Für die See-Bewertung mit Phytoplankton sind mindestens sechs Probenahmen pro Jahr in der Vegetationsperiode von März/April bis Oktober/November vorzusehen, wobei mindestens vier Untersuchungstermine im Zeitraum Mai bis September liegen sollen. Über dem tiefsten Punkt des Sees sollen von einem Boot aus mit einem Wasserschöpfer Planktonproben entnommen werden. Zum Auffinden der richtigen Stelle sind Tiefenkarten wichtig. Vor jeder Untersuchung sollte eine Überprüfung mit Echolotung oder Lotung und ggf. GPS erfolgen. Für Langzeituntersuchungen ist eine Bojen-Markierung zu empfehlen. Optimal ist die Verwendung eines Tiefen-Integralschöpfers, welcher beim Durchfahren der Wassersäule kontinuierlich und automatisch eine Mischprobe der gesamten Wassersäule entnimmt. Alternativ können Punktproben, je nach Tiefe des Sees in Schritten von 1 m (polymiktische Seen) oder maximal 2 Metern (tiefe Seen) zu einer Mischprobe vereinigt werden. Hierzu sind verschiedene Wasserschöpfer wie Röhren- oder Schlauch-Sampler (s. Abb. 1) geeignet. Abb. 1: Links: Tiefenintegrierender Probennehmer. Rechts: Friedinger-Schöpfer zur Entnahme von Tiefenstufenproben (Fotos: Eberhard Hoehn) Vor der Probenahme ist festzustellen, welchem Schichtungstyp das zu untersuchende Gewässer zugeordnet wird, da sich die Probenahme bei geschichteten (di- und monomiktischen) und weitgehend ungeschichteten (polymiktischen) Seen unterscheidet. Ein See gilt als geschichtet, wenn mit regelmäßigen Temperaturmessungen im Tiefenprofil und Jahresgang eine durchgehende Schichtungsperiode von mehr als drei Monaten festgestellt wurde. Vor Beginn der Probenahme wird die Sichttiefe mit einer weißen Scheibe (Secchi-Scheibe) gemessen, für die nach ISO 7027-2:2016 ein Durchmesser von 20 cm empfohlen wird (für sehr hohe Sichttiefen > 10 m können größere Scheiben verwendet werden). Sie wird an einem Maßband so lange in die Tiefe abgelassen bis sie gerade nicht mehr sichtbar ist und dann wieder angehoben bis man die Scheibe gerade wieder erkennt. Aus diesen beiden Werten wird ein Mittelwert gebildet. Die so ermittelte Tiefe ist die sogenannte Secchi-Sichttiefe. Zur Ausschaltung von störenden Reflektionen sowie bei bewegter Wasseroberfläche ist zur Verbesserung der Erkennbarkeit der Scheibe ein Secchiskop – eine Sichtröhre mit Glasboden ‑ zu verwenden. Der Tiefenbereich bis zur 2,5fachen Secchi-Sichttiefe ist der Bereich, in dem das Phytoplankton gut wachsen kann. Er wird als euphotische Zone, seine untere Grenze als euphotische Tiefe bezeichnet. Anschließend werden mit Messsonden in festen Tiefenschritten (0,5 oder 1 m) zumindest die Temperaturwerte ermittelt. Weitere relevante Sondenparameter sind Sauerstoffgehalt, elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert, Redoxpotenzial und Chlorophyll-a-Konzentration. Es können Tiefenprofile erstellt werden, anhand derer eine Temperaturschichtung, Sauerstoff-Defizite oder Tiefenchlorophyll-Maxima (DCM = deep chlorophyll maximum) festgestellt werden können. Ungeschichtete oder polymiktische Seen sind über das ganze Jahr hinweg bis zum Grund durchmischt. Lediglich in stabilen Wetterlagen können kürzere Phasen der Temperaturschichtung auftreten. In polymiktischen Seen erfolgt die Probenentnahme stets aus der gesamten Wassersäule bis etwa 1 m über Grund, maximal bis in eine Tiefe von 6 m. Trifft man den See z. B. im Hochsommer in einer Phase mit Temperaturschichtung an, so wird die Probenahme dennoch unverändert durchgeführt. In geschichteten Seen ist die "richtige" Probenahmetiefe differenzierter zu ermitteln: Um in geschichteten Seen die Mächtigkeit der oberen durchmischten Schicht, des Epilimnions, festzustellen, wird das Temperatur-Tiefenprofil herangezogen. Wenn sich die Temperatur in der Tiefe schnell abkühlt und die Temperaturänderung 1°K pro Meter überschreitet, liegt eine sog. Sprungschicht vor. Die Zone bis zur Sprungschicht wird als Epilimnion bezeichnet, die Zone der starken Temperaturänderung als Metalimnion und die kühle, in der Temperatur wieder konstantere, darunter liegende Schicht als Hypolimnion. Während der Vollzirkulation mit Temperaturausgleich bis zum Grund ‑ meist im Zeitraum von Herbst bis Frühjahr ‑ soll die Probe aus der durchmischten Schicht bis zur mittleren Tiefe des Sees stammen, jedoch bis maximal 10 m Tiefe, in sehr tiefen Seen mit maximal 20 m Tiefe. Während der Phase der Temperaturschichtung sind folgende Fälle zu unterscheiden: In eher trüben Seen ist das Epilimnion zu beproben. Die euphotische Zone oder -Tiefe (2,5fache Secchitiefe) liegt innerhalb des Epilimnions. In klaren Seen, in denen die euphotische Zone über das Epilimnion hinausgeht und in die Sprungschicht oder sogar ins Hypolimnion hineinragt, muss die Wassersäule bis zur euphotischen Tiefe beprobt werden. Es gilt also: Die "tiefere" Kenngröße (Epilimniontiefe oder euphotische Tiefe) gibt die Probenahmetiefe für die Mischprobe an. Es ist darauf zu achten, dass die Probenahme nicht in ein sauerstoffreies, durch Schwefelwasserstoffbildung oder Nährstoffrücklösung geprägtes Hypolimnion hineinreicht und mindestens einen Meter darüber endet. Ausgeprägte Tiefenchlorophyll-Maxima sollen ebenfalls erfasst werden. Um diese festzustellen, muss allerdings eine Chlorophyll-Sonde (Fluoreszenzsonde) im Einsatz sein. Diese und weitere Details sowie Spezialfälle der Probenahme sind in der Methodenbeschreibung von Nixdorf et al. (2010) und der Europäischen Norm DIN EN 16698 differenziert beschrieben. Aus der so gewonnenen Mischprobe wird in der Regel sowohl die Phytoplanktonprobe als auch die chemische Probe für die Chlorophyll a-Bestimmung und ggf. weitere chemische Parameter (z. B. Gesamtphosphor) entnommen. Probenahme für die Anwendung des Diatomeenindex Profundal (DI-PROF): Die sich über das Jahr im Plankton entwickelnden Kieselalgen (Diatomeen) sinken aufgrund des Gewichts ihrer Schalen auf den Seeboden ab. Am Ende des Jahres befinden sich die Schalen in einer halbflüssigen, oben aufschwimmenden Sedimentschicht und die Probe (ca. 10 ml) wird mit einem Röhrensammler (Kajak-Corer) genommen. Die so ermittelten Kieselalgenbefunde können mit dem Index DI-PROF zur Trophiebewertung herangezogen werden, welcher in den PhytoSee-Index eingerechnet werden kann. An jedem Probenahmetermin sind aus der Mischprobe mindestens zwei Teilproben (1. und 2.) und zusätzlich fakultativ eine Diatomeenprobe (3.) herzustellen: 1. Chlorophyll a-Probe : 0,5-2 Liter (je nach Algendichte) unfixiert in PET-Flaschen, Transport ins Labor dunkel und kühl. Dort Weiterbehandlung. 2. Phytoplanktonprobe : Lugol-fixiert für die Analyse nach Utermöhl-Methodik, Gefäß: 100 ml-Klarglas-Enghalsflasche, im Labor: bei gekühlter und luftdichter Lagerung mindestens für ein halbes Jahr haltbar. 3. Diatomeenprobe (fakultativ) für die spätere Herstellung eines Diatomeenpräparats. Die Wahl der Fixierungsmethode sollte sich an den erforderlichen Lagerzeiten und –möglichkeiten orientieren, s. hierzu Abschnitt " Aufbereitung der planktischen Kieselalgen (Diatomeenpräparat)" Variante " Filterprobe "(empfohlen): 1 Liter (je nach Algendichte) unfixiert in PET-Flasche, Transport ins Labor dunkel und kühl. Dort Filtrierung. Bei mobiler Filtriermöglichkeit (Handfiltriergerät): 100-1.000 ml Probe (je nach Algendichte, deutliche Färbung des Filters erforderlich) werden über Cellulosenitrat-Membranfilter (0,4-1,0 µm) filtriert. Die Filter werden in Plexiglas-Petrischalen gelagert und müssen bis zur endgültigen Lagerung noch Luft-getrocknet werden. Variante " Alkoholprobe " (empfohlen, jedoch kürzere Lagerzeit): Die Vorfixierung der Probe erfolgt vor Ort mit 96%igem Ethanol (unvergällt) oder Isopropanol. 0,9 Liter Probe wird in eine 1 Liter Kautexflasche gefüllt und mit Alkohol aufgefüllt, d. h. im Verhältnis 1:9 vorfixiert. Weiteres Einengen und Nachfixieren im Labor. Variante " Lugolprobe ": 500 ml Probe (je nach Algendichte oder Notwendigkeit einer Rückstellprobe auch 200-1.000 ml möglich) wird mit handelsüblicher Lugol-Lösung (versetzt mit Natriumacetat) in 500 ml-Klarglas-Enghals-Flaschen fixiert bis die Probe cognacfarben ist (ca. 4 ml Lugol pro 200 ml Probe). Zunächst keine Weiterbehandlung im Labor, bei gekühlter und luftdichter Lagerung mindestens für ein halbes Jahr bis maximal ein Jahr haltbar. Die Chlorophyll a-Konzentration (Chl a) einer Wasserprobe wird meist spektralphotometrisch gemessen. Sie korreliert mit der Biomasse des enthaltenen Phytoplanktons, da alle Arten dieses Pigment zur Photosynthese nutzen. Die Wasserproben müssen noch am Probenahmetag mit einer Vakuumpumpe auf einen Glasfilter filtriert werden. Der Filterrückstand enthält die Algen und deren Pigmente. Die Bestimmung der Chlorophyll-a-Konzentration nach der Norm (DIN 38409-H60 2017) beruht auf der ethanolischen Heißextraktion des Filterrückstands einer Wasserprobe und der anschließenden Absorptionsmessung bei 665 nm. Hier werden Phaeopigmente – photosynthetisch nicht mehr wirksame Abbauprodukte des Chlorophylls ‑ miterfasst. Nach Überführung des gesamten Chlorophyll-a in Phaeopigmente durch Ansäuerung wird eine erneute Messung bei 665 nm durchgeführt. Somit kann rechnerisch auf die ursprüngliche Chlorophyll-a-Konzentration der Wasserprobe rückgeschlossen werden. Im Messwert des Chlorophyll-a nach DIN sind die Phaeopigmente nicht mehr enthalten. Ziel der mikroskopischen Analyse ist die Bestimmung des Biovolumens des Phytoplanktons. Die Analyse des Phytoplanktons erfolgt an einem Umkehrmikroskop. Dafür werden die Phytoplankter einen Tag zuvor in Absetzkammern angereichert (s. Abb. 5). Für die Mikroskopie werden die Phytoplankter einen Tag zuvor in Absetzkammern angereichert. Da die Zellkonzentration in Abhängigkeit von der Artenzusammensetzung und der Saison sehr stark schwanken kann, sind Orientierungswerte zur Auswahl des benötigten Absetzvolumens sowie die Chlorophyll a-Konzentration (Chl a) der Probe hilfreich. In der Verfahrensanleitung (Riedmüller et al. 2022) sind Beispiele mit Orientierungswerten genannt. Für die weitere Konservierung oder Weiterverarbeitung der Proben stehen je nach Fixierungsmethode im Gelände mehrere Varianten zur Verfügung. Die Wahl der passenden Methode richtet sich auch danach, wie lange die Probe bis zur endgültigen taxonomischen Bearbeitung gelagert werden muss. Weitere Details in Nixdorf et al. (2010). Variante "Filterprobe" : Zeitnah zur Probenahme bzw. möglichst am selben Tag ist das in der Regel 1 Liter unfixierte Probenvolumen auf Cellulosenitrat-Membranfilter zu filtrieren. Nach anschließender Lufttrocknung können die Filter in Plexiglas-Petrischalen ohne Konservierungsmittel längere Zeit aufbewahrt werden. Anmerkung : Celluloseacetatfilter haben sich nicht bewährt, da diese beim späteren Aufschluss unter heißer Säure und H 2 O 2 verklumpen. Ebenfalls ungeeignet ist die Verwendung von Glasfaserfiltern. Diese hinterlassen beim späteren Aufschluss eine hohe Zahl von Glasfasern, die das mikroskopische Bild der Algen überlagern und damit eine zuverlässige Bearbeitung unmöglich machen. Diese Art der Konservierung ist für Lagerzeiten bis deutlich über ein Jahr geeignet. Variante "Alkoholprobe" : Das vorfixierte Probenmaterial muss im Labor 2-3 Tage in der Kautexflasche absedimentieren. Der Überstand wird anschließend vorsichtig mit einer Wasserstrahlpumpe abgesaugt. Der aufgeschüttelte Rückstand wird in dicht schließende Flaschen abgefüllt und mit 96%igem Ethanol/Isopropanol (unvergällt, d. h. kein Brennspiritus!) im Verhältnis 1:5 nachfixiert. Ein Gesamtvolumen von 100 ml Diatomeen-Suspension ist ausreichend. Zur taxonomischen Bestimmung muss ein Diatomeenpräparat mit Probenaufschluss mittels Wasserstoffperoxid angefertigt werden. Diese Art der Konservierung ist für Lagerzeiten bis rund 6 Monate geeignet. Kühlung (4-8°C) verlängert die mögliche Lagerzeit. Variante "Lugolprobe" : Sind nur Lugol-fixierte Proben verfügbar, muss das jodhaltige Fixierungsmittel vor dem Aufschluss der Diatomeen folgendermaßen ausgewaschen werden: Die Proben werden mindestens 2 Tage zur Absedimentierung stehen gelassen. Der Überstand wird mit einer Wasserstrahlpumpe abgesaugt und mit H 2 O dest. auf ca. 250 ml aufgefüllt. Dieser Auswaschvorgang wird noch zweimal wiederholt. Anschließend kann die Probe zur Analyse aufgeschlossen werden. Diese Art der Konservierung ist mit Kühlung von 4-8°C für Lagerzeiten bis 6 Monate bis ggf. maximal ein Jahr geeignet. Lugol-fixierte Proben dürfen nicht in Plastikflaschen aufbewahrt werden, da das Jod des Fixiermittels von der Flaschenwandung aufgenommen und die Fixierung dann abgeschwächt wird. Zudem kann die Kontrolle der Färbung der Probe (Cognac-farben) wegen der Durchfärbung der PE-Flaschenwände nicht mehr stattfinden.
Das Projekt "Systematik und Oekologie von Arten der Gattung Cyclotella" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Bei Phytoplanktonuntersuchungen 1994 im Stechlinsee wurden 13 Arten bzw Artengruppen nano- und mikroplanktischer zentrischer Kieselarten bestimmt. Darunter befanden sich die weltweit selten oder wenig bekannten Arten Cyclotella tripartita Hakansson 1990, Cyclotelle pseudocomensis Scheffler 1994 und Stephanocostis chantaicus Genkal und Kuzmin 1985. Cyclotella tripartita wurde 1959 erstmals beschrieben und bisher erst in wenigen Seen der Nordhemisphaere nachgewiesen. Der Stechlinsee ist der erste mitteleuropaeische und zugleich suedlichste eurasiatische Fundort der Art (Scheffler und Padsiak 1996). Limnologisch-oekologische Daten gibt es von ihr noch nicht. Diese Alge hatte 1994 einen grossen Anteil an der Phytoplanktonbiomasse des Stechlinsees (S 84, Abb 10). Mit Ausnahme des Zeitraumes Mitte Juli bis Mitte November war sie im Epilimnion immer praesent. Ab Maerz vermehrte sie sich intensiv und erreichte Anfang Mai die maximale Zellzahl von 1,64 Millionen Zellen/l, was einer Biomasse von 693,5 Mikrogramm/l entsprach. Das war ein Anteil von 92,9 Prozent an der Biomasse aller Kieselalgen und von 51,9 Prozent an der Biomasse des gesamten Phytoplanktons. Cyclotella tripartita hatte an der ermittelten Biomasse aller Kieselalgen 1994 einen Anteil von 39 Prozent und an der gesamten Phytoplanktonbiomasse von 12 Prozent. Sie war die Art mit dem groessten Anteil an der Biomassebildung der Kieselalgen. Weitere Untersuchungen galten der Variabilitaet der Schalenstruktur der Art und taxonomischen Fragen.
Das Projekt "UFZ-09/2001 - SF6 als Tracer für Transport und Mischungsprozesse in Tagebaurestseen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Durch den Einsatz des inerten Tracers SF6 in Tagebauseen kann in Langzeitexperimenten der Vertikalaustausch im permanent geschichteten Tiefenwasser gemessen werden. Somit werden Aussagen über die Beständigkeit von Monimolimnien, als Grundvoraussetzung zur Prognose der Wasserqualität, möglich. Die Grundwasseranbindung des Monimolimnions wird erfasst, somit können Modellvorstellungen über Grundwasserströme auch bei sehr komplexen hydraulischen Verhältnissen überprüft werden. In den halin geschichteten Tagebauseen Merseburg- Ost 1a und 1b sollen die SF6 - Markierungen weiterhin verfolgt und die Transport- und Mischungsvorgänge quantifiziert werden. Durch die Messungen und deren Interpretation werden Aussagen zu Mischungskoeffizienten im Bereich der Hauptchemokline in 1b möglich. Des weiteren erwarten wir, dass bald ein etwaiger Grundwasserzustrom ins Monimolimnion im Bereich des SF6 markierten Tiefenwassers nachgewiesen werden kann. Im See Merseburg-Ost 1a wird der Transport über die Chemokline und der Grundwasserzustrom bei wesentlich höheren Wasserstand weiterverfolgt.
Das Projekt "Steuerung der natuerlichen Kalzitfaellung zur Sanierung eutropher Seen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Eine kombinierte Technologie von kuenstlicher Kalzitfaellung und Tiefenwasserbelueftung zur Restaurierung geschichteter, eutrophierter Seen wurde in Enclosuresversuchen in einem eutrophen See (Dagowsee, Brandenburg) getestet (S 82, Abb 6; Dittrich et al 1995). Dafuer wurde eine speziell konstruierte Tiefenwasserbelueftungsanlage (TIBEAN) eingesetzt. Die TIBEAN wurde in einem Enclosure einer Versuchsanlage (4 Enclosures, Durchmesser: 10 m; Tiefe: 9 m, Volumen: ca 700 m3) installiert. Waehrend der Sommerstagnation wurde in mehreren Intervallen das Hypolimnion kurzzeitig belueftet und gleichzeitig ueber eine pH-gesteuerte CaO-Zugabe die Kalksaettigung im Hypolimnion erhoeht. Der Saettigungsindex stieg von Werten um 1 auf etwa 20. Die dadurch induzierte CaCO3-Ausfaellung im Hypolimnion erhoehte die Kalzitkonzentration von 0,1 mg pro l auf 10 mg pro l. Im Versuchsenclosure (keine Behandlung) nach einem Jahr eine Orthophosphat- und Gesamtphosphoreliminierung von 96 Prozent bzw 73 Prozent. Der pH-Wert in den oberen zwei Zentimetern des Profundalsedimentes erhoehte sich nach der CaO-Zugabe von ca 7,5 auf 8. Im sedimentnahen Wasserbereich kam es waehrend der Sommerstagnation zu keinem Anstieg der Phosphorkonzentration durch Phosphorrueckloesung aus dem Sediment. Paralles durchgefuehrte Enclosureexperimente mit CaCO3-Zugaben in das Epilimnion erbrachten eine geringere Phosphoreliminierung. Nach der Herbstvollzirkulation stellten sich in Kontroll- und CaCO3-behandelten Enclosures annaehernd die gleichen Naehrstoffkonzentrationen ein. In den Luzinseen und im Tollensesee (Mecklenburg-Vorpommern) wurden die kontinuierlichen Untersuchungen an mehr als 20 trophischen Kriterien zu Wasser- und Sedimentbeschaffenheit fortgesetzt. Hohe Phosphorkonzentrationen im Freiwasser, anaerobe Verhaeltnisse im Hypolimnion und ausgepraegte natuerliche Kalzitfaellungen ergeben guenstige Voraussetzungen fuer die Restaurierung der ehemals oligotrophen Luzinseen durch die Kopplung von hypolimnischer CaO-Zugabe und Tiefenwasserbelueftung. Das Pilotprojekt beginnt 1996.
Das Projekt "Untersuchungen des Methan Paradoxons in Seen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Methan ist ein höchst potentes Treibhausgas, dennoch ist das globale Methanbudget durch die vielen unbekannten CH4-Quellen und -senken sehr unsicher. Die Höhe der CH4-Anreicherung in der Wassersäule hängt von komplexen Interaktionen zwischen methanogenen Archaeen und methanotrophen Bakterien ab. Das bekannte Methan Paradoxon, das die CH4-Übersättigung im oxischen Oberflächenwasserkörper von Seen und Meeren darstellt, weckt Zweifel, dass die mikrobielle CH4-Bildung nur im anoxischen Milieu stattfindet. Im oligotrophen Stechlinsee haben wir eine wiederkehrende Methanübersättigung im Epilimnion gefunden. Unsere Studien zeigen, dass das CH4 aktiv in der oxischen Wassersäule produziert wird. Die Produktion scheint dabei an die autotrophe Produktion von Grünalgen und Cyanobakterien gekoppelt zu sein. Zur gleichen Zeit sind keine methanotrophen Bakterien im Epilimnion vorhanden, so dass das CH4 nicht oxidiert wird. Unsere Haupthypothese ist, dass pelagische Methanogene hydrogenotroph sind, wobei sie den Wasserstoff aus der Photosynthese und/oder Nitrogenaseaktivität nutzen. Unsere Untersuchungshypothesen sind:1) Die CH4-Produktion ist mit der Photosynthese und/oder N-Fixierung gekoppelt, wobei hydrogenotrophe methanogene Archaeen mit den Primärproduzenten assoziiert sind. Die Methanogenen können angereichert und kultiviert werden, um Mechanismen der epilimnischen CH4-Produktion detailliert zu untersuchen.2) Die CH4-Oxidation ist durch die Abwesenheit der Methanotrophen und/oder der Photoinhibition in den oberen Wasserschichten reduziert.3) Die CH4-Produktion innerhalb mikro-anoxischer Zonen, z. B. Zooplankton und lake snow, ist nicht ausreichend für die epilimnische CH4-Produktion.Die saisonale Entwicklung des epilimnischen CH4-Peaks soll in Verbindung mit den Photoautotrophen und der Seenschichtung im Stechlinsee untersucht werden. Dabei soll eine neu-installierte Mesokosmosanlage (www.seelabor.de) genutzt werden, um CH4-Profile bei unterschiedlichen autotrophen Gemeinschaften und Seenschichtungen zu studieren. Die Verknüpfung zwischen methanogenen Archaeen und den Photoautotrophen soll in Inkubationsexperimenten mittels Hochdurchsatz-Sequenzierung und qPCR für funktionelle Gene untersucht werden. Methanotrophe werden quantifiziert und die Photoinhibition der CH4-Oxidation durch Inkubationsexperimente gemessen. In Laborexperimenten sollen die methanogenen Archaeen angereichert und kultiviert werden mittels dilution-to-extinction und axenischen Cyanobakterien und Grünalgen. Physiologische Studien an Anreicherungs- oder Reinkulturen sollen die zu Grunde liegenden molekularen Mechanismen ermitteln. Feld- und Laborexperimente sollen helfen, das Methan Paradoxon zu entschlüsseln, um die bisherige und potentiell wichtige CH4-Quelle zu charakterisieren und zu quantifizieren. Die Studien sollen helfen, unser Verständnis des globalen CH4-Kreislaufes zu verbessern, damit zukünftige Prognosen realistischer werden.
Das Projekt "Einfluss windinduzierter Turbulenz auf die Temperatur- und Naehrstoffverteilung in Seen und Reservoiren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen durchgeführt. Fuer ein numerisches eindimensionales FD-Modell zur Berechnung der jahreszeitlichen vertikalen Temperatur- und Naehrstoffverteilung in Seen und Reservoiren (MIT-Lake and Reservoir Model) wurde ein Algorithmus zur Beruecksichtigung des Windeinflusses auf die Ausbildung und Lage der Sprungschicht entwickelt. Der Algorithmus ist abgeleitet aus der Bilanzgleichung fuer die turbulente kinetische Energie (TKE) einer gut durchmischten Schicht (Epilimnion), in die aus einer darunterliegenden, stabil geschichteten Schicht (Sprungschicht) Fluid eingemischt wird. Die Einmischrate wird ermittelt als Funktion der Richardson-Zahl, dissipative Effekte (interne Wellen bei starker Schichtung) werden ebenso beruecksichtigt wie instationaere (Speicherung von TKE im Epilimnion bei schwacher Schichtung). Die Wichtigkeit beider Effekte und ihre richtige Erfassung durch den Algorithmus wurde durch Vergleich mit Temperaturdaten mehrerer nordamerikanischer See bestaetigt. Eine verbesserte Erfassung des Eintrags an winderzeugter TKE als Funktion von Seegroesse (fetch) und Ufertopographie ist zur Zeit in Bearbeitung. Dafuer stehen Daten einiger Voralpenseen zur Verfuegung.
Das Projekt "3-D-numerische Simulation der geplanten epilimnischen Wasserentnahme an der Talsperre Bautzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. In den letzten Jahren kam es in den Sommermonaten zu einer erhöhten Entwicklung von Blaualgen im Stausee der Talsperre Bautzen. Zur Verbesserung der Wasserqualität der Talsperre Bautzen ist eine gezielte Wasserentnahme aus unterschiedlichen Entnahmehorizonten geplant. Für die gezielte Entnahme aus dem jeweiligen Horizont ist ein Leitschacht auf der Einlaufkammer vorgesehen. Alle seitlichen Öffnungen werden mit Stahlplatten abgedeckt, außer dem unteren vorderen Feld, es wird durch eine steuerbare Verschlussklappe verschlossen. Die Öffnung lässt sich somit wahlweise öffnen oder schließen und ermöglicht so die wechselnde Entnahme aus Hypolimnion und Epilimnion. Ziel der Untersuchungen ist der Nachweis der Funktionsweise der Wasserentnahmen bei geöffneter Klappe.
Das Projekt "Ist ein hoher Phosphorüberschuss im Sediment eine notwendige Voraussetzung für eine hohe Phosphorfreisetzung?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Pool- und Flussgrößen des internen Phosphor (P)-Haushaltes im Arendsee wurden durch Vertikaluntersuchungen von Sedimentkernen, Massenbilanzen sowie durch Messungen mittels Sinkstoff-Fallen und Dialyse-Sammler bestimmt. Die durch Massebilanzen im Epilimnion ermittelten dreifach höheren Sedimentationsraten im Vergleich zu Raten aus den über jeweils vier Wochen exponierten Sinkstoff-Fallen zeigen, dass die P-Abgabe sehr schnell erfolgt. Eine weitere starke Abnahme des Gesamt-P-Gehaltes findet bereits innerhalb der obersten 2 cm des Sedimentes statt, so dass sich mobilisierbarer P nur in geringen Mengen anreichern kann. Der im Sediment zeitweise zurückgehaltene P-Vorrat ist im Vergleich zur hypolimnischen P-Akkumulation während der Sommerstagnation gering. Ohne Nachschub von frisch sedimentierendem Material würden die Freisetzungsraten innerhalb von nur drei Wochen zum Verbrauch des vorhandenen mobilisierbaren P im Sediment führen. Eine wesentliche Ursache für die schnelle Freisetzung ist die Remineralisierung von organischem P. Unsere Langzeitstudie zeigt, dass hohe P-Freisetzungsraten nicht unbedingt einen hohen Vorrat an Gesamt-P oder mobilisierbaren P im Sediment erfordern. In Seen mit einem geringen Vorrat an mobilisierbaren Phosphor würde eine P-Verminderung im Wasserkörper zu einer unmittelbaren Verringerung der P-Freisetzung führen, während eine Entschlammung oder eine Abdeckung als seeinterne Maßnahmen wirkungslos wären.
Das Projekt "Raum-zeitliche Variation der ökologischen Bedeutung von Microcystinen in eutrophen Gewässern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Hydrobiologie durchgeführt. Cyanobakterien ('Blaualgen') produzieren oft erhebliche Mengen toxischer cyclischer Heptapeptide (Microcystine; MCYST). Diese Verbindungen sind hinsichtlich ihrer Biochemie und ihrer Öko- und Humantoxikologie ziemlich gut untersucht. Studien zur ökologischen Relevanz von MCYST für die Produzenten sind demgegenüber eher selten. Die MCYST-produzierenden Cyanobakterien überwintern im Sediment der Gewässer, steigen im Frühjahr aktiv in die Freiwasserzone auf, wachsen dort und sedimentieren dann im Spätsommer/Herbst unter 'Mitnahme' der MCYST. Eine mögliche Variabilität der ökologischen Funktion von MCYST wurde im bisherigen Projektverlauf auf die Prozesse Wachstum sowie die Übergangsprozesse Aufstieg und Sedimentation eingeschränkt. Über eine MCYST-Massenbilanz und Laborexperimente sollen diese Prozesse näher charakterisiert werden. Die Arbeiten konzentrieren sich (1) auf die Rolle von MCYST während des Aufsteigens der Startpopulation, (2) auf die Steuerung der MCYST-Produktion während des exponentiellen Wachstums (Hypothese: MCYST erhöht die Effizienz der C-Assimilation), (3) die Rolle von MCYST bei der Sedimentation. Die Ergebnisse könnten Möglichkeiten zur zielgerichteten Unterdrückung der Toxinproduktion im Rahmen der Wassergütebewirtschaftung aufzeigen.
Das Projekt "Das Tiefenchlorophyllmaximum (DCM) des oligotrophen Stechlinsees und seine Kopplung an die epilimnische Nahrungskette" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Tiefe Chlorophyllmaxima (DCM) sind ein typisches Merkmal geschichteter oligotropher und mesotropher Seen. Die Charakteristika dieses Lebensraums (wenig Licht, niedrige Temperaturen) bedingen eine speziell angepasste Organismengemeinschaft. DCM sind eine potentielle Futterressource fuer das herbivore Zooplankton. Ihre Bedeutung ist dann gross, wenn das Angebot im Epilimnion niedrig ist. Fuer die Nutzung durch Konsumenten sind die chemischen Bedingungen am Ort des DCM entscheidend. Das DCM des Stechlinsees gehoert zum oligotrophen Typus, befindet sich in 10-20 m Tiefe, ist ausreichend mit Sauerstoff versorgt und deswegen ohne weiteres nutzbar. Es wird hauptsaechlich von pikoplanktischen Cyanobakterien (Cyanobium) gebildet. Etwa 1/3 der planktischen Primaerproduktion entfaellt auf das DCM. In der Schichtungsperiode werden hier bedeutend groessere Futterkonzentrationen angetroffen als im Epilimnion. Hinweise aus bisherigen Untersuchungen lassen die Kopplung des DCM an die epilimnische Nahrungskette vermuten. Damit waere ein interessanter Fall raeumlich-zeitlicher Trennung von Produktion und Konsumtion gegeben, die zur Milderung der Energieknappheit im epilimnischen Nahrungsnetz eines oligotrophen Seeoekosystems beitraegt. Ziel des Vorhabens ist der Beweis dieser These.