Das Projekt "Oekosystemstudie Plussee" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Limnologie durchgeführt. Untersuchung des Stoffkreislaufs des Plussees mit umfassender Datensammlung (Physik, Chemie, Bakterien, Phytoplankton, Zooplankton, Benthos). Besonders interessiert die Koppelung des autotrophen mit dem heterotrophen Stoffwechsel. Ziel des Vorhabens: Modellbildung des Stoff- und Energiekreislaufs eines geschichteten eutrophen Sees.
Das Projekt "Oxidative Schlammbehandlung mit Naehrstoffestlegung in hocheutrophen flachen Kuestengewaessern der Ostsee (Mecklenburg-Vorpommern)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Fachbereich Biologie durchgeführt.
Das Projekt "Mismatch between periphyton and macrophyte development in spring: crucial for submerged macrophyte recolonization in eutrophic shallow lakes?" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei durchgeführt. Submerged macrophytes stabilize the clear water regime in shallow lakes, but were often completely lost during eutrophication resulting in a shift to the turbid, phytoplankton-dominated regime. Re-colonization of submerged macrophytes often failed after reoligotrophication of shallow lakes despite an increased light availability in spring. Shading by periphyton is supposed to be one of the reasons. Periphyton biomass in eutrophic lakes has been suggested to be potentially controlled by a cascading effect of fish predation on periphyton-grazing invertebrates. Direct experimental evidence of this top-down control of periphyton and its relevance for submerged macrophyte re-colonization, however, is still lacking. We plan a combination of field and laboratory experiments and modeling to unravel the role of periphyton shading for the development of submerged macrophytes as a base for sustainable management of shallow eutrophic lakes. The focus is on in situ evidence of topdown control of periphyton by a fish-invertebrates-cascade, the shading impact during early stages of macrophyte development and the impact of timing of the clear water phase and tuber sprouting in spring for a mismatch between periphyton and macrophyte growth.
Das Projekt "Treibhausgasemissionen aus Talsperren (TregaTa): Mechanismen und Quantifizierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Bereich Bau und Umwelt, Fachrichtung Hydrowissenschaften , Institut für Hydrologie und Meteorologie, Professur für Meteorologie durchgeführt. Die von Binnengewässern freigesetzten Emissionen von Kohlenstoffdioxid (CO2) und Methan (CH4) sind eine wichtige Komponente in der globalen Treibhausgas- (engl. green house gas, GHG) Bilanz. Talspeeren sind dabei besondere Hot Spots der GHG-Freisetzung. Die GHG-Emissionen sind dabei zeitlich und räumlich äußerst variabel. Gewärtig weiß man jedoch recht wenig über die tatsächlichen Flussraten von Talsperren in der gemäßigten Klimazone, und die ablaufenden Prozesse werden nur unvollständig verstanden. In diesem Projekt wollen wir die GHG-Emissionen von zwei deutschen Talsperren quantifizieren. Zentraler Forschungsschwerpunkt ist dabei der Aufbau eines Grundverständnisses über die Steuerungsmechanismen der CO2- und CH4-Freisetzung und im Besonderen das Verstehen von Einflüssen durch Wasserstandsänderungen, Trophie und meteorologischen Größen. Wir möchten drei Haupthypothesen testen:(1) Zeitlich kurze Ereignisse tragen entscheidend zur Gesamtbilanz bei.(2) Die zeitlichen Muster der CO2- und CH4-Freisetzung werden durch den Trophiegrad der Talsperre bestimmt und sind komplex überlagert durch atmosphärische Einflüsse.(3) Die räumliche Verteilung der Flüsse von CO2 und CH4 hängt in unterschiedlicher Weise von gewässerinternen (z.B. hydrochemische Bedingungen und Wassertiefe) und externen (z.B. Wind, Luftdruck, Strahlungs- und Energiebilanz) Faktoren ab.Das vorgeschlagene Projekt platziert sich in die Schnittstelle zwischen Limnologie, Hydrologie und Grenzschichtmeteorologie. Wir werden zwei unterschiedliche Talsperren -- die oligotrophe Rappbode-Talsperre im Harz und die eutrophe Talsperre Bautzen in der Lausitz -- untersuchen. Die zeitlichen Muster der CO2- und CH4-Emissionen werden durch eine Kombination aus mikrometeorologischen und im Wasserkörper installierter Messsysteme quantifiziert. Hauptkomponente bildet dabei ein schwimmendes Eddy-Kovarianz- (engl. eddy covariance, EC) Messsystem. Die Zusammenführung von EC-Flussmessungen, Konzentrationsmessungen im Wasserkörper und meteorologischen Basisdaten ermöglicht die Bestimmung des physikalischen Gastransferkoeffizienten. Die räumliche Variabilität der GHG-Emissionen wird mittels schwimmender Kammer- und Ebullition-Funnel- Messungen analysiert. Die Messungen der Emissionsraten werden vervollständigt durch Sediment- und hydrochemische Analysen (z.B. Messungen von pH-Wert sowie O2-, CO2- und CH4- Konzentrationen) sowie kontinuierliche Messungen der Energie- und Strahlungsbilanz und klassischer meteorologischer Größen. Ergänzend werden geeignete Modellansätze zur Generalisierung und Regionalisierung der Mess- und Projektergebnisse eingesetzt.
Das Projekt "Teilprojekt: Konsequenzen von Diversitätsverlust für Dynamiken wichtiger ökopyhsiologischer Charakteristika natürlicher Planktongemeinschaften" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt, Department für Fließgewässerökologie durchgeführt. Das Projektziel ist, Konsequenzen des Verlusts an Arteigenschaften (Traits) aus natürlichen Gemeinschaften mit gemeinsamer evolutionärer Vergangenheit auf die Trait-Dynamiken und ihre Effekte auf Fitness und Produktivität von Konsumenten zu untersuchen. Diversität in Traits und deren Einfluß auf Populytionsdynamiken kann besonders anhand artspezifischer biochemischer Traits (Pigment- und Fettsäurezusammensetzung) im Plankton untersucht werden. Folgende Projektfrage wird untersucht: Sind Traits, die in Laborexperimenten als wichtig für den Zusammenhang zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktion im Plankton erachtet wurden, auch im Freiland relevant bzw. sind die Dynamiken dieser Traits in der 'freien Natur' komplexer? Konsequenzen des Verlusts wichtiger ökophysiologischer Traits können dabei nicht einfach auf der Basis von Laborexperimenten vorhergesagt werden, insbesondere, wenn komplexe Interaktionen und Rückkopplungsmechanismen auftreten. Untersuchungen gemeinsam evolvierter Freilandgemeinschaften mit exp. veränderter Artendiversität sind daher dringend notwendig.
Diese Frage wird mit einer Reihe falsifizierbarer Hypothesen (A-C) mit natürlichen Phytoplanktongemeinschaften untersucht. Dies erfolgt anhand zweier versch. Szenarien des Diversitätsverlusts (Verlust seltener bzw. stress-sensitiver Arten), entlang eines trophischen Gradienten (oligotroph bis eutroph) im Freiland und in kontrollierten Laborexperimenten.
A) Ökologisch relevante, dynamische und funktionelle Traits, die Planktondynamiken in freier Natur beeinflussen können sind z.B. die taxon-spezifische Pigmentausstattung von Phytoplankton und die taxon-spezifische Zusammensetzung an essentiellen Lipiden (insb. Fettsäuren) in der Phytoplanktongemeinschaft.
B) Die taxonomische und damit auch funktionelle Diversität der Traits einer natürlichen Phytoplanktongemeinschaft (Pigmente, Fettsäuren) ist mit der Komplementarität in Bezug auf die Nahrungsqualität dieser Gemeinschaft für das herbivore Zooplankton korreliert.
C) Versch. Zooplankter (z.B. versch. Daphnia Genotypen) unterscheiden sich in ihrer spezifischen Sensivität auf die geringe Verfügbarkeit essentieller Fett-säuren. Ein Verlust der Diversität in diesen Traits (Fettsäuren) sollte daher auch die Konkurrenz zwischen Zooplanktern beeinflussen. Dies wiederum beeinflusst die genetische und/oder taxonomische Zusammensetzung der Zooplanktongemeinschaft, was dynamische Rückkopplungsmechanismen auf die Zusammensetzung der Phytoplankton-gemeinschaft und der damit zusammenhängenden funktionellen Traits zur Folge hat.
Diese Hypothesen werden in einem zweigeteilten Ansatz sowohl mit Freiland- als auch Laborexperimenten untersucht. Durch die Beantwortung der oben genannten Forschungsfragen wird es erstmals möglich sein, die Relevanz des Verlusts von Traits in natürlichen, Planktongemeinschaften abzuschätzen und mechanistische Verbindungen zwischen Dynamiken spezifischer, ökophysiologischer Traits und Ökosystemfunktionen herzustellen.
Das Projekt "Research group (FOR) 831: Dynamic Capillary Fringes - A Multidisciplinary Approach" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwassers durchgeführt. Capillary fringes are highly dynamic zones at the interface between water-saturated aquifer and vadose zone, where steep biogeochemical gradients and thus high bioactivities are expected. Since the accessibility of this dynamic region in the field is very limited, well controlled bench and larger scale laboratory experiments to elucidate physical (flow, diffusion, dispersion), geochemical (dissolution/precipitation) and biological (metabolism, excretion, biofilm formation) processes in the capillary fringe and their interaction under transient conditions are planned. The focus will be on the reactive transport of organic and inorganic pollutants and on the influence of suspended groundwater bacteria, biofilms and metabolic products on mass transfer and turnover processes. Emphasis is directed on innovative high resolution (time and space) sensors and on spectroscopic tools for quantification of concentration gradients.
In parallel to the experimental work the development and the implementation of a flexible simulator for coupled multiphase flow and reactive transport are pursued. The numerical model should be flexible enough to accommodate the experimental setups and relevant processes investigated experimentally in the different projects. State-of-the-art numerical methods and high-performance parallel computing will be used to obtain accurate solutions.
Das Projekt "Ermittlung und Anwendung von Therapieverfahren fuer Kleinseen im laendlichen Raum Oberbayerns" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft durchgeführt. Technischer Teil: Entwicklung eines Konzepts, unter welchen Voraussetzungen welche Therapieverfahren technisch durchfuehrbar, wirtschaftlich vertretbar und limnologisch erfolgversprechend sind. Limnologischer Teil: Beobachtung der Veraenderungen eines limnischen Oekosystems, insbesondere des Phytoplanktons, des Bakterioplanktons und des Zooplanktons bei Oligotrophierungsmassnahmen.
Das Projekt "Influence of human activities on the aquatic environment of Sancha Lake in Sichuan province, China (Chengdu Science and Technology Bureau, China)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Basel, Umweltgeowissenschaften durchgeführt. Sancha Lake in Sichuan Province, Southwest China, is impacted by a serious problem of eutrophication. The major human activity prior to fish farming was terrestrial agriculture onshore and the aquatic environment in the reservoir was oligotrophic until 1985. The aquatic environment of Sancha Lake turned eutrophic dramatically with the introduction of fish farming in 1985 and other industrial activities from 2000 onwards. Although there were several measures by the local government to reduce anthropogenic input drastically for the remediation of Sancha Lake since 2005, the aquatic environment is still eutrophic today. Fish farming in cages in Sancha Lake expanded from the initial cage area of 1,000 m2 in the late 1980s to a peak area of 255,300 m2 in 2005 but was largely reduced in 2010. In the process of cultivating fish, at least 10% of fish feed was estimated to deposit directly at the bottom of the reservoir, leading to an accelerated sedimentation rate of bottom sediments in Sancha Lake. The large variations of fish farming activities in the history in Sancha Lake allow us quantify the influence of fish farming on the vertical and spatial distribution, speciation and mobility of C, N, P and metals in the lake water and sediments. Global aquaculture production has grown at an average rate of 8.8% annually since 1980 and is expected to further increase in the future. Therefore, our findings will provide scientific knowledge to improve and restore the reservoirs ecological environment affected by fish farming.
Das Projekt "Untersuchung und Ableitung von Managementmaßnahmen zur Minimierung der biologischen Gefährdung durch Massenaufkommen von submerser Vegetation und Neobiota in den Gewässern der Kulturstiftung Dessau-Wörlitz incl. Bearbei-tung der Vegetation und Schlammmächtigkeiten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Binnenfischerei e.V., Potsdam-Sacrow durchgeführt. Zielstellung: Die historische Parkanlage in Wörlitz ist öffentlich zugänglich und umfasst auch ca. 20 ha Gewässerfläche. Diese besteht aus Altwässern der Elbe, die über Meliorationsgräben aus dem Einzugsgebiet mit Wasser versorgt und über Kanäle miteinander verbunden sind. Die Kulturstiftung Dessau Wörlitz pflegt die Parkanlagen und auf den Gewässern wird ein Gondelbetrieb für Touristen unterhalten. In den letzten Jahren erforderten die Gewässerflächen einen stark gestiegenen Aufwand an Pflege- und Erhaltungsmaßnahmen, verursacht durch die massive Entwicklung von submersen Pflanzengesellschaften. Die Zielstellung des Projektes besteht in der Entwicklung von Managementmaßnahmen, die zu einer langfristigen Reduzierung der vor allem durch Neophyten geprägten Wasserpflanzengesellschaften in den Parkgewässern führen und so die aufwändigen und kostenintensiven Unterhaltungsmaßnahmen (Mäharbeiten und Entschlammungen) ablösen können. Im Jahr 2014 stand die Erfassung des Ist-Zustandes in Bezug auf die Nährstoffgehalte, Nährstoffströme und den Fischbestand in den Parkgewässern im Mittelpunkt der Arbeiten.
Material und Methoden: Zur Abschätzung der Nährstoffgehalte und Nährstoffströme wurden im Jahresverlauf in den Parkgewässern und deren Zulaufgräben an 12 Probeentnahmestellen Wasser- und Sedimentuntersuchungen durchgeführt. Zur Charakterisierung des Fischartenspektrums wurden die Gewässer mit benthischen Multimaschen-Stellnetzen, elektrisch und mit Reusen befischt.
Ergebnisse: Die im Jahresverlauf gemessenen Wasserparameter in den Zulaufgräben und Parkgewässern waren typisch für derartige Gewässer und wiesen keine Besonderheiten auf. Sowohl in den Wasserproben aus den Parkgewässern als auch in den Proben aus den Zulaufgräben wurden relativ hohe Nährstoffkonzentrationen nachgewiesen. Mit Gesamtphosphorgehalten (TP) von 0,05 - 0,14 mg/l handelt es sich bei den Parkgewässern und deren Zulaufgräben um eutrophe bis polytrophe Gewässer. Die Nährstoffgehalte der Sedimente der Parkgewässer können mit denen von Karpfenteichen verglichen werden. Bei den Befischungen konnten 17 Fischarten nachgewiesen werden. Mit dem Zwergwels wurde dabei auch eine nicht einheimische Art registriert. Fünf der nachgewiesenen Fischarten (Aal, Bitterling, Rapfen, Schlammpeitzger und Steinbeißer) sind in Anhang II der FFH-Richtlinie aufgeführt bzw. in den 'Roten Listen' für Deutschland und Sachsen-Anhalt als gefährdet eingestuft.
Das Projekt "Weiterführung des Experiments zur Ermittlung des Wirkungsschwellenwertes für den Stickstoffeintrag (empirischer Critical Load) in einem eutrophierungsgefährdeten Ökosystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Lüneburg, Institut für Ökologie (IE), Arbeitsgruppe Landschaftsökologie durchgeführt. Bereits in den Jahren 2012 und 2013 wurde in Callunadominierten Küstenheiden der Insel Fehmarn ein Feldexperiment zur Ermittlung des Wirkungsschwellenwertes für den Stickstoffeintrag (empirischer Critical Load) durchgeführt. Dieses Projekt setzt die Untersuchungen für weitere zwei Jahre (2014/2015) fort.Es werden fünf abgestufte N-Düngergaben (2.5, 5, 10, 20 und 50 kg N ha-1a-1in Form von NH4NO3) sowie 0 kg N ha-1a-1als Kontrolle verabreicht und zweimal jährlich (Juni und Oktober) Biomasse- und Bodenproben entnommen. Änderungen der Deckungsverhältnisse der Vegetation, der Biomasseproduktion und von Reproduktionskriterien, Veränderungen der C/N-Verhältnisse in der Biomasse und bodenökologischer Kennwerte sowie das Auftreten von Tierartengruppen in Abhängigkeit von den Stickstoffeinträgen werden untersucht.
