Malwina Schafft...Stand des Wissens • Motorboote – Biologie und Ökologie (z.B. Verhalten und...
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STÖRBAGGER Angelfischereiliche Nutzung von Baggerseen unter besonderer Berücksichtigung naturschutzfachlicher Konflikte zu Auswirkungen auf gewässerbezogene Biodiversität
Malwina Schafft Abteilung IV – Biologie und Ökologie der Fische
Bildquelle: www.noz.de; Foto:Richard Heskamp
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Zu meiner Person
• Studium Umweltbiowissenschaften Universität Trier
• Schwerpunkt Ökologie und Biodiversität
• Artenkenntniskurse: Heuschrecken/Libellen – Amphibien – limnischer
Makrozoobenthos – Säugetiere – Reptilien – Vögel
• Bachelorarbeit: Larvendrift beim Feuersalamander
• Masterarbeit: Auswirkungen eines parasitären Pilzes (Batrachochytrium dendrobatidis) auf Gelbbauchunken
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STÖRBAGGER
Leibniz-Institut für
Gewässerökologie und Binnenfischerei
Projektbearbeitung Malwina Schafft
Projektleitung Robert Arlinghaus
Anglerverband
Niedersachsen
Landesfischereiverband
Bayern
Landesverband
Sächsischer Angler
Thomas Klefoth
Werner Klasing
Robert Asner
Johannes Schnell Jens Felix
Friedrich Richter
Heutige Vertretung
Patrick Türk
Projektbeirat Projektleitung
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Hintergrund
Baggersee
Naturschutz Freizeit
„Störung“
Habitatveränderung
Veränderung von
Artgemeinschaften
Einschränkungen /
Verbote
Folgenutzung
(Müller 2012; Wissenschaftlicher Dienst des Bundestages, Aktennr: WD 7 - 3000 - 100/18)
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Hintergrund: Einschränkungen und Verbote
• Verordnungen in Naturschutzgebieten • Verordnung über das Naturschutzgebiet „Auenlandschaft Hohenrode“ in der
Stadt Rinteln, Landkreis Schaumburg (2014): besondere Störwirkung aufgrund der langen Verweildauer, ungedeckt am Ufer und der Ausübung zu unterschiedlichen Tageszeiten
• Planfeststellung und Festlegung von Kompensation bei Nassabgrabungen (NLWKN)
• FFH Richtlinie und Umsetzung
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Hintergrund: Der Begriff „Störung“
Naturschutzrecht:
• Schutzgebiete: Veränderungen und Störung, die zu einer erheblichen Beeinträchtigung führen, sind unzulässig (§33, Absatz 1,Satz 1, BNatSchg).
• NATURA 2000: Die Mitgliedstaaten treffen die geeigneten Maßnahmen, um in den besonderen Schutzgebieten die Verschlechterung der natürlichen Lebensräume und der Habitate der Arten sowie Störungen von Arten, für die die Gebiete ausgewiesen worden sind, zu vermeiden, sofern solche Störungen sich im Hinblick auf die Ziele dieser Richtlinie erheblich auswirken könnten. (§6, Absatz 2, Habitat-Richtlinie 92/43/EWG)
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Erregung
Verhalten
Verletzung
Population
Biozönose
Ökosystem
ve
rna
chlä
ssig
ba
r
erh
eblic
h
„Störung“
Auswirkung
natürlich anthropogen
Einfluss
Schutzmaßnahmen K
on
se
qu
en
ze
n
proximat
ultimat
Individuum
Fitness
Reiz
Re
aktio
n
Tod/Entnahme
Kondition
Neobiota/Besatz
Habitatveränderung
Verändert nach Stock et al. 1994
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Hintergrund: Freizeitaktivitäten
Bildquellen: 123rf.com, shirtlabor.de
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Stand des Wissens
• Motorboote
– Biologie und Ökologie (z.B. Verhalten und Kommunikation) von Fischen durch Trübung und Lärmbelastung (Whitfield & Becker, 2014)
– Makrophyten durch Wellenschlag, Trübung (Liddle & Scorgie 1994)
– Wasserverschmutzung durch Öl und durch Antifouling-Farbe (Whitfield & Becker, 2014)
• Aktive und unbeabsichtigte Habitatveränderungen (Liddle & Scorgie 1994)
• Geschwindigkeit und Lautstärke des Störobjektes (Krüger 2016):
→ → → →
• Effekte vorwiegend auf unteren Ebenen der biologischen Organisation - überbetont
(Bateman & Fleming 2017, Buoro 2016)
Bildquelle: colourbox.de
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Stand des Wissens: Auswirkungen des Angelns
Angler Aktivität
Fischfang
Wildtierwirkung
Habitat-veränderung
Zurücksetzen Entnahme
Fisch- Populationen
Subletal
Stress Fitness
Letal
Besatz
Makrophyten Lewin et al. 2006 Arlinghaus et al. 2007
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Forschungsfragen
1. Welche Belege zur Störwirkung ist in der Literatur dokumentiert? Was wird unterstellt? → Forschungslücken?
2. Sehen wir vor Ort die relativen Effekte?
3. Wie wird mit Wissen rechtlich und administrativ umgegangen?
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Umgang und Verwendung von wissenschaftlichen Erkenntnissen zu
„Störung“ in administrativen Vorgängen
Gradienten Studie
Meta-Analyse
Politikwissen-
schaftliche Analyse
Dokumentierte Evidenz
Nutzung und Biodiversität an Baggerseen
Konfliktfeld Nutzung und Naturschutz
Ableitung von Managementempfehlungen zur Hege von Baggerseen durch Angler
Vergleich der Auswirkungen wasserbasierter Freizeitnutzungen auf
gewässerbezogene Biodiversität auf verschiedene Ebenen
Relative Effekte unterschiedlicher Freizeitnutzungen als Gradient der
"Stör-Intensitäten„ von Baggerseen auf die Biodiversität verschiedener Taxa von hohem naturschutzfachlichen Wert
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Erstes Teilprojekt:
Meta-Analyse Vergleich der Auswirkungen und Konsequenzen wasserbasierter Freizeitnutzungen auf gewässerbezogene Biodiversität auf verschiedene Ebenen
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• Angeln wirkt bei den meisten Organismen vor allem auf niederen Ebenen der
biologischen Organisation
• Einflussnahme von Freizeit ist proportional zu Intensität der Gewässerstörung
Effektstärken auf Vögel:
immobile Angler < Freizeitnutzung mit Bewegung< lärmende Freizeitnutzung
Trittschäden steigen mit allgemeiner Nutzerdichte
• Aktivitäten, die in sensiblen Phasen, wie z.B. zu Brut- und Setzzeiten ausgeführt
werden haben höhere Effekte, als Aktivitäten, die ausschließlich in weniger sensiblen
Phasen ausgeführt werden.
Meta-Analyse Dokumentierte Evidenz
Vergleich der Auswirkungen und Konsequenzen wasserbasierter
Freizeitnutzungen auf gewässerbezogene Biodiversität auf verschiedene Ebenen
Hypothesen:
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Meta-Analyse: Ziele
• Vergleich der Auswirkungen wasserbasierter Freizeitnutzungen
Population
Biozönose
Ökosystem
Individuum
vs.
Bildquellen: 123rf.com, shirtlabor.de
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Meta-Analyse: Effektstärken
See C
vor 2017
See C
nach 2017
zeitliche Trennung
vs.
See B See A
räumliche Trennung
Schutzzone
vs.
nicht Schutzzone
vs.
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Meta-Analyse: Forschungsfragen
• Dokumentierte Evidenz
• Wirkung des Angelns auf die gewässerbezogene Biodiversität auf verschiedene Ebenen
• Einflussnahmen des Angelns im Vergleich zu anderen gewässergebundenen Aktivitäten?
• Welche Arten / Habitate besonders betroffen
• Einflüsse über die Erregung hinaus auf der Ebene von individueller Fitness und Population?
• Forschungslücken
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Zweites Teilprojekt:
Observationale Studie Auswirkungen der anglerischen und sonstigen Nutzung von Baggerseen auf die Artgemeinschaften verschiedener Taxa von hohem naturschutzfachlichen Wert
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Gradienten Studie
Nutzung und Biodiversität an Baggerseen
Auswirkungen der anglerischen und sonstigen Nutzung von Baggerseen auf
die Biodiversität verschiedener Taxa von hohem naturschutzfachlichen Wert
• Anglerisch genutzte und nicht genutzte Gewässer weisen eine vergleichbare
Biodiversitätsausstattung auf, wenn die Gewässer auch durch unregulierte sonstige
Freizeitnutzungen aufgesucht werden (mit Ausnahme Amphibien und Fische).
• Je lärmintensiver die Freizeitaktivitäten an einem See, umso geringer ist das
Vorkommen störungssensitiver Arten.
• Biodiversitätseffekte sind primär abhängig von dem zeitlichen Zusammtreffen der
Freizeitnutzung und der Reproduktionsphase der Wildtiere, wohingegen die Art der
Freizeitnutzung von sekundärer Bedeutung ist.
Hypothesen:
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Null – 4
(N) – 1
A – 1
A(N) – 3
AN – 12
N
NB
ANB
Null
A
AN
Nutzung an Baggerseen: Nutzungskategorien
Kontrolle
1
5
6
6
2
0
2 – N
2 – N(B)
NB
ANB
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Nutzung an Baggerseen: Nutzungserhebung
• 3 Saisons (Frühjahr, Sommer, Herbst)
• Citizen science
• Roving Design – Zufällig:
• Tageszeit
• Wochentag • Startpunkt • Richtung
Hoenig et al. 1993
Pollock et al 1994
Momentaufnahme
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Seen Monate
Probentage je See und Monat (verteilt auf Werktage und
Wochenende)
Gesamtprobentage je See
Seen je Probentag
Ca. 30 3 4 12 2
5 Kategorien:
1-Null 2-A(N)
3-N 4-NB
5-ANB
6 Seen pro Kategorie
Frühling und
Sommer
(50/50)
4 Stunden / See (abzüglich Fahrtzeiten)
Primary Sampling Unit
2 Werktag 2 Wochenende
Secondary Sampling Unit
4 Tageszeiten 5:15 - 9:00
9:01 - 12:45 12:46 - 16:30 16:31 - 20:15
Nutzung an Baggerseen: Nutzungserhebung
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Nutzung an Baggerseen: Nutzungserhebung
Frühling Sommer
März April Mai Juni Juli Aug
Werktage
1 – 1.April 2 – 2.April
3 – 3.April
4 – 4.April
5 – 5.April
6 – 8.April 7 – 9.April
…
21 – 29.April
22 – 30.April
Wochenende
1 – 6.April 2 – 7.April
3 – 13.April
4 – 14.April
5 – 20.April
6 – 21.April 7 – 27.April
8 – 28.April
Tageszeit und See
1 – 5Uhr See1 9Uhr See2
2 – 5Uhr See2
9Uhr See1
3 – 13Uhr See1
17Uhr See2
4 – 13Uhr See2
17Uhr See1
Murphy und Willis 1996
(Malvestuto et al. 1978)
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Nutzungsaufwand
fpt = 𝐶′𝑡𝑘1
1/𝑘= 𝐶′𝑡𝑘
fpt = 𝐶′4 ∗ 4
• C‘= Mittelwert der Momentaufnahmen
• t = Dauer des Samplings
• k = Anzahl der Tagesschichten
Hoenig et al. 1993
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Biodiversität an Baggerseen
Bildquelle: dreamstime.com, shutterstock.com
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Biodiversität an Baggerseen: Biodiversitätserhebung
Bildquelle: dreamstime.com, shutterstock.com
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Biodiversität an Baggerseen: Erwartungen
N
N+B
ANB
Null
A+N
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Biodiversität an Baggerseen: Erwartungen A
rte
nzahl / B
iod
ive
rsitäts
ind
ex
Null A+N N N+B A+N+B
D= 1 − 𝑛𝑖(𝑛𝑖−1)
𝑛(𝑛−1)𝑠𝑖=1
Simpson-Index
Weitere Indices:
• störungssensitive
Arten
• naturschutz-
relevante Arten
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Mögliche Zusatzprojekte
• Ursache-Wirkungs-Experiment
• Fluchtdistanzen an Seen mit unterschiedlicher Nutzung (Videokamera)
• Befragungen der Seebesucher:
• Präferierter Aufenthaltsort, Aufenthaltsdauer
• Wahrnehmung über andere Nutzung/“Störung“/Natur/Biodiversität des Sees
• Avifaunisten-Daten zu Vogelaufkommen in Natura 2000 in Korrelation mit Anglerzahlen
• Zugänglichkeit der Gewässer, lokale Populationsdichte als Indikator für sonstige Nutzung
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Drittes Teilprojekt:
Politikwissenschaftliche Analyse
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Analyse der Schutzziele, Begründungslogiken, Akteurskonstellationen und
Entscheidungsmechanismen von Planfeststellungsverfahren, Schutzgebietsausweisungen und Folgenutzung von Baggerseen
Politikwissen-
schaftliche Analyse
Konfliktfeld Nutzung und Naturschutz
• Es wird vorwiegend mit Einflüssen des Angelns auf untere Ebenen der biologischen
Organisation argumentiert, um anglerische Nutzung in Naturschutzgebieten
einzuschränken.
• Unsicheres Wissen wird als sicheres Wissen gewertet und das Vorsorgeprinzip zu
lasten einer bestimmten Nutzergruppe (Angler) verwendet.
Hypothesen:
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Policy-Analyse
• Planfeststellungsverfahren
• Folgenutzung Baggerseen
• Schutzgebietsausweisungen
• Kodierung der Dokumente:
• Nutzung wissenschaftlichen Wissens
• Schutzziele (Arten, Habitate)
• Begründungslogiken
• Akteurskonstellationen
• Entscheidungsmechanismen
POLITISCHES SUBSYSTEM
Policy Vermittler
Entscheidungen von Regierungsautoritäten
Institutionelle Regeln, Ressourcen, Vergabe und
Ernennungen
Policy Outputs
Policy Einfluss
Bündnis A
a. Policy Werte
b. Ressourcen
Bündnis B
a. Policy Werte
b. Ressourcen
Strategie:
Führung
Instrumente
Strategie:
Führung
Instrumente
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Policy-Analyse: Ziel
• Schutzzwecke identifizieren
• Nutzung von "Störungswissen" herausarbeiten
→ Umgang mit Angeln bei
a. Schutzgebietsausweisungen
b. Umgang mit FFH-Gebieten
c. Planfeststellung bei Nassgrabungen (Baggerseen und Folgenutzung)
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Policy-Analyse: Zusätzliche Projekte
• Umfrage Behörden (Masterarbeit)
• Wie wird Angeln wahrgenommen?
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Zeitplan
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Zeitplan Teil-Projekt Arbeitsschritte 2018 2019 2020 2021
III IV I II III IV I II III IV I II
Exposé und Meta-Analyse-Kurs
1. Literatursuche Metaanalyse
Statistik Metanalyse
Manuskript Meta-Analyse (1)
2. Auswahl der Seen
Erhebung Gewässernutzung
und Biodiversität
Statistische Analyse Felddaten
Manuskript Felddaten (2A)
Mitarbeit Manuskript (2B)
3. Policy-Analyse-Kurs
Dokumentensammlung
Policy Analyse
Manuskript Policy Analyse (3)
Dissertations-Fertigstellung
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2019 2020
Sampling März April Mai Juni Juli Aug Sept Okt Nov Dez Jan
Amphibien
Ufervegetation
Libellen
Singvögel
Vermüllung
Wasservögel
Fische
Makrophyten
Wassertiefe
Krebse
Nutzung
Zeitplan Feldarbeit 2019
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Diskussion
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Meta-Analyse 1. Projektjahr
Malwina Schafft Abteilung IV – Biologie und Ökologie der Fische
Bildquelle: www.wik ipedia.de
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Observationale Studie
Meta-Analyse
Politikwissen-
schaftliche Analyse
Bisherige Evidenz Vergleich der Auswirkungen und Konsequenzen wasserbasierter Freizeitnutzung
Erhebung von Nutzung und Biodiversität
Diskursanalyse zum Konfliktfeld Nutzung und Schutz
Ableitung von Managementempfehlungen zur Hege von Baggerseen durch Angler
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Meta-Analyse
• „Analyse von Analysen“ (Glass 1976)
• Überblick/Zusammenfassung wissenschaftlicher Evidenz
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Evidenz-basierte Forschung
• Meta-Analysen und Systematische Übersichtsarbeiten
• in Medizin besonders verbreitet
(Bildquelle: http://libguides.cmich.edu/cmed/ebm/pyramid)
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Schritte einer Meta-Analyse
(verändert nach Bosnjak 2016)
Problem-
darstellung
Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
Interpretation/
Kommunikation
Forschungs-
frage
Effekt-
Stärke- Maß
Einbeziehungs-
kriterien
Graue
Literatur
Daten-
banken
Abhängigkeit
ES
ES-
Synthese Format
Kodierungs-
Verlässlichkeit
Kodierungs-
Handbuch
Vereinheitlichung
ES-Maße
Signifikanz-
Test
Homogenitäts-
Analyse
Moderator
-Analyse
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Problemdarstellung: Forschungsfragen
• Dokumentierte Evidenz
• Wirkung des Angelns auf die gewässerbezogene Biodiversität auf verschiedene Ebenen
• Einflussnahmen des Angelns im Vergleich zu anderen gewässergebundenen Aktivitäten?
• Welche Arten / Habitate besonders betroffen
• Einflüsse über die Erregung hinaus auf der Ebene von individueller Fitness und Population?
• Forschungslücken
Problemdarstellung Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
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Problemdarstellung: Einbeziehungskriterien
See C
vorher
See C
nachher
zeitliche Trennung
vs.
See B See A
(Kontrolle)
räumliche Trennung
Schutzzone
vs.
nicht Schutzzone
vs.
Auswirkungen von
Freizeitaktivitäten auf
Gewässer
Observationale
Studie
Experimentelle
Studie
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Problemdarstellung: Effektstärken
• d Familie Effektstärken: eine kontinuierliche + eine Faktorvariable
– Rohdaten (unstandardisiert) Mittelwertsunterschiede
– Cohen’s d
– Hedge’s g
• r Familie Effektstärken: 2 kontinuierliche/ordinale Variablen
– Product-moment correlation coefficient (r )
– Spearman’s rank correlation coefficient ()
• odds ratio (OR) Familie, Verhältnisse
– Odds ratio (OR)
– Relative risk/risk ratio (RR)
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Problemdarstellung: Effektstärken
Rohdaten – Mittelwertunterschiede:
D = YT - YC
YT : Mittelwert Treatment (mit Freizeitaktivität)
YC : Mittelwert Kontrolle (ohne Freizeitaktivität)
→ Effektgröße = Null: kein Unterschied – kein Effekt
→ Effektgröße < Null: negativer Effekt
→ Effektgröße > Null: positiver Effekt
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Varianz der Effektstärke
Problemdarstellung: Effektstärken
Cohen‘s d:
d = YT – YC
S(within)
YT : Mittelwert Treatment (mit Freizeitaktivität)
YC : Mittelwert Kontrolle (ohne Freizeitaktivität)
→ Effektgröße = Null: kein Unterschied – kein Effekt
→ Effektgröße < Null: negativer Effekt
→ Effektgröße > Null: positiver Effekt
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Systematische Literatursuche
• explizit und transparent
• replizierbar
• verständlich
2 Schritte:
a) Suchterm erstellen – alle relevanten Suchbegriffe
b) Relevante Datenbanken identifizieren
Problemdarstellung Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
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Systematische Literatursuche: Suchbegriffe
• Freizeitaktivitäten
• Gewässer, See, Fluss, aquatisch, Süßwasser
– (Meer, Strand, Küste, Brackwasser, Mündungsbereiche)
• Einfluss, (Reaktion, FID,) Auswirkung, Konsequenz, Effekt
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Systematische Literatursuche: Suchterm
Beispiel:
Recreation OR recreational activity OR water-based-recreation OR angling OR angler OR human disturbance OR boat OR surfing OR outdoor activity OR swimming OR bathing OR kyte OR kyte surfing OR stand-up paddling OR canoe OR canoing OR paddle OR row boat OR dog OR dog walking OR walking OR hyking OR biking OR bike OR camping, OR scuba diving OR diving OR snorkeling OR Jet Ski OR water ski OR wake boarding …
AND water body OR lake OR stream OR freshwater OR aquatic OR aquatic biodiversity OR aquatic wildlife OR aquatic ecosystem
AND impact OR effect OR consequence OR affect OR comparison OR change OR modification OR influence OR altered OR behaviour OR reaction
Freizeitaktivität
Gewässer Auswirkung
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Systematische Literatursuche: Datenbanken
• Google Scholar keine Reproduzierbarkeit
• Web of Science, Pubmed, Researchgate, Scopus, Zeitschriften
• Experten, Autoren, Literaturverzeichnisse
• Behörden, Reports
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Systematische Literatursuche
Sear
chin
g
Records identified through database searching
(n = )
Records identified through other sources, listed
(n = )
Records after duplicates removed (n = )
Scre
enin
g
Records after title screening (n = )
Records after abstract screening (n = )
Articles retrieved at full text (n = )
Articles after full text screening (n = )
Duplicates (n = )
Excluded titles (n = )
Excluded abstracts (n = )
Unretrievable full texts (Not accessible, n = ; Not found, n = )
Excluded full texts, with reasons (n = ) Excluded on:
• Population (n = ) • Intervention/exposure (n = ) • Comparator (n = ) • Outcome (n = )
• Study design (n = )
May
be
com
bin
ed
Pre-screened articles from
other sources (n = )
ROSES Flow Diagram for Systematic Reviews. Version 1.0
(verändert nach Haddaway et al. 2017)
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Systematische Literatursuche
Studies included in narrative synthesis
(n = )
Studies included in quantitative/qualitative/other
synthesis (n = )
Studies not included in further synthesis, with reasons
(n = )
Cri
tica
l ap
pra
isal
an
d
Syn
thes
is
Studies included after critical appraisal
(n = )
Excluded studies, with reasons (n = )
Articles / Studies included after full text screening
(n = / n = )
Articles
Studies
(verändert nach Haddaway et al. 2017)
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Kodierung
Kodieren = Daten herausarbeiten (Datenerhebung)
• Studien-Ergebnisse in standardisierter Form
• Erklärende Variablen vorhersagen/finden
• Kriterien für Forschungsfrage dokumentieren
Problemdarstellung Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
Studien Transformation Datensatz
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Kodierung: Schritte
a) Identifizierung, Extraktion und Vereinheitlichung von ES
b) Identifizierung und Extraktion von Moderatoren
c) Qualität der Studien beurteilen
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Kodierung
• Freizeitaktivität
• Wasserbasiert ja-nein
• Motorisiert ja-nein
• Gewässertyp/Habitate
• Ergebnisse
• Effektstärke (Mittelwert, t, p-Wert)
• Effekt
• Biologische Organisation
• Taxon
• Autor, Institution, Zeitschrift
• Graue Literatur ja-nein
• Jahr + Anfang/Ende Erhebung
• Studiendesign
• zeitliche/räumliche Trennung
• Qualität d. Studie
• Methodik
• Land
• Sprache
Problemdarstellung Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
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Analyse Effektstärken
• Pro Studie eine Effektstärke
• Gesamteffektstärke
• Publikations Bias testen
Problemdarstellung Systematische
Literatursuche
Kodierung/
Transformation Analyse
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Analyse Homogenität
• Test auf Homogenität
• Heterogenität innerhalb eines Datensatzes durch Moderatoren erklärbar
• Subgruppen
– Freizeitaktivitäten
– Ebenen der biologischen Organisation
– Organismengruppen
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Analyse Moderatoren
• Subgruppen
– Freizeitaktivitäten
– Ebenen der biologischen Organisation
– Organismengruppen
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Erwartungen
Spazieren
Angeln
Schwimmen
Kanu
Spazieren mit Hund
Segelboot
Motorboot
0
• Zunahme der Effektstärken
mit zunehmender
Geschwindigkeit und
Lärmintensität der
Freizeitaktivität
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Erwartungen
Individuen
Population
Biozönose
Ökosystem
0
• Hohe Effekte und gute
Datengrundlage auf Ebene
der Individuen
• Geringe Datengrundlage in Bezug auf höhere Ebenen
der biologischen
Organisation
→ Forschungslücke
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Erwartungen
Pflanzen
Fische
Amphibien
Insekten
Vögel
Reptilien
Säugetiere
0
• Höchste Effekte auf
Pflanzen – Trittschäden
• Geringe Datengrundlage in
Bezug auf Insekten und Reptilien
• Hohe Effekte und gute
Datengrundlage in Bezug
auf Vögel und Säugetiere
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Diskussion