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Veröffentlichungen

Autoren: Daniel Dalton, Vanessa Berger, Jessica Fuchs, Gernot Paulus, Stefan Ruess, Ulf Scherling, Klaus Steinbauer, Ilja Sventik 

Status: veröffentlicht

Jahr: 2026

Ausblick: Förderung der Biodiversitätsforschung im Agrarökosystem

Zusammenfassung

Die EU-Biodiversitätsstrategie 2030 erkennt die doppelte Rolle der Landwirte beim Schutz und bei der Beeinflussung der biologischen Vielfalt an. Vor diesem politischen Hintergrund befasst sich das „Horizon Europe“-Projekt „BioMonitor4CAP“ mit der Überwachung der biologischen Vielfalt in Agrarökosystemen und der von Interessengruppen mitgestalteten Politikgestaltung, um im Vorfeld der nächsten Periode der Gemeinsamen Agrarpolitik Perspektiven und Orientierungshilfen zu liefern. Das Projekt integriert ober- und unterirdische Indikatoren – bestäubende Insekten, Feldvögel, Bodenmikrobiota und Landschaftsstruktur –, indem es traditionelle Methoden mit modernsten Instrumenten in einem Netzwerk europäischer Forschungsstandorte kombiniert. In Kärnten werden sechs Standorte in tief- und hochgelegenen Gebieten genutzt, um traditionelle und modernste Arbeitsabläufe zu testen, die auf Feldvögel, bestäubende Insekten, Bodengemeinschaften, Vegetationsflächen und die Landschaftsstruktur ausgerichtet sind. Der Zeitpunkt der Probenahme basiert auf einem Ansatz mit Wachstumsgradtagen (GDD). Die Fachhochschule Kärnten leitet die regionale Umsetzung, die Prüfung der Gerätetauglichkeit, die GDD-Planung sowie Fallstudien zur Fernerkundung und leistet damit einen Beitrag zu systematischen Übersichtsarbeiten, Indikatorrahmenwerken und der Dateninfrastruktur. Eine sozioökonomische Komponente des Projekts bindet Landwirte, Berater und politische Entscheidungsträger durch Fokusgruppen, Co-Creation-Workshops und ein Diskretwahl-Experiment zu Subventionsabwägungen ein, ergänzt durch die Kartierung eines europaweiten Netzwerks von ca. 600 Beobachtungsstellen für Agrobiodiversität. Erste Ergebnisse heben die operative Machbarkeit, ethische Überlegungen und die Kontextabhängigkeit der Methoden hervor; regulatorische und standortspezifische Einschränkungen erforderten adaptive Designs. BioMonitor4CAP fasst die Erkenntnisse zusammen, um ergebnisorientierte Leitlinien für das Monitoring und politische Optionen zu liefern, die die Praktikabilität von Monitoring-Ansätzen mit der Wirksamkeit des Naturschutzes in Einklang bringen. Das Projekt unterstreicht, dass es keine einheitliche Maßnahme gibt, die für alle landwirtschaftlichen Betriebe geeignet ist, sondern dass gemeinsam entwickelte, evidenzbasierte Ansätze die landwirtschaftliche Produktion, die Ergebnisse im Bereich der Biodiversität und die Ziele der Kreislaufwirtschaft für Europa in Einklang bringen können.


Autoren: Wan, Nian-Feng; Fu, Liwan; Dainese, Matteo; Kiær, Lars Pødenphant; Hu, Yue-Qing; Xin, Fengfei; Goulson, Dave; Woodcock, Ben; Vanbergen, Adam; Spurgeon, David; Shen, Siyuan; Scherber, Christoph

Status: veröffentlicht

Jahr: 2025

Pestizide haben negative Auswirkungen auf Nichtzielorganismen | Nature Communications

Zusammenfassung

Pestizide wirken sich auf eine Vielzahl von Nichtzielarten aus und können mit dem weltweiten Verlust an biologischer Vielfalt in Verbindung stehen. Das Ausmaß dieser Gefahr ist bislang nur teilweise bekannt. Wir präsentieren eine Zusammenfassung der Auswirkungen von Pestiziden (Insektizide, Herbizide und Fungizide) auf zahlreiche Nichtzielorganismen über verschiedene trophische Ebenen hinweg, basierend auf 20.212 Effektgrößen aus 1.705 Studien. Bei Nichtzielpflanzen, Tieren (Wirbellosen und Wirbeltieren) sowie Mikroorganismen (Bakterien und Pilzen) zeigen wir negative Auswirkungen auf Wachstum, Fortpflanzung, Verhalten und andere physiologische Biomarker in terrestrischen und aquatischen Systemen. Pestizide, die für bestimmte Taxa entwickelt wurden, wirkten sich negativ auf Nichtzielgruppen aus, z. B. insektizide Neonicotinoide, die Amphibien beeinträchtigen. Negative Auswirkungen waren in gemäßigten Regionen stärker ausgeprägt als in tropischen, zeigten jedoch Übereinstimmungen zwischen aquatischen und terrestrischen Lebensräumen, selbst nach Korrektur um feldrealistische terrestrische und umweltrelevante Expositionsszenarien. Unsere Ergebnisse stellen die Nachhaltigkeit des derzeitigen Pestizideinsatzes in Frage und untermauern die Notwendigkeit verbesserter Risikobewertungen, um Risiken für die Biodiversität und die Ökosysteme zu verringern.


Zusammenfassung

Die Feldüberwachung spielt eine entscheidende Rolle für das Verständnis der Insekten-Dynamik innerhalb von Ökosystemen. Sie erleichtert die Beurteilung der Schädlingsverbreitung, die Bewertung von Bekämpfungsmaßnahmen und die Vorhersage von Schädlingsbefall. Darüber hinaus liefert sie wichtige Informationen zu Bioindikatoren, mit denen sich der Zustand der Biodiversität und der ökologischen Integrität in bestimmten Lebensräumen und Ökosystemen genau einschätzen lässt. Herkömmliche Überwachungssysteme stoßen jedoch auf verschiedene Schwierigkeiten, was zu einer begrenzten zeitlichen und räumlichen Auflösung der gewonnenen Informationen führt. Trotz jüngster Fortschritte bei automatischen Insektenfallen, auch E-Traps genannt, konzentrieren sich die meisten dieser Systeme ausschließlich auf die Untersuchung landwirtschaftlicher Schädlinge, wodurch sie für die Überwachung vielfältiger Insektenpopulationen ungeeignet sind. Um dieses Problem anzugehen, stellen wir das „Field Automatic Insect Recognition (FAIR)“-Gerät vor, ein neuartiges, nicht tödliches Feldinstrument, das auf halbautomatischer Bildaufnahme und Artenbestimmung mittels künstlicher Intelligenz über die iNaturalist-Plattform basiert. Unser Ziel war es, eine automatische, kostengünstige und unspezifische Überwachungslösung zu entwickeln, die hochauflösende Daten zur Bewertung der Insektenvielfalt liefern kann. Während einer 26-tägigen Proof-of-Concept-Evaluierung zeichnete das FAIR-Gerät 24,8 GB Videomaterial auf und identifizierte 431 Individuen aus 9 Ordnungen, 50 Familien und 69 Gattungen. Zwar sind noch Verbesserungen möglich, doch unser Gerät hat sein Potenzial als kostengünstiges, nicht tödliches Instrument zur Überwachung der Insektenvielfalt unter Beweis gestellt. Mit Blick auf die Zukunft sehen wir neue Überwachungssysteme wie E-Fallen als wertvolle Instrumente für die Echtzeit-Insektenüberwachung, die beispiellose Einblicke für die ökologische Forschung und die landwirtschaftliche Praxis bieten.

Autoren: Pedro Cardoso; Miquel A. Arnedo; Nuria Macías-Hernández; William D. Carvalho; José C. Carvalho; Renato Hilário

Status: veröffentlicht

Jahr: 2024

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0307156

Zusammenfassung

Vergleichbare Daten sind für das Verständnis von Mustern der Biodiversität unerlässlich. Während die Bestandsaufnahme von Artengemeinschaften oder Lebensgemeinschaften eine umfassende Probenahme erfordert, konzentriert sich die Überwachung auf möglichst wenige Komponenten, um Veränderungen festzustellen. Die Quantifizierung von Arten, ihrer Evolutionsgeschichte und ihrer Wechselwirkungen erfordert die Untersuchung von Veränderungen der taxonomischen (TD), phylogenetischen (PD) und funktionellen Vielfalt (FD). Hier schlagen wir eine Methode zur Optimierung von Probenahmeprotokollen für die Bestandsaufnahme und Überwachung von Artengemeinschaften oder Lebensgemeinschaften über diese drei Diversitätsdimensionen hinweg vor, wobei die Probenahmekosten berücksichtigt werden. Als Fallstudien dienten uns iberische Spinnen und Fledermäuse aus dem Amazonasgebiet. Die optimale Kombination von Methoden für die Bestandsaufnahme und Überwachung erforderte jeweils die Optimierung der Akkumulationskurve der α-Diversität und die Minimierung der Differenz zwischen der erfassten und der geschätzten β-Diversität (Verzerrung). Bei den iberischen Spinnen ermöglichte die optimale Kombination für TD, PD und FD die Erfassung von mindestens 50 % der geschätzten Diversität mit 24 Personenstunden Feldarbeit. Die optimale Kombination von sechs Personenstunden ermöglichte es, für alle Dimensionen eine Verzerrung von unter 8 % zu erreichen. Bei den Fledermäusen des Amazonasgebiets war die Erfassung aller 12 Standorte mit Mistnetzen und 0 oder 1 Akustikaufzeichnungsgerät die optimale Kombination für fast alle Diversitätsarten, was zu >89 % der Diversität und <10 % Bias bei etwa einem Drittel der Kosten führte. Nur bei der phylogenetischen α-Artenvielfalt war die beste Lösung weniger eindeutig und umfasste die Erfassung sowohl mit Mistnetzen als auch mit Akustikaufzeichnungsgeräten. Der flächendeckende Einsatz optimierter und standardisierter Erhebungsprotokolle sowie deren regelmäßige Wiederholung werden die weltweite Bestandsaufnahme und Überwachung der Biodiversität grundlegend verbessern. Wir sprechen uns nachdrücklich für die weltweite Einführung von Probenahmeprotokollen sowohl für die Bestandsaufnahme als auch für die Überwachung der taxonomischen, phylogenetischen und funktionellen Diversität aus.


Autoren: Rasmussen, L. V. Grass, I. Mehrabi, Z. Smith, O. M. Bezner-Kerr, R. Blesh, J. Garibaldi, L. A. Isaac, M. E. Kennedy, C. M. Wittman, H. Batary, P. Buchori, D. Cerda, R. Chara, J. Crowder, D. W. Darras, K. DeMaster, K. Garcia, K. Gomez, M. Gonthier, D. Hida

Status: veröffentlicht

Jahr: 2024

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj1914

Zusammenfassung

Die Vereinfachung der Landwirtschaft schreitet auf Kosten vielfältigerer Formen der Landwirtschaft weiter voran. Diese Vereinfachung, beispielsweise in Form intensiv bewirtschafteter Monokulturen, stellt ein Risiko für die Einhaltung sicherer und gerechter Grenzen des Erdsystems dar. Hier haben wir abgeschätzt, wie sich die Diversifizierung der Landwirtschaft gleichzeitig auf soziale und ökologische Ergebnisse auswirkt. Auf der Grundlage von 24 Studien in 11 Ländern mit insgesamt 2.655 landwirtschaftlichen Betrieben zeigen wir, wie fünf Diversifizierungsstrategien mit den Schwerpunkten Viehhaltung, Ackerbau, Böden, Nicht-Ackerpflanzen und Wasserschutz positive soziale (z. B. menschliches Wohlergehen, Erträge und Ernährungssicherheit) und ökologische (z. B. Biodiversität, Ökosystemleistungen und verringerte ökologische Externalitäten) Auswirkungen haben. Wir stellten fest, dass die Anwendung mehrerer Diversifizierungsstrategien zu positiveren Ergebnissen führt als einzelne Bewirtschaftungsstrategien allein. Um diese Vorteile zu realisieren, sind gut konzipierte politische Maßnahmen erforderlich, die Anreize für die gemeinsame Umsetzung mehrerer Diversifizierungsstrategien schaffen.

Zusammenfassung

Die Dynamik der landwirtschaftlichen Biodiversität wurde bislang entweder anhand des sozialen Metabolismus oder mittels einer Analyse der Struktur und Funktion von Landschaften untersucht. In dieser Studie haben wir mithilfe der ELIA-Modellierung beide Methoden kombiniert, um zu verstehen, wie das Zusammenspiel zwischen sozialem Metabolismus und der Struktur und Funktion von Landschaften die Verteilung von Biodiversitätsmustern beeinflussen kann. Wir verwendeten die Energie-Reinvestition (E) als Indikator für den sozialen Metabolismus und die Landschaftsheterogenität (Le) als Indikator für die Struktur-Funktions-Beziehung der Landschaft. Wir schlagen eine Forschungshypothese vor, um Biodiversitätsmuster unter Berücksichtigung von vier verschiedenen Clustern zu analysieren, die anhand hoher oder niedriger E- oder Le-Werte identifiziert wurden. Als Cluster 1 definierten wir E als hoch und Le als niedrig und ordneten ihm natürliche Ökosysteme zu. Von diesen Ökosystemen wird erwartet, dass sie eine hohe Artenhäufigkeit, aber eine geringe Artenvielfalt aufweisen. Als Cluster 2 wurden sowohl E als auch Le als hoch definiert und ihm wurden naturnahe Ökosysteme zugeordnet, in denen sich naturverträgliche Bewirtschaftungssysteme entwickelt haben. In diesen Ökosystemen werden eine hohe Artenhäufigkeit und Artenvielfalt erwartet. Cluster 3 mit niedrigen E- und Le-Werten wurde mit intensiv bewirtschafteten landwirtschaftlichen Flächen in Verbindung gebracht, was auf die Vereinfachung der Landschaft zurückzuführen ist. Hier bestätigen eine geringe Energie-Reinvestition und die Heterogenität der Landschaft, dass die mit der Biodiversität verbundenen Ökosystemleistungen drastisch reduziert wurden. Schließlich bezieht sich Cluster 4 mit niedrigem E-Wert, aber hohem Le-Wert auf intensive Mosaike aus Ackerland und Weideland. In diesem Cluster ist der Artenreichhaltigkeitsindex aufgrund der räumlichen Landschaftsvielfalt hoch, der Artenhäufigkeitsindex jedoch aufgrund der fehlenden Energie-Reinvestition niedrig. Wir bewerten die vorgeschlagene Hypothese zur Biodiversitätsanalyse in der Provinz Qazvin und betonen dabei das Zusammenspiel zwischen Energieverfügbarkeit und Landschaftsheterogenität bei der Gestaltung ökologischer Gemeinschaften. Diese Studie unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses von Biodiversitätsmustern auf räumlicher Ebene und betont die Notwendigkeit interdisziplinärer Forschung, um Herausforderungen im Bereich Naturschutz und Nachhaltigkeit anzugehen. Unser Ansatz wäre besonders dort von großem Nutzen, wo es an Biodiversitätsdaten mangelt.


Zusammenfassung

Spinnen, allgegenwärtige und zahlreich vorkommende Raubtiere in terrestrischen Ökosystemen, leiden oft unter einem ungerechtfertigten negativen Image. Dabei sind diese bemerkenswerten Lebewesen die stillen Helden unserer Ökosysteme und üben einen erheblichen Einfluss aus, indem sie eine Vielzahl von Ökosystemleistungen erbringen, die sowohl für die Zukunft unseres Planeten als auch für das Wohlergehen der Menschen von entscheidender Bedeutung sind. Hier befassen wir uns mit dem vielfältigen Spektrum der Ökosystemleistungen, die Spinnen bieten, und ihrem Potenzial, naturbasierte Lösungen anzuregen oder direkt bereitzustellen. Zu den Versorgungsleistungen zählen die vielseitige Nutzung seidenähnlicher Materialien, die Inspiration für biomimetische Technologien, aus Gift gewonnene Medikamente, biologische Insektizide, die umweltfreundliche Alternativen zu synthetischen Chemikalien bieten, Nahrungsquellen für verschiedene Gemeinschaften weltweit und sogar ihre Rolle als unkonventionelle, aber zunehmend geschätzte Haustiere. Die von Spinnen erbrachten regulierenden Leistungen umfassen entscheidende Rollen bei der Schädlingsbekämpfung in verschiedenen landwirtschaftlichen Umgebungen, der Eindämmung von Krankheiten durch die Verhinderung der Ausbreitung von durch Insekten übertragenen Krankheitserregern sowie der Bekämpfung invasiver Arten. Ebenso umfangreich sind die von Spinnen erbrachten unterstützenden Leistungen, darunter der Nährstoffkreislauf durch den Abbau organischer Substanzen, die Funktion als Nahrungsquelle oder die Schaffung von Lebensräumen für andere Organismen. Über ihre greifbaren Beiträge hinaus stellen Spinnen weltweit ein bedeutendes kulturelles und spirituelles Erbe dar und sind fester Bestandteil vieler traditioneller Heilpraktiken. Sie inspirieren die zeitgenössische Kultur, bieten pädagogischen Wert, dienen als Modelle für wissenschaftliche Entdeckungen, tragen zur Verbesserung der psychischen Gesundheit bei, wecken ein Gefühl der Verbundenheit mit dem Ort und werden häufig zur Überwachung der Biodiversität und der Gesundheit von Ökosystemen eingesetzt. Um den Weg für zukünftige Forschung zu ebnen, präsentieren wir einen Fahrplan zur Erforschung der Ökosystemleistungen von Spinnen. Während viele dieser Leistungen bereits gut etabliert und aus verschiedenen Perspektiven untersucht sind, bergen andere noch ungenutztes Potenzial. Indem sie das nutzen, was die Natur von Natur aus bereitstellt, bieten diese naturbasierten Lösungen Wege zur Bewältigung von Herausforderungen wie dem Verlust der Artenvielfalt und gesellschaftlichen Bedürfnissen. Durch die Wiederherstellung, Erhaltung oder Nachahmung natürlicher Prozesse von Spinnen können wir wesentliche Ökosystemleistungen verbessern oder bereitstellen und so das volle Potenzial der Spinnen und das komplexe Geflecht der Vorteile, die sie unserer Welt bieten, ausschöpfen.

Zusammenfassung

  1. Der jüngste Rückgang der Artenvielfalt erfordert Maßnahmen in verschiedenen Sektoren, darunter auch in der Landwirtschaft. Besonders akut ist die Lage bei den Arthropoden, einer artenreichen Gruppe, die wichtige Ökosystemleistungen erbringt. Um den negativen Folgen der Intensivierung der Landwirtschaft entgegenzuwirken, kann die Schaffung einer weniger feindlichen landwirtschaftlichen „Matrix“ durch den Anbau von Mischkulturen den Schaden für Arthropoden verringern, ohne dass dabei Ertragsverluste entstehen.
  2. Während Experimente zur Artenvielfalt auf Grünland positive Auswirkungen der pflanzlichen Artenvielfalt auf Arthropoden zeigten, fehlen bisher Experimente, bei denen die Anbaudiversität und der Einsatz von Agrochemikalien manipuliert wurden, um Arthropoden zu untersuchen.
  3. Hier haben wir die Pflanzenvielfalt (1–3 Arten, Brache), die Kulturpflanzenarten (Weizen, Ackerbohne, Leinsamen und Raps) sowie den Einsatz von Agrochemikalien (hoch vs. niedrig) experimentell variiert und die Reaktionen der Arthropoden-Artenvielfalt untersucht. Wir untersuchten, ob die Reaktionen der Arthropoden durch die Anbaudiversität, die Mischungen und die Bewirtschaftung beeinflusst wurden. Zusätzlich haben wir die Pflanzenbiomasse gemessen.
  4. Die Pflanzenbiomasse stieg bei hoher Einsatzintensität mit zunehmender Pflanzenvielfalt an, während bei geringer Bewirtschaftungsintensität die Biomasse in Mischkulturen mit zwei Arten am höchsten war.
  5. Eine zunehmende Pflanzenvielfalt wirkte sich sowohl bei geringer als auch bei hoher Einsatzintensität positiv auf die Häufigkeit und Vielfalt der Arthropoden aus. Pflanzenmischungen, die Ackerbohnen, Leinsamen oder Raps enthielten, wiesen eine besonders hohe Arthropodenvielfalt auf.
  6. Massenblühende Pflanzen zogen mehr Arthropoden an als Hülsenfrüchte oder Getreide. Die Integration von Mischkulturen in landwirtschaftliche Systeme könnte die Anzahl der Insektenbesuche an Blüten auf bis zu 1,5 Millionen pro Hektar erhöhen und damit wahrscheinlich auch die Ökosystemleistungen der Bestäubung und Schädlingsbekämpfung fördern.
  7. Die Komplexität des Netzwerks der Blütenbesucher nahm in Mischkulturen mit Leinsamen und Ackerbohnen sowie bei Bewirtschaftung mit geringem Einsatz zu.
  8. Mischkulturen können dem Rückgang der Insektenpopulationen auf landwirtschaftlichen Flächen entgegenwirken, indem sie einen vorteilhaften Lebensraum schaffen, ohne dabei den Ernteertrag zu beeinträchtigen.