Signale aus der Natur - Baden

Transcripción

Signale aus der Natur
L Von der Biologischen zur Medienübergreifenden Umweltbeobachtung in Baden-Württemberg
Herausgeber
LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
Postfach 10 01 63, 76231 Karlsruhe, www.lubw.baden-wuerttemberg.de
Redaktion
Ruth Baumann, Dr. Harald Gebhardt, Dr. Kai-Achim Höpker, Dr. Michael Marten
Bearbeitung
Referat Medienübergreifende Umweltbeobachtung, Klimawandel:
Ruth Baumann, Dagmar Berberich, Dr. Karin Deventer (bis 2005), Dr. Harald Gebhardt
(Stv. Referatsleitung), Dr. Kai-Achim Höpker (Referatsleitung), Dr. Michael Marten,
Thomas Mayer, Dr. Andreas Prüeß, Kay Rahtkens, Daniel Schulz-Engler, Dr. Theo von der Trenck, Biologisches Labor: Thi-Tam Dao Trong, Elke Dresel, Sandra Dezenter, Susanne Eckert, Katja
Kramer, Lothar Kitt (bis 2011), Dr. Uwe Matthias (Laborleitung), Gudrun Meyer-Jetter,
Dr. Irene Tesseraux, Dagmar Volk-Latchin, Jutta Wolf-Walter, Dr. Jürgen Zipperle (Laborleitung
bis 2010), Ursula Zipf (bis 2012)
TextBearbeitung ÖkoMedia GmbH / Ökonsult GbR
und gestaltung
Bezug
Diese Broschüre ist gedruckt oder als Download im pdf-Format kostenlos erhältlich bei der LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg, Postfach 100163, 76231 Karlsruhe unter: http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/6638
ISBN
978-3-88251-360-8
StanD
Januar 2013
Bildnachweis
Titelbild: LUBW/Th. Weiss (pixelio.de)
S. 04_1: S. Springer (pixelio.de); S. 05_2: M. Witschel, _3: S. Schi (pixelio.de); S. 08_2: R. Lodzig;
S. 09_1: J. Winkler, _2: W. Thielicke; S 10_1: W. Hennegriff, _2: S. Springer (pixelio.de),
_3: W. Hennegriff; S. 11_1: J. Gathany, _2: Wikipedia; S. 13_1: M. Hassler, _2: H. Zell;
S. 14_3 M. Marten; S. 15_1 M. Marten; S. 16_2 und _3 M. Marten; S. 18_3: shutterstock;
S. 19_1: LK Böblingen, _2: LK Böblingen; S. 20_1: NJ. Stapper, _2: NJ. Stapper, _3: NJ. Stapper;
S. 21_1: NJ. Stapper, _2: NJ. Stapper; S. 22_1: shutterstock, _2: E. Spiegelhalter STG;
S. 24_1: shutterstock; S. 28_1: D. Russell, _3: D. Russell; S. 30_2: O. Ehrmann;
S. 31_1: O. Ehrmann; S. 32_3: H. Heuer-Klug, S. 34_3: shutterstock; S. 36_2: M. Witschel,
_3: S. Schi (pixelio.de); S. 37_2: M. Witschel; S. 38_1: M. Witschel, _3: ÖkoMedia; S. 40_1: R. Lodzig,
_2: B. Zoller, _3: B. Zoller; S. 41_2: shutterstock; S. 46_1: Th. von der Trenck; _2: BASF, _3: M. Ströck; S. 47_1: W. Thielicke, _2: shutterstock; S. 48_1: R. Sturm (pixelio.de), _2: BMU,
_3: shutterstock; S. 49_2: J. Winkler; restliche Bilder: LUBW.
Druck
Gedruckt: Klimaneutral auf Recyclingpapier
Nachdruck – auch auszugsweise – ist nur mit Zustimmung des Herausgebers unter Quellenangabe
und Überlassung von Belegexemplaren gestattet.
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Signale 2013
© LUBW
Vorwort
Mit den „Signalen aus der Natur“ stellt die
der Meteorologen wissen wir, dass sich das Kli-
LUBW ausgewählte Ergebnisse aus nahezu
ma ändert. Aber erst durch die Dauerbeob-
drei Dekaden Tätigkeit der „Medienübergrei-
achtungen der MUB erkennen wir, dass die
fenden Umweltbeobachtung (MUB)“ vor.
Natur bei uns im Land auf die Klimaverände-
Hervorgegangen aus dem früheren „Immis-
rungen bereits reagiert.
sionsökologischen Wirkungskataster Baden-
Die Kombination und Verknüpfung von biolo-
Württemberg“ untersuchen wir heute medien-
gischen und chemisch-physikalischen Ergebnis-
übergreifend verschiedenartige Veränderungen
sen der einzelnen Messnetze der LUBW ergibt
in der Umwelt. Beispielsweise informiert uns
eine interdisziplinär ausgerichtete, medien-
die landesweite Dauerbeobachtung von Tieren
übergreifende Datenauswertung, mit der zu-
und Pflanzen – sogenannten Bioindikatoren –
sätzliche Informationen und Bewertungen ge-
auf Wald- und Grünlandflächen und an Gewäs-
wonnen werden. Mit der MUB wollen wir die
serstellen über die Belastung und Belastbarkeit
Entwicklung, Belastung und Veränderung der
von Ökosystemen. Die MUB liefert uns wichti-
Umwelt als Ganzes kontinuierlich erfassen.
ge Erkenntnisse zu Verbleib und Auswirkun-
Um es kurz zu sagen, wir müssen wissen, wie
gen von chemischen Stoffen. Auch zentrale zu-
sich Umwelt und Natur entwickeln. Nur dann
kunftsorientierte Fragestellungen, wie die nach
können wir die Landesregierung über die Um-
den Folgen des Klimawandels oder den Aus-
weltsituation fachlich beraten und die Öffent-
wirkungen des Einsatzes neuer Technologien,
lichkeit umfassend informieren.
werden bearbeitet. Die MUB ist damit ein
In den "Signalen aus der Natur" stellen wir ei-
wichtiger Baustein unserer Aufgabe, das Le-
ne Auswahl an Ergebnissen aus der MUB vor.
bensumfeld der Menschen in Baden-Württem-
Sie soll die große Bandbreite und vielseitige
berg zu untersuchen und zu bewerten.
Anwendbarkeit der MUB als einem modernen
Weiß man denn nicht schon genug, müssen
Instrument der Umweltüberwachung in Baden-
wir immer weiter die Umwelt beobachten?
Württemberg zeigen.
Ganz ohne Zweifel resultieren aus der Um-
Ganz bewusst haben wir uns dabei kurz gefasst
weltschutzpolitik der letzten Jahrzehnte be-
und die Ergebnisse auf den Punkt gebracht.
merkenswerte Erfolge, die sich auch in den
Wir hoffen, Ihnen damit den Einstieg in die
Untersuchungsergebnissen der MUB wider-
komplexen Themen zu erleichtern. Weiterge-
spiegeln. Gleichwohl erfährt die Umwelt wei-
hende Informationen mit umfangreicher Dar-
ter Veränderungen. So werden fast täglich neue
stellung der Untersuchungen finden Sie im In-
Stoffe synthetisiert und in die Umwelt entlas-
ternetangebot der LUBW (www.lubw.
sen, deren Umweltwirkungen im Labor nur be-
baden-wuerttemberg.de/servlet/is/2884/).
grenzt abgeschätzt werden können. Viele Stoffe
akkumulieren und wirken über lange Zeiträume in der Umwelt. Hier müssen wir weiter be-
Margareta Barth
obachten. Die Bedeutung von Langzeitunter-
Präsidentin der Landesanstalt für
suchungen wird nicht zuletzt beim Klimawan-
Umwelt, Messungen und Naturschutz
del deutlich. Anhand der Langzeitmessungen
Baden-Württemberg
© LUBW
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V o rw o rt
Margareta Barth, Präsidentin der LUBW 3
Zu s a m m e n fa ssung
Ergebnisse auf einen Blick
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E i n f ühr u n g
Die Umwelt unter der Lupe
8
klima
Klimaveränderung wandelt Umwelt und Natur im Land
10
Blütenpflanzen reagieren auf den Klimawandel
12
Fliehen Wassertiere vor zunehmender Wärme?
14
wa s s e r
Alles im Fluss: Ausbreitung gebietsfremder Wassertiere
16
Teeröle im Grundwasser jetzt besser zu bewerten
18
luft
4
Bessere Luft lässt Flechten gedeihen
20
Buchenblätter: mehr Stickstoff, weniger Schadstoffe
22
Der Regen ist nur noch halb so sauer
24
Gesundheitsrisiko durch Bioaerosole?
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B od e n
Springschwänze reagieren auf Umweltveränderungen
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Lebensraumqualität von Waldböden verbessert
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pflanzen
Ausbreitung der Allergie auslösenden Beifuß-Ambrosie
32
Keinen transgenen Raps gefunden
34
Pflanzenvielfalt im extensiv genutzten Grünland
36
Wenig Änderung in der Krautschicht des Waldes
38
tiere
Vogeleier spiegeln langlebige Umwelt-Gifte
40
Mit Regenwürmern Schwermetalle bewerten
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m e n s ch
Gefährlich oder nicht – das ist beim Abfall oft die Frage
44
Chancen und Risiken der Nanomaterialien
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Edelmetalle am Straßenrand
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Ergebnisse auf einen Blick
Die Medienübergreifende Umweltbeobachtung BadenWürttemberg (MUB) untersucht und bewertet Veränderungen der Umwelt. Seit fast drei Dekaden wird der
Zustand von Wald-, Grünland- und Fließgewässerökosystemen ermittelt. Die Ergebnisse zeigen die Erfolge der
Umweltpolitik, aber auch kritische Belastungen.
Klimawandel und Klimafolgen
Neue Tiere und Pflanzen
Meteorologische Langzeitdaten belegen eine
Klimawandel und internationale Handelsbezie-
Klimaveränderung für Baden-Württemberg.
hungen können eine Ursache für das Auftreten
Erste Folgen zeichnen sich in der Natur ab.
neuer Tier- und Pflanzenarten in BadenWürttemberg sein.
• Wärme liebende südliche Tier- und Pflanzenarten breiten sich im Land aus. Veränderungen
• Die Allergie auslösende Beifuß-Ambrosie
von Lebensgemeinschaften und die Ausbrei-
breitet sich durch globalen Warenaustausch
tung von Insekten, die als Krankheitsüberträ-
und aufgrund verlängerter Vegetationsperioden
ger fungieren können, werden verfolgt.
in den letzten 20 - 30 Jahren vor allem im
Oberrheingebiet und Stuttgarter Raum aus.
• Wild- und Nutzpflanzen blühen immer frü-
Herkunft der Samen ist importiertes Vogelfut-
her. Offen sind die Auswirkungen auf Blüten-
ter. Die LUBW unterstützt durch Monitoring
bestäuber und deren Nahrungsbeziehungen.
und Beratung bei der Bekämpfung.
• Pflanzen mit ozeanischer Verbreitung, die
• Schiffsverkehr sorgt für Artenveränderungen
wintermildes Klima bevorzugen, nehmen zu.
in Fließgewässern. Arten aus dem Schwarzen
Dies deuten ökologische Bewertungen von
Meer werden in Rhein und Neckar verschleppt
Wald- und Grünlandpflanzen an.
und können sich etablieren. Das LangzeitMonitoring belegt 36 neue Kleintierarten.
• In Gewässern ist erkennbar, dass Wärme liebende wirbellose Tierarten flussaufwärts in
kühlere Bachabschnitte wandern.
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Diese bedrohen seltene und geschützte Arten.
Zusammenfassung
Veränderungen durch • Im Extensiv-Grünland beeinflussen Pflege-
• Der Anbau gentechnisch veränderter Pflan-
chemische Stoffe
maßnahmen den Pflanzenreichtum stärker als
zen ist in Baden-Württemberg nicht erlaubt.
Für Luftschadstoffe wie Schwefeldioxid, Stick-
Stickstoffangebot und Klimawandel. Es wur-
Durch Importe, Freisetzungsversuche sowie
oxide, Schwermetalle und organische Verbin-
de ein schwacher Trend für eine Abnahme
Saatgutkontamination besteht die Gefahr ei-
dungen ergeben sich positive Entwicklungen,
der Nährstoffzahl (Stickstoff) beobachtet.
ner Einschleppung. Gentechnisch veränderter
aber auch weiterhin kritische Belastungen.
Tendenziell erhöhen sich die mittleren Zei-
Raps besitzt ein hohes Verwilderungspoten-
gerwerte für Licht und Temperatur.
zial. Das Rapsmonitoring ergab bisher keinen
• Der Rückgang der Schwefeldioxidemissio-
Nachweis einer Verwilderung im Land.
nen wirkt sich positiv auf Pflanzen und Tiere
• Toxische und schwer abbaubare Organoha-
verschiedener Lebensräume aus. Flechtenar-
logenverbindungen (POPs) wie DDT, DDE,
• Kfz-Abgaskatalysatoren setzen sensibilisie-
ten, die eine bessere Luftqualität indizieren,
HCB und PCB belasten die Umwelt. Verbote
rende und katalytisch wirkende Edelmetalle
nehmen zu. Pflanzenproben aus dem Grün-
und andere Maßnahmen führten zu einem
(Platin, Palladium, Rhodium) frei. Mit expo-
land belegen ebenfalls den Rückgang der
merklichen Rückgang dieser Stoffe in den
nierten Graskulturen wurde der Umweltein-
Schwefeldepositionen.
1980er Jahren. Die Eier des Bioindikators
trag bestimmt. Daraus ergeben sich keine
Wanderfalke weisen aber immer noch hohe
Hinweise für Schäden an Agrarpflanzen. Pla-
• Die Schwermetallbelastung der Böden an
Belastungen auf. Es wurden 93 von 177 weit
tingehalte in der Luft viel befahrener Straßen
den Waldstandorten ist in den letzten 30 Jah-
verbreiteten potenziellen Schadstoffen nach-
liegen weit unterhalb der Auslöseschwelle für
ren erheblich zurückgegangen. Dies zeigen
gewiesen, wie derzeit verwendete nichtchlo-
Atemwegsallergien beim Menschen.
Untersuchungen von Regenwürmern.
rierte Pestizide.
• Anlagen der Abfallwirtschaft und der Inten-
• Hohe Bleigehalte in Waldpflanzen wurden
• Zur Bewertung von Teerölen im Grundwas-
sivtierhaltung können Bioaerosole (u. a.
noch zu Beginn der 1990er Jahre nachgewie-
ser sowie zur Einstufung der Gefährlichkeit
Schimmelpilze, Bakterien, Viren) freisetzen.
sen. Im Zuge des Verbotes von Blei in Kraft-
von Abfällen wurden Verfahren und Untersu-
Für Anwohner können sich Gesundheitsbe-
stoffen sanken die Gehalte in Buchenblättern
chungsmethoden entwickelt.
einträchtigungen ergeben. Neue Messmetho-
zwischen 1986 und 2011 um mehr als 90 Pro-
den und umweltmedizinische Bewertungsver-
zent. Dagegen stieg der Stickstoffgehalt um
Umweltauswirkungen von
durchschnittlich 16 Prozent an.
Technologien
fahren wurden entwickelt.
Beim Einsatz neuer Technologien ist deren
Diese Ergebnisse der Medienübergreifenden
• Die Abnahme toxischer Metalle und
ökotoxikologische Bewertung und ggfs. ein
Umweltbeobachtung sind Beispiele für die
Schwermetalle in Gewässern verbessert die
Umweltmonitoring notwendig. Negative Um-
Erfüllung des Auftrages der LUBW „Beob-
Lebensraumqualität für Fische, Amphibien
weltauswirkungen können erkannt und recht-
achten – Bewerten – Beraten“.
und wirbellose Wassertiere. Eier und Larven
zeitig Gegenmaßnahmen ergriffen werden.
haben höhere Überlebensraten.
Ausführliche Ergebnisse finden sich im Inter• Zum Themenbereich „Nanotechnologie“
netauftritt der LUBW unter dem Stichwort
• Ökologische Zeigerwerte belegen die Stabi-
wurde der wissenschaftliche Sachstand zur
„Medienübergreifende Umweltbeobachtung“.
lität der Krautschicht in den untersuchten
Toxikologie und Ökotoxikologie von Nano-
Wäldern. Die Biodiversität der Krautschicht
materialien in einer Studie zusammengestellt.
hat sich kaum verändert.
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Waldmonitoring
Bioindikator Wanderfalke
Laboruntersuchungen bei der LUBW
Die Umwelt unter der Lupe
Vom Sauren Regen bis zum Klimawandel: Baden-Württembergs Pflanzen- und Tierwelt hat mit wechselnden
Umweltbedingungen zu kämpfen. Seit mehr als 25 Jahren wacht die Medienübergreifende Umweltbeobachtung (MUB) über den „Gesundheitszustand“ von Ökosystemen im Land.
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Medienübergreifend die Umwelt zu beobach-
Wie alles begann
ten heißt: Einzelne Umweltbereiche wie Bo-
In den 1980er Jahren waren Waldsterben, Sau-
den, Wasser und Luft werden nicht getrennt
rer Regen, Luft- und Abwasserverschmutzung
voneinander betrachtet. Die Ergebnisse einzel-
die beherrschenden Umweltthemen. Sie gaben
ner Messnetze werden vielmehr miteinander
den Anlass dafür, 1984 eine landesweite biolo-
verknüpft und in Beziehung zu Veränderungen
gische Umweltbeobachtung aufzubauen, die
in der Natur gesetzt. Das Ziel ist es frühzeitig
zunächst „Immissionsökologisches Wirkungs-
zu erkennen, wie sich die Umwelt verändert
kataster“ genannt wurde. Damals wie heute
und wie sich Belastungen auf Ökosysteme aus-
sind Dauerbeobachtungsstellen in Wäldern, an
wirken.
Fließgewässern und im Grünland Kernstück
Rechtlich basiert die MUB auf Bundes- und
der Strategie. Hier beobachten Fachleute auch
Landesnaturschutzgesetzen sowie auf Vereinba-
mit Hilfe von geeigneten Bioindikatoren, wie
rungen auf europäischer Ebene. Internationale
sich Umwelt und Natur verändern.
Abkommen bzw. Vereinbarungen wie die Rio-
In den ersten Jahren wurde schwerpunktmäßig
Konvention zur biologischen Vielfalt, die Fau-
geprüft, wie die Natur auf Schwefeldioxid,
na-Flora-Habitat Richtlinie oder die Internatio-
Ozon, Stickoxide und Schwermetalle reagiert.
nale Konvention über persistente organische
Später wurde das Untersuchungsprogramm auf
Schadstoffe verpflichten sogar zur Umweltbe-
für Mensch und Tier gesundheitsschädliche,
obachtung und Berichterstattung. In Baden-
langlebige organische Schadstoffe, wie Dioxine,
Württemberg sind die Zielsetzungen und The-
polychlorierte Biphenyle und Pestizide ausge-
menfelder der Umweltbeobachtung in den
dehnt. Damals stellten Experten vielfach hohe
Umweltplänen Baden-Württembergs von
Konzentrationen von Schadstoffen in der Tier-
2000 – 2007 und 2007 – 2012 verankert.
und Pflanzenwelt fest.
Einführung
Weidelgrasexposition - Schwermetallmonitoring
Nanotechnologie - Lotuseffekt
Umweltpolitik zeigt Erfolge
Die hier vorgestellten Untersuchungen machen
signale der natur
Das gewachsene Umweltbewusstsein und die
deutlich, dass die MUB bereits jetzt wichtige
• Signale der Natur aus der Me-
Maßnahmen der Umweltpolitik zeigen auch in
Daten- und Bewertungsgrundlagen zu diesen
dienübergreifenden Umweltbe-
der Natur Erfolge. So belegen biologische Indi-
„neuen“ Themenfeldern liefert.
obachtung unterstützen Natur-
katoren der MUB, z. B. Moose und Flechten
Darauf können Konzeptionen für umweltpoli-
und Umweltschutz.
für viele Regionen Baden-Württembergs über-
tische Programme und Rechtsetzungen sowie
wiegend einen Rückgang der Luftbelastungen.
Vollzugshilfen des Umweltministeriums auf-
Auch andere stoffliche Belastungen, z. B.
bauen.
Jahren positive wie negative
Schwermetalle und einige organische Verbin-
Auch zukünftig werden die existierenden Dau-
Veränderungen in Natur und
dungen, sind in den letzten Jahren tendenziell
erbeobachtungsflächen die Basis für die Me-
Umwelt fest.
in den Ökosystemen zurückgegangen. Diese
dienübergreifende Umweltbeobachtung sein.
positiven Signale aus der Natur sind jedoch
Sowohl als Frühwarnsystem als auch als Er-
kein Grund zur Entwarnung. Weiterhin gilt es
folgskontrolle für Umweltschutz und Umwelt-
der Klimawandel, der Einsatz
altbekannte, aber auch neue Stoffe auf gefähr-
politik. Beispielsweise haben sektorale Maß-
neuer Technologien und Fragen
liche Eigenschaften zu untersuchen.
nahmen zur Senkung der erheblichen Stick-
zum Stoffhaushalt.
• Die MUB stellt seit den 1980er
• Neue Herausforderungen sind stoffbelastungen bisher keinen umfassenden
Ausblick
Erfolg gezeigt. Hier steht eine medienübergrei-
Die Zukunft wird auch von neuen Fragestel-
fende Beobachtung und Bewertung des Stick-
lungen wie den Folgen des Klimawandels oder
stoffs als nächstes an.
den Auswirkungen neuer innovativer Techno-
Handlungsbedarf gibt es überdies beim Klima-
logien (z. B. Gentechnologie, Nanotechnolo-
wandel, der sich bereits in der Natur bemerk-
gie) geprägt sein.
bar macht. Mit der Fortführung des auch in der
Entsprechend hat sich die Umweltbeobach-
Deutschen Anpassungsstrategie geforderten
tung vom „Immissionsökologischen Wirkungs-
Klimabiomonitorings wird die MUB weitere
kataster“ zur Medienübergreifenden Umwelt-
Folgen des Klimawandels diagnostizieren.
beobachtung erweitert mit heute vier
Durch die Betreuung des Forschungspro-
Schwerpunktfeldern:
gramms KLIMOPASS (Klimawandel und mo-
1. W
irkungen von Klimaveränderungen und
dellhafte Anpassung in Baden-Württemberg)
Anpassungen der belebten Umwelt
2. T
oxizität und Anreicherung chemischer Stoffe in der Umwelt
3. W
irkungen des Einsatzes neuer Technologien auf die Umwelt
4. A
nalyse und Bewertung des Stoffhaushaltes
ausgewählter Umweltschadstoffe
sowie die Einbindung in die Entwicklung einer
Strategie zur Anpassung an Folgen des Klimawandels in Baden-Württemberg wird ein vorausschauend planender Ansatz verfolgt. Damit
soll dieser großen Herausforderung begegnen
werden.
KONTAKT
Dr. Kai-Achim Höpker
[email protected]
Dr. Harald Gebhardt
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
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Gefährdung durch Hochwasser
Starkniederschläge können zunehmen
Extremereignis Hagel
Klimaveränderung wandelt
Umwelt und Natur im Land
Die weltweit zehn wärmsten Jahre seit Beginn der Wetteraufzeichnungen vor rund 130 Jahren lagen alle im
Zeitraum 1998 bis 2012. Auch in Baden-Württemberg
lässt sich der Klimawandel mit zahlreichen Auswirkungen auf Mensch und Natur beobachten. So breiten sich
zunehmend neue Pflanzen- und Tierarten aus.
10
Es wird wärmer
Mitte des Jahrhunderts sollen die Jahresmittel-
Schon leichte Erhöhungen der
In Baden-Württemberg ist die Jahresmitteltem-
temperaturen um weitere 0,8 °C bis 1,7 °C stei-
Jahresmitteltemperatur haben
peratur von Beginn der Messungen Anfang des
gen, wenn es nicht gelingt, die Treibhausgas-
Folgen für Mensch und Um-
20. Jahrhunderts von rund 8 °C auf Werte um
emissionen ausreichend zu begrenzen.
welt. Ziel des Klimaschutzes
9 °C gestiegen. Auch wenn es zwischendurch
ist, die globale Temperaturer-
wieder kühlere Jahre gibt, der langfristige Trend
Die Natur wandelt sich mit
höhung langfristig auf 2 °C
bleibt: Die Temperaturen steigen. Gab es in
Wie sich das Klima verändert, nehmen wir
über dem vorindustriellen Ni-
Karlsruhe in den 1880er bis 1900er Jahren im
hauptsächlich bei zunehmenden Extremereig-
veau zu begrenzen.
Mittel ca. 40 Sommertage (T > 25 °C), so liegen
nissen wie Hitzesommer, Hochwasser oder
wir heute bei rund 60 Sommertagen. Bis zur
Starkniederschläge wahr. Doch der Klimawan-
Mitte des Jahrhunderts wird mit etwa 80 Tagen
del macht sich in der Natur bereits im Kleinen
gerechnet. Die Winter sind generell milder ge-
bemerkbar. Die LUBW konnte in regionalen
worden, die Anzahl der Frosttage hat sich ver-
Untersuchungen und Forschungsprogrammen
ringert. Zudem haben die Höchstniederschläge
der „Medienübergreifenden Umweltbeobach-
im Winter regional unterschiedlich bis zu 35
tung (MUB)“ schon früh beobachten, dass sich
Prozent zugenommen, ebenso die Hochwasser-
die Natur in Baden-Württemberg schnell verän-
ereignisse in den letzten 30 Jahren. Das Klima
dert hat. Beispielsweise haben sich mediterrane
in Baden-Württemberg hat sich geändert und
Insektenarten in den letzten 20 Jahren ausge-
wird sich voraussichtlich weiter wandeln.
breitet. Unter den Neuankömmlingen sind
Laut Klimaprojektionen werden die Durch-
krankheitsübertragende Insekten wie Tigermos-
schnittstemperaturen weiter zunehmen. Bis
kito und Sandmücke. Auch die Wärme lieben-
Signale 2013
© LUBW
klima
Tigermoskito als Krankheitsüberträger
Einwanderer Feuerlibelle
jahresmitteltemperaturen in baden-württemberg (1901 - 2012)
signale Aus der natur
• Der Klimawandel ist auch in
10,5
Baden-Württemberg nachweis-
10,0
bar.
9,5
Temperatur °C
9,0
• Die Sommer- und Hitzetage
8,5
haben zugenommen, die Frost-
8,0
und Eistage wurden weniger.
7,5
7,0
• Neue Wärme liebende Tier-
6,5
und Pflanzenarten breiten sich
6,0
5,5
1900
Lineare Regression
1910
1920
1930
1940
30 jähriger gleitender Mittelwert
1950
1960
1970
1980
aus.
1990
2000
2010
• Strategien zur Anpassung müsEntwicklung der Jahresmitteltemperaturen in Baden-Württemberg (Daten DWD 2013)
sen für viele Lebensbereiche
des Menschen gefunden wer-
den Zecken breiten sich weiter aus. Bei vielen
notwendigen Anpassungsmaßnahmen in den
den.
Pflanzen haben sich die Wachstums- und Ent-
Vordergrund. Bei diesen Fragen ist es wichtig,
wicklungsvorgänge auffallend verändert: Kultur-
nicht nur einzelne Sektoren zu betrachten, son-
pflanzen wie der Apfel aber auch viele Wild-
dern interdisziplinär zu arbeiten. Seit 2001 be-
pflanzen blühen heute früher. Wärme liebende
treut die LUBW interdisziplinär ausgerichtete
Pflanzen wie Hirse oder Götterbaum nehmen
Forschungsprogramme des Umweltministeri-
in unseren Breiten zu. Es wird auch die Aus-
ums Baden-Württemberg zum Klimawandel.
breitung gebietsfremder Wildkräuter, wie z. B.
Mit dem Verbundprojekt KLARA (Klimawan-
die Beifuß-Ambrosie begünstigt, die Allergien
del – Auswirkungen, Risiken, Anpassung; 2001
verursachen kann. Mit dem „Klima-Biomonito-
bis 2005) und dem Programm „Herausforde-
ring“ deckt die MUB eine Empfehlung in der
rung Klimawandel“ (2006 - 2010) wurden ins-
Deutschen Anpassungsstrategie der Bundesre-
besondere die Klimafolgen untersucht. Mit
http://www.lubw.baden-wuerttemberg.de
gierung zum Klimafolgen-Monitoring ab.
dem seit 2010 laufenden Programm KLIMO-
/servlet/is/2908/
WEITERE INFORMATIONEN
Klimafolgen
PASS (Klimawandel und modellhafte Anpas-
UM & LUBW [Hrsg.] (2012): Klimawandel
Anpassung ist notwendig
sung) wird die Forschung nach geeigneten An-
in Baden-Württemberg, Fakten - Folgen -
Der Klimawandel wirkt sich auch auf viele Le-
passungsmaßnahmen intensiviert.
Perspektiven.
bensbereiche des Menschen aus, angefangen
Konsequenterweise wirkt die LUBW im Auf-
bei der menschlichen Gesundheit, über Land-
trag des Umweltministeriums auch an der Ent-
und Forstwirtschaft, Wasserwirtschaft, Touris-
wicklung einer Anpassungsstrategie an die Fol-
mus, Katastrophenschutz bis hin zur Wirtschaft.
gen des Klimawandels für Baden-Württemberg
Neben den Fragen nach den Folgen des Klima-
mit.
/servlet/is/67972/
KONTAKT
Dr. Kai-Achim Höpker
[email protected]
wandels rücken immer stärker auch Fragen nach
© LUBW
Signale 2013
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Apfelblüte bei Gernsbach-Lautenbach
Alter Boskoop in Vollblüte
Bioindikator Apfelblüte
Blütenpflanzen reagieren
auf den Klimawandel
Phänologische Untersuchungen an Pflanzen zeigen, dass
der Klimawandel bei Wild- und Nutzpflanzen zu einem
früheren Blühbeginn im Frühjahr und teilweise zu einem
späteren Blattfall im Herbst, also insgesamt zu einer längeren Vegetationsperiode im Land führt.
Naturphänomene als Klimazeiger
Die Phänologie ist die Lehre
Die Phänologie befasst sich mit den Wachs-
vom jahreszeitlichen Entwick-
tums- und Entwicklungserscheinungen bei
lungsgang bei Pflanzen und
Pflanzen und Tieren. Dabei werden regelmäßig
Tieren.
wiederkehrende biologische Phänomene, so
Blühbeginn des Apfels
genannte phänologische Phasen, beobachtet.
Bei Pflanzen sind dies Beginn der Blattentfaltung, Beginn/Ende der Blüte, Fruchtreife oder
Beginn des Blattfalls. Das Jahr wird in zehn
„phänologische Jahreszeiten“ eingeteilt und als
„phänologische Uhr“ dargestellt. Bei der „doppelten phänologischen Uhr“ werden zwei Zeiträume miteinander verglichen. Klimatisch be-
Höhenabhängige Entwicklung der Apfelblüte im Murgtal
am 23. April 2012 (Daten: LUBW, Grafik: SWR)
dingte Veränderungen in der Natur werden
Klima verändert. Die LUBW verfolgt seit 2007
dadurch verdeutlicht.
den Verlauf der Apfelblüte in einem Beobachtungsgebiet, das von der Oberrheinebene über
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Signale 2013
© LUBW
LUBW untersucht Apfelblüte
das Murgtal bis in die Höhenlagen des Nord-
Der Beginn der Apfelblüte zeigt nach der Ein-
Schwarzwaldes reicht. Mit diesen Untersu-
teilung in phänologische Jahreszeiten den Voll-
chungen beteiligt sie sich an der Aktion „Ap-
frühling an. Beobachtet man die verschiedenen
felblütenland“ der SWR-Fernsehredaktion
Blühstadien beim Apfel über mehrere Jahre,
„planet-wissen“. Hierbei wird in ganz Deutsch-
lässt sich daran dokumentieren, wie sich das
land der Beginn der Apfelblüte dokumentiert.
klima
Reife Äpfel im Herbst
Früchte des Schwarzen Holunders
Doppelte Phänologische UhR
Winter
Winterweizen (Auflaufen)
109
Spätherbst
Stiel-Eiche
(Blattfärbung)
Vollherbst
Stiel-Eiche
(Früchte)
97
14
31
9
36
N
O
S
A
D J
35
43
F
M
A
M
34
31
Vorfrühling
Hasel
(Blüte)
Erstfrühling
Forsythie
(Blüte)
28
J J
35
Frühherbst
23
33
30
8
Vollfrühling
52
Schwarzer
Apfel
Holunder
20
24
(Blüte)
(Früchte)
38
Spätsommer
Frühsommer
Apfel, frühreifend
Schwarzer
(Früchte) Hochsommer Holunder
Sommerlinde
(Blüte)
(Blüte)
Pflanzen blühen früher
Darüber hinaus beobachtet die LUBW die
• Die phänologischen Phasen
phänologischen Phasen bei Wild- und Nutz-
wie Blattaustrieb, Blüte oder
pflanzen im Land. Mithilfe phänologischer Uh-
Fruchtreife treten im Jahresver-
ren konnte festgestellt werden, dass seit den
lauf immer früher ein.
1960er Jahren bei vielen Pflanzen Blattaustrieb,
Blüte und Fruchtreife im Frühling und Som-
• Vor allem in den letzten 20
mer immer früher einsetzen, sie blühen im
Jahren erfolgte eine sprung-
Landesdurchschnitt um bis zu zwei Wochen
hafte Verfrühung.
früher. Bislang ist offen, welche Auswirkungen
dies auf Blütenbestäuber und deren Nahrungsbeziehungen hat. Im Herbst hingegen verspä-
• Der Klimawandel verlängert
die Vegetationsperiode.
ten sich Blattverfärbung und Blattfall. Insgesamt verlängert sich dadurch die Vegetations-
Doppelte phänologische Uhr für den „Nördlichen
Oberrheingraben“ für die Zeiträume 1961 - 1990
(äußerer Ring) und 1991 - 2009 (innerer Ring),
Daten: DWD
periode der Pflanzen. Der Vergleich mit meteo-
14 bis 42 Tage für 1000 Meter
Klimawandel vor allem in den
Höhenunterschied
letzten 20 Jahren
Je nach Witterung erreichte die Apfelblüte die
Die Analyse phänologischer Zeitreihen von
Höhenlagen des Nord-Schwarzwaldes vom
1837 bis 2009 der Station Hohenheim zeigt,
Oberrheintal aus unterschiedlich schnell: Im
dass sich die phänologischen Phasen wie der
Jahr 2007 blühte der höchstgelegene Apfel-
Blütenbeginn schon in früheren Jahrzehnten
baum auf dem Schliffkopf (1043 m ü. N. N.) verschoben haben. So setzt heute die Blüte der
LUBW (2007): Naturschutz-Info 2/2007,
binnen 14 Tagen nach dem Blühbeginn im
Schlehe (Prunus spinosa) 30 Tage und die des
http://www.fachdokumente.lubw.baden-
Oberrheintal. Der Höhengewinn betrug
Schwarzen Holunders (Sambucus nigra) etwa
66 Meter pro Tag. Im Jahr 2008 benötigte
25 Tage früher ein als vor rund 170 Jahren.
die Blüte dagegen für die 923 Meter Höhen-
Doch richtige „Sprünge“ macht die Blüte erst
unterschied insgesamt 42 Tage (Höhengewinn
in den letzten 20 Jahren.
rologischen Daten zeigt, dass der Wandel des
Klimas den früheren Blühbeginn verursacht.
wuerttemberg.de/content/50118/
naturschutz_info_2007_2.pdf
LUBW [Hrsg.] (2010): Die Eintrittsdaten
phänologischer Phasen und ihre Beziehung zu Witterung und Klima (Bearb.:
22 m pro Tag). 2011 dauerte es 35 Tage (26,4 m
Holz, I. et al.).
pro Tag) und 2012 waren es 42 Tage (22 m pro
Tag), bis die Apfelblüte den Schliffkopfgipfel
wuerttemberg.de/servlet/is/91063/
ID Umweltbeobachtung U96-U51-N10.
erreichte. Interessanterweise begann am
3. April 2011 die Apfelblüte zum frühesten
Termin seit Projektstart im Jahr 2007. Im Jahr
2012 startete sie am 10. April. In den Vorjahren
kontakt
Dr. Harald Gebhardt
[email protected]
waren es der 18. April 2010, der 12. April 2009,
der 9. April 2008 und der 12. April 2007.
© LUBW
Signale 2013
13
Iller oberhalb Ulm
Messung an der Nau bei Langenau
Libelle – Pyrrhosoma nymphula
Fliehen Wassertiere vor
zunehmender Wärme?
Die Artenvielfalt in baden-württembergischen Fließgewässern hat zugenommen. Tendenziell wandern auf dem
Gewässerboden lebende Tierarten flussaufwärts in die
kühleren Bäche.
Artenzahl nimmt zu
die Temperatur der Gewässer, so breiten sich
Die LUBW betreibt ein Messnetz an Fließge-
die in den Flüssen lebenden Arten auch auf
Makrozoobenthos ist die Le-
wässern in Baden-Württemberg, um Änderun-
die Bäche aus. Dies konnte an 10 Dauermess-
bensgemeinschaft der kleinen,
gen der Lebensgemeinschaften, z. B. infolge
stellen mit Bach-Charakter nachgewiesen wer-
noch mit bloßem Auge erkenn-
des Klimawandels, zu beobachten. An 30 Dau-
den: Der Anteil der Fluss-Arten hat zwischen
baren wirbellosen Tiere, die in
erbeobachtungsstellen untersucht sie die am
1995 und 2008 im Mittel tendenziell zugenom-
Gewässern das Bodensubstrat
Gewässerboden lebenden wirbellosen Tierar-
men. Der Anteil der Bach-Arten nimmt dage-
besiedeln.
ten (Makrozoobenthos). Von 1995 - 2008 wur-
gen an diesen Probestellen leicht ab. Kleinere
den insgesamt 619 verschiedene Arten gefun-
Fließgewässer können somit zunehmend den
den. Eine Probestelle an der unteren Jagst
biologischen Charakter größerer Fließgewässer
weist mit bisher 197 Arten die höchste Arten-
annehmen.
anzahl auf, während am Rhein unterhalb
Mannheims nur 88 Arten festgestellt wurden.
Noch überwiegen "klassische"
Insgesamt nahm die Anzahl der Arten bis 2005
Bach-Arten
zu, danach wieder leicht ab.
Mehr als 50 Prozent der festgestellten Arten
gehören zu den Insekten, die im Erwachsenen-
14
Signale 2013
© LUBW
Flussaufwärts ist es kühler
stadium an Land leben. Bevor sie ihre Eier im
Durch die Klimaerwärmung verändern sich
Gewässer ablegen, fliegen sie flussaufwärts und
auch die Temperaturverhältnisse der Fließge-
gleichen das durch die Strömung des Gewäs-
wässer. Dies hat Einfluss darauf, wie sich Was-
sers bedingte Abtreiben der Larven aus. Solche
sertiere in den Bächen und Flüssen ausbreiten.
so genannten „Kompensationsflüge“ führen oft
In den höher gelegenen Bächen leben bevor-
kilometerweit Bach aufwärts. Was die Tiere bei
zugt Kälte liebende Tierarten, wohingegen
diesen Flügen zum Anhalten bringt, ist weitge-
Wärme tolerantere Arten eher in Flüssen vor-
hend noch unbekannt. Die mit zunehmender
kommen. Steigt nun durch den Klimawandel
Höhenlage abnehmende Lufttemperatur kann
klima
Eintagsfliege – Siphlonurus croaticus
Wutach oberhalb der Gauchachmündung
Entwicklung der Bach- und Fluss-arten
• Die Fließgewässerlebensgemeinschaften sind artenreicher
20
geworden.
Prozentanteil Arten
16
• Der Klimawandel bringt die
Wärme liebenden Arten dazu,
12
% Bach-Arten
flussaufwärts in die ehemals
% Fluss-Arten
kühleren Bäche zu wandern.
8
4
0
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Prozentanteil Bach- und Fluss-Arten am Makrozoobenthos an 10 Probestellen mit Bach-Charakter
(mit linearem Trend über Jahresmittelwerte aus je vier Beprobungen)
für die Temperatur sensiblen Tiere genauso ein
grund der bevorzugten Temperaturen in ver-
Grund sein wie das Vorhandensein geeigneter
schiedene Kategorien eingestuft werden. Als
Eiablageplätze.
Bioindikatoren zeigen die Tiere an, dass die
Bisher ist die Veränderung hin zu Wärme lie-
Temperaturen an 22 der 30 Dauerbeobach-
benden Fluss-Lebensgemeinschaften ver-
tungsstellen angestiegen sind, bisher allerdings
gleichsweise klein. Noch werden die Bäche
nur an vier Stellen statistisch gesichert. Ver-
überwiegend von "klassischen" Bach-Arten be-
schiedene Gewässer weisen anhand langjähri-
wohnt. Der bisherige Untersuchungszeitraum
ger Messungen der Wassertemperatur auch ei-
ist aber recht kurz. Schreitet die Entwicklung
nen Rückgang der Wärmebelastung auf.
in gleichem Maße fort, werden viele Bach-
Verminderte Kühlwassernutzung und ein ge-
standorte in rund 70 Jahren hinsichtlich der
ringerer Wärmeeintrag durch Abwasser sind
dort lebenden Wassertiere die Grenze vom
ursächlich.
Bach zum Fluss überschreiten.
Makrozoobenthos Trendmonitoring
/servlet/is/56183/
LUBW (2012): Trendbiomonitoring –
Biozönotisches Langzeit-Monitoring in
Gewässern Baden-Württembergs.
Eintagsfliegen als Thermometer
ID Umweltbeobachtung U64-M331
Die Temperatur beeinflusst den gesamten Lebenszyklus von Lebewesen und wirkt sich darauf aus, welcher Lebensraum für sie geeignet
ist und wie schnell sie wachsen. Eintagsfliegen,
KONTAKT
Dr. Michael Marten
[email protected]
Steinfliegen oder Köcherfliegen können auf© LUBW
Signale 2013
15
Frachtschiffe schleppen ungewollt Tiere ein
Kamberkrebs - Orconectes limosus
Wenigborster – Hypania invalida
Alles im Fluss: Ausbreitung
gebietsfremder Wassertiere
Über den Rhein-Main-Donau-Kanal gelangen viele gebietsfremde Tiere in die Flüsse. Mit dem Langzeit-Monitoring der
LUBW konnten 36 dieser Kleintierarten in Baden-Württemberg aufgefunden und in ihrer Ausbreitung dokumentiert
werden. Einheimische Arten wurden nur lokal verdrängt.
Neue Arten aus aller Welt
des Rhein-Main-Donaukanals in unsere Fluss-
Die LUBW untersucht an 30 Dauerbeobach-
gebiete gelangt.
tungsstellen des Messnetzes „Trendbiomonito-
16
ring“ intensiv, wie sich die Lebensgemeinschaft
Vorwiegend Rhein und
(Biozönose) in Bach und Fluss ändert. „Neu-
Neckar betroffen
Neozoa sind neue (neo) Tierar-
bürger“ (Neozoa) kommen zunehmend in eini-
Besonders stark hat sich die Biozönose in
ten (zoa), die früher in hiesigen
gen Flüssen des Landes vor. Diese Neozoa sind
Rhein und Neckar geändert: Hierher gelangen
Ökosystemen nicht vorkamen.
zumeist wirbellose Tiere, die den Gewässerbo-
gebietsfremde Arten aus der unteren Donau
Makrozoobenthos sind kleine
den besiedeln (Makrozoobenthos). Die Wir-
mit dem Ballastwasser der Schiffe über den
wirbellose Tiere, die in Fließge-
bellosen der Gewässer stellen ein wichtiges ar-
Rhein-Main-Donau-Kanal zu uns. Im Zuge der
wässern den Gewässerboden
tenreiches Bindeglied zwischen den Pflanzen
Ladungsaufnahme wird das Ballastwasser abge-
besiedeln.
als Primärproduzenten und den Fischen als
lassen und damit die Neozoa in verschiedenen
Endkonsumenten dar. Viele Arten sind gute
Flusshäfen „angeimpft“. Von dort breiten sich
Indikatoren der ökologischen Qualität der Ge-
die Neozoa auf andere Flussabschnitte aus.
wässer. Die 36 neuen Makrozoobenthos-Arten
Während im Rhein 26 und im Neckar 28 Neo-
der Monitoring-Stellen in Baden-Württemberg
zoa festgestellt wurden, sind es in der oberen,
stammen aus aller Welt: Sieben Arten aus Süd-
nicht schiffbaren Donau in Baden-Württem-
europa/Mittelmeerraum, vier aus Asien, neun
berg nur vier Neozoa-Arten. Auch die Neben-
aus Nordamerika, fünfzehn aus dem Kaspi-
gewässer blieben bisher weitgehend von der
schen und Schwarzen Meer (Pontokaspis) und
Invasion verschont. Dort vorhandene Neozoa
eine Art aus Neuseeland. Vier Arten wurden
sind Arten, die sich im 19. Jahrhundert in
bereits im 19. Jahrhundert nach Deutschland
Deutschland etabliert haben. Dazu gehören
eingeschleppt, andere sind erst nach Eröffnung
die Wandermuschel Dreissena polymorpha, die
Signale 2013
© LUBW
Wasser
Quaggamuschel - Dreissena rostriformis
Probenaufbereitung und Analyse
Spitze Blasenschnecke Physella acuta, die
gammarus villosus und der Stachelflohkrebs Echi-
Signale Aus der Natur:
Neuseeländische Deckelschnecke Potamopyr-
nogammarus ischnus die Oberhand gewonnen. Im
• Massiver Eintrag von Neozoa in
gus antipodarum und der Kamberkrebs Orconec-
Rhein bei Karlsruhe gehörte dagegen bereits
die großen Flüsse führt zum
tes limosus. Dagegen ist z. B. die massiv auftre-
zu Untersuchungsbeginn ein großer Anteil der
Wandel der Lebensgemein-
tende Quaggamuschel (Dreissena rostriformis
Makrozoobenthos-Arten zu den Neozoa.
schaften.
bugensis) erst in den letzten acht Jahren nachge-
Konkurrenzstarke Neozoa wie der Süßwasser-
wiesen worden.
Borstenwurm Hypania invalida und der Große
• Schiffsverkehr sorgt für Trans-
Höckerflohkrebs können massenhaft auftreten.
port der Neozoa über weite
Rasche Ausbreitung
Im Rhein wurden im Laufe der Untersu-
Strecken.
Dank der Langzeitbeobachtung lässt sich ein
chungsjahre Individuenanteile der Neozoa von
charakteristischer Entwicklungsverlauf, entspre-
über 80 Prozent erreicht! Bei Proben am unte-
• Gefahr droht für viele seltene
chend der Entfernung von der Eintragsquelle,
ren Neckar gehörte jedes zweite Tier zu einer
und geschützte Arten, wenn
an verschiedenen Probestellen ablesen. Am
dieser neuen Arten. Weitere in Baden-Würt-
sich die Neozoa auch in den
Restrhein bei Neuenburg zum Beispiel waren
temberg vorkommende Arten sind beispiels-
Zuflüssen von Rhein und zu Beginn des Trendbiomonitorings (1995) nur
weise die Wollhandkrabbe Eriocheir sinensis
Neckar ausbreiten.
der Tiger-Strudelwurm Dugesia tigrina und die
oder der Kalikokrebs Orconectes immunis, die aber
Wandermuschel Dreissena polymorpha anzutref-
im Rahmen dieser Untersuchungen aufgrund
fen. Im Laufe der Zeit haben pontokaspische
ihres eher punktuellen Vorkommens bisher
Arten wie der Große Höckerflohkrebs Dikero-
nicht nachgewiesen wurden.
Probenahmestelle Rhein bei Maxau
40
100
Gesamtartenzahl
% Neozoa-Arten
80
Neozoen und Neophyten
60
20
40
10
20
Prozent Neozoa
Gesamtartenzahl
30
/servlet/is/56168/
LUBW (2012): Trendbiomonitoring
Biozönotisches Langzeit-Monitoring in
Gewässern Baden-Württembergs.
http://www.fachdokumente.lubw.badenwuerttemberg.de/servlet/is/91063/
ID Umweltbeobachtung U64-M331
0
0
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003 2004
2005
2006
2007
2008
KONTAKT
Dr. Michael Marten
Gesamtartenentwicklung und Prozentanteil von Neozoa-Arten mit Trendlinien
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
17
Ehemaliges Gaswerk in Geislingen an der Steige
Untersuchung einer Wasserprobe im Labor
Analyse von Wasserproben vor Ort
Teeröle im Grundwasser
jetzt besser zu bewerten
Unter Mitwirkung der LUBW wurden neue Schadkriterien
für wasserlösliche Teeröl-Komponenten erarbeitet. Bei
Grundwasser-Verunreinigungen mit diesen Schadstoffen
kann dadurch besser bewertet werden, ob eine Sanierung notwendig ist.
18
Altlasten anhand von
im Teer enthaltenen ca. 10 000 Schadstoffe ana-
Leitsubstanzen bewerten
lysieren. Deshalb einigte sich die LAWA nach
Produktionsabfälle aus der Kohlechemie und
umfangreichen Recherchen auf die Untersu-
Verunreinigungen des Grund-
der Erzeugung von Stadtgas sind auch mehr als
chung von 92 prioritären Stoffen.
wassers sind dann geringfügig,
40 Jahre nach der Stilllegung der meisten Gas-
wenn sie nicht ökotoxisch sind
werke immer noch weit verbreitet und bedro-
Schwellen der Verunreinigung
und die Anforderungen der
hen das Grundwasser als Trinkwasser-Ressour-
In der anerkannten Bewertungspraxis gilt die
Trinkwasserverordnung einhal-
ce. Ein Unterausschuss der Bund-Länder-Ar‑
GFS als Maß für eine Grundwasser-Verunreini-
ten.
beitsgemeinschaft Wasser (LAWA) erarbeitete
gung. Sie bildet die Grenze zwischen einer ge-
unter Beteiligung der LUBW 2009/2010 Ge-
ringfügigen Veränderung der chemischen Be-
ringfügigkeitsschwellen (GFS) für Grundwas-
schaffenheit des Grundwassers und einer
serverunreinigungen mit wasserlöslichen Teer-
schädlichen Verunreinigung. Unterhalb der
öl-Inhaltsstoffen. Wenn diese mindestens ein
Schwelle sind, trotz einer Erhöhung gegenüber
Fremdatom wie Stickstoff, Schwefel oder Sau-
regionalen Hintergrundwerten, keine ökotoxi-
erstoff in den ringförmigen Kohlenwasserstoff-
schen Wirkungen zu erwarten. Auch die An-
Molekülen enthalten (NSO-Heterozyklen), er-
forderungen der Trinkwasserverordnung oder
höht sich die Wasserlöslichkeit der Stoffe und
entsprechend abgeleitete Werte werden einge-
verändert sich ihr toxikologisches Profil. Aus
halten.
der erhöhten Löslichkeit kann sich auch eine
Mit den GFS soll das Grundwasser überall für
größere Reichweite und räumliche Verbreitung
den menschlichen Gebrauch als Trinkwasser
im Grundwasserabstrom ergeben: Nur mit un-
nutzbar bleiben und als Lebensraum intakt ge-
verhältnismäßig großem Aufwand lassen sich
halten werden. Sollten bei der Trinkbarkeit
Teer-Kontaminationen in einer Altlast auf alle
und bei den ökotoxikologischen Kriterien un-
Signale 2013
© LUBW
Wasser
Teer im Boden
Sanierung von Altlasten
Geringfügigkeitsschwellen
• Für zwölf Schadstoffe aus Teerölen wurden neue GeringfügigA. Beurteilung der gesundheitlichen/
ästhetischen Wirkung nach
(sinkende Priorität)
1. Grenzwert der TrinkwV
2. in Anlehnung an TrinkwV
B. Beurteilung der ökotoxischen
Wirkung nach
(sinkende Priorität)
1. Umweltqualitätsnorm
2. anderen ökotox. Daten
keitsschwellen (GFS) erarbeitet.
• Damit kann bei Altlasten
Kleinerer Wert
schneller entschieden werden,
ob eine Sanierung notwendig
ja
Wert abgeleitet nach
A.1 oder B.1 ?
nein
nein
ist.
Wert < 0,01 µg/l?
ja
ja
Nachgewiesene
Wirkung < 0,01 µg/l?
nein
GFS = Wert
GFS = 0,01 µg/l
Ableitungsschema für Geringfügigkeitsschwellen (GFS) nach LAWA (2004)
terschiedliche Werte abgeleitet werden, soll
stützen konnte, wurde das Ergebnis mit Hilfe
der niedrigere Wert als GFS festgelegt werden.
des Konzepts der gesundheitlichen Orientie-
Die GFS von Stoffen, die derzeit noch nicht
rungswerte (GOW = Obergrenze des gesund-
abschließend zu bewerten sind, sollen nach un-
heitlichen Vorsorgebereiches) des Umweltbun-
ten auf 0,01 Mikrogramm pro Liter begrenzt
desamtes von 2003 geprüft. Als Ergebnis der
werden.
Recherche und Bewertung der Daten konnten
/servlet/is/1208/
fast alle Substanzen weniger streng bewertet
LUBW (2012): Teeröle im Grundwasser
Zwölf neue GFS-Werte erarbeitet
werden als ursprünglich vorgeschlagen. Für die
jetzt besser bewertbar - Neue bundesweit
Die Experten recherchierten Daten zur öko-
mangels toxikologischer Daten nicht bewertba-
gültige Beurteilungswerte.
und humantoxikologischen Bewertung und zur
ren Stoffe soll weiterhin der Summenwert für
sensorischen Wahrnehmungsschwelle der o. g.
polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe
92 prioritären Stoffe. Nach der Bewertungsvor-
(PAK) gelten, von denen einige Krebs erre-
schrift der LAWA von 2004 konnten für zwölf
gend sind. Damit wird auch hierfür ein ausrei-
ausreichend getestete Stoffe GFS-Werte abge-
chendes Schutzniveau für das Grundwasser-
Dr. Theo von der Trenck
leitet werden. In Fällen, in denen sich eine
Ökosystem und die Trinkwasser-Ressource
[email protected]
GFS nur auf eine ökotoxikologische Bewertung
erreicht.
ID Umweltbeobachtung U12-S02-N11
KONTAKT
© LUBW
Signale 2013
19
Nitrophytische Flechtenarten
Chaenotheca furfuracea
Flechtenbewuchs auf Buchen
Bessere Luft lässt Flechten
gedeihen
Flechten sind wichtige Bioindikatoren für die Luftgüte.
Im Laufe der Jahre nahm die Zahl der verschiedenen
Flechtenarten insgesamt und besonders auch die der
seltenen Arten zu. Dabei hat sich auch die Zahl Wärme
liebender Arten allein zwischen 1996 und 2009 verdoppelt.
20
Flechten zeigen Luftgüte an
als Bioindikatoren an den Wald-Dauerbeob-
Flechten reagieren sehr empfindlich auf Verän-
achtungsflächen (DBF) des Landes von der
Flechten entstehen durch die
derungen der Luftfeuchte und der Luftinhalts-
LUBW kartiert und ausgewertet.
Symbiose eines Pilzes mit ei-
stoffe. Daher untersuchen Wissenschaftler be-
ner Alge.
sonders die auf Baumrinden lebenden Flech-
Flechtenzahlen nehmen zu
ten, wenn sie die Luftqualität und Umweltbe-
Die Zahl der Flechtenarten insgesamt hat an
dingungen an einem Standort bewerten
den Wald-DBF im Laufe der Jahre stetig zuge-
wollen. Die Krustenflechte Lecanora conizaeoi-
nommen. Im Jahr 2009 wurden 171 Flechtenar-
des war in den 1980er Jahren in den vom „Sau-
ten auf nur 30 Flächen kartiert, während es
ren Regen“ besonders betroffenen Gebieten
1996 (2002) lediglich 127 (131) Arten auf je-
oft die einzige Flechte, die nicht nur überleben
weils 60 Flächen waren. Auch die Flechten, die
konnte, sondern sogar durch die schwefelhalti-
gegenüber hohen Stickoxidgehalten in der Luft
gen Niederschläge gefördert wurde. Sie gilt
tolerant sind, die nitrophytischen Flechten, ha-
deshalb als so genannter Säurezeiger. Seit Mitte
ben zugenommen. Seit der Untersuchung in
der 1990er Jahre ist diese Krustenflechte durch
1996 sind aber auch 29 Arten nicht mehr ge-
die Entschwefelung der Abgase in ganz Baden-
funden worden. Demgegenüber ist die Zunah-
Württemberg so stark auf dem Rückzug, dass
me seltener Arten als positive Entwicklung zu
sie an vielen Standorten nicht mehr gefunden
werten. Zehn der neu gefundenen Arten gel-
wurde.
ten als „vom Aussterben bedroht“, eine galt
Seit Mitte der 1980er Jahre werden Flechten
sogar als „ausgestorben oder verschollen“.
Signale 2013
© LUBW
Luft
Zählgitter zur Flechtenerhebung
Xanthoria polycarpa
Flechten-Bonitätsstufen
• Die Zunahme von Flechtenar100
Bonitätsstufe
(Artenzahl*/Wald-DBF)
ten zeigt eine Verbesserung der
Luftqualität im Land.
IV (<5)
Häufigkeit der Bonitätsstufen (%)
80
III (6-12)
60
II (13-20)
Ib (21-30)
40
• Klimawandel hat die Flechtenvielfalt erhöht. Weitere Arten
mit atlantischem oder mediterranem Verbreitungsschwerpunkt werden erwartet.
Ia (>30)
* ohne resistente (säureoder stickstofftolerante)
Arten
20
0
1986
1991
1996
2002
2009
Zeitliche Veränderung der Flechten-Bonitätsstufen von 1986 bis 2009 (30 Wald-Standorte)
Luft meistens besser
KLIMAINDIKATOREN
Mehr Flechtenarten stehen in der Regel für
Flechten reagieren auf Temperatur, mehr noch
eine geringere Schadstoffbelastung der Luft.
aber auf die Luftfeuchtigkeit. Deshalb kommen
Demnach hat sich die Luftqualität an 18 von
zum Beispiel in den kühl-feuchten Höhenla-
30 Standorten im Jahr 2009 gegenüber 2002
gen des Schwarzwaldes naturgemäß mehr Ar-
verbessert. Die Flächen mit den schlechtesten
ten vor, als in den wärmeren, aber auch trocke-
Flechten in Baden-Württemberg
Bonitätsstufen (IV) liegen im Rheintal, im
neren Tieflagen des Rheintales. Im Zuge der
Odenwald und in Stuttgart. Seit 1996 hat sich
Zunahme der Flechtenarten im Land hat sich
die Zahl der Standorte mit der besten Boni-
auch die Zahl atlantischer und mediterraner
LUBW [Hrsg.] (2010): Flechtenerhebung
tätsstufe (Ia) verfünffacht. Standorte mit der
Arten deutlich erhöht. Offen bleibt, ob dies
an Wald-Dauerbeobachtungsflächen in
schlechtesten Bonitätsstufe wurden 2009 erst-
eine ausschließliche Folge des Klimawandels
mals nicht mehr nachgewiesen.
ist.
/servlet/is/56142/
Baden-Württemberg – Kartierung 2009
und Auswertung der Erhebungen von
1986 bis 2009 (Bearb.: Stapper, N. J.).
ID Umweltbeobachtung U51-M312-J09
KONTAKT
Kay Rahtkens
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
21
Bioindikator Buchenblatt
Waldreiches Baden-Württemberg
Buchenwaldstandort bei Bebenhausen
Buchenblätter: mehr Stickstoff, weniger Schadstoffe
Während die mittleren Stickstoffkonzentrationen in Buchenblättern im Wald anstiegen, gingen die Bleigehalte
bei Pflanzenproben aus Wald- und Grünland deutlich
zurück. Bei den Schwefelgehalten zeigt sich für den Wald
kein einheitlicher Trend.
Nähr- und Schadstoffe
den Pflanzen mehr wachstumsfördernder Stick-
Die LUBW untersucht seit 1985 auf Wald-
stoff zur Verfügung. Die drei Standorte mit den
Viele Schadstoffe werden über
Dauerbeobachtungsflächen (DBF) und Grün-
höchsten Werten in 2011 sind: Tauberbischofs-
den Luftpfad eingetragen. Zu-
land-DBF Pflanzenproben auf verschiedene
heim: 32 500 mg N/kg TS; Welzheim: 29 250
nächst verursachten Blei und
Nährstoffe und Schwermetalle. Zunächst wur-
mg N/kg TS; Zwiefalten: 29 150 mg N/kg TS.
Schwefel massive Umweltpro-
den die Proben regelmäßig auf die Schwerme-
Das Plus an Stickstoff kann die Artenzusam-
bleme. Jetzt belasten u. a.
talle Blei, Cadmium, Zink sowie Mangan analy-
mensetzung in nährstoffarmen Ökosystemen
Stickoxide Luft und Lebewe-
siert. Später kamen die Elemente Arsen,
mittel- bis langfristig verändern.
sen.
Antimon, Eisen, Kobalt, Chrom, Kupfer, Nickel, Vanadium, Titan und Quecksilber hinzu.
SCHWEFEL IN BUCHENBLÄTTERN
Ziel ist es, die regionale Immissionsbelastung
Die allgemeine, immissionsbedingte Schwefel-
der Vegetation auf den DBF zu charakterisie-
belastung hat sich im Laufe der 1990er Jahre
ren.
deutlich verringert. Dies ist auf internationale
und nationale Luftreinhaltestrategien sowie
Steigende Stickstoffgehalte
auf den wirtschaftlichen Umbruch in Mittel-
An allen Wald-Standorten sind die Stickstoff-
und Osteuropa zurückzuführen. In Baden-
konzentrationen in Buchenblättern zwischen
Württemberg kann auf den Waldstandorten
der ersten und der letzten Erhebung angestie-
ein geringfügiger Anstieg auf das Niveau Mitte
gen, im Durchschnitt um rund 16 Prozent.
der 1980er Jahre festgestellt werden. Damit er-
Trotz allgemein abnehmender Stickoxidemis-
geben sich andere Verhältnisse als im Grün-
sionen können die immer noch hohen anthro-
land. Dort lässt sich ein Rückgang der Schwe-
pogen bedingten Gehalte in der Luft zu einer
feldepositionen nachweisen.
Anreicherung im Boden führen. Dadurch steht
22
Signale 2013
© LUBW
0,0
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
Pb (mg/kg
TS) TS)
S (mg/kg
2500
2000
3,0
1500
2,0
1000
Luft
500
Buschwindröschen,
Vorbereitung zur Blattanalyse
1,0ein typischer Waldbewohner
0
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
0,0
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
Pb (mg/kg
TS)
N (mg/kg
TS)
Stickstoff in BuchenBlättern
34000
32000
6,0
30000
28000
26000
4,0
24000
22000
20000
2,0
18000
0,0
Mittlere Gehalte und Streubreite von Stickstoff in Buchenblättern (in mg/kg Trockensubstanz, 14 Standorte)
• Die Stickstoffkonzentrationen
stiegen in Buchenblättern in allen Landesteilen an.
• Bleigehalte in den Pflanzen
sind infolge der Einführung
1991
1993
1996
2000
2004
bleifreier Kraftstoffe deutlich
2011
zurückgegangen.
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
Schwefel in BuchenBlättern
• Rückgang der immissionsbeMittlere Gehalte und Streubreite von
Schwefel in Buchenblättern (in mg/kg Trockensubstanz, 14 Standorte)
2500
S (mg/kg
Pb (mg/kg
TS)TS)
Pb (mg/kg TS)
3,0
3,0
2000
Blei in BuchenBlättern
dingten Schwefelkonzentrationen ist im Grünland nachweisbar.
1500
2,02,0
1000
500
1,0
1,0
0
0,00,0 1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
1986
19861988
19881991
19911993
19931996
1996 2000
2000 2004
2004 2011
Blei in BuchenBlättern
N (mg/kg
Pb (mg/kg
TS) TS)
Pb (mg/kg TS)
34000
32000
6,06,0
30000
28000
4,04,0
26000
24000
22000
2,02,0
20000
18000
1991 1993 1996 2000 2004 2011
0,00,0
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
Mittlere Gehalte und Streubreite von Blei in
Buchenblättern (in mg/kg Trockensubstanz,
14 Standorte)
Monitoring Waldökosysteme
http://www.lubw.baden-wuerttemberg.
de/servlet/is/56449/
LUBW [Hrsg.] (2009): Analyse der Vegetationsentwicklung im Wald von 1985 bis
2500
Weniger Blei
2500
2007 (Bearb.: Holz, I. et al.).
S (mg/kg TS)
S (mg/kg TS)
2000
Zwischen
ab. Die Bleigehalte in den Buchenblättern sind
2000 1988 und 2011 ging der Bleigehalt in
1500
den Pflanzenproben
der Wald-DBF stark zuan allen Standorten um über 90 Prozent zu1500
1000
rück.1000
Anfang der 1990er Jahre wurden noch
rückgegangen. Vielfach liegen die Werte 2011
500
hohe 500
Konzentrationen dieses Schwermetalls in jetzt unterhalb der Bestimmungsgrenze. Dies
0
den Pflanzen
nachgewiesen.
Danach
sanken
war in den 1980er und 1990er Jahren nicht der
0 1986
1988 1991 1993
1996
2000 2004 2011
1986 1988 1991 1993 1996 2000 2004 2011
die Immissionsbelastungen aufgrund des Ver-
Fall.
ID Umweltbeobachtung U51-M32-J08.
KONTAKT
Dr. Jürgen Zipperle
[email protected]
botes von Blei in Kraftstoffen kontinuierlich
g TS)
/kg TS)
34000
34000
32000
32000
30000
28000
30000
© LUBW
Signale 2013
23
Saurer Regen beeinträchtigt Ökosysteme
Versauerter Bach im Schwarzwald
pH-Wert-Messung von Bachwasser
Der Regen ist nur noch
halb so sauer
Die durch den „Sauren Regen" verursachten Umweltschäden sind dank umfassender Luftreinhaltemaßnahmen seit Mitte der 1980er Jahre deutlich zurückgegangen. Böden und Gewässer sind heute viel weniger von
der Versauerung betroffen.
Versauerung von Böden und
Säureeinträge werden vor allem durch weiter-
Gewässern
hin hohe Stickstoffemissionen aus Verkehr, In-
Die Versauerung der Umwelt war in den
dustrie und Landwirtschaft verursacht.
Der pH-Wert ist ein Maß für
1980er und 1990er Jahren eines der großen
den Säuregehalt einer wässri-
Umweltthemen. Deshalb wurden Ursachen
Fröschen und Forellen geht es
gen Lösung. Je saurer eine Lö-
und Ausmaß der atmosphärischen Säureeinträ-
besser
sung, umso niedriger ist der
ge und ihre Auswirkungen auf Organismen er-
In den 1980er Jahren schadete die anthropoge-
Wert. Aluminium-Toxizität wird
fasst. Die LUBW hat die Ergebnisse landesweit
ne Gewässerversauerung den Amphibien, be-
hervorgerufen durch freie Alu-
für besonders versauerungsgefährdete Gebiete
sonders in ohnehin schon von der Natur aus
medienübergreifend ausgewertet. Als Bioindi-
sauren Gewässern. Seit Mitte der 1990er Jahre
eines pH-Wertes von 4,2
katoren für Seen und Flüsse untersuchen die
sind die Schäden, beispielsweise an Laich und
kommt es zu einer verstärkten
Experten Bachforellen, Amphibien und wirbel-
Larven des Grasfrosches, in fast allen unter-
lose Wassertiere (Makrozoobenthos).
suchten Schwarzwaldseen deutlich zurückge-
minium-Ionen
(Al3+).
Mobilisierung von
Unterhalb
Al3+
in Bö-
gangen. Außerdem wurden im Jahr 2012 erst-
den und zum Austrag in Gewässer.
24
Signale 2013
© LUBW
Säureeinträge halbiert
mals wieder in ehemals stark sauren Seen (u. a.
Die atmosphärischen Säureeinträge haben sich
Schurmsee, Kaltenbachsee, Buhlbachsee)
in Baden-Württemberg in den letzten 25 Jah-
wieder Populationen der Erdkröte, der säure-
ren im Mittel von 2,0 auf 1,0 Kilomol Säure-
empfindlichsten Amphibienart, nachgewiesen.
äquivalent je Hektar und Jahr halbiert. In Folge
Auch den Bachforellen in den Fließgewässern
ist der pH-Wert im Niederschlag von pH 4,6
geht es 2012 besser. Heute leben in acht von
bis auf circa pH 5 gestiegen. Hauptsursache da-
elf untersuchten Bächen in den versauerungs-
für sind drastisch verringerte Schwefeldioxid-
gefährdeten Gebieten mehr Bachforellen als in
Emissionen. Die vom Menschen erzeugten
den Jahren bis 1995, meist in einer gesunden
Luft
Säuregeschädigte Bachforelle
Entwicklungsstadien der Bachforelle (vom Ei zum Jungtier)
Mischung alter und junger Fische. Im Kalten-
wirken wird, muss in den Folgejahren unter-
bach im Nordschwarzwald gibt es aufgrund
sucht werden. Die Aluminiumgehalte liegen
• Die Säureeinträge haben sich
von Versauerung keine Bachforellen mehr.
jedoch weit unterhalb der Werte aus der An-
in den letzten 25 Jahren hal-
Auch in den beiden untersuchten Odenwald-
fangszeit der Untersuchungen. Die Verbesse-
biert. Folge: Verbesserung der
bächen (Steinbach, Bärenbach) waren die
rung der Fließgewässersituation wird auch
Lebensraumqualität. Die Stick-
Bachforellenpopulationen in den 1980er
durch die Zunahme von säureempfindlichen
stoffeinträge sind jedoch wei-
Jahren durch Versauerung beeinträchtigt. Bis
Arten des Makrozoobenthos bestätigt. Mit den
terhin zu hoch.
2006 verstärkte sich dieser Trend. Im Untersu-
Befunden aus den Untersuchungen mit Regen-
chungsjahr 2012 hat sich die Bestandssituation
würmern wird ebenso ein Rückgang der Ver-
verbessert.
sauerung in Waldböden belegt.
Besonders toxisch auf Fische wirken Alumini-
• Fisch- und Amphibienbestände
zeigen einen Trend zur Erholung.
um-Ionen, die sich bei niedrigen pH-Werten in
Saure GrundwÄsser eher selten
sauren Böden lösen und nach Starkregen oder
Natürlich saure Böden und anthropogen ver-
während der Schneeschmelze vermehrt in die
stärkt versauerte Grundwässer mit pH-Werten
Grundwässer treten noch ver-
Gewässer gelangen. Im Nordschwarzwald kor-
< 6,5 treten in schwach gepufferten Gebieten im
einzelt im Nordschwarzwald
respondiert bis 2006 die Erholung der Bachfo-
Schwarzwald und Odenwald auf. Diese machen
und im Odenwald auf.
rellenpopulationen mit einer deutlichen Ab-
rund 20 Prozent der Landesfläche aus. Seit Mitte
nahme der Aluminiumgehalte in den Fisch-
der 1990er Jahre wurden extrem niedrige pH-
lebern. Im Jahr 2012 wurde ein Anstieg der
Werte erheblich seltener gemessen. Die Versau-
Aluminiumgehalte in den Fischlebern festge-
erungssituation hat sich damit stabilisiert.
• Anthropogen versauerte
stellt. Ob sich dies auf die Populationen aus-
Al (mg/kg TS)
Metallbelastung von Bachforellen
200
175
150
125
100
75
50
25
0
Mittlere Aluminiumgehalte und deren Minimum-/Maximum-Werte (Spannweite,
Mittelwerte) in Lebern von Bachforellen
(4 Bäche des Nord- und des Mittleren
Schwarzwaldes mit 5 Fischen pro Bach
und Jahr; TS = Trockensubstanz)
Versauerung in Baden-Württemberg
1987
1995
2000
2006
/servlet/is/56177/
2012
LUBW (2010): Bericht zur Versauerung
Entwicklung der Altersstruktur
Individuen pro
200 m Bachlänge
40
30
20
der Umwelt.
Entwicklung der Bachforellenpopulation
im Wälzbach/Nordschwarzwald
juvenil
subadult
adult
juvenil = jugendliche Individuen,
subadult = halbwüchsige Individuen,
adult = erwachsene Individuen
ID Umweltbeobachtung U93-S1-J09
KONTAKT
juvenil
subadult
adult
92 1995 2000 2006 2012
10
Kay Rahtkens
[email protected]
0
1987 1990 1992 1995 2000 2006 2012
© LUBW
Signale 2013
25
Schimmelpilz Aspergillus
Schimmelpilz Cladosporium
Luftprobennahme Schimmelpilze
Gesundheitsrisiko
durch Bioaerosole?
Bioaerosole sind luftgetragene Teilchen biologischer
Herkunft, die zum Beispiel von Abfallverwertungsanlagen frei gesetzt werden können. Um mögliche Gesundheitsrisiken durch Bioaerosole bewerten zu können, müssen Messverfahren entwickelt werden.
Vorkommen und Wirkungen
mit der Entfernung von der Anlage sinkenden
Bioaerosole biologischer Herkunft wie Schim-
Konzentrationen spielen vor allem Allergie-
melpilze, Bakterien und Viren sind natürliche
risiken für die Anwohner eine Rolle. Gesund-
Bestandteile der Luft. Das Größenspektrum
heitsrisiken von Bioaerosolen können bisher
dieser biologischen Teilchen reicht von weni-
nicht quantitativ eingeschätzt werden. Somit
Bioaerosole sind unter ande-
ger als 1 Mikrometer (μm) bis etwa 10 μm.
gibt es keine gesundheitlich begründeten
rem lebende oder tote Mikro-
Bioaerosole sind damit Feinstaub. Vor allem
Grenzwerte. Deshalb wird derzeit eine Richtli-
organismen wie Viren, Bakteri-
Schimmelpilze und Bakterien spielen eine we-
nie zur umweltmedizinischen Bewertung von
en, Pilze/Hefen, Blütenpollen
sentliche Rolle im Stoffkreislauf, beim Abbau
Bioaerosol-Immissionen unter Mitwirkung der
oder Sporen.
organischen Materials.
LUBW erarbeitet.
Gesundheitliche Auswirkungen sind vor allem
26
Signale 2013
© LUBW
bei Beschäftigten in der Kompostierung und
Messverfahren für Bioaerosole
Recyclingwirtschaft sowie in der Intensiv-Land-
Die LUBW ist seit Jahren an der Standardisie-
wirtschaft bekannt. Die Erkrankungen betref-
rung von Messverfahren für Bioaerosole betei-
fen vorwiegend die Atemwege (z. B. „Farmer-
ligt. Seit 2003 nimmt die LUBW mit diesen
lunge“) und reichen von entzündlichen
Verfahren Hintergrundmessungen vorwiegend
Reizsymptomen oder Einschränkungen der
zu Schimmelpilzen vor. Weitere Untersuchun-
Lungenfunktion über Allergien bis hin zu In-
gen werden beispielsweise zur Frage nach Leit-
fektionen.
keimen an bestimmten Anlagentypen der Ab-
Beschwerden über Geruchsbelästigungen in
fall- und Recyclingwirtschaft wie Altpapier,
der Umgebung solcher Anlagen führten zur
Holzverwertung oder Wertstoffsortierung
Frage, ob Bioaerosole auch für die Anwohner
durchgeführt. Ein Projekt, in dem für ausge-
gesundheitliche Folgen haben können. Bei den
wählte Anlagen solche Leitkeime ermittelt
Luft
Schimmelpilz Penicillium
Schimmelpilz Eurotium
werden konnten, hat die LUBW im Frühjahr
Vergleich zum zeitgleich gemessenen Hinter-
2011 abgeschlossen.
grund bewertet werden.
• Anlagen der Abfallwirtschaft
und der Intensivtierhaltung
Starke jahreszeitliche Variation
Leitkeime
können vermehrt Bioaerosole
Die während mehrerer Jahre durchgeführten
Für einige Anlagentypen wurden bereits be-
freisetzen.
Messungen zeigten, dass Schimmelpilzkonzen-
stimmte Leitkeime identifiziert, die typischer-
trationen in den Sommer- und Herbstmonaten
weise bei Prozessen in diesen Anlagen ver-
bis zu drei Größenordnungen höher sein kön-
mehrt vorkommen. So ist zum Beispiel für
Gesundheitsbeeinträchtigun-
nen als im Winter. Weiterhin war zu beobach-
Kompostierungsanlagen die Schimmelpilzart
gen wie Allergien ergeben.
ten, dass diese erhöhte Konzentration in der
Aspergillus fumigatus zu nennen. Bei Tierhal-
Hintergrundluft ganz überwiegend an dem ver-
tungsanlagen ist als Bakterien-Leitkeim Staphy-
• Als Grundlage für die umwelt-
mehrten Auftreten bestimmter Schimmelpilze
lococcus aureus bekannt. Für viele auch neu ent-
medizinische Bewertung wer-
(Gattung Cladosporium) liegt, während andere
stehende Anlagentypen wie im Bereich des
den anlagenspezifische „Leit-
Gattungen und Spezies das ganze Jahr über
Recycling oder der Gewinnung erneuerbarer
keime“ gesucht.
kaum Konzentrationsunterschiede aufweisen.
Energien aus Reststoffen hat die Suche nach
Aufgrund der jahreszeitlichen Variationen kön-
spezifischen und eventuell gesundheitlich rele-
nen Bioaerosolmessungen an Anlagen nur im
vanten Leitparametern für die Beurteilung der
• Für Anwohner können sich
Außenluftbelastung aber erst begonnen.
Konzentrationen von drei Schimmelpilzgattungen
Koloniebildende Einheiten (KBE)/m³
6,0E +3
5,0E +3
4,0E +3
Bioaerosolmonitoring
3,0E +3
/servlet/is/56163/
2,0E +3
LUBW (2011): Monitoring Bioaerosole
1,0E +3
2009/2010.
0
März
Aspergillus
Mai
Juli
Cladosporium
Oktober
Penicillium
KONTAKT
Konzentrationen von drei Schimmelpilzgattungen in der Außenluft an einem Hintergrundmessort (Rheinmessstation Karlsruhe Maxau) an ausgewählten jahreszeitlichen Terminen in 2007 - 2009. Mittelwerte aus
zwei oder drei parallel genommenen 24-Stunden-Proben. Messdaten aus den Jahren 2007 - 2009
Dr. Irene Tesseraux
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
27
Unpigmentierte Springschwänze
Versauerter Waldoberboden
Isotoma tigrina
Springschwänze reagieren
auf Umweltveränderungen
Neben Regenwürmern sind auch Springschwänze wichtig für die Humusbildung. Beide Tiergruppen reagieren
sensibel auf Umweltveränderungen. An den untersuchten Waldstandorten nahm seit Mitte der 1980er Jahre die
Anzahl der Springschwanz-Arten zu.
Bodentiere als Bioindikatoren
mit abnehmender Tendenz (Weinheim,
Eine der individuen- und artenreichsten Tier-
Hausach, Freiburg). Vor allem im Sommer und
gruppen im Boden sind die Springschwänze
Herbst des sehr trockenen Jahres 2003 sind an
(Collembola). An 18 von 1986 bis 2011 unter-
mehr als der Hälfte der Standorte deutlich ge-
suchten Wald-Dauerbeobachtungsflächen
ringere Individuendichten festgestellt worden.
(Wald-DBF) wurden 138 Collembolen-Arten
Die Anzahl der Collembolen-Arten schwankt
Springschwänze (Collembola)
nachgewiesen. Mit ihrer Ernährungsweise spie-
in Abhängigkeit von den standörtlichen Bedin-
sind kleine bis wenige Millime-
len Springschwänze eine große Rolle für die
gungen. Im Laufe der Zeit wurden fast überall
ter große, im Boden lebende
Humusbildung. Mit ökologischen Zeigerwer-
höhere Artenzahlen festgestellt.
Tiere. Sie ernähren sich von ab-
ten der Arten für Temperatur, Säure- und
Die Zunahme von Individuendichten und Ar-
gestorbenem Pflanzenmaterial
Nährstoffzustand der Böden können Rück-
tenzahlen pro Standort deutet auf eine grund-
und Pilzen.
schlüsse auf Umweltveränderungen gezogen
sätzliche Verbesserung der Lebensbedingungen
werden.
in Böden hin, die zwischenzeitliche Abnahme
im Jahr 2003 auf Trockenstress.
MEHR SPRINGSCHWÄNZE
28
Signale 2013
© LUBW
Die Untersuchungsergebnisse weisen Gemein-
SPRINGSCHWÄNZE ZEIGEN RÜCK-
schaften von Springschwänzen mit Individuen-
GANG DER VERSAUERUNG AN
dichten zwischen wenigen tausend und annä-
Zunehmend mildere Winter können zu Ver-
hernd 100 000 Tieren pro Quadratmeter aus.
änderungen der Bodentiergemeinschaften
An vielen Standorten sind die Individuendich-
führen. Jedoch zeigt der häufigkeitsgewichte-
ten 2011 deutlich höher als zu Beginn der Un-
te Wärmeindex für Collembolen im Untersu-
tersuchungsreihen; es gibt auch Probestellen
chungszeitraum noch keine Änderung der Ar-
Boden
Springschwanzextraktion
Ende der Extraktion
Bioindikation mit Springschwänzen
den haben sich für Spring10
schwänze verbessert.
9
8
• Springschwänze haben in 7
3
Arten- und Gesamtzahl zugenommen.
2
1
• Indikatoren belegen den Rück-
0
3
gang der Versauerung der Bö-
2
den.
1
0
3
2
11
09
07
20
20
05
20
03
20
01
20
99
20
19
95
19
97
93
19
19
91
89
19
19
87
0
19
NährstoffIndex
SäureIndex
TemperaturIndex
5-JahresTemperaturmittel
• Die Lebensbedingungen in Bö-
Gewichtete Zeiger-Werte von Collembolen. Mittelwerte aus 18 Wald-DBF von 1986 bis 2011 im Vergleich zur
Lufttemperaturentwicklung. Die Standardabweichung gibt die Streubreite zwischen den Standorten an.
Mittlere Jahreslufttemperatur mit Streubreite über fünf Jahre (Daten DWD)
Bodenfauna Baden-Württemberg
/servlet/is/56185/
LUBW [Hrsg.] (2012): Collembolen an
tengemeinschaft an. Bisher sind allerdings erst
Beginn der Untersuchungsreihe im Mittel der
wenige Wärme liebende Arten in den Wald-
Probestellen an. Damit weist die Bewertung
den-Württemberg (Bearb.: Griegel, A.).
böden nachgewiesen worden.
eine Verringerung des Säuregrades der Wald-
In den 1980er und 1990er Jahren waren auch
böden aus. Auch der Nährstoffindex zeigt ei-
Bodentiere von der natürlichen und anthro-
nen leichten Anstieg in Richtung nährstoffrei-
pogenen „Versauerung“ der Umwelt betroffen.
cher Bodenverhältnisse.
Einige Springschwanz-Arten ertragen Säure-
Wald-Dauerbeobachtungsflächen in Ba-
wuerttemberg.de/servlet/is/91063
LUBW [Hrsg.] (2007): Collembolen an
Wald-Dauerbeobachtungsflächen in
Baden-Württemberg (Bearb.: Balkenhohl,
stress schlechter (acidophobe Arten), andere
B. & D. Russell).
besser (acidophile Arten). Nach wie vor kom-
men in den versauerungsgefährdeten Gebie-
ten des Schwarzwaldes und Odenwaldes
deutlich mehr acidophile (6 bis 9 Arten) als
acidophobe Arten (1 bis 3 Arten) vor. In den
KONTAKT
Dr. Michael Marten
[email protected]
anderen Regionen ist das Verhältnis ausge-
Kay Rahtkens
glichener. Insgesamt steigt der berechnete
[email protected]
Index für die Säurezeiger der Collembolen zu
© LUBW
Signale 2013
29
Bodenprofil mit Regenwurm
Lumbricus castaneus
Regenwurmbestimmung
Lebensraumqualität von
Waldböden verbessert
Die Schwermetallgehalte von Regenwürmern in Waldböden waren in den versauerungsgefährdeten Gebieten
des Schwarzwaldes in den 1980er Jahren deutlich höher
als heute. In diesen Gebieten hat es eine Verbesserung
der Lebensraumqualität gegeben. Der Klimawandel kann
die Regenwurmfauna zukünftig beeinträchtigen.
Bioindikator Regenwurm
958 mg Pb/kg und knapp 30 mg Cd/kg. Zum
Die LUBW untersucht Regenwürmer schon
einen dominieren hier Böden und Ausgangsge-
seit Mitte der 1980er Jahre. Die Bodentiere
steine, die Säuren schlecht abpuffern können.
Gesundheitsschädliche
nehmen Schadstoffe wie Schwermetalle aus
Zum anderen sind in dieser Region die Nie-
Schwermetalle sind unter an-
dem Boden auf. Mit Hilfe der Regenwurmart
derschläge und damit Säureeinträge überdurch-
derem Cadmium, Blei, Chrom,
Lumbricus rubellus wird die Toxizität aktueller
schnittlich hoch.
Quecksilber und Kupfer.
Schwermetallgehalte im Boden bewertet. Die
Für Blei werden auch heute noch die höchsten
Schadstoffe reichern sich jedoch nur in Tieren
Gehalte in den Regenwürmern der versaue-
an, die in sauren und sehr sauren Böden leben,
rungsgefährdeten Gebiete des Schwarzwaldes
da Schwermetalle erst bei niedrigen pH-Werten
und des Odenwaldes gemessen. Diese Werte
in stärkerem Ausmaß verfügbar sind.
liegen in der Regel deutlich niedriger als zu
Beginn der Untersuchungen. Die Bleigehalte
30
Signale 2013
© LUBW
Schwermetalle in Waldböden
dieser Regionen sind nach wie vor um ein Viel-
Die ersten landesweiten Untersuchungen aus
faches höher als in anderen Landesteilen.
den Jahren 1985/1986 zeigten eine große Varia-
In Deutschland gibt es etwa 40 Regenwurmar-
tion an Schwermetallgehalten auf den Wald-
ten. Auf den Wald-DBF kommen durchschnitt-
Dauerbeobachtungsflächen (Wald-DBF). Die
lich nur drei bis fünf Arten vor. Die Regen-
mit Abstand höchsten Blei- und Cadmiumge-
wurmart Lumbricus rubellus lebt überwiegend an
halte enthielten die Regenwürmer im Schwarz-
der Oberfläche. Andere Arten leben aus-
wald und im Odenwald sowie in Teilen des
schließlich im Mineralboden, z. T. in dauerhaf-
Keuperberglandes mit Maximalgehalten von
ten Röhren. Fällt einer der sogenannten ökolo-
Boden
Kokons von Regenwurmarten
Regenwurm bei Kotablage
,,
gischen Typen aus, kann sich mittel- bis lang-
und haben weniger Verluste durch Frost. Dage-
fristig der Boden verdichten. Dies hat starke
gen schaden ihnen die wärmeren und meist
• Die Belastung von Regenwür-
Auswirkungen auf den Boden als Lebensraum.
auch trockeneren Sommer. Schon jetzt haben
mern mit Schwermetallen hat
trockene Standorte eine geringere Regenwurm-
in den 1980er und 1990er Jah-
Trockene Jahre schaden den
population. Besonders ungünstig sind extreme
ren deutlich abgenommen.
Würmern
Sommer wie 2003. Sehr nachteilig wären zwei
Eine Studie im Auftrag der LUBW im Jahr
extrem trockene Jahre in Folge. Dies könnte zu
• Der Klimawandel wird die Re-
2008 ergab, dass sich der Klimawandel auf
einem weitgehenden Ausfall der Regenwürmer
genwurmlebensgemeinschaften
Regenwürmer auswirken kann. Bei milderen
an vielen Standorten führen. Eine Wiederbe-
regional unterschiedlich beein-
Wintern können die Würmer länger aktiv sein
siedelung würde viele Jahre benötigen.
flussen.
BLEIGEHALTE in Regenwürmern
Bodenfauna Baden-Württemberg
/servlet/is/56185/
LUBW [Hrsg.]. (2008): Auswirkungen des
Klimawandels auf die Regenwürmer Baden-Württembergs (Bearb.: Ehrmann, O.).
ID Umweltbeobachtung U13-M315-N08
KONTAKT
Kay Rahtkens
[email protected]
Entwicklung der Bleigehalte in Regenwürmern an 20 Wald-DBF von 1985 - 2010
© LUBW
Signale 2013
31
Beifuß-Ambrosie in Vollblüte
Allergiegefahr durch Ambrosiapollen
Ambrosiapflanze aus Vogelfutter
Ausbreitung der Allergie auslösenden Beifuß-Ambrosie
Der globale Warenaustausch und der Klimawandel fördern Ansiedlung und Ausbreitung gebietsfremder Pflanzenarten wie der Beifuß-Ambrosie. Ihre Pollen können
Allergien und Asthma auslösen.
Gesundheitliche Risiken
häufig als Unkraut in landwirtschaftlichen Kul-
Die Pollen der um 1860 von Nordamerika nach
turen vor. Zudem werden Ambrosiasamen
Deutschland eingeschleppten Beifuß-Ambrosie
durch verunreinigten Kompost und Erdaushub
(Ambrosia artemisiifolia) weisen ein hohes aller-
verbreitet. Der Umschlag von Agrarprodukten
genes Potenzial auf. In Deutschland sind 15,7
sowie der Transport der Samen entlang von
Prozent der Bevölkerung gegenüber Ambrosia-
Verkehrswegen tragen ebenfalls zu einer Ver-
pollen anfällig. Da die Pflanze erst spät im Jahr
breitung der Pflanze bei. Hinzu kommt, dass
Aufgrund von Erfahrungen in
bis zum Frostbeginn blüht, kann sich die Lei-
der Klimawandel zu einer verlängerten Vegeta-
Ländern mit verbreitetem Am-
denszeit für Allergiker erheblich verlängern.
tionsperiode führt. Dies erhöht die Vitalität
brosiaaufkommen verursacht
Andere Pollenallergieauslöser sind zu dieser
und Reproduktivität der Art deutlich. Erst mit
die Pflanze vor allem Heu-
Jahreszeit bereits verblüht. In Norditalien hat
dem Einsetzen von Frösten wird die Samenrei-
schnupfen und Asthma, aber
sich die Pflanze in den letzten 20 Jahren rasch
fung bei der frostempfindlichen Pflanze unter-
auch allergische Hautreaktio-
ausgebreitet und ist inzwischen einer der
bunden. Es ist davon auszugehen, dass sich die
nen.
Hauptauslöser für inhalative Pollenallergien.
Beifuß-Ambrosie in Baden-Württemberg weiter rasant ausbreitet, wenn sie nicht bekämpft
BeifuSS-Ambrosie breitet
wird. Dadurch könnten innerhalb von zehn
sich aus
Jahren Bestandsgrößen und ähnlich hohe Pol-
Die LUBW hat festgestellt, dass sich die Bei-
lenemissionen wie in Norditalien auftreten.
fuß-Ambrosie in Baden-Württemberg in den
32
Signale 2013
© LUBW
letzten beiden Jahrzehnten ausbreitet. Dies
Bekämpfung ist mühsam
hängt hauptsächlich mit der Einfuhr von mit
In Deutschland existiert keine verbindliche
Ambrosiasamen verunreinigtem Vogelfutter zu-
Rechtsgrundlage für die Bekämpfung der Bei-
sammen, u. a. aus Ungarn, Rumänien und
fuß-Ambrosie wie z. B. in der Schweiz. Die Be-
Kroatien. Dort kommt die Beifuß-Ambrosie
kämpfung wird meist freiwillig von kommuna-
pflanzen
Ambrosia als Unkraut in Getreide
Bekämpfung von Jungpflanzen
len und staatlichen Stellen oder von privater
dafür jedoch einer Ausnahmegenehmigung.
Seite vorgenommen. Zur Bekämpfung der Bei-
Neben der Bekämpfung der Pflanzen ist der
• Die Beifuß-Ambrosie breitet
fuß-Ambrosie muss vorrangig die Blühphase
Import von verunreinigtem Tierfutter für Vö-
sich im Land vor allem durch
und der damit verbundene Export der Allergie
gel und Kleinsäuger zu unterbinden.
verunreinigtes Vogelfutter aus.
auslösenden Pollen in die Umwelt verhindert
Die LUBW beobachtet nicht nur die Ausbrei-
werden. Gleichzeitig wird dadurch auch die Sa-
tung der Pflanzen im Land, sondern dokumen-
menbildung unterbunden, die die Ursache für
tiert auch die Erfolge bei der Bekämpfung. So
der Bevölkerung zukünftig ver-
die Ansiedlung und Expansion von Ambrosia-
konnte die Beifuß-Ambrosie beispielsweise auf
mehrt zu erwarten.
pflanzen-Beständen ist. Die Bekämpfung er-
ehemals stark befallenen Flächen im Karlsru-
folgt durch mechanische Maßnahmen wie Aus-
her und Freiburger Raum zurückgedrängt wer-
reißen, Mahd und Umbruch. In einzelnen
den. Zur Information der Öffentlichkeit hat
gen Erfolge und müssen ver-
Fällen werden die Pflanzen auch durch Herbi-
die LUBW eine Meldestelle eingerichtet.
stärkt fortgeführt werden.
Karlsruhe
Karlsruhe
Stuttgart
Stuttgart
Tübingen
Tübingen
• Allergische Reaktionen sind in
• Bekämpfungsmaßnahmen zei-
zide bekämpft. In Siedlungsgebieten bedarf es
Freiburg
ambrosia artemisiifolia fundmeldungen 2007 - 2010
B
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Grundlage: © LGL
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Karlsruhe
Stuttgart
Ambrosia
/servlet/is/26311/
Tübingen
LUBW, LGA, SM & UM (2007): AmbrosiaPflanzen - Ursache für die Zunahme von
Allergien?
Freiburg
ID Umweltbeobachtung U10-U91-N07
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Grundlage: © LGL BW, LUBW
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KONTAKT
Dr. Harald Gebhardt
[email protected]
Vorkommen von Ambrosia
in den Stadt- und Landkreisen
bis 100artemisiifolia
Pflanzen/Fundort
über 100Baden-Württembergs
Pflanzen/Fundort
© LUBW
Signale 2013
33
Rapsfelder bei Geislingen
Raps gehört zu den Kreuzblütengewächsen
Rapsernte
Keinen transgenen Raps
gefunden
Durch Importe, Freisetzungsversuche sowie Saatgutkontaminationen und aufgrund des hohen Verwilderungspotenzials von Raps können sich gentechnisch veränderte
Rapspflanzen auf Ruderal-Standorten ansiedeln. Bisher
wurde in Baden-Württemberg auf diesen Standorten kein
transgener Raps nachgewiesen.
34
Ausbreitung auch ohne Anbau
Auch in Deutschland möglich
Im Jahr 2010 betrug der Anteil von Raps-Sor-
In der Vergangenheit wurden in Deutschland
ten mit gentechnischer Veränderung weltweit
Freisetzungsstudien mit gentechnisch veränder-
Ruderalflächen bezeichnen
22 Prozent der gesamten Rapsanbaufläche. In
tem Raps durchgeführt. Da Rapssamen im Bo-
Standorte mit steinigem,
Deutschland dürfen gentechnisch veränderte
den lange überdauern können, sind auch Jahre
humusarmem Untergrund wie
Rapssorten landwirtschaftlich nicht angebaut
nach einer Freisetzung noch gentechnisch ver-
Kiesplätze, Wegränder oder
werden, jedoch ist der Import von Samen zur
änderte Rapspflanzen in der Umwelt zu finden.
Schutthalden.
Weiterverarbeitung erlaubt. Das Beispiel Japan
Daneben kann konventioneller Raps mit Sa-
zeigt allerdings, dass für gentechnisch veränder-
men von gentechnisch veränderten Rapspflan-
ten Raps Möglichkeiten zur Ausbreitung beste-
zen kontaminiert sein. Nicht zuletzt können
hen. In Ländern wie Japan dürfen transgene
bei der Einfuhr und dem Weitertransport von
Rapssorten nicht angebaut werden, jedoch ist
gentechnisch verändertem Raps Transportver-
der Import erlaubt.
luste auftreten. Möglich ist auch, dass sich gen-
Studien belegen, dass in Japan 90 Prozent des
technisch veränderter Raps mit nicht transge-
Rapses auf Ruderal-Standorten (Straßenränder,
nen Kultur- und Wildarten der Gattung
Schutthalden etc.) sowie in Hafennähe trans-
Brassica kreuzt und mit dem veränderten Erb-
gene Eigenschaften aufweisen.
gut fortpflanzt.
Signale 2013
© LUBW
pflanzen
Rapsaufwuchs an Verladestation
Vorbereitung zur Analyse
Untersuchung im Land
standorte mit Ruderal-
Die LUBW untersuchte im Jahr 2009 gemein-
rapspopulationen 2012
• Bisher wurde kein gentech-
sam mit der Universität Hohenheim die Aus-
nisch veränderter Raps auf breitung von transgenem Raps entlang von
Ruderal-Standorten im Land
Transportwegen in Baden-Württemberg. Vor
gefunden.
allem wurden Hafen- und Industriegebiete so-
(
!
(
!
!
(
(
!
(
!
(
!
wie Bahnstreckenanlagen entlang des Neckars
!
(
(
!
• Besonders die Umschlagplätze
(
!
!
(
(
!
auf das Vorkommen von Raps an Ruderal-
Karlsruhe
und Transportwege von impor-
!
(
(
!
Standorten überprüft. Besonders berücksichtigt
tiertem Rapssamen sind weiter
(
!
(
!
wurden auch Standorte von Ölmühlen, Siloan-
!
(
(Stuttgart
!
(
!
( !
!
(
(
!
lagen und Anlagen landwirtschaftlicher Genos-
(
!
(
!
zu beobachten.
Tübingen
senschaften, da hier Populationen von Ausfallbzw. Ruderalraps am ehesten zu erwarten sind.
Jüngste Untersuchungen in der Schweiz bele-
Freiburg
gen, dass sich transgener Raps ausbreiten und
B
etablieren kann, ohne dass ein Anbau stattgefunden hat. Im Jahr 2012 wurden deswegen in
0
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km
Kooperation mit den unteren Landwirtschaftsbehörden zusätzliche Standorte untersucht.
Probestellen im Rhein-Neckar-Einzugsgebiet
Schnelltests geben
Entwarnung
Weiter beobachten
Die Blattproben können mit Schnelltests auf
Trotzdem sollten die Umschlagplätze und
eine gentechnisch erzeugte Herbizidtoleranz
Transportwege von importiertem Rapssamen
untersucht werden. Die Überprüfung der
weiter beobachtet werden, da Verluste auch
Rapspopulationen auf transgene Eigenschaften
zukünftig nicht ausgeschlossen werden kön-
mittels dieser Schnelltests erwies sich als geeig-
nen. Das Auftauchen von anderen transgenen
nete Screening-Methode. Zusätzlich wurden
Samen im Handel wie beispielsweise gentech-
die Befunde mit molekularbiologischen Me-
nisch verändertem Lein (Linum usitatissmum)
thoden (PCR) überprüft. Weder mit den
zeigt, dass sich das Monitoring von gentech-
Schnelltests noch mit der Methode der PCR
nisch veränderten Pflanzen nicht nur auf Raps
wurden bisher an den beprobten Standorten
beschränken darf.
gentechnisch veränderte Rapspflanzen gefun-
Gentechnisch veränderte Organismen
/servlet/is/56178/
LUBW (2009): Untersuchungen zur Ausbreitung von herbizid-tolerantem Raps
mittels GVO Schnelltests (Bearb.:
Franzaring, J. et al.).
den.
KONTAKT
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
35
Grünlandfläche auf der Schwäbischen Alb
Artenreiches Extensivgrünland
Grünlandpflege durch Schafbeweidung
Pflanzenvielfalt im extensiv
genutzten Grünland
Den größten Einfluss auf den Artenreichtum und die
Diversität der Grünlandvegetation haben Pflegemaßnahmen wie das Mähen und das Entfernen von Büschen.
Wirkungen von Stickstoffemissionen sind eher rückläufig. Auch der Klimawandel wirkt sich bisher kaum aus.
36
Artenreichtum und ökologische
prägt. So haben bodensaure Standorte wie die
Zeigerwerte
DBF Kappelberg, Rohrhardsberg und Rauhe
Die LUBW untersucht seit 25 Jahren Grün-
Wiese wesentlich weniger Arten als die basen-
land-Dauerbeobachtungsflächen (DBF) in Na-
reichen Standorte Hörnekapf, Dellenhäule und
turschutzgebieten. Zentrale Fragen sind: Ändert
Apfelberg. Neben dem Artenreichtum werden
sich die Artenzusammensetzung der Pflanzen-
die ökologischen Zeigerwerte nach Ellenberg
gesellschaften langfristig und welche Faktoren
ausgewertet.
Die ökologischen Zeigerwerte
sind dafür verantwortlich?
klassifizieren mitteleuropäische
Schwerpunkt der Untersuchungen auf den DBF
GroSSer Einfluss der Pflege
Pflanzenarten nach ihrem öko-
bilden vegetationskundliche Aufnahmen an 18
Die mittlere Lichtzahl aller Grünland-DBF liegt
logischen „Verhalten“ und bo-
Standorten. Die meisten Beobachtungsflächen
zwischen 6 (Halbschatten-/Halblichtpflanze)
tanischen Eigenschaften. Um-
liegen im Schwarzwald und auf der Schwäbi-
und 8 (Halblicht-/Volllichtpflanze). Die Licht-
gekehrt lässt sich ein Standort
schen Alb. Vor allem gemähte bzw. beweidete
zahl steigt im Mittel der 13 durchgehend be-
über das Vorkommen be-
Kalk-Halbtrockenrasen und bodensaure Mager-
probten Flächen im Lauf der Untersuchungen
stimmter Pflanzenarten charak-
rasen wurden untersucht. Magerrasen können
signifikant an. Der Grund ist häufig eine Entbu-
terisieren. Für Licht, Tempera-
auf wenigen Quadratmetern bis über 70 ver-
schung und das Pflegen der Säume. Dadurch
tur, Kontinentalität, Reaktion,
schiedene Pflanzenarten aufweisen. Während
nehmen die Deckungsgrade von lichtbedürfti-
Feuchte und Stickstoff sind die
die artenreichen Wiesen lange Zeit als Neben-
gen Arten zu. Pflanzen an offenen, sonnigen
Pflanzen mit Bewertungszah-
produkt einer traditionellen, extensiven Bewirt-
Standorten (hoher L-Wert) haben meist auch
len zwischen 1 und 9 einge-
schaftung entstanden, werden sie heute durch
einen höheren Temperatur-Wert.
stuft.
extensive Nutzung und gezielte Pflegemaßnah-
Die mittleren Temperaturzahlen der einzelnen
men gefördert. Die natürliche Vielfalt ist in den
DBF zwischen 3 (Kühlezeiger) und 6 (Mäßig-
Gründlandgesellschaften unterschiedlich ausge-
wärmezeiger/Wärmezeiger) spiegeln das Stand-
Signale 2013
© LUBW
pflanzen
Konventionelle Grünlandbewirtschaftung
Grünlandflächen prägen das Landschaftsbild
Grünland unter der Lupe
10
den Pflanzenartenreichtum
9
stärker als Stoffeinträge und
Klimawandel.
8
7
6
• An den Grünland-DBF erhöhen sich tendenziell die mittle-
5
ren Licht- und Temperaturwer4
8
te. Die mittleren Kontinentalitäts- und Nährstoffwerte sind
7
rückläufig.
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Dauerbeobachtung Grünlandökosysteme
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88
StickstoffIndex
FeuchteIndex
Kontinentalitäts-Index
LichtIndex
TemperaturIndex
5-Jahrestemperaturmittel
• Pflegemaßnahmen beeinflussen
/servlet/is/56168/
LUBW [Hrsg.] (2008): Vegetationsent-
Gewichtete Ellenberg-Indices im Mittel von 13 Grünland-DBF im Vergleich zum gleitenden
5-Jahrestemperaturmittel. Die Standardabweichung gibt die Streubreite zwischen den
Standorten an. Mittlere Jahreslufttemperatur mit Streubreite über fünf Jahre (Daten DWD)
wicklung im Grünland von 1985 bis 2006
(Bearb.: Holz, I. et al.).
ortspektrum von warmen bis kühlen Standor-
ten mit ozeanischer Verbreitung basiert. Geän-
ten wider. Auffallend sind Trends zur Zunahme
derte mikroklimatische Bedingungen können
der Temperaturzahl z. B. an der DBF Falkenhal-
auch auf das Entfernen von Gehölzen zurück-
de sowie ein leichter Trend zur Abnahme an
zuführen sein (DBF Kaiserberg). Die mittlere
anderen Flächen wie DBF Büchelberg. Im Mit-
Feuchtezahl liegt zwischen 3 (Trockniszeiger)
tel steigen die Temperaturzahlen signifikant
und 7 (Feuchtezeiger). Ebenso wurde ein
leicht an. Die mittlere Kontinentalitätszahl vari-
schwacher Trend für eine Abnahme der Nähr-
iert zwischen 2 (ozeanisch) und 5 (subozea-
stoffzahl (Stickstoff) beobachtet.
nisch/subkontinental). Die Kontinentalitätszahl
ist auf den verschiedenen Standorten überwie-
LUBW (2012): Vegetationsentwicklung an
Grünland-Dauerbeobachtungsflächen in
Baden-Württemberg – Bioindikatoren mit
Zeigerwerten nach Ellenberg für die Jahre
1988 bis 2010.
ID Umweltbeobachtung U51–M31–N10.
KONTAKT
Dr. Michael Marten
[email protected]
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gend gesunken, was auf einer Zunahme der Ar© LUBW
Signale 2013
37
Buchenwaldaspekt
Waldmeister - typischer Vertreter der Krautschicht
Sturmeinwirkung in Buchenbestand
Wenig Änderung in der
Krautschicht des Waldes
Die LUBW untersucht seit den 1980er Jahren die Waldvegetation auf immissions- und auf klimabedingte Veränderungen. Bislang sind Auswirkungen des Klimawandels
kaum feststellbar.
38
Standortfaktoren sind
Ökologische Zeigerwerte
entscheidend
Veränderungen in der Vegetation werden
Repräsentativ für die Naturräume Baden-Würt-
durch die mittleren ökologischen Zeigerwerte
tembergs werden an 21 Wald-Dauerbeobach-
nach Ellenberg beschrieben werden. So wird
tungsflächen (Wald-DBF) langfristig immissi-
die mittlere Lichtzahl der Krautschicht von der
ons- und klimabedingte Veränderungen unter-
Beschattung durch Baum- und Strauchschicht
Das Bestandesklima prägt das
sucht. Buchen-, Eichen-Hainbuchen- und Tan-
bestimmt. Änderungen der mittleren Lichtzahl
bodennahe Klima bis in zwei
nenwälder stehen hierbei im Fokus. Pflanzen-
deuten auf ein verändertes Lichtklima des Be-
Meter Höhe. Das hat beson-
arten und -gesellschaften stellen sich auf die
standes hin. Im Mittel der untersuchten Wald-
ders auf niedrige Gräser und
jeweiligen Standortbedingungen ein. Boden-
DBF ist die Lichtzahl leicht gefallen (Signifi-
Kräuter starke Auswirkungen.
saure Buchenwälder weisen oft eine geringe
kanz 90 %), die Baumbestände sind dichter
Wenn nach Stürmen weniger
Artenzahl und Deckung in der Moos-, Kraut-
geworden (Kronenschluss). Die meisten Wald-
Bäume vorhanden sind, dringt
und Strauchschicht auf. Dagegen haben Ei-
DBF haben eine mittlere Temperaturzahl von
mehr Licht und damit Wärme
chen-Hainbuchen-Wälder an basen- und nähr-
5, typisch für submontane und montane Lagen
auf den Waldboden.
stoffreichen, frischen Standorten häufig eine
in Mitteleuropa. Die Temperaturkennzahlen
sehr ausgeprägte Kraut- und Strauchschicht.
sind in Wärme begünstigten Lagen wie dem
Die Krautvegetation der Waldstandorte ist
Rheintal und dem Bodenseeraum höher. Eine
durch die Baum- und Strauchschicht gegen
klimabedingte Veränderung der Temperatur-
Witterungseinflüsse abgepuffert. Alte Waldbe-
zahl ist weder in Wärme begünstigten Tiefla-
stände können daher ein eigenes Bestandeskli-
gen, noch in Höhenlagen signifikant.
ma ausbilden, das durch Kronenauflichtung
Die Kontinentalitätszahl beschreibt einen kli-
gestört und meist mit einer Zunahme der De-
matischen Gradienten, ansteigend von ozea-
ckung von Strauch- und Krautschicht beant-
nisch bis kontinental. An den Wald-DBF weist
wortet wird.
die Kontinentalitätszahl im Mittel die stärksten
Signale 2013
© LUBW
Pflanzen
Krautschichtaspekt
Licht steuert Pflanzenwachstum
Zeigereigenschaften der Krautschicht
gen die Stabilität der Kraut-
10
schicht der untersuchten Wald-
9
ökosysteme.
8
7
6
• Eindeutige Auswirkungen des
5
Klimawandels auf die Vegetation des Waldbodens sind bis-
4
5
lang nicht feststellbar.
4
3
5
• Geänderte Lichtverhältnisse im
4
Sturmeinwirkung) können ein-
3
zelne Standorte maßgeblich be-
2
einflussen.
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9
7
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9
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9
19
9
5
Bestand (u. a. Auflichtung nach
3
KontinentalitätsIndex
LichtIndex
Temperatur- 5-JahrestemIndex
peraturmittel
• Ökologische Zeigerwerte bele-
Gewichtete Ellenberg-Indices im Mittel von 21 Wald-DBF mit Standardabweichung im Vergleich zum gleitenden 5-Jahrestemperaturmittel. Die Standardabweichung gibt die Streubreite zwischen den Standorten an.
Mittlere Jahreslufttemperatur mit Streubreite über fünf Jahre (Daten DWD)
Veränderungen auf. Mit 95 % Signifikanz wird
Waldökosystemen mit den vergleichsweise lan-
zunehmend ozeanischer Einfluss ausgewiesen.
gen Generationszeiten der Bäume erst bei wei-
Die mittlere Feuchtezahl der meisten Flächen
teren Klimaänderungen zu erwarten.
fällt in die Kategorie 5 (Frischezeiger). Jene für
Dauerbeobachtung Waldökosysteme
/servlet/is/56170/
LUBW [Hrsg.] (2009): Analyse der Vegetationsentwicklung von 1985 bis 2007/
(Bearb.: Holz, I. et al.).
den Säuregrad (Reaktion) und für die Nähr-
VERÄNDERUNGEN DURCH
stoffversorgung (Stickstoff) weisen je nach
EXTREMEREIGNISSE
LUBW (2012): Vegetationsentwicklung an
Standort große Unterschiede auf. Die häufig-
Bisher konnten starke Veränderungen an den
Wald-Dauerbeobachtungsflächen in Ba-
keitsgewichteten und über die 21 Wald-DBF
Wald-DBF nur festgestellt werden, wenn sie
gemittelten Zeigerzahlen für Feuchte, Stickstoff
durch Extremereignisse, wie z. B. Sturmwurf,
1987 bis 2011.
und Reaktion bleiben über die 20 Beobach-
betroffen waren. Sturmwurf bringt veränderte
tungsjahre sehr stabil.
Lichtverhältnisse mit sich. Kraut- und Strauch-
In der Entwicklung der einzelnen Wald-DBF
schicht verändern sich. Dadurch ändert sich in
lassen sich maßgebliche Einflüsse von Immissi-
der Regel nicht nur der Wert für die Lichtzahl,
onen oder des Klimawandels bisher nicht er-
sondern auch die anderen Zeigerwerte.
den-Württemberg – Bioindikation mit Zeigerwerten nach Ellenberg für die Jahre
KONTAKT
Dr. Michael Marten
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kennen. Auch die Biodiversität der Waldbe-
stände ändert sich kaum. Nachhaltige Aus-
[email protected]
wirkungen von Umweltveränderungen sind in
© LUBW
Signale 2013
39
Bioindikator Wanderfalke
Intaktes Gelege des Wanderfalken
Falkenpaar mit Jungen
Vogeleier spiegeln
langlebige Umwelt-Gifte
Der am Ende der Nahrungskette stehende Wanderfalke
ist ein idealer Bioindikator. In seinen Eiern konzentrieren
sich schwer abbaubare Gifte. Was den Greifvogel an den
Rand des Aussterbens brachte, nutzen Wissenschaftler als
Warndienst für Mensch und Umwelt.
40
Polychlorierte Biphenyle (PCB)
Monitoring mit Falkeneiern
abgesammelt werden, auf organische Schadstof-
schädigen als komplexe Mi-
In Vogeleiern spiegelt sich die Belastung der
fe untersuchen. Aus dieser Zusammenarbeit ist
schung nach verschiedenen
Umwelt mit fettlöslichen Schadstoffen, die als
das einzige im terrestrischen Ökosystem durch-
Mechanismen Embryonen, die
langlebig oder persistent bekannt sind. Der Or-
geführte POP-Monitoring in Baden-Württem-
Leber, das Immun- und das
ganismus kann diese nicht abbauen. Zu sol-
berg entstanden.
Hormonsystem.
chen Stoffen gehören die Organohalogen-Ver-
Signale 2013
© LUBW
bindungen, kurz POPs (persistent organic
Pestizid-Belastung gesunken
pollutants) genannt. In Deutschland sind diese
Von 1971 bis 1990 sank die Belastung mit dem
„Dauergifte“ schon seit den 1970er Jahren ver-
Pestizidrückstand DDE. Entsprechend normali-
boten. Seit 2004 werden POPs international
sierte sich der Bruterfolg der Vögel. DDE stört
geächtet (Stockholmer Konvention). Die Ver-
den Kalzium-Stoffwechsel, was zu dünnen, zer-
tragsstaaten sind zur Ergreifung konkreter Maß-
brechlichen Eischalen führt. Der ausbleibende
nahmen verpflichtet. Um die Verbote in terres-
Bruterfolg ist ein Grund für das Aussterben
trischen Ökosystemen zu überwachen, ist das
des Wanderfalken in den meisten Gegenden
Vogelei-Monitoring die Methode der Wahl.
Deutschlands.
Mehr als Meisen, Dohlen und Eulen ist der am
Trotz immer noch kritischer DDE-Gehalte hat
Ende der Nahrungskette stehende Wanderfal-
sich seine Population in Baden-Württemberg
ke mit POPs belastet. Daher ist der Greifvogel
wieder erholt. Andere Chlorpestizide sind auf-
der beste Indikator.
grund der Verbote in den 1970er Jahren heute
Seit 1999 lässt die LUBW abgestorbene Eier,
wesentlich weniger verbreitet und erreichen in
die beim Beringen junger Wanderfalken durch
den Wanderfalkeneiern unter ein Prozent des
ehrenamtlich tätige Vogelschützer des NABU
DDE-Gehaltes.
tiere
Wirkungsbezogene Vogeleianalytik
Wanderfalke im Fokus
PCB und Quecksilber
Entwarnung gegeben werden, 93 weitere Stoffe
Signale Aus der Natur
Trotz des positiven Trends sind die Ergebnisse
wurden nachgewiesen.
•Wanderfalkeneier sind gute des Monitorings noch immer Besorgnis erre-
Bioindikatoren für langlebige gend. Die Wanderfalkeneier enthalten u. a. die
Regionaler Vergleich
bekannt hochgiftigen PCB und „Dioxine“, die
Bis 2003 sind Falkeneier aus dem Nordwesten
aus Industrieprozessen und -produkten stam-
des Landes und aus den Mittelgebirgslagen
•POPs sind zurückgegangen men, und das in einer für die Tiere direkt
stärker mit DDE belastet. Die einen aufgrund
aber immer noch Besorgnis
schädlichen Menge. Die Kontamination von
der Besiedlungsdichte, die anderen aufgrund
erregend hoch nachweisbar.
Falkeneiern mit dem giftigen Cocktail liegt
der Höhenlage. Denn persistente Stoffe vertei-
z. T. in dem Bereich, in dem beim Haushuhn
len sich per Ferntransport global und reichern
der Bruterfolg dramatisch zurückgeht. Außer-
sich durch Ausfrieren an den Polen und in Ge-
dem enthielten Falkeneier regelmäßig Queck-
birgsregionen an. Die DDE-Befunde wurden
silber in so hohen Konzentrationen, dass von
für die Jahre 2004 - 2009 bestätigt. PCB dage-
einer schädlichen Wirkung auf die Brut ausge-
gen stammen überwiegend aus den regionalen
gangen werden muss. Für 84 Verdachtsstoffe
Ballungsgebieten und Industriestandorten, we-
wie nichtchlorierte Pestizide kann dagegen
niger aus dem Ferntransport.
Organohalogenverbindungen.
DDE in Wanderfalkeneiern
< 6,4
6,4 - 8,0
8,1 - 13,2
Falkeneimonitoring
13,3 - 17,0
17,1 - 25,4
/servlet/is/56143/
Karlsruhe
Schilling, F. & P. Wegner (2001): Der WanStuttgart
derfalke in der DDT-Ära. Ulmer, StuttgartHohenheim.
Tübingen
LUBW (2012): Warndienst Wanderfalke Vogeleier spiegeln langlebige Umweltgifte.
Freiburg
ID Umweltbeobachtung U52-M341-N11.
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KONTAKT
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DDE in Wanderfalkeneiern (µg/g Trockensubstanz). Belastung verschiedener Regionen Baden-Württembergs
in den Jahren 2001 - 2003
© LUBW
Signale 2013
41
Bioindikator Regenwurm
Waldboden unter der Lupe
Untersuchungsfläche bei Künzelsau
Mit Regenwürmern
Schwermetalle bewerten
Zu hohe Metallgehalte können Bodenlebewesen schädigen. Die Empfindlichkeit von Regenwürmern dient der
LUBW als Maßstab für die Toxizität der mobilen Schwermetallgehalte in Waldböden. Gemessen an dieser Toxizitätsskala sind die Gehalte ungefährlich.
Weniger Regenwürmer bei mehr
Verschieden giftige Metalle
Schwermetallen
Die Konzentrationen, bei denen schädliche
Die Ökotoxikologie befasst
Essentielle Schwermetalle (Chrom, Eisen, Kup-
Veränderungen eintreten (Wirkungsschwellen),
sich mit den Auswirkungen
fer, Nickel, Zink) sind in Spuren für physiolo-
können für einzelne Stoffe in Labor und Frei-
von Stoffen auf Lebewesen.
gische Funktionen notwendig. Im Übermaß
land bestimmt werden. So reagieren Regenwür-
können sie bei Bodenorganismen schädliche
mer am wenigsten auf Zink, am stärksten auf
Veränderungen an Organen, ihrem Verhalten
Chromat. Die chronische Toxizität für Regen-
und ihrer Populationsdynamik bewirken. Dies
würmer steigt wie folgt an: Zink (Zn) < Blei
gilt auch für Regenwürmer. Noch Jahrzehnte
(Pb) < Nickel (Ni) < Cadmium (Cd) < Kupfer
nach dem Einsatz von Kupferfungiziden zur
(Cu) < Chromat (CrVI). Die akute Toxizität
Pilzbekämpfung im Wein- oder Hopfenanbau,
(tödliche Wirkung bei kurzzeitiger Belastung)
können die durch das verbliebene Kupfer kon-
ergibt dagegen eine andere Reihenfolge: Pb <
taminierten Böden deutlich weniger Regen-
Zn < Cd < Ni < Cu < CrVI. In beiden Reihen
würmer als üblich enthalten. Die LUBW prüf-
ist Chromat am giftigsten für Regenwürmer.
te anhand von Toxizitätsdaten für den Regen-
wurm und Analysendaten für Böden der Wald-
Sonderfall Chrom
Dauerbeobachtungsflächen (DBF), ob diese
Chrom kann in verschiedenen Oxidationsstu-
noch ihre Lebensraumfunktion erfüllen kön-
fen auftreten. Bewertungsrelevant ist sechswer-
nen.
tiges Chrom (Chromat), da es typisch für vom
Menschen verursachte Bodenbelastungen und
42
Signale 2013
© LUBW
tiere
Vorbereitung zur Analyse
Waldböden können Schwermetalle speichern
Ökotoxikologische Bewertung der Bodenbelastung
• Die Belastung mit mobilen
Schwermetallen der untersuch-
4
2
0
-2
-4
-6
0,0
0,1
0,2
Cu (mob) (mg/kg TS)
4
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4
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0,0
0,05
0,10
0,15
Cd (mob) (mg/kg TS)
6
ten Wald-DBF liegt durchweg
4
im unbedenklichen Hinter-
2
grundbereich.
0
-2
• Beim Blei ist noch eine geringe
-4
-6
0,0
0,4
0,8
1,2
Ni (mob) (mg/kg TS)
Restbelastung aus der Vergangenheit erkennbar.
6
Bewertungsindex (r)
Bewertungsindex (r)
6
Bewertungsindex (r)
6
Bewertungsindex (r)
Bewertungsindex (r)
6
0
4
8
12
Zn (mob) (mg/kg TS)
4
2
0
-2
-4
-6
0
5
10
15
Pb (mob) (mg/kg TS)
Ökotoxikologische Bewertung der Bodenbelastung mit Cu, Cd, Ni, Zn und Pb mit dem Bewertungs-Index r.
(r entspricht 0 für den Mittelwert des bodenbildenden Ausgangsgesteins und 4 für die Toxizitätsschwelle von
Regenwürmern) - Hintergrundbereich: grün, Besorgnisbereich: gelb, Toleranzbereich: orange).
wesentlich toxischer als dreiwertiges Chrom
den Bewertungsindex der Waldflächen in Ab-
(CrIII) ist. Chromat kommt in unbelasteten
hängigkeit vom Gehalt an mobilem Kupfer,
Böden lediglich in Spuren vor. Die für eine
Cadmium, Nickel, Zink und Blei im Oberbo-
vollständige Bewertung des Chromats notwen-
den dar. Die für die Regenwürmer relevanten
dige Hintergrundkonzentration fehlt, weil bis-
Schwellenwerte (Bewertungsindex = 4, Über-
her nur die Gehalte an Gesamtchrom im Bo-
gang von gelb nach orange) werden in jedem
den bestimmt wurden. Trotzdem kann auch für
Fall deutlich unterschritten. Die Metallgehalte
Chromat das Vorliegen unschädlicher Konzen-
streuen gleichmäßig um die Nulllinie (Hinter-
trationen festgestellt werden.
grundbelastung). Nur Blei liegt mit seinem
Schwerpunkt leicht über Null. Dies wurde ver-
Waldböden gering belastet
mutlich durch die Emissionen des früher noch
Die Bewertung der mobilen Metallgehalte auf
bleihaltigen Benzins verursacht. Auch die Blei-
den Wald-DBF in 2003 ergab, dass die Böden
Konzentration bleibt jedoch mindestens um
mit allen sechs untersuchten Schwermetallen
den Faktor 7 unter der Wirkungsschwelle im
nur minimal belastet sind. Die Abbildung stellt
chronischen Toxizitätstest mit Regenwürmern.
Bodenfauna
/servlet/is/56185/
LUBW (2006): Schwermetalle in Regenwürmern Baden-Württembergs.
Dokumentation zum Ergebnisbericht.
KONTAKT
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
43
Mülldeponien bergen auch gefährliche Abfälle
Abfall
Testverfahren zur Toxizitätsbestimmung
Gefährlich oder nicht – das
ist beim Abfall oft die Frage
Wie und wo Abfälle gelagert werden, muss nach deren
Gefährlichkeit für Mensch und Umwelt entschieden werden. Für die schnelle und kostengünstige Prüfung der
Gefährlichkeit von Abfall fehlten bislang geeignete Bewertungsverfahren. Hier hat die LUBW Abhilfe geschaffen.
Gefährlichkeitskriterium
den Organismen. Es muss dabei nicht nach
„H14–ökotoxisch“
einzelnen Giftstoffen gesucht werden, sondern
Ob ein Abfallstoff als gefährlich gilt oder nicht,
es genügt die Bestimmung der gesamttoxi-
Mit dem H14-Kriterium werden
wird in einer Richtlinie der EU beschrieben. 14
schen Wirkung des Abfalls. Damit die ökotoxi-
Abfälle bewertet, von denen
Kriterien geben darüber Auskunft, ob der Ab-
kologischen Testverfahren in der Praxis einsetz-
unmittelbare oder mittelbare
fall beispielsweise in eine Sondermüllbehand-
bar sind, sollten sie standardisiert, reproduzier-
Gefahren für einen oder meh-
lung gebracht werden muss oder nicht. Für die
bar, routinetauglich und wirtschaftlich sein.
rere Umweltbereiche ausge-
meisten dieser Kriterien gibt es geeignete Prüf-
Dabei reicht ein einzelnes Verfahren nicht aus.
hen können.
verfahren, nicht jedoch für das Kriterium
Es sollte eine Kombination von Testverfahren
„H14-ökotoxisch“, also gefährlich für Mensch
sein, die Organismen der unterschiedlichen
und Umwelt. Die LUBW wurde deshalb vom
Trophie-Ebenen beinhalten. Im biologischen
baden-württembergischen Umweltministerium
und chemischen Labor der LUBW wurden ver-
beauftragt, eine Methode mit ökotoxikologi-
schiedene Proben von Abfällen mehreren Bio-
schen Testverfahren zu entwickeln, mit der ver-
testverfahren unterzogen und chemisch analy-
schiedene Arten von Abfall schnell und kos-
siert. Um die Schadstoffe in den Abfallproben
tengünstig als gefährlich oder nicht gefährlich
mit den bereits aus der Abwasseruntersuchung
nach „H14“ eingestuft werden können.
bekannten und standardisierten Biotestverfahren wie dem Algentest, dem Leuchtbakterien-
44
Signale 2013
© LUBW
Ökotoxikologisch untersucht
test, dem Daphnientest und dem umu-Test un-
Um die Ökotoxizität von Abfällen zu testen,
tersuchen zu können, wurden die Proben
eignen sich am besten Testverfahren mit leben-
vorher in Wasser überführt. Außerdem wurden
mensch
Myriophyllum im Biotest
Vorbereitung zur Abfalluntersuchung
zwei Testverfahren angewandt, mit denen die
vorgeschlagenen ökotoxikologischen Testver-
Signale Aus der Natur
Abfälle direkt, also ohne die Schadstoffe in die
fahren erfolgreich geprüft. Das Umweltbundes-
• Ökotoxikologische Testverfah-
wässerige Phase zu überführen, getestet wur-
amt hat die geprüften Verfahren auch in seine
ren mit Organismen können
den: ein Verfahren mit Pflanzen und der so ge-
Handlungsempfehlung zur ökotoxikologischen
die Umweltgefährlichkeit von
nannte Bakterienkontakttest. Insgesamt wur-
Charakterisierung von Abfällen aufgenommen.
Abfällen erfassen.
den 24 Abfallarten aus verschiedenen industriellen Bereichen mit unterschiedlichen Bio-
Limit-Testverfahren
test-Verfahren untersucht. Die Ergebnisse der
Mit dem so genannten Limit-Test können der
Verfahren ermöglichen eine
getesteten Abfallarten reichten von nicht
Testumfang und damit die Analysekosten ver-
kostengünstige und schnelle
toxisch bis stark toxisch.
ringert werden. Hierbei wird – im Gegensatz
Bewertung von Abfällen.
• Drei standardisierte Biotest-
zur Standardtestdurchführung – die Probe
Drei Biotest-Verfahren
nicht stufenweise verdünnt und getestet, bis
Im Ergebnis erwiesen sich der Algentest, der
keine Toxizität mehr feststellbar. Es wird nur
Test mit höheren Pflanzen und der Bakterien-
die Verdünnungsstufe getestet, die die Berei-
kontakttest als geeignete minimale Testkombi-
che gefährlich und nicht gefährlich voneinan-
nation, um die Gefährlichkeit der untersuchten
der trennt. Reagiert diese Verdünnungsstufe
Abfälle zu bestimmen. In einer europaweiten
toxisch, wird der Abfall als gefährlich einge-
Vergleichsstudie wurden die von der LUBW
stuft.
Toxizität von Abfallarten
G- Wert
G-Wert (Verdünnungsstufe)
100000
Abfallcharakterisierung
10000
Algentest
Daphnientest
Leuchtbakterientest
1000
/servlet/is/56180/
Becker, R., Donnevert, G. & J. Römbke
(2007): Biologische Testverfahren zur öko-
100
toxikologischen Charakterisierung von Abfällen. Abschlussbericht UFOPLAN
10
206 33 302, 112 S., Publikation des
Umweltbundesamtes, Dessau-Roßlau.
7
0801
13*4
0801
13*8
0801
15*1
0801
15*12
0801
15*19
0801
16-3
0801
16-1
3
1010
08-6
1010
08-9
1101
09*2
1101
09*30
1110
11017
1101
10-2
8
1201
14*7
1201
14*14
1201
16*16
1201
17-2
1
1901
07-2
3
1901
12-2
2
1901
13-2
4
1908
13*18
1910
04-1
1
11-2
http://www.umweltdaten.de/
publikationen/fpdf-l/3415.pdf
0801
0605
03-2
6
1
Abfallschlüssel – Probennummern
KONTAKT
[email protected]
Ergebnisse aus Toxizitätsuntersuchungen an Proben zu 24 Abfallarten (u. a. unter Verwendung des Algen-, Daphnien- und Leuchtbakterientests). G-Wert: Erste nicht toxische Verdünnungsstufe; Abfallschlüssel: s. Abfallcharakterisierung unter "Weitere Informationen"
Dr. Karin Deventer
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
45
Nanogold ist purpurfarben
Partikel von Nano-Zink-Oxid
Kohlenstoff-Nano-Röhrchen
Chancen und Risiken der
Nanomaterialien
Nanotechnologie ist eine expandierende neue Technologie. Neue Produkte und Anwendungen bergen große
Chancen, aber auch mögliche Risiken für Umwelt und
Verbraucher. Daher müssen Eintrag und Verbleib von
Nanomaterialien in der Umwelt beobachtet werden.
Einsatz von Nanomaterialien
nopartikel werden in Hautcreme zur Förde-
Der Begriff „Nanomaterialien“ bezeichnet
rung der Wundheilung eingesetzt oder Nano-
ultrafeine Teilchen im Größenbereich zwischen
silber in Textilien zur Bekämpfung geruchs-
Ein Nanopartikel ist im Ver-
1 und 100 Nanometer (nm) und damit jeweils
bildender Bakterien.
gleich zu einem Fußball genau-
eine Größenordnung über dem der Atome
Nanotechnologien werden auch gezielt zur
so klein wie der Fußball im Ver-
bzw. unter dem der Bakterien. Die Geometrie
Umweltentlastung eingesetzt, zum Beispiel bei
gleich zu unserer Erde.
der Objekte ist vielfältig. Sie können beispiels-
der Abwasserreinigung. In den Umweltmedien
weise partikel- oder faserförmig sein. Stoffei-
Wasser und Boden werden bereits Nanomem-
genschaften können sich unterhalb bestimmter
bran-Technologien mit selektiven Katalysato-
Teilchengrößen ändern, was in der Nanotech-
ren, Ionenaustauschern zur Filtration, zum sen-
nologie ausgenutzt wird. So reflektieren Titan-
sitiven Schadstoffnachweis und zur Schadstoff-
dioxid-Nanopartikel beispielsweise UV-Strah-
elimination eingesetzt. Ein Beispiel im Bereich
lung und werden daher seit längerem in
Grundwasser ist die Altlastensanierung durch
Sonnenschutzcremes verwendet. Zinkoxid-Na-
Anwendung nanoskaliger Eisen-Kolloide.
Chancen
Nanomaterial
Eigenschaften
Risiken
Grundwassersanierung
Eisen
Reduktion
Ökotoxizität
Antimikrobielle Wirkung
Ökotoxizität, Veränderung
der Mikrofauna in Boden und Wasser
Katalytische Aktivität,
Reaktivität
Bildung neuer evtl. toxischer Stoffe, Ökotoxizität
Wasserentkeimung
Abwasserklärung
(organische Stoffe)
Silber
Zinkoxid, Titandioxid
Chancen und Risiken von Nanomaterialien für die Umwelt
46
Signale 2013
© LUBW
mensch
Schmutz abweisende Wandfarben
Nanotechnologie – Lotuseffekt
Nanomaterialien in der Umwelt
Beispiel auf das Herz einwirken oder sogar bis
Über den Eintrag von Nanomaterialien in die
ins Gehirn gelangen. In die Lunge gelangte
• Die Nanotechnologie wird in
Umwelt ist bislang noch wenig bekannt.
Nanoobjekte können entzündliche Reaktionen
Zukunft zahlreiche innovative
Grundsätzlich können alle synthetischen
auslösen und möglicherweise auch beim Men-
Entwicklungen hervorbringen.
Nanomaterialien in die Umwelt gelangen und
schen zu schweren Erkrankungen führen. Für
damit auch auf den Menschen oder andere Le-
einige faser- und röhrenförmige Nanomateriali-
• Mögliche Risiken für Umwelt
bewesen einwirken. So gelangt Silber – zur Ge-
en gibt es sogar Hinweise auf eine Tumor indi-
und Gesundheit müssen er-
ruchsvermeidung in Socken eingesetzt – übers
zierende Wirkung. Über Wirkungen nach mög-
kannt und minimiert werden.
Waschen ins Abwasser und damit in Kläranla-
licher Aufnahme über die Haut oder den
gen. Bei der Herstellung und Verwendung von
Magen-/Darmtrakt ist bislang wenig bekannt.
• Altbekannte Stoffe sind erneut
synthetischen Nanopartikeln oder -fasern kön-
Schwierigkeiten bereiten die experimentelle
zu prüfen, wenn sie in nano-
nen diese in die Luft freigesetzt und direkt in-
Applikation von Nanomaterialien und die
skaliger Form vorliegen.
haliert werden. Über den Luftweg sind Men-
Überprüfung der Exposition.
schen daher am wahrscheinlichsten am
Arbeitsplatz von Nanopartikeln betroffen. Eine
Risiken für die Umwelt
Einschätzung der Exposition von Menschen
In der Umwelt können vor allem Wasser- und
oder des Eintrags in die Umwelt ist derzeit
Boden-Organismen betroffen sein. Es liegen ei-
nicht möglich, da für die Ermittlung der Kon-
nige Untersuchungen mit verschiedenen Na-
zentrationen von Nanomaterialien in der Luft
noobjekten beispielsweise an Fischen, Boden-
und anderen Umweltmedien routinemäßig ein-
organismen und auch Nutzpflanzen vor, in
setzbare Messverfahren noch fehlen.
denen schädigende Wirkungen auf die Organismen gezeigt wurden. Aufgrund der mangel-
Gesundheitsrisiken durch Nano-
haften Kenntnisse zu den Umweltauswirkun-
materialien
gen von Nanomaterialien müssen diese in
Eingeatmete Nanoobjekte durchdringen die
Zukunft genau beobachtet werden. Eine Zu-
Epithelschicht des Atemtraktes schnell und
sammenstellung des wissenschaftlichen Sach-
können dann weiter über die Lymphe in den
standes zur Toxikologie und Ökotoxikologie
Blutkreislauf vordringen. Sie können so ins
von Nanomaterialien wurde von der LUBW
Blut und in andere Organe gelangen und zum
erarbeitet.
Nanotechnologie und Umwelt
/servlet/is/56179/
LUBW (2010): Nanomaterialien Toxikologie/Ökotoxikologie.
Nanoobjekt
(ein bis drei Außenmaße
im Nanomaßstab)
http://www.fachdokumente.lubw.badenwuerttemberg.de/content/94912/U10S05-N10.pdf
Nanopartikel
(drei Außenmaße
im Nanomaßstab)
Nanofaser
(zwei Außenmaße
im Nanomaßstab)
Nanoplättchen
(ein Außenmaß
im Nanomaßstab)
KONTAKT
Dr. Irene Tesseraux
Nanodraht
(elektrisch leitende
Nanofaser)
Nanoröhrchen
(hohle Nanofaser)
Nanostäbchen
(starre Nanofaser)
Nanotechnologische Begriffe und ihre
hierarchische Zuordnung (nach ISO/TS
27687, 2008, LUBW 2010)
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
47
Geringes Verkehrsaufkommen – geringe Emissionen
Emissionsschwerpunkt Ballungsgebiet
Dicke Luft im Stadtverkehr
Edelmetalle
am Straßenrand
Der Kfz-Abgaskatalysator reduziert schädliche Auspuffgase. Seit seiner Einführung in den 1980er Jahren lagern
sich zunehmend die in den Katalysatoren enthaltenen
Edelmetalle am Straßenrand ab. Mittels standardisierter
Graskulturen lassen sich diese Immissionen darstellen.
biologisches Messgerät Gras
Entfernung von der Autobahn nehmen die
Emissionen aus Auto-Katalysatoren führen seit
Edelmetalle schnell ab. Bereits in zehn Metern
Mitte der 1980er Jahre in der Nähe viel befah-
Abstand zum Straßenbelag liegen die Werte
rener Straßen zu einem starken Anstieg der
nur noch bei 40 Prozent. In größerer Entfer-
Auf zahlreiche Zwischen-
Edelmetalle Platin (Pt), Palladium (Pd) und
nung vom Straßenrand verschwindet der Un-
schichten im Katalysator wer-
Rhodium (Rh). Über ihre Aufnahme und Toxi-
terschied zwischen Platin und Palladium, und
den die zur chemischen Reak-
zität in den Gliedern der Nahrungskette ist
das Immissionsprofil flacht weiter ab, erreicht
tion notwendigen Edelmetalle
noch sehr wenig bekannt. Deshalb hat die
aber bei 85 Metern Abstand noch nicht den
Platin, Rhodium oder auch
LUBW seit 1999 mit der standardisierten Gras-
Hintergrundwert (Kontrolle). Gegen die
Palladium aufgedampft.
kultur ein „biologisches Messgerät“ an der
Hauptwindrichtung (Luv) sind die Konzentra-
Autobahn aufgestellt, um die Konzentrationen
tionen um 47% kleiner als auf der Wind abge-
dieser Edelmetalle zu erfassen.
wandten Seite (Lee). An allen fünf Standorten
herrschte mit etwa 80 000 Fahrzeugen pro Tag
Palladium steigt schneller an
ungefähr die gleiche Verkehrsdichte.
Die Untersuchungen mit den standardisierten
48
Signale 2013
© LUBW
Graskulturen ergaben, dass die Gehalte von
Für den Menschen gefährlich?
Platin (5 – 8 Nanogramm pro Gramm Trocken-
In den bisher gemessenen Konzentrationen
substanz) und Rhodium (1 ng/g TS) keinem
beeinträchtigen die Edelmetalle nicht das
ausgeprägten zeitlichen Trend folgen. Dagegen
Wachstum und die Qualität der Graskulturen.
steigen die Gehalte von Palladium seit 1999
Es ist davon auszugehen, dass auf Feldern in
deutlich von 40 auf 120 Prozent des Platin-
Straßennähe angebaute Getreidearten nicht da-
Wertes an, was den Materialeinsatz bei der Ka-
von geschädigt werden. Für den Menschen er-
talysator-Produktion widerspiegelt. Mit der
folgt die hauptsächliche Aufnahme der Edel-
mensch
Monitoring an der Autobahn
Graskultur als “Biologisches Messinstrument”
an
metalle über Zahnfüllungen. Dentallegierun-
einem Prozent löslichem Platin aus, so müssten
gen enthalten bis zu 17 Prozent Platin. Aus der
die gemessenen Konzentrationen 150mal grö-
• Seit Einführung des Katalysa-
Arbeitsmedizin ist eine allergische Reaktion
ßer sein, um für Menschen gefährlich zu wer-
tors werden Edelmetalle ent-
der Atemwege durch lösliche Platinsalze be-
den. Studien zeigen allerdings, dass mit lös
lang viel befahrener Straßen in
kannt. Diese so genannte Platinsalz-Allergie ist
lichen Anteilen von bis zu 30 Prozent gerech-
die Umwelt eingetragen.
die empfindlichste Reaktion des Menschen auf
net werden muss. Damit würde schon die fünf-
Platin-Immissionen. Entscheidend ist hierbei
fache Konzentration der Katalysator-Abriebe
der Anteil von löslichem Platin am Gesamtge-
an die Auslöseschwelle einer Platinsalz-Allergie
Luft liegen noch deutlich unter
halt des Platins. Die Form, in der Platin aus
heranreichen.
der Auslöseschwelle für Atem-
dem Katalysator in die Umwelt eingetragen
Mit der Elektronenstrahl-Mikroanalyse wurden
wegs-Allergien.
wird, ist nicht bekannt.
aus der Autobahnluft gefilterte Schwebstaub
partikel untersucht. Dabei konnten verschiede-
• Die Konzentrationen in der
• Die Palladium-Immissionen
Nur geringe Mengen Platin am
ne Elemente, aber kein Platin detektiert wer-
steigen weiter an und müssen
StraSSenrand
den. Daher ist die Emission von Platin in Form
deshalb beobachtet werden.
Die Konzentrationen in der Luft an viel befah-
von Partikeln mit Abmessungen größer als
renen Straßen betragen durch Katalysator-Ab-
zehn Nanometer unwahrscheinlich. Wahr-
rieb bis zu 0,1
0,05
ng/m3
ng/m3
an Platin und bis zu
an Palladium. Geht man dabei von
scheinlicher ist eine Emission als Gas oder als
reaktive Nanopartikel.
Platingruppenelemente (PGE) an Graskulturen an der Autobahn
8
Pt 1999
Pt 2000
Pt 2004
Pt 2008
Pd 1999
Pd 2000
Pd 2004
Pd 2008
Rh 1999
Rh 2000
Rh 2004
Rh 2008
ng/g TS
6
4
2
Graskulturmonitoring
/servlet/is/56144/
LfU (2003): Anreicherung von Platingruppenelementen aus Kfz-Abgaskatalysatoren im straßennahen Ökosystem.
0
Lee 1,25 m Lee 3 m
Lee 10 m Lee 20 m Lee 85 m
Abstand vom Straßenrand
Luv 85 m
Kontrolle
KONTAKT
Edelmetallgehalte an Graskulturen (Mittelwerte über 5 Standorte und 4 Expositionsperioden pro Jahr);
TS = Trockensubstanz
[email protected]
© LUBW
Signale 2013
49
LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg
Postfach 10 01 63 · 76231 Karlsruhe · Internet: www.lubw.baden-wuerttemberg.de

Signale aus der Natur - Baden

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