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LfU hat Hitzefolgen auf die Gewässer im Blick

Hitze und Trockenheit haben vielfältige Auswirkungen auf unsere Gewässer. Waren früher die sogenannten Hundstage Anfang August von hohen Temperaturen geprägt, treten Hitzewellen heute immer zeitiger auf - so auch in diesem Jahr. Mit langanhaltender Wärme und sinkenden Abflüssen geraten unsere Flüsse bereits jetzt im Juni unter Druck. Das Landesamt für Umwelt begleitet im Sommer 2026 die Entwicklungen mit umfangreichen Messungen und Untersuchungen. Direkt zu den Informationen: Wassertemperaturen Situationsberichte Fließgewässer Blaualgen (Fließgewässer, Badeseen) FAQs August 2026 Die sommerliche Hitze führt dazu, dass die Temperaturen in unseren Gewässern steigen. Durch den damit verbundenen Sauerstoffmangel kann es zu einer Gefährdung der Lebewesen kommen. Daher greift bei hohen Wassertemperaturen ein mehrstufiges Handlungskonzept des Landes, mit dem Wärmeeinleitungen reduziert werden sollen. In der ersten Handlungsstufe (>25 °C) werden von den Struktur- und Genehmigungsdirektionen alle bedeutenden rheinland-pfälzischen Wärmeeinleiter angeschrieben und aufgefordert, vorsorgliche Maßnahmen zu ergreifen. Solche Maßnahmen sind beispielsweise: Messung der Gewässertemperatur vor und nach der Einleitung von Kühlwasser sowie eine Prüfung, ob innerhalb des Betriebes andere Kühlmöglichkeiten genutzt werden können. In der zweiten (>27 °C), dritten (>28 °C) und vierten (>29 °C) Handlungsstufe verschärfen sich die Maßnahmen bis hin zu Produktionseinstellungen. Bereits in den Sommern 2018, 2019, 2022 und 2025 wurde die Stufe 2, im Jahr 2018 zudem Stufe 3 ausgerufen, wonach einige Firmen für einige Wochen vor allem ihre Produktionen mit hohem Kühlwasserbedarf stark eingeschränkt und sämtliche alternativen Rückkühlmöglichkeiten genutzt haben. Am 23. Juni 2026 wurde durch das Ministerium für Landwirtschaft, Weinbau, Umwelt und Forsten (MLWUF) die erste Handlungsstufe ausgerufen (zur Pressemitteilung des MLWUF vom 23. Juni ) und am 26. Juni 2026 wurde die zweite Handlungsstufe ausgerufen (zur Pressemitteilung des MLWUF vom 26. Juni ). Am 30. Juni 2026 informierte das Ministerium über die aktuelle Lage und das Fortbestehen der zweiten Handlungsstufe (zur Pressemitteilung des MLWUF vom 30. Juni ) Das LfU erhebt kontinuierlich die Wassertemperaturen an den großen Flüssen und stellt diese online zur Verfügung: Tagesmittelwerte für Rhein, Mosel, Lahn, Nahe und Saar Wassertemperaturvorhersage Rhein FAQ Sommerliche Hitzewelle – Welches Risiko besteht für Fische, Wirbellose und Pflanzen in unseren Gewässern? Gewässeruntersuchungsstationen ( Karte der Stationen ) Situationsberichte Fließgewässer Situation Unterer Oberrhein und Untere Nahe am 05.08.2026 © LfU / Brunke Nahemündung am 04.08.2026 Zum Fotoprotokoll Situationsbericht zur Gewässerökologie vom 14.07.2026 © LfU Abb.1: Makrophytenbestände im Buhnenfeld von Bacharach © LfU Abb. 2: Massenentwicklung von fädigen Algen © LfU Abb. 3.1: Trockengefallene Exemplare von Dreissena © LfU Abb. 3.2: Corbicula bei Niedrigwasser © LfU Abb. 3.3 Große Flussmuschel © LfU Abb. 4: Tote Muschelkörper Anlässlich des niedrigen Abflusses des Rheins kleiner des MNQ (Pegel Mainz), hat das Referat Gewässerökologie des LfU in KW 29 eine kursorische Untersuchung der Gewässerbiologie des Rheins bei Heidenfahrt (km 513,6; Unterer Oberrhein) und oberhalb Bacharach (km 541,3; Mittelrhein) durchgeführt. Die Wassertemperaturen lagen am Untersuchungstag bei 26,1°C bzw. 25,7°C an den Probestellen im Rhein bei Heidenfahrt und Bacharach. Damit wurden die Temperaturen von über 28°C der Untersuchungen aus KW 27 nicht erreicht, allerdings lag ein deutlich niedriger Wasserstand vor. Neben dem Hitzestress kann nun der Stress durch Niedrigwasser für die aquatische Lebensgemeinschaft ein zunehmender Faktor sein. Floristische Untersuchungen In Heidenfahrt wurden in einem Seitenarm bei Fluss-km 513,7 sehr gut entwickelte Makrophyten-bestände vorgefunden. Es wurden viele der erwartbaren Arten von strömungsberuhigten Fließ-gewässerabschnitten gefunden: Großes Nixkraut ( Najas marina ), Krauses Laichkraut ( Potamogeton crispus ), Kamm-Laichkraut ( Potamogeton pectinatus ), Raues Hornblatt ( Ceratophyllum demersum ), Ähriges Tausendblatt ( Myriophyllum spicatum ), Durchwachsenes Laichkraut ( Potamogeton perfoliatus ), Knoten- Laichkraut ( Potamogeton nodosus ), Quellmoos ( Fontanalis ) und Schmalblättrige Wasserpest ( Elodea nuttalli i). Auch bei Bacharach wurden in stärker eingetieften Buhnenfeldern bei der kursorischen Untersuchung ein vergleichbares Arteninventar vorgefunden (Abbildung 1). Die Makrophyten profitieren aktuell, in moderat durchströmten Bereichen, von der hohen Sonneneinstrahlung und dem klaren Wasser. In flachen oder vom Hauptstrom abgeschnitten Bereichen wurden Massenentwicklungen von fädigen Algen festgestellt (Abbildung 2). In Bereichen welche nicht oder nur wenig durchströmt sind, können sich Nährstoffe anreichern. In Kombination mit erhöhter Sonneneinstrahlung und erhöhten Wassertemperaturen können Massenentwicklungen von fädigen Algen begünstigt werden. Faunistische Untersuchung An beiden Probestellen konnten in durchströmten Bereichen vitale Bestände der Körbchenmuscheln ( Corbicula fluminea ) sowie an größeren Hartsubstraten auch der Quaggamuschel ( Dreissena rostriformis bugensis ), in Heidenfahrt sogar ein Exemplar der Großen Flussmuschel ( Unio tumidus ; Abb. 3.3) gefunden werden. Bei Bacharach sind die dort in hoher Dichte vorkommenden Körbchenmuscheln in den flachen Buhnenfeldern zunehmend im Hitze- und Niedrigwasserstress. Obwohl sie in der Lage sind, sich kriechend fortzubewegen, führen die fallenden Wasserstände dazu, dass sich die Muscheln im Spülsaum in großer Zahl ansammeln, zunehmend trockenfallen (Abb. 3.1) und verenden (Abb. 3.2). In den trockengefallenen Buhnenfeldern wurden bereits viele neue Leerschalen von Körbchenmuscheln gefunden. Das kann also einerseits auf den Hitzestress und auf den gleichzeitig auftretenden Habitatverlust durch Niedrigwasser zurück zu führen sein. Weiterhin wurden bei Bacharach einige tote Muschelkörper ohne Muschelschale an der Wasseroberfläche treibend gesichtet (Abb.4). Dabei handelt es am wahrscheinlichsten um im Spülsaum abgestorbene Individuen, die durch die Wellenbewegungen, verursacht durch vorbeifahrenden Schiffsverkehr in die Flachwasserbereiche verfrachtet wurden. Sollte Hitzeperiode länger anhalten, ist davon auszugehen, dass die Auswirkungen auf die Muscheln weiter zunehmen werden. Eine erneute Untersuchung des Buhnenfelds wird anlassbezogen durchgeführt, um die Entwicklung des Muschel-bestands zu dokumentieren. Neben den Muscheln wurden an beiden Standorten ein der Jahreszeit entsprechendes Artenspektrum von für den Rhein typischen Wirbellosen gefunden. Unter anderem wurden vitale Bestände von Kahnschnecken ( Theodoxus fluviatilis ), Schwämmen ( Ephydatia fluviatilis ), Höckerflohkrebsen ( Dikerogammarus villosus ) und Schlickkrebsen ( Chelicorophium sp. ) nachgewiesen. Bei Bacharach konnten an der Steinschüttung der strömungszugewandten Seite des Buhnenkopfes verschiedene aquatische Insektenlarven gefunden werden (Köcherfliegen: B rachycentrus subnubilus, Hydropsyche cf. bulgaromanorum ), Eintagsfliegenlarven fanden sich in den makrophytenbewachsenen Flachwasserbereichen: Baetis sp. und Epheron virgo ). Die im Rahmen der Untersuchung beobachteten Jungfische machten einen vitalen Eindruck. Es konnten keine Anzeichen für Fischsterben oder gravierende Beeintträchtigungen der Fischfauna festgestellt werden. In den Buhnenfeldern, in denen Wasserflächen bereits von der Strömung abgeschnitten sind, kann es infolge von kritischen Temperaturerhöhungen bzw. Austrocknung zum Verenden von aquatischen Organismen kommen, zu denen auch Jungfische gehören können. Fazit Infolge der angespannten Lage infolge des Niedrigwassers und der episodisch hohen Wassertem-peraturen zeigt die aquatische Biozönose beginnende Verluste (v. a. Muscheln). Diese zeigen momentan noch keine dramatischen Ausmaße. Bei weiter anhaltender Dürrephase ist aber vor allem in den Ufer- und Flachwasserbereichen davon auszugehen, dass festhaftenede bzw. wenig mobile Organismen, wie Muscheln oder auch Wasserpflanzen in größerem Umfang trockenfallen und absterben. In Buhnenfeldern können Wasserflächen durch die sinkenden Wasserstände vom Flusslauf abgetrent werden. Darin eingeschlossenen Organismen (auch Jungfische) können infolge von starker Temperaturerhöhung und weiterer Austrocknung verenden. Situationsbericht zur Gewässerökologie vom 30.06.2026 © Wieczorek, LfU Ahr bei Bad Bodendorf © Wieczorek, LfU Ahr bei Sinzig © Fischer, LfU Nahe bei Dietersheim © Fischer, LfU Nahe bei Gensingen © Fischer, LfU Nahe bei Gensingen © Fischer, LfU Nahemündung bei Bingen © Wieczorek, LfU Rhein bei Bacharach © Wieczorek, LfU Rhein gegenüber Ilmen Aue In der Kalenderwoche 26 und 27 wurde tageweise Wassertemperatur > 28 °C an der Station Mainz, RUST (27.06. - 29.06.2026) und der Station Worms (28.06.2026) erreicht. In Palzem (Mosel) wurden am 27.06. - 28.06.2026 sogar Wassertemperaturen >29 °C erreicht. An der Nahe lagen die Wassertemperaturen im Zeitraum 25.06.-28.06.2026 bei >27 °C. Aufgrund der besonderen Situation hat das Referat Gewässerökologie des LfU die aktuelle Situation der Gewässerbiologie des Rheins und weiteren Flüssen stichpunktartig in dem oben genannten Zeitraum untersucht. Am Rhein bei Bacharach wurden vitale Bestände der üblicherweise erwartbaren Arten (Krebstiere wie z. B. Dikerogammarus; Muscheln der Gattung Corbicula, Schnecken und Fließgewässer-Insekten (z. B. Ephoron) gesichtet. Stichpunktartige Untersuchungen entlang des Rheins und an den Gewässern Nahe und der Ahr zeigten ein starkes Wachstum von Wasserpflanzen die (z. B. Knotiges Laichkraut und Wasserhahnenfuß) sowie abschnittsweise ein erhöhtes Algenwachstum. An den untersuchten Stellen wurden am Ufer vitale Jungfischschwärme gesichtet. Insgesamt können trotz der deutlich erhöhten Wassertemperaturen aktuell keine akuten Schäden bei der Wirbellosen- oder Fischfauna gefunden werden. Allerdings verursachen langandauernde Hitzewellen physiologischen Stress, der das Krankheits- und Infektionsrisiko v. a. bei Fischen erhöhen und die Vitalität der Populationen vermindern kann. Zum Fotoprotokoll Anlässlich des niedrigen Abflusses des Rheins kleiner des MNQ (Pegel Mainz), hat das Referat Gewässerökologie des LfU in KW 29 eine kursorische Untersuchung der Gewässerbiologie des Rheins bei Heidenfahrt (km 513,6; Unterer Oberrhein) und oberhalb Bacharach (km 541,3; Mittelrhein) durchgeführt. Die Wassertemperaturen lagen am Untersuchungstag bei 26,1°C bzw. 25,7°C an den Probestellen im Rhein bei Heidenfahrt und Bacharach. Damit wurden die Temperaturen von über 28°C der Untersuchungen aus KW 27 nicht erreicht, allerdings lag ein deutlich niedriger Wasserstand vor. Neben dem Hitzestress kann nun der Stress durch Niedrigwasser für die aquatische Lebensgemeinschaft ein zunehmender Faktor sein. Floristische Untersuchungen In Heidenfahrt wurden in einem Seitenarm bei Fluss-km 513,7 sehr gut entwickelte Makrophyten-bestände vorgefunden. Es wurden viele der erwartbaren Arten von strömungsberuhigten Fließ-gewässerabschnitten gefunden: Großes Nixkraut ( Najas marina ), Krauses Laichkraut ( Potamogeton crispus ), Kamm-Laichkraut ( Potamogeton pectinatus ), Raues Hornblatt ( Ceratophyllum demersum ), Ähriges Tausendblatt ( Myriophyllum spicatum ), Durchwachsenes Laichkraut ( Potamogeton perfoliatus ), Knoten- Laichkraut ( Potamogeton nodosus ), Quellmoos ( Fontanalis ) und Schmalblättrige Wasserpest ( Elodea nuttalli i). Auch bei Bacharach wurden in stärker eingetieften Buhnenfeldern bei der kursorischen Untersuchung ein vergleichbares Arteninventar vorgefunden (Abbildung 1). Die Makrophyten profitieren aktuell, in moderat durchströmten Bereichen, von der hohen Sonneneinstrahlung und dem klaren Wasser. In flachen oder vom Hauptstrom abgeschnitten Bereichen wurden Massenentwicklungen von fädigen Algen festgestellt (Abbildung 2). In Bereichen welche nicht oder nur wenig durchströmt sind, können sich Nährstoffe anreichern. In Kombination mit erhöhter Sonneneinstrahlung und erhöhten Wassertemperaturen können Massenentwicklungen von fädigen Algen begünstigt werden. Faunistische Untersuchung An beiden Probestellen konnten in durchströmten Bereichen vitale Bestände der Körbchenmuscheln ( Corbicula fluminea ) sowie an größeren Hartsubstraten auch der Quaggamuschel ( Dreissena rostriformis bugensis ), in Heidenfahrt sogar ein Exemplar der Großen Flussmuschel ( Unio tumidus ; Abb. 3.3) gefunden werden. Bei Bacharach sind die dort in hoher Dichte vorkommenden Körbchenmuscheln in den flachen Buhnenfeldern zunehmend im Hitze- und Niedrigwasserstress. Obwohl sie in der Lage sind, sich kriechend fortzubewegen, führen die fallenden Wasserstände dazu, dass sich die Muscheln im Spülsaum in großer Zahl ansammeln, zunehmend trockenfallen (Abb. 3.1) und verenden (Abb. 3.2). In den trockengefallenen Buhnenfeldern wurden bereits viele neue Leerschalen von Körbchenmuscheln gefunden. Das kann also einerseits auf den Hitzestress und auf den gleichzeitig auftretenden Habitatverlust durch Niedrigwasser zurück zu führen sein. Weiterhin wurden bei Bacharach einige tote Muschelkörper ohne Muschelschale an der Wasseroberfläche treibend gesichtet (Abb.4). Dabei handelt es am wahrscheinlichsten um im Spülsaum abgestorbene Individuen, die durch die Wellenbewegungen, verursacht durch vorbeifahrenden Schiffsverkehr in die Flachwasserbereiche verfrachtet wurden. Sollte Hitzeperiode länger anhalten, ist davon auszugehen, dass die Auswirkungen auf die Muscheln weiter zunehmen werden. Eine erneute Untersuchung des Buhnenfelds wird anlassbezogen durchgeführt, um die Entwicklung des Muschel-bestands zu dokumentieren. Neben den Muscheln wurden an beiden Standorten ein der Jahreszeit entsprechendes Artenspektrum von für den Rhein typischen Wirbellosen gefunden. Unter anderem wurden vitale Bestände von Kahnschnecken ( Theodoxus fluviatilis ), Schwämmen ( Ephydatia fluviatilis ), Höckerflohkrebsen ( Dikerogammarus villosus ) und Schlickkrebsen ( Chelicorophium sp. ) nachgewiesen. Bei Bacharach konnten an der Steinschüttung der strömungszugewandten Seite des Buhnenkopfes verschiedene aquatische Insektenlarven gefunden werden (Köcherfliegen: B rachycentrus subnubilus, Hydropsyche cf. bulgaromanorum ), Eintagsfliegenlarven fanden sich in den makrophytenbewachsenen Flachwasserbereichen: Baetis sp. und Epheron virgo ). Die im Rahmen der Untersuchung beobachteten Jungfische machten einen vitalen Eindruck. Es konnten keine Anzeichen für Fischsterben oder gravierende Beeintträchtigungen der Fischfauna festgestellt werden. In den Buhnenfeldern, in denen Wasserflächen bereits von der Strömung abgeschnitten sind, kann es infolge von kritischen Temperaturerhöhungen bzw. Austrocknung zum Verenden von aquatischen Organismen kommen, zu denen auch Jungfische gehören können. Fazit Infolge der angespannten Lage infolge des Niedrigwassers und der episodisch hohen Wassertem-peraturen zeigt die aquatische Biozönose beginnende Verluste (v. a. Muscheln). Diese zeigen momentan noch keine dramatischen Ausmaße. Bei weiter anhaltender Dürrephase ist aber vor allem in den Ufer- und Flachwasserbereichen davon auszugehen, dass festhaftenede bzw. wenig mobile Organismen, wie Muscheln oder auch Wasserpflanzen in größerem Umfang trockenfallen und absterben. In Buhnenfeldern können Wasserflächen durch die sinkenden Wasserstände vom Flusslauf abgetrent werden. Darin eingeschlossenen Organismen (auch Jungfische) können infolge von starker Temperaturerhöhung und weiterer Austrocknung verenden. In der Kalenderwoche 26 und 27 wurde tageweise Wassertemperatur > 28 °C an der Station Mainz, RUST (27.06. - 29.06.2026) und der Station Worms (28.06.2026) erreicht. In Palzem (Mosel) wurden am 27.06. - 28.06.2026 sogar Wassertemperaturen >29 °C erreicht. An der Nahe lagen die Wassertemperaturen im Zeitraum 25.06.-28.06.2026 bei >27 °C. Aufgrund der besonderen Situation hat das Referat Gewässerökologie des LfU die aktuelle Situation der Gewässerbiologie des Rheins und weiteren Flüssen stichpunktartig in dem oben genannten Zeitraum untersucht. Am Rhein bei Bacharach wurden vitale Bestände der üblicherweise erwartbaren Arten (Krebstiere wie z. B. Dikerogammarus; Muscheln der Gattung Corbicula, Schnecken und Fließgewässer-Insekten (z. B. Ephoron) gesichtet. Stichpunktartige Untersuchungen entlang des Rheins und an den Gewässern Nahe und der Ahr zeigten ein starkes Wachstum von Wasserpflanzen die (z. B. Knotiges Laichkraut und Wasserhahnenfuß) sowie abschnittsweise ein erhöhtes Algenwachstum. An den untersuchten Stellen wurden am Ufer vitale Jungfischschwärme gesichtet. Insgesamt können trotz der deutlich erhöhten Wassertemperaturen aktuell keine akuten Schäden bei der Wirbellosen- oder Fischfauna gefunden werden. Allerdings verursachen langandauernde Hitzewellen physiologischen Stress, der das Krankheits- und Infektionsrisiko v. a. bei Fischen erhöhen und die Vitalität der Populationen vermindern kann. In den Sommermonaten kommt es in Seen und staugeregelten Fließgewässern wie der Mosel seit einigen Jahren zur so genannten Blaualgenblüte. Blaualgen sind Cyanobakterien, deren Kolonien sich als grüne Schlieren oder schwimmende, grüne Teppiche zeigen. Weil Blaualgen Giftstoffe abgeben können, die beim Kontakt mit den Schleimhäuten zu Reizungen, Bindehautentzündungen der Augen oder Quaddeln auf der Haut führen können, sollten grün gefärbte Bereiche gemieden werden. Beim Verschlucken kann es zu Magen-Darm-Beschwerden kommen. Auch Haustiere sind fernzuhalten. Aktuelle Lage (13.08) Badeseen : Bitte informieren Sie sich über die aktuelle Situation an den Badegewässern unter www.badeseen.rlp.de Mosel : Beginnend mit dem Jahr 2017 kam es in den Jahren 2018 und 2019 zur stark ausgeprägte Algenblüten die vom LfU und der Bundesanstalt für Gewässerkunde in Koblenz (BfG) untersucht wurden. Die aktuellen Messwerte können unter https://wasserportal.rlp-umwelt.de/auskunftssysteme/chemisch-physikalische-gewaesseruntersuchung/karte-untersuchungsstationen abgefragt werden. Auf der jeweilige Seite der Station sieht man die aktuellen Werte und bei der 30-Tage-Gangline werden die Tagesmittelwerte angezeigt. Weitere Informationen finden Sie unter Blaualgen in der Mosel Gewässer-Untersuchungsstationen FAQ Blaualgen Vor und während der gesetzlich festgelegten Badesaison vom 1. Juni bis 31. August werden die 68 in Rheinland-Pfalz ausgewiesenen EU-Badegewässer von den Gesundheitsämtern der Kreisverwaltungen und dem Landesamt für Umwelt (LfU) untersucht. Die Überwachung der Gewässer erfolgt durch Besichtigungen, Probenahmen und Analysen der Proben. Während die Gesundheitsämter die Keimbelastung messen, kontrolliert das LfU die chemische, physikalische und biologische Beschaffenheit. Ein besonderes Augenmerk gilt dabei der Blaualgenblüten. Ab einem Schwellenwert von 12 Mikrogramm Blaualgen-Chlorophyll a pro Liter Wasser werden Warnhinweise im Internet veröffentlicht und an den Badegewässern selbst aufgehängt. Informationen zu den einzelnen rheinland-pfälzischen Badeseen finden Sie im Badegewässeratlas unter www.badeseen.rlp.de . Daten, Karten und Anwendungen der Wasserwirtschaftsverwaltung Sommerliche Hitzewelle – Welches Risiko besteht für Fische, Wirbellose und Pflanzen in unseren Gewässern? Blaualgen (Cyanobakterien) in Gewässern 2025 2022 2019

Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Dient sie zum Schutz gegen Fressfeinde und Pathogene?

Coccolithophoriden sind eine Gruppe von ca. 200-300 marinen Phytoplanktonarten, die in allen Weltmeeren vorkommt. Sie besitzen die besondere Fähigkeit eine Kalkschale (Coccosphäre) zu bauen, die sie aus vielen kleinen Kalkplättchen (Coccolithen) zusammensetzen. Aufgrund ihrer Fähigkeit zu kalzifizieren sind sie ein wichtiger Bestandteil im Klimasystem, denn die Produktion von Kalk nahe der Meeresoberfläche führt zu einem vertikalen Gradienten der Seewasseralkalinität, beschleunigt den Kohlenstoffexport in die Tiefsee und erhöht die Rückstrahlung von einfallender Sonnenenergie von der Erdoberfläche ins Weltall. Trotz intensiver Forschung an der Physiologie der Kalzifizierung und dessen biogeochemischer Relevanz konnten wir eine der entscheidenden Fragen immer noch nicht beantworten: Wozu bauen Coccolithophoriden eine Kalkschale? Die Beantwortung dieser Frage ist von außerordentlicher Bedeutung, denn solange wir nicht wissen wozu die Kalkschale dient können wir auch nicht vorraussagen in welchem Maße sich die durch die Ozeanversauerung zu erwartende Abnhame in der Kalzifizierung negativ auf die Fitness dieser Lebewesen in ihrem natürlichen Lebensraum auswirkt. In dem hier vorgestellten Projekt möchten wir die Frage nach der Bedeutung der Kalzifizierung erforschen, indem wir untersuchen ob die Coccosphäre einen Schutz gegen planktonische Räuber, Bakterien und Viren darstellt. Dazu haben wir eigens einen experimentellen Ansatz entwickelt wobei kalzifizierte und dekalzifizierte Coccolithophoridentzellen zusammen mit deren Fressfeinden und Pathogenen kultiviert werden. Dieser Ansatz erlaubt es uns folgende Fragestellungen zu untersuchen: 1) Sind kalzifizierte Zellen besser in der Lage sich gegen Fraß und Infektion zu schützen als Zellen ohne Coccosphäre? 2) Bevorzugen Fressfeinde und Pathogene solche Zellen, bei denen die Coccosphäre entfernt wurde, wenn ihnen beides angeboten wird? 3) Sind Wachstum und Reproduktion von Fressfeinden und Pathogenen verlangsamt, wenn sie kalzifizierte Zellen fressen oder infizieren?

Schwerpunktprogramm (SPP) 1158: Antarctic Research with Comparable Investigations in Arctic Sea Ice Areas; Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten, Einwanderungswahrscheinlichkeit invasiver Großalgen in die Antarktis: Invasivität vs. Invasibilität

Durch stetig zunehmende globalisierte Verkehrsströme und den Klimawandel steigt auch weltweit die Problematik von Bio-Invasionen. Nicht jede Art, welche in eine neue Umgebung gelangt, verhält sich zwangsläufig als Invasor, zumindest nicht solange die natürlichen Mechanismen der Ausbreitungskontrolle noch wirksam sind. Die Invasivität einer Art wird durch ihre biologischen Charakteristika bestimmt (z.B. physiologische Toleranz, Reproduktionsstrategien). Die Invasibilität einer Region ist hingegen durch ihre physiko-chemischen (z.B. Klima und Beschaffenheit von Siedlungssubstrat) und biologischen (z.B. Anwesenheit von Fraßfeinden oder Konkurrenten) Rahmenbedingungen definiert. Invasive Großalgen haben das Potential, die Struktur und Funktion von Küstensystemen nachhaltig zu schädigen, oftmals verbunden mit einem dramatischen Rückgang der lokalen Biodiversität. Zur Einschleppung invasiver Großalgen in antarktische Küstengewässer liegen derzeit noch keine Berichte vor. Unterstützt durch den Klimawandel (verbunden mit Temperaturanstieg, aber auch mit einer Abschwächung des antarktischen Zirkumpolarstroms) und durch fortwährend ansteigenden touristischen wie wissenschaftlichen Schiffsverkehr in der Antarktis, nimmt die Wahrscheinlichkeit einer Invasion jedoch stetig zu. Drei Arten von Großalgen etablierten sich kürzlich in der Region von Patagonien bis Feuerland und sind mögliche Kandidaten für eine weitere Ausbreitung bis in die Antarktis. Durch einen experimentellen ökophysiologischen Ansatz (um die Invasivität zu bestimmen) kombiniert mit Habitatkartierungen und Klimadaten (zur Charakterisierung der Invasibilität) werden wir Vorhersagemodelle zur zukünftigen geographischen Verbreitung dieser drei Arten erstellen. Damit wird dieses Projekt die Wahrscheinlichkeit der weiteren Ausbreitung von Großalgen, welche sich kürzlich in Patagonien und Feuerland etabliert haben, bis zu den Südshetland-Inseln und der westlichen antarktischen Halbinsel bestimmen. Als finales Produkt werden wir eine Vorhersage-Karte zur Etablierung neuer Arten von Großalgen an der westlichen antarktischen Halbinsel erstellen. Das Projekt leistet somit bedeutsame Beiträge zu zwei der übergreifenden inter-disziplinären Themenkomplexe innerhalb des Schwerpunktprogramms 1158 Antarktisforschung: Verknüpfung mit niederen Breiten (Gateway to lower latitudes) und Reaktionen auf den Umweltwandel (Response to environmental change).

Visualisierung mikrobieller Gemeinschaften auf marinem Mikroplastik: Identifikation, Interaktionen und Auswirkungen

Marines Mikroplastik (MMP) ist eine zunehmende anthropogene Verschmutzung in den Meeren. Der Einfluss auf marine Tiere, durch Verfangen und verschlucken von Plastikmüll, ist bekannt. Aber der Einfluss von MMP auf Mikroorganismen, wie Bakterien, Archaeen und Protisten, die die Basis der Nahrungsnetze bilden, ist kaum verstanden. Auf Grund der besonderen Eigenschaften von MMP, kann es als neues Habitat und als Transportmittel für bestimmte u.a. auch gesundheitsgefährdende Mikroorganismen dienen, die über lange Distanzen bis in entlegene Regionen transportiert werden können. Darüber hinaus kann MMP das Zusammenleben von Mikroorganismen in enger Nachbarschaft ermöglichen und die Stoffwechselwege vieler verschiedener Verbindungen beeinflussen. Um den Einfluss von MMP und ihrer assoziierten Mikroorgansimen auf marine Ökosysteme zu verstehen, müssen wir die Zusammensetzung und Interaktionen von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP identifizieren und ihre globale Ausbreitung untersuchen. Ich möchte die Diversität und die räumliche Verteilung von mikrobiellen Gemeinschaften auf MMP charakterisieren. Proben von MMP wurde bereits von meinem Gastinstitut in verschiedenen Meeresregionen (Atlantik, Pazifik, Indischer Ozean) gesammelt. Mein Ziel ist es: 1) zu identifizieren, welche Mikroorganismen auf MMP vorkommen; 2) die lokale Verteilung und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaft auf MMP und in Experimenten auf Bioplastikpartikeln zu untersuchen; 3) zu verstehen, welche Mikroorganismen am stärksten mit der Polymer Oberfläche assoziiert sind; 4) herauszufinden, ob es charakteristische Mikrobiome auf MMP in verschiedenen Meeresregionen gibt und 5) zu untersuchen, welche Mikroorganismen MMP abbauen können. Die Chancen für die erfolgreiche Durchführung des vorgeschlagenen Projekts ist hoch, da präperierte Proben bereits in meinem Gastlabor vorhanden sind, an denen die innovative Mikroskopiertechnik namens CLASIFISH (Combinatorial Labelling and Spectral Imaging Fluorescence In Situ Hybridization) angewandt werden kann. Diese Methode ermöglicht es viele verschiedene Mikroorganismen und ihre räumliche Verteilung auf einem Plastikpartikel schnell und präzise zu identifizieren. Ich möchte diese Methode an Proben aus dem Atlantik und Pazifik anwenden, sowie Mikroben identifizieren, die im offenen Ozean Plastik abbauen. Zusätzlich möchte ich Inkubationsexperimente mit Bakterienkulturen, die bereits auf Plastik identifiziert wurden und in meinem Gastinstitut zur Verfügung stehen, auf Bioplastikpartikeln durchführen. Mit diesen Experimenten möchte ich herausfinden, wie sich mikrobielle Gemeinschaften auf Bioplastik über die Zeit entwickeln und ob bzw. wie diese Mikroben Plastik abbauen. Für diese Inkubationsexperimente möchte ich FISH, CLASIFISH, scanning electron microscopy sowie metagenomische und metatranscriptomische Ansätze verwenden.

Nahrungsketten und Naehrstoffumsatz

Die Rolle der Fische beim Energie- und Naehrstoffumsatz soll einerseits im Hallwilersee (z.B. Grazing-Effekt) und andererseits in der Glatt (Forschungs-Schwerpunkt 'Fliessgewaesser') untersucht und quantitativ erfasst werden. Dabei geht es in erster Linie um die Frage, welchen Einfluss die Fische auf Zusammensetzung und Abundanz der jeweiligen Futterorganismen wie Zooplankton oder Benthos ausueben und welchen Beitrag sie an die Remobilisation von Naehrstoffen leisten. Die Arbeiten sollen in enger Zusammenarbeit mit der Fachabteilung Hydrobiologie/Limnologie durchgefuehrt werden.

KI-gestützte Erfassung und Prognose der Biodiversität und Wasserqualität in Trinkwasser-Reservoiren, Sensormethodik für Cyanobakteriendiversität

Untersuchungen zur Rolle verschiedener Eisenquellen für die biologische Produktivität im Ozean mittels eines globalen Modells der Eisenisotopie

Eisen ist ein essenzieller Mikronährstoff für marine Organismen. Die Eisenverteilung im Ozean beeinflusst die Primärproduktion von Phytoplankton und dadurch die Aufnahme von Kohlendioxid im Ozean stark. Während wir langsam ein genaueres Bild der gegenwärtigen globalen Verteilung von gelöstem Eisen im Ozean bekommen, besteht noch kein Konsens in den Mechanismen, die diese Verteilung steuern, und vor allem in der Rolle der verschiedenen externen Eisenquellen für den Ozean (z.B. Eintrag durch Staub, aus Meeressedimenten, hydrothermalen Quellen und Flüssen). Einige dieser Quellen (z.B. Staubdeposition) werden sich stark mit dem laufenden Klimawandel ändern, andere, etwa der Eintrag aus Hydrothermalquellen, nicht. Wegen der Unsicherheit darüber, wie relevant die spezifischen Quellen sind, sind daher Vorhersagen zum zukünftigen Eisenkreislauf und damit zur Veränderung der Primärproduktion als Folge des Klimawandels stark erschwert.Eine neue Methode, die Rolle der verschiedenen Eisenquellen zu untersuchen, ist die Analyse der stabilen Isotopenzusammensetzung von gelöstem Eisen im Ozean. Da die verschiedenen externen Quellen von Eisen je unterschiedliche Isotopenverhältnisse haben, kann die Isotopenzusammensetzung von Eisen im Ozean im Prinzip verwendet werden, um die relativen Beiträge der verschiedenen Quellen zu erschließen. Allerdings wirken sich auch Prozesse im Inneren des Ozeans, die Eisen zwischen seinen verschiedenen Formen (gelöstes Eisen, abiotische und biologische Partikel, Redoxzustände) umwandeln, auf die Isotopenzusammensetzung aus, d.h. sie fraktionieren. Dazu kommt die Vermischung der Isotopenzusammensetzung durch physikalische Prozesse (Transport mit der Strömung und Diffusion). Die Interpretation von Eisenisotopendaten im Ozean erfordert daher die Kombination von Beobachtungen mit einem Modell des Eisenkreislaufs im Ozean. In dem beantragten Projekt wird ein globales biogeochemisches Modell von Eisen um eine explizite Darstellung von Isotopeneffekten erweitert, mit dem Ziel, die Rolle der verschiedenen Prozesse zu entschlüsseln, die die Isotopenzusammensetzung von gelöstem Eisen im Ozean beeinflussen. Das globale biogeochemische Modell basiert auf meinen früheren Arbeiten. In Kombination mit der weiter stattfindenden Zunahme von Eisenisotopenmessungen im Rahmen des internationalen GEOTRACES Programmes ermöglicht das Modell eine bessere Quantifizierung der Größe und der relativen Rolle der externen Eisenquellen für die Gegenwart und somit auch robustere Prognosen der zukünftigen marinen Primärproduktion.

Untersuchungen zur qualitativen und quantitativen Bedeutung mixotropher Protisten in ufernahen Sedimenten

Im Rahmen der hier vorgeschlagenen Studie sollen erstmalig das Vorkommen und die ökologische Bedeutung mixotropher Protisten in küsten- bzw. ufernahen Sedimenten aquatischer Lebensräume untersucht werden. Im Konzept des mikrobiellen Nahrungsnetzes, eines integralen Teils planktischer Nahrungsnetze, das durch den Fraßdruck kleiner Protisten auf Bakterien geprägt ist, spielen mixotrophe Einzeller eine entscheidende Rolle. Durch ihre Fähigkeit zur Kombination der oxygenen Photosynthese wirken sie im System sowohl auf der Ebene der Primärproduzenten als auch auf der der Konsumenten partikulären organischen Materials. Ausmaß und relative Bedeutung der unterschiedlichen Ernährungsmodi unterlagen sowohl auf Organismen- als auch auf Lebensraumebene sehr großen Schwankungen. Im Vergleich zu pelagischen Lebensräumen gibt es noch große Lücken im Wissensstand zur ökologischen Bedeutung benthischer Protisten. Zwar ist die Gemeinschaft des Mikrophytobenthos sowohl hinsichtlich der von ihr gestellten Biomasse als auch hinsichtlich ihrer Photosyntheseleistung sehr gut untersucht, der Großteil der Arbeiten an benthischen 'Protozoen' beschränkt sich dagegen auf Studien, die wenig zu ihrer Funktion im Lebensraum sagen. Zum Potential für Mixotrophie benthischer Einzeller gibt es bisher keine Studien. Die enge taxonomische Verwandschaft zwischen Vertretern der benthischen und der pelagischen Einzeller legt die Vermutung nahe, dass in den euphotischen Bereichen mariner und limnischer Sedimente mixotrophe Protisten vorkommen und einen erheblichen Beitrag sowohl an der Produktion als auch am Konsum organischen Materials haben. Das hier vorgestellte Projekt dient dem Ziel, das Vorkommen benthischer Mixotrophre zu verifizieren, ihre Bedeutung für die Lebensgemeinschaft zu ermitteln und die Auswirkungen verschiedener abiotischer und biotischer Faktoren (Licht, Temperatur, Nährstoff- bzw. Nahrungsangebot) für die Ausbildung oder Dominanz der unterschiedlichen Ernährungsmodi zu beschreiben

Submarine Kohlendioxyd (CO2) Austritte als natürliche Laboratorien zur Erforschung von Korallenriffen in Bezug auf die Ozeanversauerung

Durch die Aufnahme von anthropogenem CO2 ist eine Verringerung des ph Wertes im Ozean zu erwarten Dies könnte weitrechende Auswirkungen auf Korallenriffe haben und ist daher von großem wissenschaftlichen Interesse. Die Mehrzahl der bisher durchgeführten Studien zur Ozeanversauerung wurde anhand vereinfachter Systeme im Labor vorgenommen. Obwohl diese Studien wichtig und aufschlussreich waren, wiesen sie jedoch Einschränkungen auf, im Besonderen hinsichtlich natürlicher Veränderungen, Beobachtungsdauer, Altersverteilung, genetischer Vielfalt und Wechselbeziehungen zwischen einzelnen Korallenarten. Eine Möglichkeit diese Einschränkungen zu umgehen, ist die Untersuchung von Korallenriffen in der Umgebung von submarinen CO2-Austritten. Der erhöhte CO2 im Meerwasser dort sorgt für pH und Temperaturbedingungen wie sie als Folge der Ozeanversauerung bis zum Jahr 2100 vorausgesagt werden. Drei solche Korallenriffe in Papua Neu Guinea, Japan und den Nördlichen Marianen-Inseln wurden untersucht und interessanter Weise fiel die Auswirkung der Ozeanversauerung an jedem der Standorte unterschiedlich aus. Eine mögliche Erklärung für die beobachteten Unterschiede könnte sein, dass die Studien nicht alle Parameter berücksichtigten, die sich nachteilig auf die Gesundheit von Korallen auswirken. Im Allgemeinen werden submarine CO2-Austritte von submarinen Hydrothermalquellen mit Temperaturen bis zu 100 °C begleitet. Der hydrothermale Eintrag induziert steile Temperaturgradienten und erhöht die Konzentrationen von Schwermetallen in dem zu untersuchenden Gebiet. Diese zwei Effekte gilt es bei einer solchen Untersuchung zur Ozeanversauerung in Betracht zu ziehen. In diesem Sinne dient die geplante internationale Zusammenarbeit dem Ziel, ein Expertenteam aus der Aquatischen Chemie und der Korallenphysiologie zusammenzubringen, um detaillierte chemische und biologische Untersuchungen an Korallenriffen mit CO2-Austritten vorzunehmen, um die Auswirkungen der Ozeanversauerung besser zu verstehen.

Forschergruppe (FOR) 2332: Temperature-related stresses as a unifying principle in ancient extinctions (TERSANE), Teilprojekt: Die Relevanz von pH-Werten im Meerwasser und der Ozeanversauerung für das Massensterben im Unteren Jura und an der Perm-Trias-Grenze

Extreme Änderungen im System der Erde zeigen sich durch das Zusammentreffen von Massensterben mit tiefgreifenden Störungen im globalen Kohlenstoffzyklus. Solche Ereignisse werden häufig durch drastische Veränderungen im Klima oder in der Chemie der Meere verursacht, d.h. durch eine schnelle Erderwärmung, die Ausbreitung anoxischer Bedingungen auf die Schelfmeere und die Versauerung der Ozeane. Diese Prozesse haben eine katastrophale Auswirkung auf die Ökosysteme aller trophischen Ebenen und bilden wichtige Rückkopplungsmechanismen für die Funktionsweise des globalen Kohlenstoffkreislaufes ab. Um die Rolle der Ozeanversauerung für das Massensterben zu dokumentieren, sollen hochauflösende Bor-Isotopenprofile von umfassend charakterisierten marinen Karbonatgesteinen erstellt werden, welche exemplarisch die Biogeochemie zum Zeitpunkt bedeutender Ereignisse dokumentieren. Gegenstand der angestrebten Untersuchungen sind das größte Massensterben im Phanerozoikum, das Permisch-Triassische Ereignis und das Massensterben 2. Ordnung zum Zeitpunkt des bedeutenden ozeanisch anoxischen Ereignisses im Mesozoikum, im Unteren Jura (Pliensbachium/Toarcium). Dieses ermöglicht uns den pH-Wert des Meerwassers zu Beginn und während eines Massensterbens zu rekonstruieren, dessen Ursache vermutlich auch Ozeanversauerung war. Parallel dazu werden diese Proben von unseren Kollegen hinsichtlich ergänzender Proxydaten und biologischer Auswirkungen untersucht, um biogeochemische Schlüsselinformationen zu generieren, die es uns ermöglichen Hypothesen zu testen, die Massensterben mit drastischen Änderungen im pH-Wert des Meerwassers und einer Versauerung der Ozeane verbinden.

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