C. / Sonnenberg, J.; Umweltanalytik und Ökotoxikologie; Springer, Berlin Heidelberg, 1996http://www.bundesverband-beruflicher-naturschutz.de/index.php?id=46http://www.lfu.bayern.de/themenuebergreifend/fachinformationen/umweltindikatoren/indikatorenliste/detail_indikatoren.php?id=11&sub=2http://web.uni-marburg.de/geographie//HPGeo.old/personal/Opp/OS-Referate%20(SS%202002)-Dateien/tillmanns_zeigertiere.pdfhttp://www.lanuv.nrw.de/veroeffentlichungen/sondersam/gewegue2000/art430s14s25.pdfhttp://www.bfn.de/0315_monitoring.htmlhttp://www.bfn.de/0315_biodiv-indikatoren.htmlhttp://www.landespflege.de/aktuelles/standardisierung/droeschm210907.pdfhttp://www.bfn.de/0315_ffh_richtlinie.htmlhttp://www.lutter-leben.de/html/indikatororganismen.htmlhttp://freenet-homepage.de/waldsee.freenet.de/datein/Gewaesserguete.pdfhttp://www.rz.uni-karlsruhe.de/~gh40/Web/lehre/sww_2/swwii_8.pdfhttp://www.limno.biologie.tu-muenchen.de/lehre/material/pdfs/Angewandte%20Limnologie_1.pdf
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Quellen
BilderAbb.1:http://www.kraeuterwelt.at/kraeuter.htmlAbb.2:http://www.ru.ac.za/static/institutes/iwr/ucewq/cultures.phpAbb.3-23,26:Arndt, U./ Nobel, W./ Schweizer, B.; Bioindikatoren; Ulmer, Stuttgart, 1987Abb.24:http://home.howstuffworks.com/insect-hunts.htm/printableAbb.25: http://www.viveaonatural.xunta.es/ES/encina.htmAbb.27:http://www.natur-lexikon.com/Texte/HWG/002/00159-Regenwurm/HWG00159-Regenwurm.htmlAbb.28: http://www.biosicherheit.de/de/sicherheitsforschung/198.doku.html
