Pflichtmodule

In den ersten vier Fachsemestern vermitteln Pflichtveranstaltungen die naturwissenschaftlichen Grundlagen in Chemie, Physik, Biologie und Mathematik als Basis für das große Spektrum der Umweltnaturwissenschaften. Die Lehrinhalte reichen von grundlegenden ökosystemaren Zusammenhängen und den großen Umweltproblemen über aktuelle Fragen umweltrelevanter Veränderungen im Kontext des globalen Wandels bis hin zu technischen und sozioökonomischen Strategien zur Erhaltung, Adaptation und Wiederherstellung einer intakten Umwelt.

1. Semester (Winter)

Biosphäre

Inhalte

Basiswissen Biologie: Zoologie und Botanik

• Biologische Grundlagen (Biedermann)
• Zelle, Stoffwechsel, Organsysteme
• Fortpflanzung, Biologische Fitness
• Trophische Ebenen, Food webs, Ökosystemfunktionen (Klein)
• Evolutionsbiologie (Biedermann)
• Arten der Selektion
• Anpassungen
• Polymorphismus, Plastizität
• Tierverhalten (Storch/Segelbacher)
• Orientierung, Migration
• Konditionierung, Lernen
• Partnerwahl
• Verhaltensökologie
• Brutfürsorge (Biedermann)
• Pflanzenphysiologie (Werner)
• Zelluläre Atmung von Pflanzen
• Photosynthese
• Stoffaufnahme und Stofftransport bei Pflanzen (Werner)
• Kurz- und Langstreckentransport
• Stofftransport von der Wurzel in den Spross
• Stofftransport im Phloem

Basiswissen Ökologie: abiotische und biotische Interaktionen

• Reaktionen von Pflanzen auf äußere und innere Signale – Stress (Werner)
• Tierökologie (Storch/Segelbacher)
• Ressourcen Limitierung
• Ökologische Nische: Optimierung, Toleranz,
• Umweltansprüche von Tieren (T, Feuchte, pH, Nahrung, etc.)
• Homöostase (Thermoregulation, Osmoregulation, etc.)
• Saisonalität
• Organismische Wechselwirkungen (Biedermann)
• Antagonismus, Parasitismus, Mutualismus
• Kommunikation: visuell, chemisch, akustisch; Sinnesorgane
• Mimikry
• Makroökologie (Klein)
• Ebenen der Biodiversität (Gene, Arten, Landschaften)
• Biodiversität und Ökosystemfunktionen ("functional diversity")
• Ökosystemdienstleistungen für den Menschen und im Naturschutz
• Biome der Erde (Hauck)
• Klimazonen und ihre Vegetation
• Globaler Klimawandel und seine Auswirkungen auf die Vegetation 

Qualifikations- und Lernziele

• Verständnis evolutionärer Prozesse bei Mikroorganismen, Tieren und Pflanzen
• Kenntnis der basalen Grundlagen der Biologie und Ökologie
• Kenntnis der Zusammenhänge zwischen den Teilbereichen
• Grundlegendes Verständnis ökologischer Interaktionen

Atmosphäre und Hydrosphäre

Inhalte

Teil Atmosphäre:

• Aufbau und Zusammensetzung der Atmosphäre
• Energie im Klimasystem
• Solare und terrestrische Strahlung, Strahlungs- und Energiebilanz der Erde
• Wasserdampf, Kondensation, Wolken, Niederschlag
• Druck- und Temperaturverteilung, Schichtungszustände der Atmosphäre
• Wind, Allgemeine Zirkulation und Wettersysteme
• Grundlagen des globalen Klimawandels

Teil Hydrosphäre:

• Wasserkreislauf und Wasserbilanz
• Globale Verteilung von Wasserressourcen
• Abfluss in Fließgewässern und Abflussbildung
• Grundwasser
• Hydrologische Extreme
• Wasserqualität
• Wasserkonflikte und nachhaltige Wasserbewirtschaftung

Qualifikations- und Lernziele

• Die Studierenden können grundlegende Zustände und Prozesse der Atmosphäre und der Hydrosphäre beschreiben und verstehen.
• Die Studierenden kennen wichtige physikalische Grundgesetze (Strahlungsgesetze, Gasgleichung, Massenerhaltung) und können diese auf die Atmosphäre und Hydrosphäre anwenden.
• Die Studierenden können die Energie- und Wasserbilanz für verschiedene Systeme und Zeiten aufstellen und berechnen.
• Die Studierenden können erklären, wie die Atmosphäre geschichtet ist, warum Winde entstehen, wie sich Wettersysteme entwickeln und wie Niederschlag entsteht.
• Die Studierenden können die Allgemeine Zirkulation der Atmosphäre und der Ozeane auf globaler Ebene wiedergeben und damit Klimazonen, regionale Klimaeffekte und die verfügbaren Wasserressourcen erklären.
• Die Studierenden können erklären, wie wir Menschen die Zusammensetzung der Atmosphäre und die Landnutzung verändert haben und wie wir damit einen globalen Klimawandel verursachen, welcher weitreichende Auswirkungen hat.
• Die Studierenden haben Grundkenntnisse über Grundwasser, über Abflussbildung und Abflussvariabilität in Raum und Zeit sowie über Ursache und Auswirkung von hydrologischen Extremen.
• Die Studierenden verstehen einige zentrale Wechselwirkungen zwischen Wasser, Energie, Nahrungsmittelproduktion und Klima und haben verinnerlicht, dass neben der Wassermenge auch immer dessen Qualität zu berücksichtigen ist.
• Die Studierenden realisieren anhand von globalen Brennpunkten das Prinzip einer nachhaltigen Wasserbewirtschaftung und des Klimaschutzes.

Pedosphäre und Lithosphäre

Inhalte

In diesem Modul vermitteln wir grundlegendes Wissen über die Entstehung, Eigenschaften und Prozesse, die in Böden ablaufen. Wissen über die Lithosphäre wird im Hinblick auf die Bodenentwicklung vermittelt.Grundlagen zu diesen Punkten bilden die Voraussetzung dafür, die Funktionen, die Böden wahrnehmen sowie deren Gefährdung bewerten zu können. Dies geschieht mit den Instrumentarien der Geologie und Mineralogie (Ausgangsmaterialien von Böden) der Chemie (Böden als offene chemische Reaktionsgefäße) der Physik (Böden als poröse Matrix für Transportprozesse) und der Biologie (Böden als Lebensraum). Erfahrungsgemäß ist es notwendig diese disziplinären Werkzeuge (Bodenchemie, Bodenphysik, Geologie, Bodenbiologie) ausgehend von elementaren Zusammenhängen zu entwickeln. Dabei liegt der Hauptfokus auf den Regelkreisen und -prozessen, die für das „Funktionieren" der Böden in Ökosystemen, globalen Stoffkreisläufen und bei der Pflanzenproduktion wichtig sind.
Mit Hilfe dieser Grundlagen werden Morphologie, Prozesse und Funktionen der Böden Mitteleuropas und der Welt behandelt. Ebenso werden die Grundlagen der Bodengenese und Bodenklassifikation behandelt. Böden werden als integrierte Teilkompartimente von Ökosystemen aufgefasst. Wir werden auch Einblicke in die globalen Bodenschutzprobleme vermitteln, um die Teilnehmerinnen und Teilnehmer an den internationalen Bodenschutzdiskurs und an die Grundlagen für nachhaltiges Management und den vorsorgenden Schutz von Böden heranzuführen.

Qualifikations- und Lernziele

Da Boden den Überscheidungsraum von Lithosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre und Biosphäre darstellt, sind die Bodenwissenschaften eine „Schnittstellen"-Disziplin. Demzufolge legen wir vor allem auf den Erwerb von Schnittstellenkompetenz Wert und wollen die Studierenden in die Lage versetzen

• mit „sattelfestem" Grundlagenwissen Bodenmerkmale zu erkennen und interpretieren zu können
• Prozesse, die in Böden ablaufen, zu verstehen und menschlichen Einfluss auf Böden bewerten zu können
• Fähigkeit zur Analyse ökologischer Wechselwirkungen und deren Relevanz für das Funktionieren von Böden in terrestrischen Ökosystemen

Mit der Faszination an Böden wollen wir neben den naturwissenschaftlichen Aspekten auch die Sensibilität und Verantwortlichkeit für eine ethisch motivierte Gesunderhaltung der „Haut der Erde" wecken. 

Allgemeine und Anorganische Chemie

Inhalte

Allgemeine und Anorganische Chemie:

• Atombau
• Thermodynamik
• Kinetik
• Bindungsmodelle
• Redoxreaktionen
• Elektrochemie und Spannungsreihe
• Stoffchemie der Hauptgruppenelemente
• Ausgewählte Reaktionen der Nebengruppenelemente
  
  

Praktikum Allgemeine Chemie:
Das Praktikum beinhaltet Versuche zu den Themen: Substanzen und ihre Eigenschaften, Stöchiometrie, Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz, Löslichkeitsprodukt und Löslichkeit, Säure-Base-Reaktionen, Komplex-Reaktionen, Redox-Reaktionen, Stoffchemie einiger wichtiger Metalle und Nichtmetalle sowie die Qualitative Analytik.

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden verstehen die grundlegenden Bauprinzipien von Molekül- und Festkörperverbindungen, der Energetik von chemischen Reaktionen und von Prinzipien, die chemischen Reaktionen zu Grunde liegen. Die Studierenden sind in der Lage Spannungsreihe zur quantitativen Vorhersage von chemischen Reaktionen und Bindungsmodellen zur Strukturvorhersage von Molekül- und Festkörperverbindungen anzuwenden. Sie verstehen chemischen Reaktionen zur Analyse von Stoffen und haben einen Grundstock an Wissen zur Stoffchemie der Elemente erworben.

Die Studierenden sind in der Lage, die erlernten chemischen Grundkenntnisse in beispielhaften chemischen Versuchen anzuwenden. Sie können mit üblichen Laborgeräten und Chemikalien unter Beachtung des Gefahr– und Umweltschutzes umgehen und ihre Experimente dokumentieren. Sie können sicher mit Chemikalien umgehen, kennen die Grundlagen der Arbeitssicherheit und des Brandschutzes und wissen über Entsorgung und Recycling von Chemikalien Bescheid.

Umweltphysik

Inhalte

Im Modul Umweltphysik wird die physikalische Beschreibung zentraler Systeme und Effekte der Umwelt vermittelt. Im Vordergrund steht die physikalische Erklärung und mathematische Modellierung von Umweltsystemprozessen sowie eine Einführung in die Praxis der Umweltphysik (Messtechnik, digitale Datenerfassung und -Auswertung), die das physikalische Praktikum ergänzt und auf die praktische Arbeit in den Forschungsgruppen vorbereitet.

Folgende umweltphysikalische Prozesse und Mechanismen stehen im Fokus:

• Physik der Atmosphäre
• Mechanik der festen Erde und Bodenmechanik
• Niederschlag und Abfluss, Flusssysteme
• Stehende Gewässer und Grundwasser
• Erosion und Deposition
• Grundlagen der Geophysik
• Biogeochemische Kreisläufe und Energiebilanz
  
  

Die Grundlagen folgender physikalischer Teilgebiete und Methoden werden neu eingeführt oder vertieft:

• Grundlagen der Thermodynamik und Gastheorie: Hauptsätze und deren Anwendungen/Auswirkungen in o.g. Prozessen
• Grundlagen der Kontinuumsmechanik, insbes. Strömungslehre
• Grundlagen der Festkörpermechanik
  
  

 Für die Messtechnik und Datenverarbeitung:

• Grundlagen der Elektrodynamik und Elektronik
• Messung von Spannung und Strom, einfache Sensoren
• Digitale Schaltungen und digitale Datenverarbeitung
• Magnetfelder, Wechselströme, elektromagnetische Wellen
• Atomaufbau, Laser und Fluoreszenz
• Stabile und radioaktive Isotope, radioaktiver Zerfall
• Schallwellen und Schallausbreitung
• Satellitengestützte Messverfahren, GPS, remote sensing

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden lernen, wichtige Umweltsysteme (Atmosphäre, Wasser, Boden, Gestein) sowie deren Wechselwirkungen aus physikalischer Sicht zu beschreiben. Sie erlernen oder vertiefen die dazu notwendigen physikalischen Effekte und Mechanismen sowie die zu deren Beschreibung notwendigen mathematischen Modelle.

In den Übungen wird diesen Wissen gefestigt und durch Anwendungen bekannter Erklärungs- und Modellierungsansätze auf neue Phänomene wird das analytische Denken trainiert.

Lernziel ist ebenfalls das Verständnis der modernen digitalen Datenerfassung und -verarbeitung.

Mathematik I für Naturwissenschaften

Inhalte

Die Vorlesung bietet eine Einführung in die Differential- und Integralrechnung mit besonderer Berücksichtigung von Anwendungen in der Biologie. Im Einzelnen werden die folgenden Themen behandelt:

1. Grundbegriffe
2. Komplexe Zahlen
3. Kombinatorik
4. Folgen und Reihen
5. Elementare Funktionen
6. Differentialrechnung
7. Integralrechnung

Umweltmikrobiologie und Biochemie

Inhalte

Molekularbiologische Grundlagen (Heer):
Vermittlung der Grundlagen zu Organellen und andere Strukturen der Zelle bzw. den generellen Aufbau von pro- und eukaryotischen Zellen, Molekularer Aufbau der DNA und des Chromatins, Mutationen, Rekombination, Replikation, Transkription, Translation. Vorstellung von molekularbiologischen Arbeitstechniken: DNA Extraktion, PCR.

Mikrobiologie (Biedermann):
Grundlagen zur Diversität, Fortpflanzung und den Stoffwechsel von Mikroorganismen wie Prokaryonten, Bakterien und Pilzen. Vorstellung mikrobiologische Arbeitsmethoden wie Isolation, Mikroskopie und Laborassays zum Stoffwechsel und zur Untersuchung von Interaktionen mit Tieren und Pflanzen. Vorstellungen der Rolle von Mikroorganismen in Ökosystemen, mit Schwerpunkt auf der Evolution und Ökologie organismischer Interaktionen zwischen Pflanzen, Insekten und Mikroorganismen.

Grundlagen der Biochemie (Kreuzwieser):
Biomoleküle - Makromoleküle als Hauptbestandteile von Zellen. Aufbau und Funktion von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden; Bioenergetik und Energiekopplung; Enzyme - Eigenschaften, Wirkungsweise, Regulierbarkeit

Qualifikations- und Lernziele

• Kenntnis über den Aufbau von Zellen und der Funktion verschiedener Organelle
• Verständnis von molekularbiologischen und genetischen Grundlagen der Zellbiologie
• Verständnis von molekularbiologische Methoden (DNA Extraktion, PCR)
• Kenntnis der Grundlagen von Mikrobiologie, inkl. Systematik von Mikroorganismen
• Verständnis mikro- und molekularbiologischer Arbeitsmethoden
• Verständnis ökologischer und evolutionärer Prozesse zw. Mikroorganismen und ihrer Umwelt
• Kenntnis des Aufbaus und der Funktionen biologisch relevanter Makromoleküle
• Verständnis der Eigenschaften und Funktionen von Enzymen
• Verständnis der energetischen Kopplung biochemischer Reaktionen in Zellen

2. Semester (Sommer)

Flora und Fauna

Inhalte

Zentraler Inhalt sind das Kennenlernen wichtiger Gruppen von Tier- und Pflanzenarten, das Erlernen von Grundkenntnissen zur Systematik, Evolution und Anatomie/Morphologie sowie insbesondere die Kenntnis und der Umgang mit Bestimmungsschlüsseln.

Im botanischen Teil des Moduls erwerben die Studierenden grundlegende Kenntnisse zur Evolution und zur Systematik des Pflanzenreiches. Ferner sollen grundlegende morphologische und anatomische Merkmale von Gehölzen und nichtholzigen Pflanzen kennengelernt werden. Am Beispiel der verbreitet genutzten "Exkursionsflora von Deutschland" (Rothmaler) soll der Umgang mit Bestimmungsschlüsseln und die Bestimmung von Pflanzenarten an ausgewählten Arten erlernt werden.

Der zoologische Teil des Moduls vermittelt die Kenntnis wichtiger ausgewählter Insektenordnungen und Familien mit ihren Merkmalen und Biologie; außerdem lernen die Studierenden wichtige Fang- und Konservierungsmethoden für Insekten kennen. Im zweiten praktischen Teil werden mit Hilfe des Bestimmungsschlüssels (Brohmer, Fauna von Deutschland), weiterer Literatur und Online-Ressourcen Insekten bestimmt. Mit einem gemeinsamen Lichtfang und eigenverantwortlich durchgeführten Exkursionen erlangen die Studierenden ein Mindestmaß an praktischen Erfahrungen.

Das Modul legt durch Vermittlung der Artenkenntnis die Grundlagen für das Verständnis der Zusammenhänge und Prozesse von Ökosystemen. Damit ist es für naturschutz-, landnutzungs- und forstwirtschaftlich/waldbaulich-orientierte Module eine wesentliche Voraussetzung.

Qualifikations- und Lernziele

• Die Studierenden besitzen grundlegende Kenntnisse zur Systematik und Evolution von Pflanzen- und Tiergruppen. Sie haben einen Überblick über wichtige morphologische und anatomische Merkmale, die für die Bestimmung und Systematik von Pflanzen und Tieren bedeutsam sind.
• Die Studierenden verfügen über grundlegende Kenntnisse zum Gebrauch von Bestimmungsschlüsseln und kennen wichtige Fachbegriffe zur Morphologie und Anatomie von Pflanzen- und Tierarten, die zur Artbestimmung benötigt werden.
• Die Studierenden werden in die Lage versetzt, im Anschluss an die Lehrveranstaltung, sich selbständig in die Bestimmung von Organismen einzuarbeiten. Sie erlernen zudem einige ausgewählte Pflanzen- und Tierarten wiederzuerkennen.

Einführung in die Geomatik

Inhalte

Das Modul gliedert sich in zwei verschiedene Komponente, in den Teil Grundlagen Geodaten und Karthographie sowie Verfahren der Fernerkundung zur Datenerfassung.

Es wird in den Bereich Geodaten eingeführt und wichtige Grundlagen der Kartenkunde sowie der verschiedenen Georeferenzsysteme bzw. Koordinatensysteme vermittelt. Es wird ein Überblick über die wichtigsten Karten im deutschsprachigen Raum gegeben und es werden die wichtigen Projektionssysteme vorgestellt. Darüber hinaus erfolgt eine Einführung in moderne globale Positionssysteme.

Im zweiten Teil erhalten Sie einen Überblick zu den verschiedenen Fernerkundungssystemen von terrestrisch bis satellitengetrage. Es werden die physikalischen Grundlagen besprochen und damit die Möglichkeiten und Grenzen in der Anwendung verdeutlicht. Es wird dargestellt welche Bedeutung die Fernerkundung als Informationsquelle für Planungen im Umwelt und Waldwirtschaftsbereich haben.

Zu den zu vermittelnden Kompetenzen gehören: Kenntnisse zu Daten und deren Eigenschaften mit Hilfe der Fernerkundung, raumbezogene Daten, Karten und Projektionen.

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden wissen was Geodaten sind und welcher in verschiedenen Geodaten steckt. Sie haben einen Überblick über die wichtigsten globalen Projektionssysteme und wie diese sich unterscheiden. Sie können Karten lesen und Strecken oder Punkte in den wichtigen Koordinatensystemen verorten. Sie wissen um die verschiedenen Fernerkundungsdaten und können ihren Informationsgehalt für die räumliche Planung einschätzen. Sie verstehen wie man von den Daten zur Information gelangt.

Ökosysteme und Stoffkreisläufe

Inhalte

Ökosystemare Prozesse werden mitbestimmt durch den Fluss von Energie zwischen einzelnen Ökosystemkomponenten. Der erste Teil des Moduls widmet sich daher dem Energiehaushalt von Ökosystemen sowie dem Energietransfer zwischen den unterschiedlichen Trophieebenen.
Als wichtigster Prozess, der terrestrischen Ökosystemen Energie zuführt, wird die Photosynthese eingehend behandelt. Neben der Ökologie der Photosynthese wird der Prozesse auf verschiedenen Skalenebenen vom Blatt bis zum Ökosystem betrachtet. Zudem wird die Allokation von photosynthetisch gebundenem Kohlenstoff in Pflanze und Ökosystem vorgestellt.

In einem zweiten Teil wird gezeigt, inwieweit biologische und geochemische Prozesse die Nährstoffkreisläufe von Ökosystemen regulieren. In diesem Zusammenhang werden die wichtigsten Prozesse, die in Boden und Pflanze ablaufen besprochen und der Austausch zwischen Pedosphäre, Biosphäre und Atmosphäre diskutiert. Dabei werden die verschiedenen Nährstoffkreisläufe getrennt nach Elementen (u.a. C, N und P) betrachtet. Die wichtigsten biologischen (pflanzlichen und mikrobiellen) Prozesse werden erläutert.
Der Einfluss anthropogenen Handelns auf die verschiedenen Nährstoffkreisläufe wird diskutiert. Es ist ferner vorgesehen, Ansätze zur Modellierung von Ökosystemprozessen vorzustellen.

Umweltchemie

Inhalte

• Umweltrelevante Eigenschaften von Stoffen wie Toxizität, Mobilität, Persistenz, Bioakkumulation, Kanzerogenität, Treibhauspotential, Eutrophierungspotential)
• REACH: Registration, Evaluation, Authorization of Chemicals (EU-Verordnung)
• Umweltrelevante Stoffgruppen (Schwermetalle, Organika, Nährstoffe, Pestizide, Arzneistoffe,Nanopartikel, Säurebildner, Hormone, Treibhausgase) in Böden und Gewässern
• Anthropogene und natürliche Quellen, Hintergrundwerte, Verbreitungspfade und Verbleib von umweltrelevanten Stoffen
• Schadstoffanalytik und Monitoringnetze
• Vermeidungsstrategien und Sanierungsverfahren

Die oben genannten Themen sowie die dafür relevanten Grundlagen der Umweltchemie und der aquatischen Chemie (Thermodynamik, Gleichgewichte, Massenwirkungsgesetz, Kinetik, Redoxprozesse etc.) werden am konkreten Beispiel erarbeitet und vertieft. Im Zuge praktischer Übungen werden frei verfügbarer numerischer Werkzeuge zur Bilanzierung und zur Ausbreitung von Umweltschadstoffen trainiert.

Qualifikations- und Lernziele

• Kenntnis der umweltrelevanten Aspekte verbreiteter Chemikalien anthropogener Herkunft 
• Fähigkeit zur Einordnung  der Umweltrelevanz von  Stoffen anhand von verfügbaren chemisch-physikalischen Parametern wie z.B. Verteilungskoeffizienten
• Bewertung von Gefährdungszenarien und Sanierungsstrategien
• Fähigkeit zur fallbezogenen Berechnung von Stoffbilanzen und Ausbreitungsszenarien mit  frei verfügbaren Modellwerkzeugen 

3. Semester (Winter)

Statistik

Inhalte

• Stichprobenstatistiken
• Datenmanagement, Einführung in R
• Visualisierung von Daten und statistischen Zusammenhängen
• Verteilungen und maximum likelihood
• Korrelation (parametrisch & nicht-parametrisch), Assoziationstest (X2-Test)
• Regression und Generalised Linear Model (GLM)
• Design of Experiments, survey designs
• Varianzanalyse & schließende Statistik
• Modellvereinfachung, Variablenselektion
• Nichtparametrische Verfahren

Qualifikations- und Lernziele

Statistik: Am Ende des Moduls haben die Studenten erweiterte Grundkenntnisse in der Anwendung statistischer Verfahren um wissenschaftliche Arbeiten lesen und bewerten zu können, Kenntnisse in der Datenaufbereitung und -analyse, bei der Durchführung und Interpretation von statistischen Testverfahren.

Informatik: Grundlagen der Nutzung von interpretierter Programmierung (in R); Datenmanagement; einfache Programmierungskenntnisse (Schleifen, Konditionale Ausdrücke, vektorisierte Funktionen, Indizierung).

Umweltpolitik und Umweltgeschichte

Inhalte

• Grundlagen der Politikanalyse: Akteure, Interessen, Konflikte
• Politikinstrumente und ihre Wirkung
• Grundkenntnisse zu Politikfeldern im Bereich der Wald- und Umweltpolitik (Forstpolitik, Naturschutzpolitik, Klimapolitik, Bioökonomie, Wasserpolitik, Energiepolitik) mit dem Fokus auf nationale Politik und einer Einführung in die transnationale Politik
• Konzepte der Nachhaltigkeit
• Grundbegriffe der Umweltethik einordnen
• Grundlagen der Umweltgeschichte

Qualifikations- und Lernziele

• Die Studierenden haben einen Überblick über die wichtigsten Grundlagen umwelt- und waldpolitischer Prozesse in Deutschland und Baden-Württemberg
• Die Studierenden kennen wichtige politikwissenschaftliche Grundbegriffe und können diese auf das Politikfelder Umwelt und Wald anwenden
• Die Studierenden verstehen die Zusammenhänge zwischen Akteuren, Interessen und daraus entstehenden Konflikten und können das auf die Politikfelder Wald und Umwelt übertragen
• Die Studierenden können die Wirkung von forst- und umweltpolitische Instrumente erklären und bewerten
• Die Studierenden können die verschiedenen Konzepte der Nachhaltigkeit einordnen und beurteilen
• Die Studierenden können die Grundbegriffe der Umweltethik einordnen
• Die Studierenden haben einen Überblick über den Verlauf der Umweltgeschichte

Einführung in die Umweltökonomie

Inhalte

Leitfrage: Wie können und sollten gesamtwirtschaftliche Systeme gestaltet sein, damit sie langfristig ökonomisch effizient, intra- und intergenerationell gerecht, sowie im Einklang mit den Gegebenheiten und eigenen Ansprüchen der Natur sind?
Dazu werden in diesem einführenden Modul folgende Inhalte behandelt:

• Grundlegende Konzepte der Mikroökonomik (Knappheit, Effizienz, Haushalte, Firmen, Märkte) und ihre Anwendung auf Umwelt- und Ressourcennutzung
• Wohlfahrtsanalyse von Märkten, Marktversagen und Marktregulierung bei Umwelt und natürlichen Ressourcen (Öffentliche Güter, Allmende-Ressourcen, Externe Effekte)
• Ökonomische Bewertung von Umweltqualität und natürlichen Ressourcen

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden können die Entstehung und Lösung von Umweltproblemen aus ökonomischer Perspektive interpretieren. Sie kennen grundlegende ökonomische Konzepte und Methoden zur Analyse und Lösung von Umweltproblemen und können diese mithilfe der fachlich einschlägigen Terminologie erklären. Sie können diese Konzepte und Methoden selbstständig auf einfache (typische und schematische) Probleme anwenden.

Klimawandel

Inhalte

Der rezente und projizierte globale Klimawandel verändert die physikalischen, biologischen und menschlichen Systeme. Mit Blick in die Zukunft ist der projizierte Klimawandel die größte Herausforderung für die Menschheit in den kommenden Jahrhunderten. Die Inhalte des Moduls vermitteln einen interdisziplinären Überblick über Beobachtungen, Analysen, Simulationen und Interpretationen des vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen Wandel des Klimas und seiner Folgen auf regionaler und globaler Skala.

Spezifische Themen, die im Rahmen der Lehrveranstaltung behandelt werden, sind:

• Komponenten des Klimasystems und ihre Veränderung
• Ursachen des natürlichen und anthropogen verursachten Treibhauseffekts
• Globale und regionale Klimavariabilität (Paläoklima, rezentes und zukünftiges Klima)
• Proxydaten, Messdaten, Modelldaten
• Klimawandelszenarien, globale und regionale Klimamodellierung, Ensemble-Ansatz
• Nutzung von Climate Engineering zur Mitigation des anthropogen verursachten Klimawandels
• Nutzung von Erneuerbaren Energien zur Mitigation des anthropogen verursachten Klimawandels
• Unsicherheiten, Ungewissheit und  Interpretation von Klimamodellergebnissen

4. Semester (Sommer)

Umwelt- und Planungsrecht

Inhalte

• Einführung in das öffentliche Recht, das allgemeine und besondere Verwaltungsrecht
  Grundlagen des Umwelt- und Planungsrechts
• Einführung in die Methoden rechtswissenschaftlicher Fallbearbeitung und Analyse
  Umweltrecht im Mehrebenensystem (internationales und europäisches Umweltrecht)
• Einführung in einzelne Rechtsbereiche des Umweltrechts (Klimaschutzrecht, Naturschutzrecht, Wasserrecht, Forstrecht, Immissionsschutzrecht, Kreislaufwirtschaftsrecht, etc.)
• Einführung in einzelne Rechtsbereiche des Planungsrecht (Bau- und Fachplanungsrecht)
  Beispiele aus Gesetzgebung, Verwaltung und Rechtsprechung
• Möglichkeit der Vertiefung in den einzelnen Teilbereichen des Umwelt- und Planungsrechts (Umwelt- und Forstrecht)

Qualifikations- und Lernziele

Die Studierenden kennen zentrale Grundlagen des öffentlichen Rechts, insbesondere des Umwelt- und Planungsrechts. Sie sind mit den Grundzügen der Methoden rechtswissenschaftlicher Fallbearbeitung und Analyse vertraut. Sie kennen beispielhaft konkrete Rechtstexte aus der Legislative, Exekutive und Judikative. Die Studierenden können einfache umwelt- und planungsrechtliche Fragestellungen einordnen und in Ansätzen selbständig bearbeiten.

Umweltmonitoring und Geomatik

Inhalte

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Qualifikations- und Lernziele

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Umweltmodellierung

Inhalte

• Grundlagen der Programmierung in R
• Was ist ein Modell, was ist ein System?
• Modellentwicklung (konzeptionelles, mathematisches und numerisches Modell)
• Parametrisierung, Kalibrierung, Validierung und Sensitivitätsanalyse
• Kompartimentmodelle (Differential- und Differenzengleichungsmodelle), Populationsmodellierung
• Räumliche und agentenbasierte Modelle (Diffusion, Random Walk, Zelluläre Automaten)

Neben den allgemeinen Grundlagen zur Modellierung und Programmierung sowie dem Kennenlernen wichtiger Modelltypen / -klassen liegt in diesem Modul ein wichtiger Schwerpunkt darauf, einfache Modelle selbst in R zu programmieren und zu analysieren. Die Vorlesungstage gliedern sich in Vorlesung, Übungen mit Tutorat, und anschließenden Hausaufgaben, die die Inhalte wiederholen und ggf. vertiefen.