@techreport{MischkeRiedmuellerHoehnetal.2016, type = {Working Paper}, author = {Mischke, Ute and Riedm{\"u}ller, Ursula and Hoehn, Eberhard and Nixdorf, Brigitte}, title = {Handbuch Phyto-See-Index - Verfahrensbeschreibung f{\"u}r die Bewertung von Seen mittels Phytoplankton}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43595}, year = {2016}, abstract = {Die vorliegende Verfahrensbeschreibung enth{\"a}lt alle {\"A}nderungen, die mit dem LAWA-Expertenkreis f{\"u}r Seen bis Dezember 2016 abgestimmt wurden und folgende {\"U}berarbeitungsbereiche betreffen: 1) Es erfolgte eine erhebliche Verfahrenserweiterung f{\"u}r Seen im Mittelgebirge sowie f{\"u}r k{\"u}nstliche und stark ver{\"a}nderte Seen (AWB und HMWB), worunter unter anderem die Talsperren und die Baggerseen fallen. Nach einem ersten Verfahrensentwurf (Hoehn et al. 2009) wurden die Bewertungsgrenzen sowie die Seetypologie nach den Ergebnissen eines Praxistestes der Bundesl{\"a}nder stark {\"u}berarbeitet (Riedm{\"u}ller \& Hoehn 2011). 2a) Es wurden die Grenzwerte f{\"u}r die Kenngr{\"o}ße "Biomasse" an die Grenzwerte f{\"u}r die Trophiestufen des neuen Trophie-Index nach LAWA (2014) angepasst. 2b) Wie im Trophie-Index nach LAWA wurden alle Saisonmittel im PSI auf ein direktes Mittel aus den Termindaten umgestellt und nicht mehr wie bisher {\"u}ber den Umweg von Monatsmitteln. Dies betrifft auch den PTSI-Jahreswert. 3) F{\"u}r die Tieflandseen wurden alle Bewertungsroutinen umfassend {\"u}berarbeitet, die auf Kenngr{\"o}ßen der Algenklassen basieren. Dies erfolgte nach {\"U}berpr{\"u}fung mit einem seit 2006 stark erweiterten Datensatz. 5) F{\"u}r den Sondertyp der sauren Tagebauseen wurde ein Biodiversit{\"a}ts-Index (Leßmann \& Nixdorf 2009) als neue Kenngr{\"o}ße im Phyto-See-Index aufgenommen. 6) In dem neu entwickelten PhytoLoss-Verfahren werden automatisiert Indices f{\"u}r die Grazing-Effektst{\"a}rke aus den gleichzeitig zum Phytoplankton ermittelten Zooplankton-Daten errechnet, wodurch eine erweiterte Interpretation des Phyto-See-Index und des Nahrungsnetzes erfolgt und Hinweise auf Handlungsoptionen f{\"u}r die Maßnahmenplanung gegeben werden. 7) Zur Qualit{\"a}tssicherung des Untersuchungsverfahrens "Phytoplankton zur Bestimmung des Phyto-See-Index" wurde ein QS-Handbuch erarbeitet (Mischke 2015) 8) Die vormals zusammengefassten Seetypen 1, 2 und 3 der Alpen und Voralpen wurden als unabh{\"a}ngige Gew{\"a}ssertypen mit jeweils eigener Referenztrophie unterschieden (LAWA O 7.16). Es wurde eine Dokumentation erstellt, die die Gleichwertigkeit des {\"u}berarbeiteten Phyto-See-Index zu den Ergebnissen der Europ{\"a}ischen Interkalibrierung darstellt (LAWA Projekt O 2.15; Riedm{\"u}ller et al. 2016).}, subject = {Seenbewertung; Phyto-See-Index; Assesments of lakes; Phyto-See-Index; Gew{\"a}sser{\"u}berwachung; Gew{\"a}sserg{\"u}te; Trophiesystem; Phytodiversit{\"a}t}, language = {de} } @techreport{LessmannGrueneberg2021, author = {Leßmann, Dieter and Gr{\"u}neberg, Bj{\"o}rn}, title = {Impacts of artisanal small-scale gold mining on Hkaung Tung Hka Chaung River and recommendations for the conservation of Indawgyi Lake/Myanmar}, doi = {10.26127/BTUOpen-5685}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-56850}, year = {2021}, abstract = {Indawgyi Lake is one of the largest lakes in East Asia. Due to its habitat diversity and its great importance for international bird migration, it has the status of an UNESCO biosphere reserve. In the last decades, anthropogenic pressures on the lake due to increasing population numbers, overfishing and intensification of agriculture and forestry as well as to the impacts by artisanal small-scale gold mining in the catchment area have increased sharply. As a result of gold mining, lake inflows have very high suspended matter loads, both from the washing of gold-bearing sediments and from soil erosion as a result of the destruction of the floodplain and of the forest close to the river. The input of sediments and suspended matter from the Hkaung Tung Hka Chaung River has led to massive deposits of river sediments in the southern part of Indawgyi Lake within a few years. In the context of short-term investigations and a one-year monitoring close to the stream mouth, the extent of the suspended matter input from Hkaung Tung Hka Chaung River into Indawgyi Lake was estimated and heavy metal pollution concentrations of the suspended matter were measured as a basis for recommendations for the reduction of the pollution pressure on the lake. Sedimentation analyses showed that the river water was still very turbid even after 50 hours due to high concentrations of very small solids. In contrast, material in the size of sand grains settled completely after about ten hours. The clay fraction of the suspended matter was heavily contaminated by different heavy metals, including cadmium, copper, nickel, chromium and lead. The load of suspended matter was subject to strong fluctuations and showed no correlation with the discharge. The mean concentration of suspended matter was 9.6 g/L (as dry weight per volume of water). The daily dry matter load in Hkaung Tung Hka Chaung River varied between 2.3 and 2,900 t. The mean load was 359 t/d, with by far the largest amount being transported by the river during the rainy season during times of high discharge. That indicates that, in addition to direct inputs from mining activity, there was also suspended matter input from soil erosion and from the remobilization of river sediments. The estimates of the annual input into Indawgyi Lake came to an amount of about 133,000 t. This corresponds to a volume of the fresh matter between 0.26 and 0.4 million m³. The results show the urgent need for a control of the artisanal small-scale gold mining activities and for the building of sedimentation basins at Hkaung Tung Hka Chaung River to protect Indawgyi Lake with its highly valuable ecosystem.}, subject = {Indawgyi Lake; Artisanal small-scale gold mining; Pollution; Suspended matter; Indawgyi-See; Goldkleinbergbau; Schwebstoffe; Belastung; Indawgyi Lake; Goldbergbau; Wasserverschmutzung; Schwebstoff; Schwermetallbelastung}, language = {en} } @phdthesis{Zlatanović2018, author = {Zlatanović, Sanja}, title = {In-stream microbial carbon transformation under opposing stresses - drought and sediment transport}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-44896}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2018}, abstract = {The mineralization of organic matter (OM) is an important ecosystem service that has come under pressure because of increased frequency of droughts and higher sediment loads in running waters. In particular, lowland streams in temperate regions may experience reinforced sediment transport through migratory ripples and changes of naturally sorted sand and gravel in streambeds towards sand-dominated, homogenized streambed structure. The impact on microbial carbon (C)-transformation from these changes was the main focus of my doctoral thesis, in particular the impact of (i) periodic mechanical disturbance associated with ripple migration (ii) streambed structure homogenization, and (iii) drought in streambeds with sorted or homogenized sediment structure. In a set of microcosms, the significance of periodic mechanical disturbances for microbial C-transformation was tested. Thereby, the quantity and quality of the OM in the sandy sediments were varied by the addition of leaves and fish feces to the OM-poor sands. The results revealed that periodic mechanical disturbances resulted in significant decrease in microbial respiration to a low and similar level regardless of OM quality contained in sand. The importance of the streambed structure (sorted vs homogenized) for C-transformation was tested using set of experimental streams. The focus was on the interaction between benthic and hyporheic microbial processes in C-transformation to better understand the consequences of streambed homogenization on microbial function. The results showed that sediment structure determines connectivity between the benthic and hyporheic zones. The lower water exchange in homogenized streambeds and thereby reduced supply of freshly produced bioavailable OM from the benthic to the hyporheic zone, curtailed microbial respiration in the latter affecting the water quality. The influence of a drought and rewetting was tested on C-transformation in streambeds with a sorted or homogenized sediment structure using experimental streams where one half of the streams were strongly shaded and the other half moderately shaded. The results showed that streambeds affected by droughts, either with sorted or homogenized sediment structure have a similar microbial activity at the first place controlled by shading, whereas microbial composition during drought and its recovery after rewetting was additionally affected by sediment structure. Overall, this doctoral thesis showed that in sediment transport- and drought-impacted streambeds (i) ripple migration results in decreased C-transformation regardless of the available quality of OM, (ii) homogenization of sorted sediment structure leads to a decrease in microbial C-transformation in the hyporheic zone, and (iii) interaction between sediment structure and shading alters microbial community composition especially critical for resistance and resilience of C-transformation during drought and rewetting.}, subject = {Environmental stressors; Hyporheic zone; C-cycling; Microbial community; Flumes; Umweltstressoren; Hyporheische Interstitial; Kohlenstoffumsatz; Mikrobielle Gemeinschaft; Rinnen; Hyporheisches Interstitial; Mikrobioz{\"o}nose; Mineralisation; Fließgew{\"a}sser}, language = {en} } @techreport{HorbatRemyMutzetal.2016, type = {Working Paper}, author = {Horbat, Andreas and Remy, Christian and Mutz, Daniel and Meyerhoff, J{\"u}rgen and Kruse, Nina and Matranga, Marisa and Venohr, Markus and Rouault, Pascale}, title = {Kosten und Nutzen einer verbesserten Gew{\"a}sserg{\"u}te am Beispiel der Berliner Unterhavel}, editor = {Wiedner, Claudia and Schlief, Jeanette}, organization = {Projekt NITROLIMIT c/o Brandenburgische Technische Universit{\"a}t Cottbus, Lehrstuhl Gew{\"a}sserschutz, Forschungsstelle Bad Saarow}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-39225}, year = {2016}, abstract = {Zur Beantwortung der Frage, ob Stickstoffreduktion in solchen Gew{\"a}ssern wirtschaftlich vertretbar ist, wurde am Beispiel eines f{\"u}r die Norddeutsche Tiefebene charakteristischen Flusssees, der Berliner Unterhavel, untersucht, mit welchen Kosten und Nutzen das Erreichen des guten {\"o}kologischen Zustandes verbunden ist. Hierf{\"u}r wurde zun{\"a}chst der Status quo der Stickstoff- und Phosphoreintr{\"a}ge aus dem Einzugsgebiet (EZG) sowie deren Konzentration in der Berliner Unterhavel ermittelt. Darauf basierend wurde berechnet, in welchem Umfang die Eintr{\"a}ge reduziert werden m{\"u}ssen, um die gew{\"a}sserinterne Konzentration auf einen Wert zu senken, ab dem erwartet wird, dass sich der gute {\"o}kologische Zustand einstellt. Zielwerte f{\"u}r Stickstoff- und Phosphorkonzentrationen in unterschiedlichen Gew{\"a}ssertypen wurden in einer vorangegangenen Studie ermittelt (modifiziert nach: NITROLIMIT-Diskussionspapier Band 1, 2013; Dolman et al. 2016). Im n{\"a}chsten Schritt wurden f{\"u}r das Einzugsgebiet der Berliner Unterhavel kosteneffiziente Stickstoffreduktionsmaßnahmen im urbanen und landwirtschaftlichen Bereich identifiziert. Schließlich wurde f{\"u}r verschiedene Kombinationen ausgew{\"a}hlter Maßnahmen ermittelt, wie hoch die Stickstoffreduktionsleistung und die entsprechenden Kosten w{\"a}ren, wenn sie im Einzugsgebiet der Berliner Unterhavel umgesetzt w{\"u}rden. Der {\"o}konomische Nutzen wurde anhand der Zahlungsbereitschaft der Berliner und Brandenburger Bev{\"o}lkerung f{\"u}r das Erreichen des guten {\"o}kologischen Zustandes der Berliner Unterhavel ermittelt. Die Zahlungsbereitschaft wurde in einer Umfrage erhoben, bei der auch erfasst wurde, wie h{\"a}ufig Gew{\"a}sser zur Erholung aufgesucht und welche Aktivit{\"a}ten dort am liebsten ausge{\"u}bt werden. Abschließend wurden die Kosten f{\"u}r Maßnahmen zur Stickstoffreduktion dem Nutzen gegen{\"u}bergestellt. In diesem Diskussionspapier werden die wesentlichen Ergebnisse der Studien dargestellt. Eine ausf{\"u}hrliche Darstellung aller Ergebnisse und methodischen Details sind im Abschlussbericht von NITROLIMIT I (2014) zu finden (S. 127-186).}, subject = {Gew{\"a}sserg{\"u}te; Untere Havel; Wasserg{\"u}te}, language = {de} } @techreport{MutzMatzingerRemy2013, type = {Working Paper}, author = {Mutz, Daniel and Matzinger, Andreas and Remy, Christian}, title = {Maßnahmen zur Reduktion der N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge urbaner Bereiche}, editor = {Wiedner, Claudia and Schlief, Jeanette}, organization = {Projekt NITROLIMIT c/o Brandenburgische Technische Universit{\"a}t Cottbus, Lehrstuhl Gew{\"a}sserschutz, Forschungsstelle Bad Saarow}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-38775}, year = {2013}, abstract = {Eutrophierung von Oberfl{\"a}chengew{\"a}ssern durch anthropogene Eintr{\"a}ge von Stickstoff und Phosphor ist ein globales Problem. Die Eintr{\"a}ge stammen aus der Landwirtschaft (v. a. diffuse Eintr{\"a}ge) und aus urbanen Gebieten (Punktquellen und diffuse Eintr{\"a}ge). In Deutschland wurden in den letzten drei Jahrzehnten die Eintr{\"a}ge von Stickstoff in Fließgew{\"a}sser um ca. 45\% und von Phosphor um ca. 71\% vermindert [1], wozu insbesondere Modernisierungen in Kl{\"a}ranlagen beigetragen haben. Dennoch betr{\"a}gt der derzeitige Anteil der urbanen Quellen 21\% der Stickstoff- und 45\% der Phosphoreintr{\"a}ge [1]. Daher besteht im urbanen Bereich noch immer Handlungsbedarf f{\"u}r weitere Maßnahmen zur N{\"a}hrstoffreduktion, um den von der EU-WRRL geforderten „guten" {\"o}kologischen Zustand der Gew{\"a}sser zu erreichen. Konkret stammen in urbanen Bereichen die Eintr{\"a}ge aus gekl{\"a}rten Abw{\"a}ssern aus Kl{\"a}rwerken, Regenwasserabfl{\"u}ssen und {\"U}berl{\"a}ufen aus Mischwasserkanalisation. In Mischwasserkan{\"a}len wird h{\"a}usliches Abwasser und Regenwasser zusammen zum Kl{\"a}rwerk geleitet. Tritt ein Starkregenereignis auf, kann {\"u}bersch{\"u}ssiges Mischwasser ungekl{\"a}rt in ein Gew{\"a}sser gelangen und dieses kurzfristig mit hohen Schmutz- und N{\"a}hrstofffrachten belasten. Regenwasser, das im separaten Kanalnetz (Trennkanalisation) gesammelt wird, wird meist direkt einem Oberfl{\"a}chengew{\"a}sser zugef{\"u}hrt. Es enth{\"a}lt N{\"a}hrstoffe aus der Atmosph{\"a}re und insbesondere aus der Abwaschung von D{\"a}chern und Straßen (z.B. aus Bl{\"a}ttern und Pollen). Bei der Trennkanalisation behandeln Kl{\"a}rwerke nur das im Schmutzwasserkanalnetz gesammelte Abwasser (in der Regel ohne Regenwasseranteil). Ein Katalog zu Maßnahmen zur Reduktion von N{\"a}hrstoffeintr{\"a}gen aus urbanen Bereichen, deren Effizienz und Kosten sowie eine Bewertung der aus den Maßnahmen resultieren-den Umweltauswirkungen existieren bislang nicht. Insbesondere im Fall von Großkl{\"a}ranlagen, welche bereits ca. 80\% der Stickstoff- und ca. 97\% der Phosphorfrachten aus dem Abwasser entfernen, gilt es zu ber{\"u}cksichtigen, dass Verfahren zu einer weitergehenden Reduktion teilweise erhebliche Aufwendungen an zus{\"a}tzlicher Energie, Chemikalien und Infrastruktur ben{\"o}tigen.}, subject = {N{\"a}hrstoffeintr{\"a}ge; N{\"a}hrstoffeintrag}, 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} } @inproceedings{RueckerKnieNixdorfetal.2015, author = {R{\"u}cker, Jacqueline and Knie, Matthias and Nixdorf, Brigitte and Kolzau, Sebastian and Voss, Maren and Wiedner, Claudia}, title = {Nitrogen fixation in two polymictic lakes}, series = {Aquatic Sciences Meeting of the Association for the Sciences of Limnology and Oceanography (ASLO) held in Granada, Spain, 22-27 February 2015}, booktitle = {Aquatic Sciences Meeting of the Association for the Sciences of Limnology and Oceanography (ASLO) held in Granada, Spain, 22-27 February 2015}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-37082}, year = {2015}, abstract = {The ability to fix molecular nitrogen is considered to be a competitive advantage of Nostocales to overcome periods of nitrogen shortage but it is unclear to what extend these cyanobacteria import nitrogen into freshwaters and if they are able to compensate the efforts of reducing anthropogenic nitrogen input. We studied nitrogen fixation, cyanobacterial biovolume and species composition and abiotic parameters in two polymictic lakes (Germany) over three years. Although Nostocales were present from April to November N2-fixation was found only from June/July to September. In the summer months, it amounted up to 40 mgN m-²d-¹ or up to 500 mgN m-²d-¹ resulting in rather low annual N-inputs between 0.1 and 8 gN m-²a-¹. We found a high variation in N2-fixation rates between the two lakes and the years, which could neither be explained by total Nostocales biovolume nor heterocyte numbers. N2-fixation rates measured in the field will be analyzed on Nostocales species level, be compared to those of laboratory cultures and be discussed in the context of possible phosphorus or light limitation of Nostocales.}, subject = {Nostocales; Nitrogen fixation; Cyanobacteria; Light; Nitrogen input in lakes; Cyanobakterien; Nostocales; Stickstofffixierung; Lichtabsorption}, language = {en} } @techreport{OPUS4-4363, title = {NITROLIMIT - Stickstofflimitation in Binnengew{\"a}ssern: Ist Stickstoffreduktion {\"o}kologisch sinnvoll und wirtschaftlich vertretbar? Abschlussbericht des BMBF-Verbundprojekts NITROLIMIT II}, organization = {Projekt NITROLIMIT c/o Brandenburgische Technische Universit{\"a}t Cottbus, Lehrstuhl Gew{\"a}sserschutz, Forschungsstelle Bad Saarow}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-43630}, year = {2016}, abstract = {NITROLIMIT hat gezeigt, dass nicht nur Phosphor (P), sondern auch Stickstoff (N) eine relevante Steuergr{\"o}ße des Phytoplanktons und damit des {\"o}kologischen Zustandes von Gew{\"a}ssern darstellt. Eine Minderung der N-konzentration l{\"a}sst insbesondere f{\"u}r viele Flachseen und Flussseen eine Verbesserung des {\"o}kologischen Zustandes erwarten. Bedenken, wonach Maßnahmen zur Minderung der N-konzentrationen in Gew{\"a}ssern nicht zielf{\"u}hrend sind, weil sie durch N2-Fixierung von Cyanobakterien ausgeglichen werden oder weil sinkende Nitratkonzentrationen die Freisetzung von P aus den Gew{\"a}ssersedimenten steigern, konnten f{\"u}r die Untersuchungsgew{\"a}sser in NITROLIMIT weitgehend ausger{\"a}umt werden. N2-fixierende Cyanobakterien (Nostocales) gelangen nicht oder nur selten zur Dominanz und ihr Beitrag zum j{\"a}hrlichen Eintrag von Stickstoff ist gering. Langfristig f{\"u}hrt eine Senkung der N-Fracht jedoch zu einer Abnahme ihres Biovolumens. Nitrat beeinflusst die Bindung bzw. Freisetzung von P aus dem Sediment meist nur in geringem Maße. Hier spielen andere Prozesse (redoxunabh{\"a}ngige P-Bindungsmechanismen), an denen Nitrat nicht beteiligt ist, eine gr{\"o}ßere Rolle. Auf den {\"o}kologischen Zustand von Fließgew{\"a}ssern wie der Elbe h{\"a}tte eine N-Reduktion zun{\"a}chst keinen Einfluss, da andere Faktoren die Biomasse des Phytoplanktons begrenzen. Eine Verminderung der N-Eintr{\"a}ge in Fließgew{\"a}sser ist dennoch anzustreben, um den trophischen Zustand der K{\"u}stengew{\"a}sser zu verbessern. NITROLIMIT konnte zeigen: Stickstoffreduktion ist {\"o}kologisch sinnvoll. Da sich eine große Zahl von Seen in Deutschland nicht im guten {\"o}kologischen Zustand befindet, sind weitere Anstrengungen notwendig, um die Ziele der EU-WRRL zu erreichen. Dabei sollten auch Maßnahmen zur Reduktion der N-Eintr{\"a}ge ber{\"u}cksichtigt werden. Hier schließt sich die Frage an, ob N-Reduktion wirtschaftlich vertretbar ist. In drei Fallstudien wurden M{\"o}glichkeiten, Kosten, Nutzen und Akzeptanz von N-Reduktionsmaßnahmen analysiert. Am Beispiel der Berliner Unterhavel wurden Kosten f{\"u}r N-Reduktionsmaßnahmen mit dem Nutzen in Form der Zahlungsbereitschaft von B{\"u}rgern f{\"u}r den guten {\"o}kologischen Zustand gegen{\"u}bergestellt. Danach ist der Nutzen einer Verbesserung der Gew{\"a}sserg{\"u}te gr{\"o}ßer als die damit verbundenen Kosten. Auch der Wert der Gew{\"a}sser f{\"u}r Freizeit und Erholung spricht f{\"u}r weitere Bem{\"u}hungen. F{\"u}r Gew{\"a}sser in Berlin wurde belegt, dass urbane Maßnahmen zur N{\"a}hrstoffreduktion Erfolge zeigen, aber h{\"a}ufig nicht zum Erreichen des guten {\"o}kologischen Zustandes ausreichen. F{\"u}r ein l{\"a}ndliches Einzugsgebiet (Storkower Seenkette) wurde gezeigt, dass f{\"u}r die Verbesserung des {\"o}kologischen Zustandes vor allem N-Eintr{\"a}ge aus landwirtschaftlichen Fl{\"a}chen reduziert werden m{\"u}ssen. M{\"o}glichkeiten hierzu bestehen durch eine Ausweitung der Umsetzung von Agrarumweltmaßnahmen. In Brandenburg und Berlin wurden jedoch entsprechende F{\"o}rderm{\"o}glichkeiten bisher nicht ausgesch{\"o}pft. Hier gilt es daher, die Rahmenbedingungen und die Anreize zur Teilnahme zu verbessern.}, subject = {Stickstoff; Stickstofflimitation; Gew{\"a}sserg{\"u}te; Stickstoffbelastung; N{\"a}hrstoffretention}, language = {de} } @phdthesis{Ramm2014, author = {Ramm, Jessica}, title = {Occurrence and life-cycle strategies of bloom-forming Nostocales (cyanobacteria) in deep lakes in Northern Germany and in Lake Kinneret, Israel}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31729}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2014}, abstract = {Nostocalean cyanobacteria differentiate heterocysts to fix dissolved nitrogen (N2) and dormant cells (akinetes) to survive harsh environmental conditions. The distribution and proliferation of Nostocales and their hibernation strategies in deep stratified lakes of different trophic states and climate zones were investigated. Studies were carried out in the meso-eutrophic Lake Kinneret (Israel) and in the mesotrophic Lake Scharm{\"u}tzelsee and the oligo-mesotrophic Lake Stechlinsee (Germany). The spatio-temporal distribution of akinetes in sediments was analysed. The abundance in the sediment surface increased with water depth and differed due to basin morphometry. Light and temperature distribution revealed shallow areas of sedimentary akinete pool as a potential inoculum to contribute to the formation of a pelagic population. Hence, a small viable akinete pool was deposited in shallow sediments. A CARD-FISH protocol was implemented to identify and quantify the akinetes in sediments. Tested Nostocales strains and akinetes in sediment samples were successfully labelled with 16S rRNA targeted probes and microscopically detected by their fluorescence signal. Akinete enumeration in field samples confirmed the suitability of the CARD-FISH approach. Species- or genus-specific differences in the overwintering strategies of Nostocales were observed. Akinetes were the only overwintering form of Anabaena spp. On the other hand, Aphanizomenon flos-aquae overwintered as vegetative filaments in the pelagial of Lake Stechlinsee. In the other lakes studied, Aphanizomenon spp. performed an intermediate life cycle, with akinetes and a small pelagic population in winter. This suggested that Aphanizomenon spp. had another overwintering strategy contrary to the exclusively dormant strategy of Anabaena spp. Putative strains of cylindrospermopsin (CYN)-producing Aphanizomenon ovalisporum were isolated from Lake Kinneret. Their morphologic and phylogenetic diversity, as well as the presence of CYN-encoding gene cluster and CYN production, were analysed. Four of the six strains were assigned to Anabaena bergii. Although all the isolated strains possess at least fragments of CYN gene cluster, no CYN production was detected. Non-CYN-producing Aphanizomenon ovalisporum strains and the presence of non-toxic Anabaena bergii in Lake Kinneret have not been reported before. This suggested that toxic and non-toxic Nostocales strains can coexist in lakes.}, subject = {Cyanobacteria; Cylindrospermopsin (CYN); Lake sediment; Akinetes; Cyanobakterien; Lebenszyklusstrategien; Akineten; Seesediment; Cylindrospermopsin (CYN); Life-cycle strategies; Brandenburg; Israel; Seesediment; Cyanobakterien; Klimazone; Lebensdauer}, language = {en} } @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} }