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Bundesamt für Naturschutz

Forschung

Forschungsinitiativen und Projekte mit Anwendungsbezug zum Biodiversitätsmonitoring sind wichtige Pfeiler für die Erfassung und den Schutz der Biodiversität.

Zentrale Themen sind hier neben der Eignung und Weiterentwicklung von Methoden zur Feldforschung auch die Einbindung wichtiger Akteursgruppen wie der Landwirtschaft oder der interessierten Bevölkerung in wissenschaftliche Prozesse. Dieser transdisziplinäre Ansatz ist besonders wichtig, denn der Schutz der Biodiversität ist eine Gesellschaftsaufgabe und geht uns alle an. Im Folgenden wird eine Auswahl an aktuellen Projekten und Initiativen vorgestellt, die durch verschiedene Geldgeber gefördert werden.

Gemeinsame Forschungsvorhaben verschiedener Akteursgruppen

FEdA – Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt

Die „Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt“ (FEdA) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) vereint eine Vielzahl praktischer Erprobungsvorhaben unter einem Dach. Um den Verlust an Biodiversität aufzuhalten, müssen wissenschaftliche Erkenntnisse schließlich in konkreten Maßnahmen münden. Die Forschungsinitiative bindet gezielt Akteure aus Politik, Wirtschaft und Zivilgesellschaft zum Dialog ein. Sie erarbeitet hierzu neue Vorschläge, die breite politische und gesellschaftliche Akzeptanz finden sollen. Der Ansatz geht also weit über eine reine Initiative zur Erforschung von Monitoringansätzen hinaus. Erforscht und gefördert werden sollen beispielsweise Projekte zum Thema „Wertschätzung und Sicherung von Biodiversität in Politik, Wirtschaft und Gesellschaft“.  Der besondere Ansatz der Forschungsinitiative besteht darin, Lösungsvorschläge nicht nur aus wissenschaftlicher und ökologischer Sichtweise zu erarbeiten, sondern auch soziale und ökonomische Perspektiven zu beleuchten. 

FEdA-Projekt - Faktencheck Artenvielfalt

Lupe drauf: Was wissen wir überhaupt schon alles über den Zustand der Biodiversität in Deutschland?

In der wissenschaftlichen Forschung, im angewandten Naturschutz, aber auch in weiten Teilen der Gesellschaft herrscht weitgehend Konsens darüber, dass die Biodiversität in Deutschland besser geschützt werden muss. Ein eindrucksvolles Zeichen hierfür ist der Volksentscheid „Rettet die Biene“ in Bayern. Damit fundierte Politikberatung gut begründete Entscheidungen zum verbesserten Arten- und Naturschutz ermöglichen kann, ist es nötig, den aktuellen Stand des Wissens rund um die Erhaltung der Arten und Lebensräume möglichst schnell, umfassend und verständlich aufzubereiten. Hier setzt das durch das BMBF geförderte Projekt „Faktencheck Artenvielfalt“ an und nimmt eine Einschätzung zentraler Fragen vor. Dazu führt der Faktencheck keine eigenen Erhebungen durch, sondern wertet sowohl wissenschaftliche Publikationen mit Peer-Review, als auch Graue Literatur aus (z.B. Abschlussarbeiten, behördliche Berichte oder Gutachten). Auch die Neuauswertung öffentlich verfügbarer Daten ist angedacht. Der Faktencheck wird somit wichtige Grundlagen und Argumente liefern, um den Zustand der Biodiversität in Deutschland zu bewerten, aber auch derzeitige Wissenslücken aufdecken.

FEdA-Projekt - Grassworks

Welche Chance bietet die Wiederherstellung artenreichen Grünlandes für unsere Kulturlandschaften? In einem transdisziplinären Ansatz werden in dem durch das BMBF geförderten Projekt "Grassworks" 90 Renaturierungsflächen in ganz Deutschland bezüglich der sozial-ökologischen Herausforderungen untersucht, die mit der Schaffung und Erhaltung von artenreichem Grünland einhergehen.

Von einem transdisziplinären Team aus Forschenden und Praktikerinnen und Praktikern werden auf 90 Renaturierungsflächen in Modellregionen Nord-, Mittel- und Süddeutschlands Implementations- und Vollzugsdefizite bei der Wiederherstellung multifunktionalen Grünlandes bewertet. Wirkungszusammenhänge auf Ökosystem- und Landschaftsebene sollen analysiert und sozial-ökologische Steuerungsgrößen identifiziert werden. Um sowohl die Wiederherstellung der Flächen als auch die damit verbundenen Governance-Strukturen zu optimieren, ist dringend eine bessere Abstimmung der an den Prozessen beteiligten Akteure und der eingesetzten Politikinstrumente sowie ein besseres Verständnis der Zusammenhänge zwischen Biodiversität, Ökosystemfunktionen und Ökosystemleistungen notwendig. Ein Monitoring der Entwicklung der Biodiversität auf diesen Renaturierungsflächen ist zentraler Bestandteil des Projektes. In sozio-ökologischen Real-Laboren soll das Potenzial der Wiederherstellung und Schaffung neuen artenreichen Grünlandes für die Multifunktionalität von Kulturlandschaften untersucht werden. Praktisches Ziel des Projektes ist ein evidenzbasierter „new state of the art“ für die Wiederherstellung multifunktionalen Grünlandes, der wichtige Hebelpunkte für eine nachhaltige Transformation und innovative Handlungsoptionen für alle gesellschaftlichen Sektoren aufzeigt.

DINA – Diversität von Insekten in Naturschutz-Arealen

Wie gut funktionieren für den Naturschutz ausgewiesene Flächen beim Schutz von Insekten? 

Im Jahr 2017 belegte eine Studie anhand von Daten des Entomologischen Vereins Krefeld einen drastischen Rückgang der Biomasse fliegender Insekten. Besonders besorgniserregend war die Tatsache, dass ein Großteil dieser Daten innerhalb von Naturschutzgebieten gesammelt wurde. Die Studie stand jedoch immer wieder in der Kritik, die Erhebungen seien nicht ausreichend standardisiert. Im Rahmen von „DINA“, einem durch das BMBF geförderten Verbundvorhaben zum Insektenschwund, soll nun die Insektenvielfalt in Naturschutzgebieten mit standardisierten Methoden wissenschaftlich erfasst und dokumentiert werden. Dazu werden bundesweit in 21 repräsentativen Gebieten Insektenpopulationen erfasst sowie die Umwelteinflüsse auf die Tiere erforscht. Hierbei soll auch die Methode des Metabarcodings (die gleichzeitige Identifizierung vieler Insekten anhand gemischter DNA-Proben) eingesetzt werden. Eine weitere Besonderheit: Die Zivilgesellschaft soll von Anfang an aktiv mit eingebunden werden. Daten werden innerhalb des Projektes transparent geteilt und es sind öffentliche Veranstaltungen rund um das Thema Insekten geplant. Der Diskurs bezieht vor allem Vertreterinnen und Vertreter von Landesbehörden, Landes- und Bundesministerien, Landwirtinnen und Landwirte und deren Verbände sowie Interessierte aus Gesellschaft und Wirtschaft mit ein.

MonViA – Monitoring der biologischen Vielfalt in der Agrarlandschaft

Agrarflächen sind schlecht für die Biodiversität? Das wollen Thünen-Institut und Julius-Kühn-Institut genau wissen. Wo hakt es, was kann man besser machen? 

Das Verbundprojekt MonViA wird gemeinsam von Thünen-Institut, Julius Kühn-Institut und der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung durchgeführt und durch das Bundeministerium für Ernährung und Landwirtschaft unterstützt. Es soll eine Vielzahl an Fragen beantworten. Dazu zählen:

  • Wie ist der Zustand der biologischen Vielfalt und wie entwickelt sie sich unter dem Einfluss der landwirtschaftlichen Produktion?
  • Wie wirken sich Veränderungen der biologischen Vielfalt auf die agrarischen Produktionssysteme aus?
  • Welche Wirkung haben agrar- und umweltpolitische Maßnahmen auf die biologische Vielfalt?

In MonViA sollen Machbarkeitsstudien durchgeführt werden, innovative Erfassungsmethoden erprobt und Indikatoren-Systeme für ein generelles, bundesweites Trend-Monitoring in der Agrarlandschaft entwickelt werden. Neben einem vertiefenden Ansatz zum Monitoring von agrarräumlichen Fragestellungen mit Regional-Bezug ist auch ein Citizen-Science basiertes Monitoring Bestandteil des Forschungsprojektes. Erforscht werden sollen auch Ursache-Wirkungsbeziehungen zwischen landwirtschaftlicher Nutzung und der Entwicklung der biologischen Vielfalt. Ziel von MonViA ist es, ein bundesweit einheitliches Monitoring auf Agrarflächen zu etablieren. Mit einem Flächenanteil landwirtschaftlich geprägter Fläche in Deutschland von circa 50 Prozent wird dieses Monitoringprogramm wertvolle Daten zum Status und Erhalt der Biodiversität in Deutschland liefern.

LTER-D – Long-Term Ecological Research Deutschland

Deutsches Netzwerk für Ökologische Langzeitforschung. Wissenschaftliche Einrichtungen beobachten Ökosysteme vom Gebirge bis zum Wattenmeer und sogar im Ozean.

Im Netzwerk LTER-D überwachen seit 2004 verschiedene Forschungseinrichtungen unter Koordination des Helmholtz Zentrums für Umweltforschung (UfZ) aus ganz Deutschland die unterschiedlichsten Ökosysteme anhand standardisierter Erfassungsmethoden. Mittlerweile finden sich in Deutschland 30 LTER-Gebiete, von denen eines im Meer liegt. Seit 2020 ist LTER-D auch im Rahmen von eLTER (Long-Term Ecological Research in Europe) über die Ländergrenzen hinaus vernetzt. Im Fokus stehen nicht nur Stoffflüsse durch die Ökosysteme, sondern auch die Langzeiterfassung von Lebewesen. Ein im Jahr 2019 gestartetes Malaisefallen-Programm soll an ausgewählten Standorten in typischen Habitaten (Agrarlandschaft, Naturnahe Wälder, Auenwälder und Auengrünland) aber auch an Sonderstandorten, wie Schutzgebieten, eine standardisierte Erfassung fliegender Insekten durchführen. Partner sind unter anderem der Nationalpark Schwarzwald, das Biosphärenreservat Lausitzer Heide und die Universität Greifswald. Derzeit sind in Deutschland 70 solcher Fallen aufgestellt. Das Malaisefallen-Programm von LTER-D bietet interessierten Partnerinstitutionen unter anderem ein standardisiertes Protokoll zur Aufstellung und Pflege dieser Beprobungen an. Der Betrieb solcher Fallen ist allerdings genehmigungspflichtig und darf nur im Zusammenhang mit behördlicher Zustimmung und im Rahmen von Forschungsprojekten erfolgen.

sMon- Biodiversitätstrends in Deutschland

In den Millionen vorhandener Artbeobachtungsdaten steckt ein riesiges Potenzial zur Beschreibung der Biodiversitätsänderung in der Vergangenheit. Welche Herausforderungen bestehen für die solide Datenauswertung? 

Trotz des hohen Stellenwertes der Biodiversität in der Gesellschaft fehlt es in Deutschland an einem stringenten nationalen Konzept zur Erfassung und Bewertung von Veränderungen des Artenreichtums. Es existieren jedoch viele Datensätze, die für diese dringend benötigten Analysen potenziell herangezogen werden könnten. Ziel des Projektes sMon ist es, exemplarische Datensätze zu ausgewählten Taxa aus verschiedenen Bundesländern zusammenzuführen und die Möglichkeiten für Analysen dieser heterogenen Datentypen auszuloten. Aus der Evaluierung der vorhandenen Daten, Erfassungsprogramme und Analysemethoden sollen Perspektiven für die systematische Datenerfassung und zukünftige Monitoringprogramme in Deutschland abgeleitet werden. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Anpassung und Weiterentwicklung von Analysemethoden. Mit bisher mehr als 50 beteiligten Organisationen aus ganz Deutschland ist das Projekt ein erfolgreicher Verbund aus verschiedensten Akteursgruppen im Natur- und Umweltschutz. Bisher wurden Veränderungen der deutschlandweiten Verbreitung von Libellen und Pflanzen untersucht. Kooperationen zur Analyse weiterer Artengruppen wie Laufkäfern, aber auch Fischen und Fledermäusen sind geplant oder befinden sich im Aufbau.

Projekte zur Grundlagenforschung und Entwicklung neuer Technologien

Eine Vielzahl an wissenschaftlichen Forschungsvorhaben widmet sich der Entwicklung und/oder Erprobung standardisierter Methoden zum Biodiversitätsmonitoring. Hierbei geht es beispielsweise um die Entwicklung neuer Sensoren, aber auch um die Bereitstellung wichtiger Grundlagen für zukünftige Anwendungen neuartiger Technologien. Beispiele sind die Entwicklung akustischer Sensoren und Algorithmen zur Identifizierung von Arten anhand ihrer Laute, oder die Bereitstellung großer DNA-Referenz-Datenbanken.

AMMOD – Automatisierte Multisensor Stationen für das Monitoring der Biodiversität

„Wetterstationen für die Artenvielfalt“: Ziel ist die Entwicklung und Zusammenführung neuer Technologien, um Artenvielfalt automatisiert zu erfassen. 

Das durch das BMBF-geförderte Projekt „AMMOD“ ist ein institutsübergreifendes Forschungsprojekt, das „Wetterstationen für die Artenvielfalt“ entwickelt. Mithilfe solcher Stationen sollen kontinuierliche Langzeit-Monitoringstudien komplexer Artengemeinschaften der Flora und Fauna ermöglicht werden. Hierfür sollen bereits genutzte Technologien verbunden sowie neue Technologien entwickelt werden. Die Vergleichbarkeit der Datensätze ist eine wesentliche Voraussetzung für großflächige Analysen. Als Teil eines umfassenden Monitoringnetzwerks könnten AMMOD-Stationen zukünftig signifikant dazu beitragen, Trends und Schwankungen in der vorhandenen Artenvielfalt zu erkennen sowie durch gezielte Experimente Ursache und Konsequenzen von Umweltveränderungen zu verstehen. Geplant und teilweise bereits in der Erprobung sind:

  • Automatische Beprobung von Fluginsekten, Pollen und Sporen für die Bestimmung mit DNA Barcodes (siehe GBOL Projekt )
  • Automatische Bilderkennung von Vögeln, nachtaktiven Insekten („Mottenscanner“) und Säugetieren
  • Automatische bioakustische Bestimmung von Vögeln, Fledermäusen, Grillen etc.
  • Automatische Analyse der Düfte in der Landschaft („smellscapes“)
  • Entwicklung von Datenflüssen, Datenarchivierung, Datenzugängen, Visualisierungen, Analyseverfahren

GBOL – German Barcode of Life

Artbestimmung durch den Gen-Code? Das geht! Aber um zu wissen, welche Art welchen Gen-Code besitzt werden große Referenz-Bibliotheken für DNA-Barcodes gebraucht. Der „German Barcode of Life“ baut diese auf.

Erklärtes Ziel des vom BMBF geförderten Projektes „GBOL“ ist die Inventarisierung und Charakterisierung der Tiere, Pflanzen und Pilze Deutschlands anhand ihres genetischen DNA-Barcodes (Fingerabdrucks). Mit diesem Projekt übernimmt Deutschland eine führende Rolle in einem internationalen Konsortium aus Naturkundemuseen, Zoos, Herbarien, Forschungseinrichtungen und staatlichen Institutionen, die sich dem Aufbau einer „DNA Barcode Bibliothek des Lebens“ verschrieben haben. Die GBOL-Partner stellen ihre professionelle Expertise und ihre Infrastrukturen (Sammlungen/Biobanken, Datenbanken, Bioinformatik-Plattformen und Labore) zur Verfügung, um umfassend und flächendeckend die Tier- und Pflanzenarten Deutschlands zu sammeln, zu katalogisieren, wissenschaftlich zu beschreiben und zu sequenzieren. Die morphologische Artbestimmung erfolgt in GBOL durch spezialisierte Expertinnen und Experten (Taxonomen), die ihr Wissen über Morphologie, Ökologie, Reproduktionsmodus und Lebenszyklus bestimmter Taxa einbringen. Die in den Teilprojekten GBOL I + II entstandene Referenzdatenbank ist bereits jetzt eine wichtige Grundlage für andere Forschungsprojekte zum Biodiversitätsmonitoring, wie zum Beispiel für die „Wetterstationen für die Artenvielfalt“ (s. AMMOD Projekt). Mit dem dritten Teilprojekt „GBOL III: Dark Taxa“ sollen nun auch extrem artenreiche, aber anhand ihrer Morphologie schwer zu bestimmende Artengruppen, wie beispielsweise Mücken und Fliegen oder auch parasitoide Wespen, in die „Bibliothek des Lebens“ aufgenommen werden.

Malaisefalle zum Fang von fliegenden Insekten
Malaisefalle zum Fang von fliegenden Insekten
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