Das Projekt "Strategien gegen Algen- und Cyanobakterienmetabolite im Trinkwasser aus Oberflaechengewaessern - Untersuchungen zum Vorkommen und Verhalten ausgewaehlter Algenmetabolite bei der Trinkwasseraufbereitung - Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches e.V., Technologiezentrum Wasser Karlsruhe (TZW), Außenstelle Dresden durchgeführt. Neben den vom Menschen in sehr niedrigen Konzentrationen (in der Regel wenige ng/l) wahrnehmbaren und von vielen Algenarten (besonders Goldalgen-Chrysophyseen, Kieselalgen -Diatomeen und Blaualgen-Cyanobakterien) produzierten Geschmacks- und Geruchsstoffen wird eine zweite, sehr wichtige Gruppe der Algenmetaboliten, die der Algentoxine, nur von den Cyanobakterien gebildet. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat im Rahmen der Ueberarbeitung der Trinkwasserrichtlinie fuer das wegen seiner hohen akuten und chronischen Toxizitaet (Kanzerogenitaet) bekannte Microcystin-LR einen vorlaeufigen Richtwert von 1 myg/L in Trinkwasser abgeleitet. Fuer ein weiteres Toxin, das Saxitoxin, wird in Australien ein Grenzwert von 3 myg/L diskutiert (1). Im Verlauf einer Algenbluete unterliegen die Organismen dem natuerlichen Lebenszyklus, d.h. einer Wachstumsphase, einer stationaeren Phase und einer Absterbephase. Im Gegensatz zu anthropogenen organischen Mikroverunreinigungen, beispielsweise den PBSM, kommen die Algenmetaboliten in zwei Bindungszustaenden, einer intra- und extrazellulaeren Form, vor. Das Konzentrationsverhaeltnis der Toxine wird mit CTox-e/CTox-i angegeben. Der Uebergang vom zellgebundenen (= intrazellulaer) in den geloesten (= extrazellulaer) Zustand ist irreversibel, wird aber durch ein dynamisches Verhaeltnis bestimmt. Ausgeloest wird dieser Prozess im Wesentlichen durch das natuerliche Zellsterben im Speicher (natuerliche Freisetzung) und die mechanische Belastung der Algenzellen waehrend der Aufbereitung des Wassers (induzierte Freisetzung). In der Praxis ist das Verhaeltnis von im Wasser geloesten und zellgebundenen Toxinen CTox-e/CTox-i nicht konstant. Im Fall einer Geschmacks- und Geruchsbeeintraechtigung sowie toxischer Algenmetaboliten muessen jeweils beide Bindungsformen aus dem Wasser entfernt werden. Dabei muss der Uebergang vom zellgebundenen in den geloesten Zustand auf ein Minimum beschraenkt werden. Die Eliminierung der partikulaeren Algenzellen erfolgt im Allgemeinen durch verschieden angeordnete Filtrations- bzw. Flockungs/Sedimentationsstufen. Zur Eliminierung geloester Spuren der Metaboliten sind vielfach erweiterte Aufbereitungsmassnahmen, beispielsweise adsorptive Verfahren (Pulveraktivkohle) oder eine chemisch-physikalische Oxidation als Vor- oder (und) Hauptozonung notwendig. In der Regel sind Situationen in Wasserwerken gut zu beherrschen, wenn sich das Verhaeltnis CTox-e/CTox-i genaehert als konstant erweist. Ein sehr dynamisches, variables Verhaeltnis mit sprunghaften Aenderungen ist demgegenueber schwieriger zu meistern.
Das Projekt "Zusammenhang zwischen Ernährungsweise und ökophysiologischer Nischenweite und deren Einfluss auf das Verbreitungsmuster chrysomonader Flagellaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg-Essen, Campus Essen, Fakultät Biologie, Arbeitsgruppe Biodiversität durchgeführt. Die Verknüpfung zwischen der Ökologie von Organismen und deren Verteilungsmuster sowie die Verallgemeinerbarkeit dieser Zusammenhänge sind eine essentielle Basis für das Verständnis der funktionellen Dynamik von Ökosystemen und deren assoziierter Biodiversität. Das Zusammenspiel zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktion wirft die Frage auf in wieweit die funktionelle Differenzierung von Taxa deren Verteilungsmuster bedingt. Einer der offensichtlichsten funktionellen Unterschiede zwischen Organismen ist die Differenzierung der Ernährungsstrategien in heterotrophe, mixotrophe und phototrophe Organismen. Mikrobielle Eukaryoten sind aufgrund ihrer überwältigenden Diversität und funktionellen Differenziertheit besonders geeignet, um solche übergeordneten Fragestellungen anzugehen. Chrysomonaden (Chrysophyceen) sind hier besonders geeignet, da sie weit verbreitet sind und zu den dominanten Organismengruppen in einer Vielzahl von Habitaten gehören. Verschiedenste Ernährungsstrategien sind realisiert und Chrysomonaden der verschiedenen Ernährungstypen koexistieren in vielen Habitaten. Zudem sind die Chrysomonaden eine ökologisch vergleichsweise gut untersuchte Organsimengruppe mit vielen Modellarten für ökologische und ökophysiologische Fragestellungen. Heterotrophie evolvierte mehrfach innerhalb der Goldalgen. In diesem Projekt testen wir die Hypothese, dass heterotrophe Taxa im Vergleich zu phototrophen und mixotrophen Taxa im Allgemeinen eine größere Toleranz im Hinblick auf abiotische Faktoren haben. Damit verknüpft testen wir die Hypothese, dass sich die Verteilungsmuster von heterotrophen, mixotrophen und phototrophen Chrysomonaden unterscheiden und eher mit deren Ökologie als mit deren Phylogenie korrelieren. In einem ersten Arbeitspaket charakterisieren wir das Wachstum verschiedener Arten als Funktion der Futter- und Nährstoffkonzentration, der Futterqualität und der Beleuchtungsverhältnisse. Auf dieser Basis werden wir dann die Nischenweite vergleichend untersuchen und die Hypothese testen, dass sich diese Nischenweite systematisch zwischen Taxa verschiedener Ernährungstypen unterscheidet. Diese ökophysiologischen Untersuchungen ergänzen wir mit Analysen der Verbreitungsmuster. Der Fokus liegt dabei auf der regionalen Verbreitung unter Berücksichtigung der Verschiedenheit in Bezug auf die abiotischen Umweltfaktoren. Insbesondere nehmen wir an, dass phototrophe Chrysomonaden eine stärker eingeengt Verbreitung in Bezug auf die abiotischen Umweltfaktoren aufweisen als die heterotrophen Taxa. Ebenso erwarten wir eine stärker ausgeprägte Saisonalität bei phototrophen Taxa als bei heterotrophen. Zusammengenommen bieten die geplanten Analysen, basierend auf der exemplarischen Analyse der Verbreitungsmuster und der ökophysiologischen Nischenweite von Chrysomonaden, eine fundierte Basis für ein Verständnis der Zusammenhänge zwischen der funktionellen Diversität von Ökosystemen und deren assoziierter Biodiversität.
Das Projekt "MOLAR: Messung und Modellierung der dynamischen Reaktion entlegener Bergseeoekosysteme auf oekologische Veraenderungen - ein Projekt der Bergseeforschung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bern, Systematisch-Geobotanisches Institut durchgeführt. '- Study of relationship between climate records for mountain weather stations with those for lowland stations, - assessment of the physical, chemical, and biological seasonal variabbility of non-polluted remote lakes by intensive sampling and analysis - study of the relationship between the distribution of the primary biological constituents of mountain lake ecosystems that form the most important groups in the sediment cores (i.e. diatoms. chrysophytes, cladocera, chironomids and measured environmental summary variables, - study underlying trends and natural variability in climate from the fine-detail analysis of the uppermost sediment (last 200 years), - comparison of the sediment record with instrumental records of temperature and precipitation, - calibrate and validate the DYRESM and AQUASIM models and run these models using alternative scenarios for future climate.