@phdthesis{Dietz2017, author = {Dietz, Severine}, title = {Geochemische Prozesse und schichtungsrelevante Stoffe in meromiktischen Seen der Lausitz}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-46625}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Vor dem Hintergrund der zunehmenden Anzahl an Tagebauseen sowie den Folgen der anthropogen ver{\"a}nderten Klimaentwicklung und infolgedessen der M{\"o}glichkeit des Entstehens oder/und des Zusammenbrechens von Meromixis in Seen besteht die Notwendigkeit, Kenntnisse {\"u}ber die Dichteschichtung verursachenden chemischen Prozesse sowie die in der Wassers{\"a}ule auftretenden Dichtegradienten und die Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe zu gewinnen. Aus diesem Grund wurden zwei meromiktische, in der Lausitz gelegene Seen (Waldsee, Moritzteich) untersucht. Ziel war es, neben den Ursachen der Dichteschichtung die (bio)geochemischen Prozesse in der Wassers{\"a}ule sowie an der Sediment-Wasser-Grenze zu untersuchen sowie Dichtegradienten und die Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe im Gew{\"a}sser zu quantifizieren. Hierzu wurden die Seewasser-, Sediment-, Sinkstoff- und Porenwasserbeschaffenheit chemisch analysiert sowie tiefenorientierte Messungen der Vor-Ort-Parameter in der Wassers{\"a}ule durchgef{\"u}hrt. Die Daten waren Basis geochemischer Berechnungen, der Bestimmung dichterelevanter chemischer Prozesse und Parameter sowie der Berechnung der Dichtegradienten in der Wassers{\"a}ule und der Dichtebeitr{\"a}ge gel{\"o}ster Stoffe. Die Ergebnisse zeigten, dass in den untersuchten Braunkohletagebauseen die Meromixis auf der biogeochemischen Umsetzung des Eisens mit der Bildung eisenhydroxidischer und -hydroxosulfatischer Minerale im Mixolimnion und deren Aufl{\"o}sung sowie der Reduktion des Eisens(III) zu Eisen(II) im Monimolimnion beruht. Dabei war die Beschaffenheit der im Mixolimnion gebildeten Eisenverbindungen pH-abh{\"a}ngig. Bei pH-Werten ≤3 wurden Eisenhydroxosulfate (vermutlich Schwertmannit) und bei pH-Werten von 6 bis 7 Ferrihydrit ausgef{\"a}llt. Die in den Monimolimnionsedimenten ablaufende Sulfatreduktion f{\"u}hrte zu einem in das Sediment gerichteten Sulfat- und Eisenfluss, wobei bei einem m{\"o}glichen Eisen{\"u}berschuss dieses auch ins Wasser freigesetzt und somit zu einer Erh{\"o}hung der Dichte im Monimolimnion beitragen konnte. Die im Mixolimnionsediment ablaufenden chemischen Prozesse waren vor allem vom vorliegenden geochemischen Milieu abh{\"a}ngig. Dabei k{\"o}nnen in Organikreichen Sedimenten sulfatreduzierende Prozesse stattfinden, wohingegen in den sauren, geringer organischen Sedimenten m{\"o}glicherweise eine diagenetische Umwandlung metastabilen Schwertmannits zu stabileren Goethit vorliegt. Der chemische Dichtegradient beruhte im Wesentlichen auf Eisen(II) und dem Karbonatsystem (HCO3-+CO2), zu geringeren Anteilen auf DOC und Calcium sowie, ausschließlich im Moritzteich, auf Sulfat. Insgesamt war der in beiden Seen durch die chemischen Stoffe verursachte Dichtegradient zwischen Mixo- und Monimolimnion mit maximal rd. 1,0 g/l gering. Saisonale Ver{\"a}nderungen des chemischen Dichtegradienten in beiden Seen waren marginal. Somit basierten Schwankungen des Gesamtdichtegradienten in der Wassers{\"a}ule vor allem auf den {\"A}nderungen der Temperatur und weniger auf den {\"A}nderungen der Konzentrationen gel{\"o}ster Stoffe.}, subject = {Tagebausee; Meromixis; Dichteschichtung; Eisenkreislauf; Mining lake; Meromixis; Density stratification; Iron cycle; Bergbaurestsee; Bergbaunachfolgelandschaft; Lausitz; Meromiktischer See; Umweltgeochemie}, language = {de} } @phdthesis{Seidel2017, author = {Seidel, Michael}, title = {Naturnaher Einsatz von Holz zur Entwicklung von Fließgew{\"a}ssern im Norddeutschen Tiefland}, publisher = {Shaker Verlag}, address = {Aachen}, isbn = {978-3-8440-5775-1}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44314}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {Vor dem Hintergrund der EG WRRL besteht ein großer Bedarf an effektiven Maßnahmen zur Gew{\"a}sserentwicklung. Das Belassen und der Einbau von Holz haben hierf{\"u}r durch die Aktivierung fließgew{\"a}ssertypischer Prozesse ein großes Potenzial. Ziel war es daher, Handlungsempfehlungen f{\"u}r das Belassen und den naturnahen Einsatz von Holz in Tieflandb{\"a}chen zu entwickeln. Diese basieren auf Grundlage des aktuellen Wissensstandes und eigenen Untersuchungen zu offenen Fragen. In den eigenen Untersuchungen wurden Holz- bzw. Maßnahmenstrecken mit unver{\"a}nderten bzw. holzfreien Kontrollstrecken in Tieflandb{\"a}chen und -fl{\"u}ssen verglichen, haupts{\"a}chlich hinsichtlich {\"o}kologischer Zustandsbewertung des Makrozoobenthos und der Fische, der Gew{\"a}sserstruktur und der Holzmengen bzw. der Holzdynamik. Die eigenen Untersuchungen zeigten: 1. Die Wirkungszusammenh{\"a}nge zwischen Holz und Organismen des Makrozoobenthos waren auch in der Zustandsbewertung nach EG WRRL feststellbar. Holz f{\"u}hrte unabh{\"a}ngig von Gew{\"a}ssertyp und -gr{\"o}ße zur Verbesserung der Strukturg{\"u}te und des {\"o}kologischen Zustands beim Makrozoobenthos. Die Zustandsbewertung wurde in 45 \% der untersuchten Strecken (N = 31) soweit verbessert, dass der „gute" und sogar „sehr gute" {\"o}kologische Zustand erreicht wurde. 2. Eingebaute Str{\"o}mungslenker aus Holz k{\"o}nnen den nat{\"u}rlichen Eintrag nicht vollst{\"a}ndig ersetzen. Str{\"o}mungslenker erzielten nur teilweise Verbesserungen der Gew{\"a}sserstruktur und des {\"o}kologischen Zustands. In den 7 untersuchten Strecken wurde die Tiefenvariabilit{\"a}t im L{\"a}ngsprofil durch die Bildung von Kolken gesteigert. Sinuosit{\"a}t, Querprofil, Sohlsubstrat und der {\"o}kologische Zustand des Makrozoobenthos und der Fische wurden aber nur kaum beeinflusst. 3. Der Einbau von Holz beeinflusst die Dynamik und Retention von Driftholz und f{\"u}hrt zu einer Steigerung der Holzmenge in einer Gew{\"a}sserstrecke. In einer 400 m langen Strecke eines Tieflandflusses mit Str{\"o}mungslenkern aus Holz und nat{\"u}rlichem Holzeintrag wurde die eingebaute Holzmenge durch die zus{\"a}tzliche Retention von Driftholz nach vier Jahren bereits um 60 \% im Volumen und um 240 \% in der Holzoberfl{\"a}che erh{\"o}ht. Der kontinuierliche Austrag von Holz aus der Strecke wurde durch neuen Eintrag und die Retention in der Strecke kompensiert. In den Handlungsempfehlungen f{\"u}r die Praxis wurde herausgearbeitet, dass die F{\"o}rderung des nat{\"u}rlichen Holzeintrags prinzipiell Priorit{\"a}t gegen{\"u}ber dem Einbau von Holz hat. F{\"u}r drei Restriktionsgrade von gering bis hoch wurden Empfehlungen f{\"u}r einen m{\"o}glichst naturnahen Holzeinsatz entwickelt, der zudem nat{\"u}rlichen Holzeintrag ber{\"u}cksichtigt. Grundlage der Empfehlungen sind Angaben zum Holzvolumen, dem Deckungsgrad, der Anzahl an St{\"a}mmen sowie dem Verbauungsgrad von Holzeinbauten und deren Lage zur Fließrichtung. Erg{\"a}nzt werden die Angaben durch die Kategorisierung von 6 Grundtypen nat{\"u}rlicher Holzstrukturen.}, subject = {Fließgew{\"a}sser; Renaturierung; Totholz; Eigendynamische Entwicklung; {\"O}kologischer Zustand; River; Woody debris; Flow deflector; Ecological status; Restoration; Fließgew{\"a}sser; Bach; Renaturierung <{\"O}kologie>; Totholz ; {\"O}kologie}, language = {de} } @phdthesis{Kolzau2017, author = {Kolzau, Sebastian}, title = {Phytoplankton nitrogen and phosphorus limitation and the N₂-fixation potential of Nostocales at varying nitrogen supplies and light intensities in lakes}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-42886}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2017}, abstract = {In order to lower the phytoplankton biomass in lakes it is theoretically most effective to reduce the nutrient that is actually limiting. However, it is widely assumed that the abundance and N₂-fixation rate of N₂-fixing cyanobacteria (Nostocales) would increase in response to reduced N loading, and thereby render efforts to improve water quality by N reduction ineffective. Nostocales N₂-fixation has a huge energy demand and consequently the light intensity may affect the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions. This led to the following aims, for which three different sets of experiments were conducted. (i) Determination of the seasonal dynamic of N- and P-limitation for four lakes of differing lake types in the German lowlands and testing the power of four N:P ratios to predict the limiting nutrient: Biweekly experiments were performed in 4 lakes differing in lake. For the shallow lakes there was a trend from P limitation in spring to N or light limitation in summer and autumn, while the deep lake remained predominantly P limited. The ability of in-lake N:P ratios to predict the relative strength of N vs. P limitation was tested using linear regression. All four N:P ratios had significant positive relationships with the response ratio to N and P additions, but the TN:TP and DIN:TP ratios performed best. Nitrogen limitation was predictable, frequent and persistent, suggesting that nitrogen reduction could play a role in water quality management. (ii) Determination of the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions: To achieve this, an experiment with water from an N limited lake (LAN) was conducted. While the Nostocales biovolume did not respond to varying N additions, the N₂-fixation increased in low N microcosms. To quantify the extent to which Nostocales compensated for the varying N addition rate, we calculated a compensation rate (CR). By the end of the experiment a CR of 36 \% was reached. However, at biovolumes typical for summer in LAN the CR would be much lower. Therefore, in shallow polymictic lakes like LAN, reduced N loading may lower both in-lake N concentrations and biovolumes of non-fixing phytoplankton without significantly impacting Nostocales biovolume. (iii) Determination of the effect of the light intensity on the response of Nostocales biovolume and N₂-fixation to varying N additions: To accomplish this aim another microcosm experiment with water from LAN was conducted. While at low and intermediate light intensities the reduction of N addition had no effect on Nostocales biovolume, at high light intensities it led to an increase. The N₂-fixation increased at all light intensities when N addition got reduced. This positive response to a reduction in N addition increased with light, showing that Nostocales may take advantage of being able to fix N₂ mainly at high light intensities.}, subject = {N₂-fixation; Nostocales; Nitrogen limitation; Lake; Stickstofffixierung; Nostocales; Stickstofflimitation; See; Nostocales; See; Stickstofffixierung}, language = {en} }