Mechanisch-biologisch behandelte Abfälle zeigen im Vergleich mit unbehandelten Siedlungsabfällen völlig veränderte geomechanische Eigenschaften auf. Das Emissionspotenzial ist weitgehend reduziert. Dies erforderte eine Anpassung der Deponietechnik bezüglich Materialeinbau und Deponiebetrieb. Um sowohl das Deponieverhalten der mechanisch-biologisch behandelten Abfälle sowie das verbleibende Emissionspotenzial beurteilen zu können, wurde in dieser Arbeit ein breit angelegtes Untersuchungsprogramm im Deponiefeld umgesetzt, welches zum Ziel hat, das Langzeitverhalten des mechanisch-biologisch behandelten Abfalls im Deponiefeld zu beschreiben. Hieraus wurden Empfehlungen für Deponiebetreiber abgeleitet, die eine langfristige Sicherung der gesetzlichen Anforderungen an das Ablagern von MBA-Material gewährleisten. Somit wird der Forderung nach einem nachhaltigen Schutz der Umwelt Rechnung getragen. Eine solche Sicherung ermöglicht einen langfristig ökonomisch und ökologisch tragbaren Deponiebetrieb und somit die nötige Planungssicherheit für Deponiebetreiber. rnDie bisherigen Erfahrungen haben gezeigt, dass MBA-Deponien unter den beschriebenen Bedingungen ohne größere Probleme betrieben werden können. Durch die mechanisch-biologische Behandlung wurde jedoch der gesamte Bereich der Ablagerung neu definiert. rnSchwerpunkt des Untersuchungsprogramms war die Untersuchung der Temperatur- und Feuchtigkeitsentwicklung im Deponiekörper, der daraus resultierenden Auswirkungen auf die Zusammensetzung und Menge des Deponiegases sowie die Beurteilung der geotechnischen Erfordernisse an das abzulagernde Material und das Deponiefeld. Hierbei stand die Untersuchung von Porenwasserdrücken im Vordergrund. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Temperaturniveaus im Deponiekörper mit ca. 16-25-°C etwas unter den von DSR lagen. Die Deponiegaszusammensetzung weicht ebenfalls etwas von den Ergebnissen aus DSR ab. Die Deponiegasmenge liegt im erwarteten Bereich und lässt Rückschlüsse auf das Gasphasenmodell zu. An den Zuordnungskriterien konnten keine wesentlichen Veränderungen oder Abbauraten bezogen auf das Ursprungsmaterial beobachtet werden. Die Anforderungen an den Einbau von mechanisch-biologisch behandelten Abfällen sollten weiterhin unter der Maßgabe: verdichteter Dünnschichteinbau, Profilierung mit 5-10% Gefälle, Einbauwassergehalt 30-35 %, geringstmögliche Einbaufläche und einer arbeitstägigen Abdeckung des Deponiefeldes mit wasserundurchlässigem Material in regenintensiven Monaten und im Winter erfolgen. Ein Deponiebetrieb nach den Vorgaben des Anhanges 5, Nr. 6 der Deponieverord-nung, nach dem ein Deponiebetreiber den Anfall von Sickerwasser so gering zu halten hat, wie dies nach dem Stand der Technik möglich ist, ist somit umsetzbar. Aufgrund der geringen Sickerwassermengen und des verdichteten Materialeinbaus stellt der Deponiekörper mit MBA-Material kein umweltrelevantes Gefährdungspotenzial bezogen auf die Deponiegasemissionen dar, insofern nach Abschluss des Deponiekörpers eine Methanoxidationsschicht als Oberflächenabdichtung aufgebracht wird.

Exposure to fine and ultra-fine environmental particles is still a problem of concern in many industrialized parts of the world and the intensified use of nanotechnology may further increase exposure to small particles. Since many years air pollution is recognized as a critical problem in western countries, which led to rigorous regulation of air quality and the introduction of strict guidelines. However, the upper thresholds for particulates in ambient air recommended by the world health organization are often exceeded several times in newly industrialized countries. Such high levels of air pollution have the potential to induce adverse effects on human health. The response triggered by air pollutants is not limited to local effects of the respiratory system but is often systemic, resulting in endothelial dysfunction or atherosclerotic malady. The link between air pollution and cardiovascular disease is now accepted by the scientific community but the underlying mechanisms responsible for the pro-atherogenic potential still need to be unraveled in detail. Based on the results from in- vivo and in vitro studies the production of reactive oxygen species due to exposure to particles is the most important mechanism to explain the observed adverse effects. However, the doses that were applied in many in vivo and in vitro studies are far beyond the range of what humans are exposed to and there is the need for more realistic exposure studies. Complex in vitro coculture systems may be valuable tools to study particle-induced processes and to extrapolate effects of particles on the lung. One of the objectives of this PhD thesis was the establishment and further improvement of a complex coculture system initially described by Alfaro-Moreno et al. [1]. The system is composed of an alveolar type-II cell line (A549), differentiated macrophage-like cells (THP-1), mast cells (HMC-1) and endothelial cells (EA.hy 926), seeded in a 3D-orientation on a microporous membrane to mimic the cell response of the alveolar surface in vitro in conjunction with native aerosol exposure (VitrocellTM chamber). The tetraculture system was carefully characterized to ensure its performance and repeatability of results. The spatial distribution of the cells in the tetraculture was analyzed by confocal laser scanning microscopy (CLSM), showing a confluent layer of endothelial and epithelial cells on both sides of the Transwellâ„¢. Macrophage-like cells and mast cells can be found on top of the epithelial cells. The latter cells formed colonies under submerged conditions, which disappeared at the air-liquid-interface (ALI). The VitrocellTM aerosol exposure system was not significantly influencing the viability. Using this system, cells were exposed to an aerosol of 50 nm SiO2-Rhodamine nanoparticles (NPs) in PBS. The distribution of the NPs in the tetraculture after exposure was evaluated by CLSM. Fluorescence from internalized particles was detected in CD11b-positive THP-1 cells only. Furthermore, all cell lines were found to be able to respond to xenobiotic model compounds, such as benzo[a]pyrene (B[a]P) or 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) with the upregulation of CYP1 mRNA. With this tetraculture system the response of the endothelial part of the alveolar barrier was studied in- vitro in a still realistic exposure scenario representing the conditions for a polluted situation without direct exposure of endothelial cells. After exposure to diesel exhaust particulate matter (DEPM) the expression of different anti-oxidant target genes and inflammatory genes such as NAD(P)H dehydrogenase quinone 1 (NQO1), superoxide dismutase 1 (SOD1) and heme oxygenase 1 (HMOX1), as well as the nuclear translocation nuclear factor erythroid-derived 2 (Nrf2) was evaluated. In addition, the potential of DEPM to induce the upregulation of CYP1A1 mRNA in the endothelium was analyzed. DEPM exposure led not to an upregulation of the anti-oxidant or inflammatory target genes, but to clear nuclear translocation of Nrf2. The endothelial cells responded to the DEPM treatment also with the upregulation of CYP1A1 mRNA and nuclear translocation of the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Overall, DEPM triggered a response in the endothelial cells after indirect exposure of the tetraculture system to low doses of DEPM, underlining the sensitivity of ALI exposure systems. The use of the tetraculture together with the native aerosol exposure equipment may finally lead to a more realistic judgment regarding the hazard of new compounds and/or new nano-scaled materials in the future. For the first time, it was possible to study the response of the endothelial cells of the alveolar barrier in vitro in a realistic exposure scenario avoiding direct exposure of endothelial cells to high amounts of particulates.

Seit 2005 wird auf der Deponie Muertendall (Luxemburg) der Wasserhaushalt einer Oberflächenabdeckung anhand eines Testfeldes untersucht. Die Deponie wurde 1979 in Betrieb genommen. 1991 wurde sie erstmals geschlossen, da ihre Kapazität ausgeschöpft war. Anschließend wurde die Deponie saniert und mit einer Basisabdichtung ausgestattet. Der sanierte Altmüllkörper wurde mit einer 80 cm starken Oberflächenabdeckung versehen. In diesem Bereich der Deponie wurde 2005 ein Testfeld angelegt, um den Wasserhaushalt der Abdeckung zu untersuchen. Ziel dieser Arbeit ist es den Wasserhaushalt der derzeitigen Abdeckung zu bilanzieren und ihre Wasserdurchlässigkeit zu beurteilen. Die Auswertung der Daten zeigt, dass zwischen 30 und 66% des Niederschlages jährlich unterhalb der Abdeckung als Drainageabfluss auftreten. Deutlich zu erkennen ist eine jahreszeitliche Abhängigkeit mit höheren Abflüssen im Winter. Der auftretende Oberflächenabfluss ist vernachlässigbar. In Hinblick auf die Wasserdurchlässigkeit ist die auf der Deponie bestehende Abdeckung nicht geeignet um die Sickerwassermengen deutlich zu minimieren. Da der Wasserhaushalt von Oberflächenabdeckungen die biologischen Abbauprozesse im Deponiekörper maßgeblich beeinflusst, wurden auf der Deponie ebenfalls Untersuchungen am Altmüllkörper durchgeführt, um Rückschlüsse auf den Fortschritt der biologischen Abbauprozesse zu gewinnen. Die ermittelten Wassergehalte im Deponiekörper liegen bei nur 33 Gew. % und sind somit nicht optimal für die biologischen Abbauprozesse. Der untersuchte Altmüll besteht zum Großteil nur noch aus der Fraktion <20 mm als Resultat der biologischen Abbauprozesse. Der übrige Teil besteht größtenteils aus Stoffgruppen, die nur noch schwer biologisch abbaubar sind. Weitere chemisch- physikalische Untersuchungen zeigen, dass im Altmüll immer noch Organik vorhanden ist, die aber durch die biologischen Abbauprozesse nur noch schwer abgebaut werden kann. Aus den gewonnen Ergebnissen werden Vorschläge für die endgültige Abdeckung der Deponie Muertendall gemacht.

Die Arbeit untersucht das Potential kleiner unbemannter Luftfahrtsysteme (UAS) in Landwirtschaft und Archäologie. Der Begriff UAS beinhaltet dabei: Fluggerät, Antriebsmechanismus, Sensorik, Bodenstation, Kommunikationsmittel zwischen Bodenstation und Fluggerät und weiteres Equipment. Aufgrund ihrer Flexibilität, fanden UAS seit der Jahrtausendwende eine blühende Entwicklung. Um die wachsende Weltbevölkerung zu ernähren, muss die landwirtschaftliche Produktion sensibel und nachhaltig intensiviert werden, um Nahrungssicherheit für alle zu gewährleisten und weitere Boden- und Landdegradation zu vermeiden. Präzisionslandwirtschaft umfasst technologische Verbesserungen hin zur effizienteren und weniger schädlichen landwirtschaftlichen Praxis. Hierbei ist die Verfügung über zeitnahe, leicht zugängliche hoch aufgelöste räumliche Daten eine Voraussetzung für die Nahrungsmittelproduktion. UAS schließen hier die Lücke zwischen Bodendaten und teuren bemannten Luftfahrtsysteme und selteneren Satellitenbildern. Die Vorteile der UAS-Daten liegen in der ad-hoc Akquisition großmaßstäbiger Fernerkundungsdaten, den geringeren Kosten gegenüber der bemannten Systeme und einer relativen Wetterunabhängigkeit, da auch unter Wolken geflogen werden kann. Den größten Anteil innerhalb der UAS stellen die Mini-UAS (Abfluggewicht von 5kg) und dabei vertikale Start- und Landesysteme. Diese können über Untersuchungsgebieten schweben, sind dadurch jedoch langsamer und eher geeignet für kleinere Flächen. Flugregularien und die Integration in den bemannten Luftraum werden derzeit europaweit harmonisiert und in den Mitgliedstaaten umgesetzt. Die Hauptziele dieser Arbeit lagen in der Evaluierung wie Schlüsselparametern landwirtschaftlicher Nutzpflanzen (Chlorophyll-, Stickstoffgehalt, Erntemenge, sonnendinduzierter Chlorophyll-Fluoreszenz) mittels UAS abgeleitet und wie UAS-Daten für archäologische Aufklärung genutzt werden können. Dazu wurde ein Quadrokopter (md4-1000, microdrones GmbH) mit einer digitalen Spiegelreflexkamera, einem Multispektralsensor (MiniMCA-6, Tetracam Inc.) und einer Thermalkamera (UCM, Zeiss) ausgestattet. Eine Sensitivitätsanalyse führte zur Ableitung geeigneter Wellenlängenbereiche und untersuchte bidirektionale und Flughöheneffekte auf das Multispektralsignal. Die Studie beschreibt außerdem die Vorgehensweise bei Bildaufnahme und Vorprozessierung mit besonderem Schwerpunkt auf die Multispektralkamera (530-900 nm). Die Vorprozessierung beinhaltet die Korrektur von Sensorfehlern (Linsenverzeichnung, Vignettierung, Kanalkalibrierung), die radiometrische Kalibrierung über eine empirische Korrektur mit Hilfe von Referenzspektren, Atmosphärenkorrektur und schließlich die geometrische Verarbeitung unter Verwendung von Structure from Motion Programme zur Generierung von Punktwolkenmodellen bis hin zum digitalen Orthophotomosaik und Höhenmodell in Zentimeterauflösung. In einer Weinbergsstudie (2011, 2012) wurden geeignete Beobachtungswinkel für die Untersuchung des Einflusses von Bodenbearbeitungsstrategien auf das Multispektralsignal evaluiert. Schrägichtaufnahmen von 45-° Beobachtungswinkel gegenüber Nadir waren am besten geeignet zur Ableitung pflanzenphysiolgischer Parameter und multispektraler Unterscheidung von Bodenbearbeitungstypen. So konnten Chlorophyll-Gehalte über Regressionsanalysen über mehrere saisonale Aufnahmen mit einem kreuzvalidierten R-² von 0.65, Stickstoffgehaltsindex von 0.76 (2012) und Ernte mit 0.84 (2011) und für verschiedene Zeitpunkte nach der Blüte (0.87) und während der Reifephase (0.73) ermittelt werden. Desweiteren wurde die (Fs) in einem Stickstoff-Düngung-Experiment bei Zuckerrüben von Multispektral-, Indizes und Thermaldaten untersucht (HyFlex-Kampagne 2012). Zuckerrübenvarietäten konnten spektral und thermal unterschieden werden, die Fluoreszenzindizes waren wetterbedingt, weniger erfolgreich. Außerdem konnte der Tagesgang der Fs trotz instabiler Einstrahlungsverhältnisse am Morgen abgeleitet werden. Die Werte waren jedoch gegenüber Bodenmessungen um ein Vielfaches erhöht. Archäologische Fernerkundung durch UAS wird bereits seit Jahren (z.B. mit Fesselballons) durchgeführt. Die Mustererkennung profitiert von der spektralen Ausdehnung vom menschlichen Auge hin zu multispektralen, neuerdings auch hyperspektralen Sensoren. Studien in Los Bañales, Spanien, zeigten die Möglichkeiten des Informationsgewinns durch Bildverarbeitung von UAS-Daten: vermutliche historische Siedlungsmuster konnten durch Landoberflächenklassifikation von Multispektraldaten mittels Support Vector Machines und Bestandsmusterdetektion beschrieben werden. Um qualitative hochwertige, hochaufgelöste UAS-Daten zu erhalten, sollten die Daten mit hoher Überlappung (80%) und auch Schrägsicht akquiriert und ggf. durch Referenzmessungen zur radiometrischen Kalibrierung und GPS-Messungen für geometrische Referenzierung ergänzt werden.

Die zukünftige Landwirtschaft steht vor großen Herausforderungen: Zum einen sollen mit knapper werdenden Ressource wie Wasser und Boden mehr Menschen ernährt, die Wirtschaftlichkeit gesteigert und Pflanzen zur Energiegewinnung sowie für die Industrie erzeugt werden. Zum anderen sollen Umweltbelastungen deutlich verringert werden, damit die Landwirtschaft nicht ihre eigene Grundlage zerstört und Anpassungsstrategien für das zukünftige Klima gefunden werden. Die Erstellung eines Modells, mit deren Hilfe die Auswirkungen von Klimavariabilität, Standortbedingung, verschiedenartiger Kultivierung, Umwelteinflüsse und nachhaltigem Wirtschaften auf das Pflanzenwachstum simuliert werden können, also eine ökonomisch-ökologischen Bewertung vorgenommen werden kann, ist daher das Hauptziel vorliegender Dissertation. Zur Erlangung dieses Ziels sollte ein ökologisches (STICS) und ein ökonomische Modell (Produktionsfunktion) miteinander gekoppelt werden. Eine Sensitivitätsanalyse des Pflanzenwachstumsmodells STICS verdeutlicht, dass dieses Modell geeignet ist den Einfluss unterschiedlicher Bewirtschaftungsmethoden und Klimakenngrößen auf das Pflanzenwachstum bzw. den Ertrag sowie die Bodenfruchtbarkeit, z.B. über die Nitratauswaschung, realitätsnah abzubilden. Die Voraussetzung dafür ergibt sich auch aus dem Verwenden des statistischen Klimamodells WETTREG 2010, welches hochaufgelöste Klimadaten, die in Anzahl der Klimaelemente und zeitlicher Auflösung der Messreihen von Klimastationen gleichen, liefert. Die natürliche Variabilität des Klimas wird damit gut widergeben und Aussagen über zukünftiges Wachstum und Pflanzenentwicklung sowie Auswirkungen von Extremwetterlagen berechenbar. Die Ergebnisse des Pflanzenwachstumsmodells dienen als Grundlage einer Produktionsfunktion des Cobb-Douglas-Typs. Der graphische Zusammenhang, die Verteilung der Produktionsfaktoren und die Regressionsergebnisse zeigen allerdings, dass eine einfache lineare Regression zur Bestimmung der Funktion auf Mittel- und Summenwertbasis zu schlechten Ergebnissen, insbesondere hinsichtlich der Anpassung an Extremereignisse, führt. Die Klimafaktoren Niederschlag bzw. Wasser und Temperatur, aber auch die Nachhaltigkeit im Sinne der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit können in der Funktion nicht eindeutig bestimmt werden. Anhand von Simulationen mit künstlichen Klimadaten, d.h. stetig steigenden Temperaturen und immer gleicher Verteilung des Niederschlags (gute und schlechte Verteilung), konnten die Fehlerquellen herauskristallisiert und die fehlenden Faktoren in der Produktionsfunktion gefunden werden. Ein Lösungsansatz ist das Einbeziehen von Stressindizes für Wasser- und Stickstoffmangel, welche die zeitliche Verteilung von Niederschlag und Temperatur bzw. deren Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum darstellen. Zudem ist über den Stickstoffstress die Verfügbarkeit von Nitrat für die Pflanze ableitbar und kann in der Produktionsfunktion miteinbezogen werden. Die Ergebnisse der Regression mit Berücksichtigung der Wasser- und Stickstoffstressindizes zeigen deutlich bessere Ergebnisse. Die Variabilität kann deutlich erhöht und die zeitliche Verteilung von Niederschlag und Temperatur sowie die Bodenfruchtbarkeit berücksichtigt werden. Allerdings ist die Anpassung gerade in den extremen Bereichen (überdurchschnittlich niedrige oder hohe Ernten) zu systematisch. Das Pflanzenwachstumsmodell wird demnach nicht durch eine einfache Produktionsfunktion ersetzbar, da es wichtige Informationen zu Ertrag, Einfluss der Klimavariabilität auf den Ertrag, Umwelteinflüssen, wie Stickstoffaustrag, oder Stressindizes liefert. Vielmehr wird erst durch Verwendung des Pflanzenwachstumsmodells die direkte Abhängigkeit zwischen Bewirtschaftung, Ertrag und Nachhaltigkeit im Sinne der Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit bzw. der Vermeidung hoher Nitratauswaschung deutlich. Eine nicht angepasste Bewirtschaftung, z.B. Überdüngung und/oder hohe Bewässerung, führt sowohl zu mehr Nitrataustrag als auch zu niedrigerem Ertrag sowie höheren Kosten. Deutlich wird die Unersetzbarkeit des Pflanzenwachstumsmodells durch eine einfache Kostenanalyse. Hierbei konnte die Unrentabilität sehr intensiver Bewirtschaftung und Rentabilität einer zusätzlichen Bewässerung nur unter Berücksichtigung der Nitratauswaschung und klimatischer Gegebenheiten herausgestellt werden. Erst durch das Zusammenspiel von ökologischem und ökonomischem Modell werden die Auswirkungen von Klimavariabilität, Standortbedingung, verschiedenartiger Kultivierung und nachhaltigem Wirtschaften auf das Pflanzenwachstum berechenbar. Eine ökologisch-ökonomische Bewertung, wie die Beurteilung von Auswirkungen bestimmter Klimaelemente (Wasser, Temperatur) auf Pflanzenwachstum und Ertrag, Adaptionsstrategien, effizienter und ressourcenschonender Bewirtschaftung, Rentabilität, Umweltbelastung oder Nachhaltigkeit wird damit letztendlich möglich.

Climate change and habitat fragmentation modify the natural habitat of many wetland biota and lead to new compositions of biodiversity in these ecosystems. While the direct effects of climate are often well known, indirect effects due to biotic interactions remain poorly understood. The water meadow grasshopper, Chorthippus montanus, is a univoltine habitat specialist, which is adapted to permanently moist habitats. Land use change and drainage led to highly fragmented populations of this generally flightless species. In large parts of the Palaearctic Ch. montanus occurs sympatrically with its widespread congener, the meadow grasshopper Chorthippus parallelus. Due to their close relationship and their similar songs, hybridization is likely to occur in syntopic populations. Such a species pair of a habitat specialist and a habitat generalist represents an ideal model system to examine the role of ongoing climate change and an accumulation of extreme climatic events on the life history strategies, population dynamics and inter-specific interactions. In Chapter I a laboratory experiment was conducted to identify the impact of environmental factors on intra-specific life-history traits of Ch. montanus. Like other Orthoptera species, Ch. montanus follows a converse temperature size rule. In line with the dimorphic niche hypothesis, which states that sexual size dimorphism evolved in response to the different sexual reproductive roles, both sexes showed different responses to increasing density at lower temperatures. Males attained smaller body sizes at high densities, whereas females had a prolonged development time. This is the first evidence for a sex-specific phenotypic plasticity in Ch. montanus. Females benefit from the prolonged development as their reproductive success depends on the size and number of egg clutches they may produce. By contrast, the reproductive success of males depends on the chance to fertilize virgin females, which increases with faster development. This may become a disadvantage for Ch. montanus as an intraspecific phenology shift may increase hybridization risk with the sibling species. Despite the widespread assumption that hybridization between two sympatric species is rare due to complete reproductive barriers, the genetic analyses of 16 populations (Chapter II) provided evidence for wide prevalence of hybridization between both species in the wild. As no complete admixture was found in the examined population, it is assumed that hybridization only occurs in ecotones between wetlands and drier parts. Reproductive barriers (habitat isolation, behavior, phenology) seem to prevent the genetic swamping of Ch. montanus populations. Although a behavioral experiment showed that mate choice presents an important reproductive barrier between both species, the experiment also revealed that reproductive barriers could be altered by environmental change (e.g. increasing heterospecific frequency). Chapter III analyzes the impact of extreme climatic events on population dynamics and interspecific hybridization. A mark-recapture analysis combined with weather records over five years provides evidence that the embryonic development in Ch. montanus is vulnerable to extreme climatic events. Strong population declines in Ch. montanus lead to a disequilibrium between Ch. montanus and Ch. parallelus populations and increases the risk of hybridization. The highest hybridization risk was found in the first weeks of a season, when both species had an overlapping phenology. Furthermore, hybrids were generally localized at the edge of the Ch. montanus distribution with higher heterospecific encounter probabilities. The hybridization rate reached up to 19.6%. The genetic analyses in Chapter II and III show that hybridization differentially affects specialists and generalists. While generalists may benefit from hybridization by an increasing genetic diversity, such a positive correlation was not found for Ch. montanus. The results underline the importance of reproductive barriers for the co-existence of these sympatric species. However, climate change and other anthropogenic disturbances alter reproductive barriers and promote hybridization, which may threaten small populations by genetic displacement. As anthropogenic hybridization is recognized as a major threat to biodiversity, it should be considered in environmental law and policy. In Chapter IV the role of hybrids and hybridization in three levels of law and the historical backgrounds of hybrids becoming a part of legal instruments is analyzed. Due to legal uncertainties and the complexity of this topic a legal assessment of hybrids is challenging and argues for species-specific approaches. Nonetheless, existing legal norms provide a suitable basis, but need to be specified. Finally, this chapter discusses different opportunities for the management of hybrids and hybridization in a conservation perspective and their necessity.

Amphibien sind weltweit stark bedroht, was neben anderen Gründen auch durch Umweltverschmutzung bedingt scheint, wobei hier oft der vermehrte Einsatz von Agrochemikalien hervorgehoben wird. Obwohl landwirtschaftlich genutzte Gebiete meistens stark anthropogen verändert sind, beherbergen sie dennoch viele Amphibienpopulationen. Diese müssen hier oftmals persistieren, weil ihre ursprünglichen Lebensräume für die Landwirtschaft umgestaltet wurden und werden. Neben direkter Habitatzerstörung und "degradierung sowie mechanischen Bearbeitungsprozessen in der Landwirtschaft kann sich der Einsatz von Agrochemikalien, insbesondere von Pestiziden, stark negativ auf die dortigen Amphibien auswirken. Zwar sind aufgrund mangelnder Datenlage bisher keine kausalen Zusammenhänge zwischen Populationsrückgängen und Pestizideinsätzen nachgewiesen, jedoch können Amphibien über verschiedene direkte und indirekte Wege geschädigt werden. Eine Vielzahl von Studien zeigte bereits unterschiedlichste adverse Effekte auf der Individualebene. In der vorliegenden Arbeit wurden wichtige Fragestellungen zu diesem Themengebiet aufgegriffen. Der potenzielle Einfluss von Pestizideinsätzen auf Amphibien, besonders im Freiland, stellt ein komplexes Arbeitsfeld dar, so dass verschiedene methodische Ansätze angewendet wurden, um auf verschiedene Fragestellungen einzugehen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wurden zwei methodisch unterschiedliche Risikobewertungen durchgeführt. Es wurde auf die Fragestellung eingegangen, welche Effekte von glyphosatbasierten Herbiziden, welche weltweit den größten Absatz besitzen, auf Amphibien dokumentiert sind und welche Endpunkte am besten geeignet sind, um adverse Effekte nachzuweisen. Dazu wurde eine systematische Literaturübersicht und Meta-Analyse aller publizierten Studien durchgeführt. In einer zweiten Risikobewertung wurde ein GIS-basierter Ansatz angewendet, um das Expositionsrisiko der Amphibienarten des Anhangs II der europäischen Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (Arten von gemeinschaftlichem Interesse) gegenüber Pestiziden in ihren speziell ausgewiesenen Schutzgebieten abzuschätzen. Im zweiten Teil der vorliegenden Arbeit wurden Laborexperimente mit Embryonen und Larven zweier Anuren-Modellorganismen und einem, amphibientoxikologisch bisher noch nicht untersuchten und häufig angewendeten, Herbizid durchgeführt. Der dritte Teil der vorliegenden Arbeit beinhaltet die Ergebnisse zweier Freilandstudien. Es wurde überprüft, ob Anurenlarven aufgrund der Wahrscheinlichkeit der Ausbildung von Deformationen (was im Labor einen gut studierten Endpunkt darstellt) als Bioindikatoren für die Belastung von Kleingewässern mit Agrochemikalien geeignet sind. In der zweiten Freilandstudie wurde überprüft, ob drei einheimische Amphibienarten Kleinstgewässer meiden, welche mit umweltrelevanten Konzentrationen verschiedener Stoffe kontaminiert wurden. Im rechtswissenschaftlichen Teil der Arbeit wurde darauf eingegangen, wie hoch die unterschiedlichen Umsetzungsstandards der europäischen Wasserrahmenrichtlinie respektive des nationalen Wasserhaushaltsgesetzes in den Ländern bezüglich des Schutzes von Kleingewässern, welche fast alle heimischen Amphibienarten zur Reproduktion benötigen, durch Gewässerrandstreifenschutz ist.

Gerade in der heutigen Zeit im Spannungsfeld zwischen der globalen Klimaveränderung und einer stetig wachsenden Weltbevölkerung wird es immer wichtiger, die Oberflächenprozesse quantifizieren zu können. In fünf Untersuchungsgebieten in Deutschland, Luxemburg und Spanien wurden experimentelle Geländemessmethoden zur Quantifizierung von Oberflächenabflussbildung und Bodenerosion eingesetzt. Je nach geographischer Lage der Testgebiete sind unterschiedliche Einflussgrößen wichtig für die Abflussreaktion und den Bodenabtrag. Jahreszeit und Vorfeuchte des Bodens können zu verschiedenen Systemzuständen führen und damit die Oberflächenabflussbildungs- und Bodenerosionsraten beeinflussen. Die Verwendung von experimentellen Messmethoden (Beregnungen) ermöglicht es uns, die Reaktion derselben Flächen bei unterschiedlichen Ausgangsbedingungen auf ein und dasselbe (simulierte) Niederschlagsereignis zu messen. Durch die Kombination mit Geländekartierungen und GIS-Auswertungen wird eine qualitative Übertragung der punktuellen Messergebnisse auf die Fläche ermöglicht. In den beiden Untersuchungsgebieten in Deutschland wurden häufig hydrophobe Eigenschaften der Böden festgestellt. Durch diese Hydrophobizität dringt ein Teil des Niederschlagswassers gar nicht bis zum Mineralboden durch, sondern wird in der Streuschicht gehalten oder fließt innerhalb der Streuschicht ab. Dies führt zu einer Erhöhung der Oberflächenabflussraten. Auch der Einfluss der Landnutzung auf die Intensität der Oberflächenprozesse konnte für die Testgebiete in Deutschland und Luxemburg nachgewiesen werden. Auf Wegen und Fahrspuren, sowie auf Ackerflächen wurden die höchsten Oberflächenabfluss- und Bodenabtragsraten gemessen. Aber auch hydrophobe Waldstandorte zeigten hohe Oberflächenabflussraten, allerdings keinen nennenswerten Bodenabtrag, weil die Humusauflage die Bodenoberfläche schützt. Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten Rinnenerosionsversuche ermöglichen es, die Effizienz natürlicher Erosionsrinnen zu messen und zu vergleichen. Durch die Verwendung von beiden Methoden, Beregnung und Rinnenerosionsversuch, können die im Rinneneinzugsgebiet gemessenen Abtragsraten und -mengen mit den Abtragswerten der Erosionsrinne selbst verglichen werden. Insgesamt kann festgestellt werden, dass die Ergebnisse der experimentellen Messungen in Kombination mit einer Kartierung der aktuellen Geomorphodynamik sowie der Auswertung großmaßstäbiger Luftbilder, eine Quantifizierung der aktuellen Prozessdynamik ermöglichen.

Dans une perspective du développement touristique durable du territoire d'Agadir / région Souss Massa Draa (Maroc), qu'est un territoire touristique offrant un produit balnéaire diversifié et généralement consolidé par une offre en matière du tourisme rural. Ce travail de recherche vise la mise en œuvre d"un management environnemental adapté à la situation locale, conforme aux normes internationales et à  l'apporté des entreprises touristiques y opérant. Ainsi, la réalisation d"un diagnostic environnemental est une étape fondamentale et se fera à l'aide de quatre différents outils d'enquête (Observation, guide d"entretien, grille d'évaluation et questionnaires). Cependant, il va falloir choisir les cas leadeurs en la matière - s'ils existent - pour les présenter aux managers afin de les sensibiliser concrètement à la nécessité d'adopter un management environnemental au sein de leurs structures et de prendre ces cas sélectionnés comme modèles. Cette étude a permis de tirer les conclusions suivantes : - Une maturité du territoire d'étude de la région SMD, lui permettra de s"inscrire dans une démarche de développement touristique durable à travers l'adoption d'un management environnemental en passant par l"assurance de la qualité des services. - La qualité des services est satisfaisante au sein des EHT étudiés et relevant du milieu urbain. En revanche, en milieu rural elle à rehausser en soulignant qu'ils sont dotés d'un paysage régional remarquable et exceptionnel. - Les responsables interviewés n'ont cité que les impacts positifs de leurs activités sur l"environnement (Création d'emplois, promotion de l'économie et de la culture locales, financement des événements à caractère social...). - Une faible existence du Management environnemental au sein des EHT étudiés (4,16 % l'échantillonnage dispose d'une politique environnementale). Ainsi que à l'issue de l'évaluation deux cas ont été proposés comme modèles en la matière. - La charte et le Manuel comme de deux solutions locales visant la promotion du Management Environnemental. Actuellement, la charte a été mise en Å“uvre en milieu rural dans une perspective de la généraliser sur la totalité du territoire régional voire même national. Enfin, cette étude a apporté une réponse à la problématique et aux hypothèses de recherche et a permis par la même occasion de proposer des outils visant l'instauration et/ou la promotion du management environnemental à l'échelle régionale.

Das übergeordnete Ziel dieser Dissertation ist die Untersuchung der aktuellen Geomorphodynamik in den Gullyeinzugsgebieten der Souss-Ebene, Südmarokko. Eine Sonderstellung nehmen besonders in der Taroudant-Region die durch land-levelling Maßnahmen beeinflussten Flächen ein. Anhand von experimentellen Feldmethoden werden verschiedene Prozesse der Bodenerosion aufgenommen und bewertet. Mittels Luftbildmonitoring mit einer Drohne erfolgt eine Analyse des Gullywachstums. Durch eine Zusammenführung der Methodenkombination kann ein Gesamtbild der aktuellen geomorphologischen Prozessdynamik im Souss erstellt werden. Mit Zerfall der Zuckerindustrie Ende des 17. Jahrhunderts setzt im Souss Becken aufgrund der nahezu vollständigen Abholzung der Arganwälder die lineare Bodenerosion ein. Mit der Transformation von traditioneller Landwirtschaft zu modernen Zitrusfrucht- und Gemüseplantagen, beginnt Anfang der 1960er Jahre ein sehr dynamischer Landnutzungswandel. Die Expansion der Anbauflächen, die von Wadi- und Gullysystemen tief zerschnittenen sind, wird durch Planierungsmaßnahmen vorangetrieben. Auf den planierten Flächen entwickeln sich durch die Verdichtung des Bodens, das Entfernen von Vegetationsbedeckung sowie Krustenbildung auf dem schluffig-lehmigen Substrat bei Starkniederschlagsereignissen zumeist erneut Gullys. Die rasche lineare Zerschneidung bedroht weitere Anbauflächen. Eine nachhaltige Entwicklung auf diesen Flächen ist daher fraglich. Durch starke Verschlämmung nach Niederschlägen bilden sich auf den planierten Flächen sehr schnell physikalische Bodenkrusten aus. Ihre Mikromorphologie ist aufgrund der Belastungen mit schwerem Gerät sowie mehrfacher Erosions- und Akkumulationszyklen durch Plattenstruktur und Vesikel geprägt, wodurch die Infiltrationskapazität des Bodens verringert wird. Diese Auswirkungen können durch Messungen mit dem Einringinfiltrometer bestätigt werden. Sie zeigen auf ungestörten Flächen durchschnittlich eine 2,6-fach höhere Infiltrationsrate als auf planierten Flächen. Durch eine Inventarisierung der Bodeneigenschaften und Oberflächencharakteristika kann ihre signifikante Veränderung nach Planierungsmaßnahmen identifiziert werden. So zeigen planierte Flächen hohe Anteile an Bodenverkrustung und wenig Vegetationsbedeckung auf. Ungestörte Flächen sind dagegen weniger verkrustet und stärker mit Vegetation bedeckt. Zudem kann eine Kompaktion der oberen Bodenschicht nachgewiesen werden. Diese Faktoren wirken auf die Oberflächenabflussbildung und den Sedimentabtrag ein. Die Ergebnisse von 122 Niederschlagssimulationen mit einer Kleinberegnungsanlage zeigen einen signifikanten Anstieg der mittleren Oberflächenabflüsse und Sedimentfrachten (1,4-, bzw. 3,5-mal höher) auf planierten im Gegensatz zu ungestörten Testflächen. Mithilfe des Gullymonitorings wird die Entwicklung eines kompletten Gullys durch Starkniederschlagsereignisse auf einer planierten Fläche detektiert. Dabei wird in einem 3,5 ha großen Einzugsgebiet etwa 1080 t Bodenmaterial erodiert. Hier wurde errechnet, dass Gullyerosion für 91 % des gesamten Bodenverlustes im Einzugsgebiet verantwortlich ist. Die Fläche dient nur als Lieferant des Erosionsagens Wasser. Das Verfüllen des ursprünglichen Gullysystems mit Material der umliegenden Hänge führt zu einer Erniedrigung der Geländehöhe von durchschnittlich über 5 cm. Auf ungestörten Flächen wird dagegen nur ein geringes Gullywachstum verzeichnet. Die vorgestellte Methodenkombination lässt eine gezielte Beschreibung der aktuellen Geomorphodynamik in den Einzugsgebieten der Souss-Ebene zu. Durch die land-levelling Maßnahmen wird die Prozessdynamik signifikant erhöht. Eine Verminderung der Vegetationsbedeckung, schnelle Krustenbildung sowie Bodenkompaktion unterstützen hohe Oberflächenabflussbildung und Sedimentabtrag. Durch lineare Konzentration des Abflusses wird rapide Gullyerosion gefördert. Ganze Gullysysteme können sich auf Planierungsflächen durch nur ein einziges Starkniederschlagsereignis ausbilden. Dadurch sind Anbauflächen, Gebäude und Infrastruktur gefährdet.