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Abstract
Background
Toxicants often occur simultaneously. Some combinations show synergistic combined effects that go far beyond what is predicted with current effect models. Up until now, only the combined additive effects of similar acting chemicals have been assessed accurately, whereas the combined effects of dissimilar acting chemicals have been greatly underestimated in many cases.

Results
Here, we use the individual tri-phasic concentration–response relationship of two toxicants with different modes of action to model their combined synergistic effect on Daphnia magna. The novel stress addition approach (SA) predicted the combined effects (LC50) of different esfenvalerate and prochloraz combinations with an uncertainty factor of 2.8 at most, while the traditional effect addition (EA) and concentration addition (CA) approaches underestimated the combined effect by a factor of up to 150 and 660, respectively. Data of the single substance concentration–response relationships and on their combined effects enable to determine the degree of synergism. For the evaluation of the combined toxicant effect, we provide the approach as R package and as Indicate model (http://www.systemecology.eu/indicate/).

Conclusion
Adding stressors arithmetically, considering non-monotonic cause–effect relationships, is a decisive component in predicting the combined effects of multiple stressors within test systems. However, the extent of the synergistic effects that multiple stressors exert on populations within the ecosystem context is still highly controversial. Various processes are relevant at the ecosystem level, which are not considered in laboratory studies. However, the present work serves as a building block for understanding the effects of multiple stressors in the field.

The biodiversity crisis is one of the greatest challenges facing humanity, but our understanding of the drivers remains limited. Thus, after decades of studies and regulation efforts, it remains unknown whether to what degree and at what concentrations modern agricultural pesticides cause regional-scale species losses. We analyzed the effects of pesticides on the regional taxa richness of stream invertebrates in Europe (Germany and France) and Australia (southern Victoria). Pesticides caused statistically significant effects on both the species and family richness in both regions, with losses in taxa up to 42% of the recorded taxonomic pools. Furthermore, the effects in Europe were detected at concentrations that current legislation considers environmentally protective. Thus, the current ecological risk assessment of pesticides falls short of protecting biodiversity, and new approaches linking ecology and ecotoxicology are needed.

Ziel des vorliegenden Gutachtens ist es, die Eignung und Anwendungsmöglichkeiten des SPEAR-Indikators für kleine Standgewässer zu überprüfen. Die Auswertungen basieren auf ⁠Monitoring⁠-daten zu ⁠Makrozoobenthos⁠ (MZB) und Pflanzenschutzmittelbelastung des JKI. Der Datensatz umfasst 37 Standgewässer in Brandenburg, Mecklenburg-Vorpommern und Schleswig-Holstein aus den Jahren 2015 und 2016. Zu den Messstellen zählen 20 Acker-Sölle, 2 Sölle im ökologischen Landbau sowie 11 Sölle aus Naturschutzgebieten oder Gebieten extensiver Beweidung. Ergänzend liegen Informationen zu Gewässergröße, Nährstoffbelastung, Habitatbeschaffenheit, Ufergestaltung sowie übliche Wasserqualitätsparameter vor. Die ermittelten Toxizitätswerte der PSM-Belastung waren insgesamt niedrig und in der Hälfte der beprobten Agrar-Sölle wurden keine Insektizide nachgewiesen. Um eine Verzerrung des Zusammenhangs zwischen PSM-Belastung und Effekt auf die MZB-Gemeinschaft zu vermeiden, wurde daher die PSM-Belastung einer Mess-stelle ohne Einbezug der Insektizide bewertet. Als sinnvolle Erweiterung des SPEAR-Indikators wurde die Arteigenschaft 'Wiederbesiedlungsfähigkeit aus nahegelegenen Refugien' nicht berücksichtigt, stattdessen wurde die Arteigenschaft des 'Vorkommens in temporären Gewässern' ergänzt. Nach erfolgten Änderungen des SPEAR-Indikators zeigte sich bei der Anwendung auf Sölle ein schwacher signifikanter Zusammenhang zwischen SPEAR-Werten und PSM-Belastung. Die geplante Eignungsprüfung und Entwicklung des SPEAR-Indikators für Standgewässer konnte nicht abschließend durchgeführt werden. Allerdings können die präsentierten Ergebnisse als wichtige Vorschläge und Hinweise für Weiterentwicklungen des Indikators verwendet werden. Ebenfalls wird auf Basis der vorliegenden Ergebnisse eine Weiterentwicklung des SPEAR-Indikators für kleine Standgewässer als aussichtsreich empfohlen.

2013 wurden in Deutschland rund 100.000 Tonnen an Pflanzenschutzmitteln abgesetzt, Tendenz steigend. Herbizide, Fungizide, Insektizide und Wachstumsregler sind wichtige Hilfsmittel in der Land- und Forstwirtschaft sowie bei Siedlungs- und Verkehrsflächen, um Schädlinge und unerwünschte Pflanzen zu unterdrücken. Die Mittel verursachen zugleich unerwünschte Auswirkungen für Umwelt und menschliche Gesundheit. Die vorliegende Studie zeigt konkret für Deutschland auf, wie der Mitteleinsatz durch Einführung einer steuerlichen oder nicht-steuerlichen Abgabe risikoorientiert gezielt verringert und Anwender an den externen Kosten beteiligt werden können. Entsprechende Pflanzenschutzmittelabgaben erheben in der EU mit Erfolg schon Dänemark, Frankreich und Schweden. Die Studie schlägt ein einfaches, gleichwohl wirkungsorientiertes Modell vor und untersucht anhand von 66 ausgewählten Produkten dessen ökologische und ökonomische Auswirkungen. Zugleich klärt sie alle notwendigen politischen und rechtlichen Fragen zur Einführung einer solchen Lenkungsabgabe. »Introduction of a Regulatory Charge on Plant Protection Products in Germany« Chemical plant protection products (PPPs) are an important resource in modern intensive agriculture. However, they are also used in forestry, leisure gardening and in municipal areas and thoroughfares. Their effects take immediate action in the environment, commonly resulting in adverse consequences for non-target organisms, water bodies and soil, as well as residents, in addition to affecting the target organisms. A charge levied on PPPs would mean manufacturers, dealers and users would be making a contribution towards the ecological and health-related costs of the use of PPPs, funding for protective measures and research, and provide an economic incentive for reducing the use of PPPs. This book outlines a simple model for levying a risk-based regulatory charge for Germany and investigates its assumed consequences. Mit Erfolg besteuern Dänemark, Frankreich und Schweden den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. Die vorliegende Studie zeigt auf, wie auch in Deutschland deren Einsatz durch Einführung einer lenkenden Steuer oder Abgabe verringert und Anwender an den externen Kosten für Umwelt und Gesundheit beteiligt werden können. Vorgeschlagen wird ein einfaches, aber risikoorientiertes Abgaben-Modell. Zugleich klärt die Studie alle notwendigen rechtlichen und ökonomischen Fragen zur Einführung einer solchen Lenkungsabgabe. Univ.-Prof. Dr. Erik Gawel ist Inhaber des Lehrstuhls für Volkswirtschaftslehre, insbesondere Institutionenökonomische Umweltforschung, und Direktor des Instituts für Infrastruktur und Ressourcenmanagement der Universität Leipzig. Er ist zugleich Leiter des Departments Ökonomie am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ in Leipzig. Prof. Gawel promovierte in Köln und habilitierte sich in Augsburg im Fach Volkswirtschaftslehre zu umweltökonomischen und finanzwissenschaftlichen Themen und war Gastprofessor der Universität Bremen im DFG-Graduiertenkolleg »Risikoregulierung und Privatrechtssystem«. Nach wissenschaftlichen Stationen am Finanzwissenschaftlichen Forschungsinstitut an der Universität zu Köln, dem Zentrum für Interdisziplinäre Forschung der Universität Bielefeld, dem Max-Planck-Institut zur Erforschung von Gemeinschaftsgütern (Bonn) und dem wissenschaftlichen Stab der Energie-Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages ist er seit 2001 Professor für Volkswirtschaftslehre. Vor der IHK Frankfurt am Main ist er öffentlich bestellt und vereidigt für Entgeltfragen der kommunalen Ver- und Entsorgung. Er ist u.a. Mitglied der European Academy of Sciences and Arts, des umweltökonomischen Ausschusses im Verein für Socialpolitik und gehört dem wissenschaftlichen Beirat der Zeitschriften »Energies« und »Zeitschrift für Umweltpolitik und Umweltrecht« an. Als Umwelt- und Institutionenökonom blickt Prof. Gawel auf ein mittlerweile 25jähriges Schaffen im Dienste der Umweltforschung zurück. Er ist insbesondere als Brückenbauer zwischen Wirtschafts- und Rechtswissenschaft bekannt und gehört zu den profiliertesten deutschsprachigen Experten für ökonomische Instrumente in der Umweltpolitik, insbesondere für die Wasserwirtschaft.