SPEARpesticides

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Typisches Fließgewässer im landwirtschaftlichen Raum

SPEARpesticides (nach engl.: Species At Risk) ist ein biologisches Indikatorsystem, welches die Pestizidbelastung von Fließgewässern anhand der Zusammensetzung der Invertebratengemeinschaft indiziert.[1]

Funktionsweise

Der Ansatz verwendet Arten, deren Vorkommen aufgrund gemessener ökologische Eigenschaften (engl. Traits) mit der Pestizidbelastung in den entsprechenden Gewässern korreliert. Wichtige Eigenschaften sind dabei, neben der im Laborversuch gemessenen direkten Empfindlichkeit gegenüber Pestizidbelastung, die Generationsdauer (Arten mit schneller Entwicklung können Verluste durch Belastungen eher ausgleichen), der jeweilige Lebenszyklus der Art (manche Arten kommen während der Zeiten höchster Belastung nicht im Gewässer vor) und die Ausbreitungsfähigkeit (schnell kolonisierende Arten machen Verluste schnell wett). SPEARpesticides reagiert spezifisch auf die Belastung durch Pestizide und wird nur zu einem geringen Maß durch andere Umweltfaktoren beeinflusst.[2] Der Indikatorwert SPEARpesticides wurde entsprechend den Qualitätsklassen der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) in Belastungsklassen eingeteilt.[3]

SPEARpesticides wurde für Gewässer in Deutschland entwickelt[1], aktualisiert[4] und ermöglicht erstmals die spezifische Wirkung von Pestiziden auf eine Vielzahl von Gewässern zu identifizieren. SPEARpesticides wurde für Gewässer in weiteren Regionen weltweit angepasst und validiert:

Berechnung

Konzept von SPEARpesticides

SPEARpesticides kann Belastung und Wirkung durch Pestizide abschätzen. Basis der Berechnung sind Monitoringdaten der Invertebratengemeinschaft, wie sie beispielsweise für die EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) aufgenommen werden. Eine vereinfachte Version von SPEARpesticides wurde in die ASTERICS Software zur Berechnung der ökologischen Qualität von Fließgewässern aufgenommen. Eine detailliertere Bewertung ist durch den frei verfügbaren SPEAR Calculator möglich. Im SPEAR Calculator sind die hinterlegten Datenbanken und Berechnungsmethoden auf dem aktuellsten Stand, ebenfalls lassen sich vom Nutzer wichtige Zusatzeinstellungen vornehmen. SPEARpesticides berechnet den Anteil der Abundanz empfindlicher Arten in einer Gemeinschaft. Zu den ökologischen Eigenschaften, welche eine Art als empfindlich charakterisieren, gehören ihre physiologische Sensitivität, Entwicklungsgeschwindigkeit, Wanderfähigkeit sowie Wahrscheinlichkeit einer Exposition. Der Indikatorwert SPEARpesticides an einer Probestelle berechnet sich wie folgt:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle SPEAR_\text{pesticides} = \frac{\sum_{i=1}^n \log(x_i+1)y}{\sum_{i=1}^n \log (x_i+1)}}

mit Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle n} = Anzahl Taxa; Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle x_i} = Abundanz von Taxon i; Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle y = 1} wenn Taxon i als SPEAR-sensitiv klassifiziert ist; Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle y = 0} wenn Taxon i als SPEAR-insensitiv klassifiziert ist.

Weblinks

Einzelnachweise

  1. ↑ a b c M. Liess, P. C. von der Ohe: Analyzing effects of pesticides on invertebrate communities in streams. In: Environmental Toxicology and Chemistry. 24, (4), 2005, S. 954–965.
  2. ↑ M. Liess, R. Schäfer, C. Schriever: The footprint of pesticide stress in communities - species traits reveal community effects of toxicants. In: Science of the Total Environment. 406, 2008, S. 484–490, doi:10.1016/j.scitotenv.2008.05.054.
  3. ↑ M. A. Beketov, K. Foit, R. B. Schäfer, C. A. Schriever, A. Sacchi, E. Capri, J. Biggs, C. Wells, M. Liess: SPEAR indicates pesticide effects in streams - Comparative use of species- and family-level biomonitoring data. In: Environmental Pollution. 157, 2009, S. 1841–1848.
  4. ↑ Saskia Knillmann, Polina Orlinskiy, Oliver Kaske, Kaarina Foit, Matthias Liess: Indication of pesticide effects and recolonization in streams. In: Science of The Total Environment. Band 630, 15. Juli 2018, ISSN 0048-9697, S. 1619–1627, doi:10.1016/j.scitotenv.2018.02.056 (sciencedirect.com [abgerufen am 24. September 2019]).
  5. ↑ J. J. Rasmussen, U. S. McKnight, M. C. Loinaz, N. I. Thomsen, M. E. Olsson, P. L. Bjerg, P. J. Binning, B. Kronvang: A catchment scale evaluation of multiple stressor effects in headwater streams. In: Science of the Total Environment. 442, 2013, S. 420–431.
  6. ↑ a b c d R. Schäfer, P. C. von der Ohe, J. Rasmussen, B. Kefford, M. Beketov, R. Schulz, M. Liess: Thresholds for the effects of pesticides on invertebrate communities and leaf breakdown in stream ecosystems. In: ES&T. 46, 2012, S. 5134–5142.
  7. ↑ S. Burgert, R. Schäfer, K. Foit, M. Kattwinkel, M. Metzeling, R. MacEwand, B. J. Kefford, M. Liess: Modelling Aquatic Exposure and Effects of Insecticides - Application to South-Eastern Australia. In: Science of the Total Environment. 409, 2011, S. 2807–2814.
  8. ↑ R. B. Schäfer, B. Kefford, L. Metzeling, M. Liess, S. Burgert, R. Marchant, V. Pettigrove, P. Goonan, D. Nugegoda: A trait database of stream invertebrates for the ecological risk assessment of single and combined effects of salinity and pesticides in South-East Australia. In: Science of the Total Environment. 406, 2011, S. 484–490.
  9. ↑ M. Schletterer, L. Füreder, V. V. Kuzovlev, M. A. Beketov: Testing the coherence of several macroinvertebrate indices and environmental factors in a large lowland river system (Volga River, Russia). In: Ecological Indicators. 10(6), 2010, S. 1083–1092.
  10. ↑ M. Liess, M. Beketov: Traits and stress - keys to identify community effects of low levels of toxicants in test systems. In: Ecotoxiccology. 20(6), 2011, S. 1328–1340.
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