Das Projekt "Dichteabhaengige Beeinflussung der Lebensdaten bei Daphnien - Ursachen, oekologische Bedeutung und Auswirkungen fuer die Oekotoxikologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachgruppe Biologie, Lehrstuhl für Biologie V (Ökologie, Ökotoxikologie, Ökochemie) durchgeführt. Wird Daphnia magna, bei gleicher Nahrungskonzentration, im Durchfluss in unterschiedlichen Tierdichten gehalten, so ist eine deutliche Beeinflussung der Lebensdaten zu ermitteln. Mit steigender Dichte erhoeht sich die Mortalitaet, die Juvenilentwicklung wird verzoegert, die Tiere bleiben kleiner und bilden weniger Eier. Dagegen steigt in Abhaengigkeit von der Muttertierdichte die Laenge der geborenen Jungtiere und diese Juvenilen enthalten mehr Fett. Als Konsequenz koennen Jungtiere, von Muettern in hohen Tierdichten geboren, in Hungertests besser ueberleben. Dieser Effekt - LiSSII (Life-Strategy Shift by Intraspecific Interaction); frueher negative Interferenz genannt, tritt bei niedriger Nahrungskonzentration (0,1 mgC/l Scenedesmus subspicatus) staerker auf als bei hoher Nahrungskonzentration (1,0 mgC/l). Ebenso erweisen sich adulte Tiere als weniger empfindlich als juvenile Tiere. LiSSII konnte fuer 3 Klone von Daphnia magna, sowie fuer je eine Population von Daphnia pulex und Simocephalus vetulus nachgewiesen werden. Auch interspezifische Beeinflussungen wurden beobachtet. Die oekologische Bedeutung von LiSSII liegt in der Anpassung der Reproduktion von Qantitaet zu Qualitaet im Fall von hohen Tierdichten und relativ niedriger Nahrung. Diese Situation tritt im Freiland kurz vor dem sogenannten Klarwasserstadium auf. Indem die Daphnien bereits auf den Proximatfaktor Tierdichte reagieren, sind sie und ihre Nachkommen fuer den Ultimatfaktor - Nahrungsmangel besser geruestet. Verursacht wird LiSSII von daphnieneigenen, unspezifischen Stoffwechselprodukten. Zur Ausloesung des Effekts ist eine bestimmte Konzentration des (der) Stoffe(s) noetig und damit eine gewisse Tierdichte. Bei sehr hohen Tierdichte scheint Beruehrungsstress die oben beschriebenen Effekte zu verstaerken. Die oben beschriebenen Aenderungen der Lebensdaten von Daphnien in Abhaengigkeit von der Tierdichte haben Konsequenzen fuer den akuten und chronischen Daphnientest. Da in Abhaengigkeit von der Muttertierdichte Jungtiere unterschiedlicher Qualitaet geboren werden, ist eine genauere Festlegung der Zuchtbedingungen fuer den akuten Daphnientest notwendig. Die EC 50 Werte fuer 3,4 - DCA steigen um den Faktor 10 mit zunehmender Groesse und zunehmendem Fettgehalt der verwendeten Jungtiere. Dagegen ist dieser Effekt bei Kaliumdichromat nicht zu beobachte. Von daher stellt sich hier die Frage, ob Kaliumdichromat die richtige Referenzsubstanz ist. Fuer die Pruefung von instabilen oder fluechtigen Substanzen im chronischen Daphnientest wird die Verwendung eines Durchflussdesigns empfohlen. Hierbei koennen anstatt 1 Tier / Glas 10 Tiere in ein Durchflussgefaess gesetzt werden. Nimmt man nun mit steigender Konzentration der Testsubstanz auch eine steigende Mortalitaet der Versuchstiere an, so stellen sich ueber die 21 Tage Versuchsdauer unterschiedliche Tierdichte in den Testkonzentrationen ein.
Das Projekt "Kausalanalyse und Prognose des Verhaltens fremdstoffbelasteter Lebensgemeinschaften in experimentellen Labor- und Freilandsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Fachgruppe Biologie, Lehrstuhl für Biologie V (Ökologie, Ökotoxikologie, Ökochemie) durchgeführt. Es wurde untersucht, wie sich fremdstoffbedingte Beeintraechtigungen individueller Lebensparameter auf Population und Lebensgemeinschaft auswirken. Hierzu wurden Lebensdaten aquatischer Planktonorganismen in Abhaengigkeit wichtiger Einflussfaktoren (insbesondere der Fremstoffkonzentration) in Laborversuchen quantifiziert. Die erhalteten Abhaengigkeiten bildeten die Basis fuer Simulationsmodelle nach dem Individuenansatz, mit deren Hilfe die Dynamik von Populationen und Lebensgemeinschaften zunaechst reduzierter Komplexitaet vorhergesagt wurde. Zur Validierung der Modelle wurden entsprechende Experimente mit Populationen und Lebensgemeinschaften teils im Labor, teils unter Freilandbedingungen (Microkosmen) durchgefuehrt. Die Untersuchungen und Modellierungen wurden fuer die Substanz 3,4-Dichloranilin (DCA) zunaechst an einer einfachen Suesswasser-Planktongemeinschaft aus Scenedesmus subspicatus, Daphnia magna, Ceriodaphnia quadrangula und Keratella quadrata durchgefuehrt. Es gelang, die Dynamik schadstoffbelasteter und unbelasteter Populationen und Zweiarten-Systeme mit Hilfe der Individuenansatzmodellierung quantitativ abzuleiten. Hierbei ergab sich ausserdem, dass Lebensstrategieaenderungen bei Daphnien auftreten durch chemische/mechanische Wechselwirkungen mit Artgenossen und mit dem Raeuber Chaoborus. Auch die Quantifizierung dieser Effekte muss bei einer detailgetreuen Populationsmodellierung beruecksichtigt werden. Die beobachteten direkten und indirekten Effekte des DCA liessen sich auf allen biologischen Integrationsebenen eindeutig interpretieren. Ein direkte Hemmung der Reproduktion, die bei Ceriodaphnien deutlich staerker war als bei Daphnien, fuehrte zu Verschiebungen der Altersstruktur in den Ein- und Mehrartensystemen in Labor und Freiland. Unter limitierten Nahrungsbedingungen waren die Ceriodaphnien stets konkurrenzunterlegen und starben aus, wobei die Anwesenheit des DCA beschleunigend wirkte. Die Entwicklung eines Modells fuer die Freilandmesokosmen wird derzeit ausserhalb des Projekts noch bearbeitet.