TY - THES A1 - Wiedner, Claudia T1 - Toxische und nicht-toxische Cyanobakterien in Gewässern der Scharmützelseeregion: ihr Vorkommen in Gewässern unterschiedlicher Trophie und Morphometrie und Steuermechanismen ihrer Dynamik in polymiktischen Flachseen N2 - Das Vorkommen von Cyanobakterien, Anatoxin a und Microcystin wurde in 10 Gewässern erfaßt. Die Steuerung ihrer Dynamik wurde in 3 polymiktischen Seen untersucht und Effekte von Mixis mit Sedimentresuspension in Enclosures fokusiert. Die Gewässer waren durch Oscillatoriales, entweder Planktothrix agardhii oder Limnothrix spp. dominiert und wiesen hohe Biovolumina von Nostocales im Frühsommer auf. Hohe Lichtintensität und niedrige Stickstoff-Konzentrationen förderten die Entwicklung der Nostocales. Während des Sommers nahm die Lichtintensität aufgrund des steigenden Biovolumens der Cyanobakterien ab, was zum Rückgang der Nostocales und Dominanzen von Oscillatoriales führte. Durch Sedimentresuspension wurden Nährstoffpulse erzeugt, die zur Dominanz von P. agardhii führten. Bei Stagnation der Wassersäule waren die Nährstoffkonzentrationen niedriger und Limnothrix spp. gelangte zur Dominanz. Anatoxin a konnten auf Anabaena spp. zurückgeführt werden, Microcystine auf P. agardhii. Abnehmende Lichtintensität und/oder zunehmende Stickstoff-Konzentrationen förderten die Microcystin Produktion oder das Wachstum toxischer Stämmen. N2 - The occurrence of cyanobacteria, anatoxin a and microcystins were examined in 10 lakes. Factors controlling their dynamics were studied in 3 polymictic lakes, in the course of which effects of mixing with sediment resuspension were focused in enclosures. Lakes were dominated by Oscillatoriales, either Planktothrix agardhii or Limnothrix spp. Nostocales reached high biovolumes in early summer. High light intensity and low nitrogen concentration favoured the development of Nostocales. In summer, decreasing light intensity due to increasing cyanobacterial biovolume let to a decline of Nostocales and massdevelopments of Oscillatoriales. By mixing with sediment resuspension, phosphorus and nitrogen pulses were induced resulting in the dominance of P. agardhii. When the water column was kept stagnant the nutrient concentrations were lower and Limnothrix spp. became dominant. Anatoxin a could be related to Anabaena spp. and microcystins to P. agardhii. Increasing nitrogen concentration and/or decreasing light intensity did enhance the microcystin production or favoured the development of toxic strains of P. agardhii. KW - Scharmützelsee-Gebiet KW - Flachsee KW - Eutrophierung KW - Phytoplankton KW - Blaualgen KW - Morphometrie KW - Cyanobacteria KW - Toxius KW - Phytoplanton dynamic KW - Shallow lakes KW - Sediment resuspension Y1 - 1999 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000004 ER - TY - CHAP T1 - Proceedings of the Workshop “Pollution Monitoring in the Upper Course of the Lerma River and Application of Clean Technologies in Water Treatment”, 17th and 18th February 2009 at the Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), Mexico-City T1 - Acta del taller "Monitoreo de la Contaminacion en el Curso Alto del Rio Lerma y Aplicacion de Technologias Limpias en el Tratamiento de Agua", 17 y 18 de Febrero de 2009 en el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), Ciudad de Mexico N2 - Rapidly developing countries are facing severe environmental problems at an extent that industrialized countries did not have to solve in comparable periods. Freshwaters belong to the ecosystems with the most severe impacts despite they are one of the most vital resources. The Lerma River is one example of a heavily degraded freshwater ecosystem in the rapidly developing country of Mexico. A number of NGOs and governmental institutions have made great efforts to elaborate strategies for the restoration and rehabilitation of the river system during the last years. Scientists from different disciplines and institutions met for a workshop at ININ in February 2009 to discuss the actual degradation of the upper Lerma River and argue about solutions for its sustainable restoration. This also included the presentation and discussion of new technologies that are currently in an experimental stage, but have the potential to solve different river pollution problems in the near future. N2 - Industrielle Schwellenländer stehen vor der großen Herausforderung, innerhalb kurzer Zeiträume extrem schwerwiegende Umweltprobleme lösen zu müssen. Sie haben dafür wesentlich weniger Zeit als dies in den Industrieländern bei langsamerer Entwicklung der Fall war. Gewässer zählen dabei zu den Ökosystemen, die am stärksten belastet werden, obwohl sie eine der lebenswichtigsten Ressourcen darstellen. Der Fluss Lerma ist ein Beispiel für ein solches stark belastetes Gewässer im industriellen Schwellenland Mexiko. In den letzten Jahren haben eine Reihe von Organisationen große Anstrengungen unternommen Planungen zu erstellen, die die Wasserqualität des Flusses verbessern sollen und Grundlagen für eine Restaurierung schaffen. Wissenschaftler unterschiedlicher Fachrichtungen und Institutionen trafen sich im Februar 2009 zu einem Workshop am ININ, um den aktuellen Zustand des Lerma zu diskutieren und die Möglichkeiten für eine nachhaltige Verbesserung des Gewässerökosystems aufzuzeigen. Dies beinhaltete auch die Präsentation und Diskussion neuer Technologien, die sich derzeit noch in einem Versuchsstadium befinden, aber das Potential haben, in naher Zukunft einen wesentlichen Beitrag zum Gewässerschutz leisten zu können. KW - Gewässerschutz KW - Fließgewässerrestaurierung KW - Schwellenländer KW - Bioremediation KW - Freshwater conservation KW - Running water restoration KW - Rapidly developing countries KW - Bioremediation Y1 - 2010 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-18954 SN - 978-3-940471-14-7 ER - TY - THES A1 - Pätzig, Marlene T1 - Effect of lakeshore modification on structure and secondary production of macroinvertebrates in a large temperate lowland lake of Northeast Germany T1 - Auswirkung von Seeufermodifikation auf die Struktur und Sekundärproduktion der Makroinvertebraten in einem großen nordostdeutschen Tieflandsee N2 - Many lake water bodies not attained the goal of the European Water Framework Directive (WFD) to achieve a good ecological state by 2015. This is, among other things, because the assessment and improvement of hydromorphological conditions of lakeshores has been neglected as an important component ensuring the ecological integrity of lake ecosystems. In recent years, macroinvertebrates were emphasized to be useful indicators for the assessment of lakeshore hydromorphology. Hence, in Europe macroinvertebrate-based assessment methods were developed to evaluate the hydromorphological conditions of lakeshores. In this thesis, some of the uncertainties and missing aspects of existing macroinvertebrate-based assessment methods were addressed. The results were obtained by sampling macroinvertebrates and macrophytes at natural shores and at shores modified by marinas and beaches in three depth zones between April and November 2011 in a large lowland lake (Lake Scharmützelsee, Germany). Firstly, I clarified that upper littoral macroinvertebrates should be used for assessing the hydromorphology of lakeshores. It was shown that the effect of lakeshore modification on macroinvertebrate diversity and community composition was most pronounced in the upper littoral and decreased to the profundal zone. Secondly, I demonstrated that a single seasonal sampling is sufficient to capture the compositional differences of macroinvertebrate communities associated with human lakeshore modification. Seasonal effects on upper littoral macroinvertebrate diversity and composition were less important than shore type in comparison with the middle littoral and profundal zone. Thirdly, upper littoral macrophyte communities were also affected by lakeshore modification and at the same time the most important variable structuring macroinvertebrate communities. Hence, the effects of different shore types on macrophytes were transferred to macroinvertebrates, but artificial substrates were also able to partly substitute macrophyte habitats as it was shown for the studied marinas. Since lakeshore modification affected macrophytes slightly differently than macroinvertebrates, macrophytes should be considered as an additional component in lakeshore assessment. Finally, secondary production as proxy to determine the effect of lakeshore modification on the functioning of macroinvertebrates was estimated. Estimation of secondary production requires the determination of biomass. Biomass was indirectly determined by using length-mass regressions established for macroinvertebrates from temperate lakes of the central European lowland. The result showed that total secondary production and secondary production of native taxa in the upper littoral was substantially lower at the studied beaches compared to natural sites. In contrast, upper littoral secondary production at marinas did not differ to natural sites, but secondary production of non-native taxa was significantly higher at marinas. No effects of lakeshore modification on secondary production were found with increasing depth. Different scenarios based on upscaling of site-specific production to whole lake ecosystem level gave evidence that the observed local impacts of lakeshore modification can translate into alterations of the functioning of macroinvertebrates at whole lake ecosystem level. In addition, it was emphasized that secondary production as a functional measure is more sensitive in detecting hydromorphological alterations than the structural measures diversity or biomass. Secondary production should therefore be included in existing lakeshore assessment methods. In order to obtain a comprehensive overview about the changes in the functioning of macroinvertebrates following lakeshore modification, it is recommended to consider not only total secondary production but also secondary production of functional groups. With these results, this thesis contributes to the mechanistic understanding of the effect of lakeshore modification on the functioning of macroinvertebrates and the consequences for the functioning of the whole lake ecosystem. The newly generated knowledge helps to optimize the development of successful lakeshore assessment tools and identification of management measures. N2 - Viele stehende Gewässer haben es nicht geschafft, das Ziel der Europäischen Wasserrahmenrichtline (WRRL) bis 2015 einen gut ökologischen Zustand zu erreichen. Dies liegt unter anderem an dem Versäumnis die Bewertung und Verbesserung des hydromorphologischen Zustands von Seeufern in bisherige Ansätze zu integrieren. Seeufer stellen eine wichtige Komponente von Seeökosystemen dar, um die Intaktheit dieser zu gewährleisten. In den vergangenen Jahren wurden Makroinvertebraten als brauchbare Indikatoren für die Bewertung der Seeuferhydromorphologie hervorgehoben. Daraufhin wurden in Europa einige Bewertungsmethoden basierend auf Makroinvertebraten entwickelt, um den hydromorphologischen Zustand von Seeufern beurteilen zu können. In dieser Doktorarbeit werden einige Unsicherheiten und fehlende Aspekte existierender Makroinvertebraten-basierenden Bewertungsmethoden adressiert. Die Ergebnisse wurden erzielt, in dem Makroinvertebraten an natürlichen Seeufern und an Seeufern, modifiziert in Form von Häfen und Strände, in drei Tiefenzonen zwischen April und November 2011 an einem großen Tieflandsee (Scharmützelsee, Deutschland) beprobt wurden. Als Erstes konnte ich aufzeigen, dass die Makroinvertebraten des oberen Litorals zur Bewertung der Hydromorphologie von Seeufern herangezogen werden sollten. Die Auswirkungen anthropogen modifizierter Seeufer auf die Diversität und Zusammensetzung der Makroinvertebraten waren am stärksten im oberen Litoral und nahmen zum Profundal hin ab. Zum Zweiten konnte ich nachweisen, dass eine Beprobung pro Jahr ausreicht, um die Unterschiede in der Makroinvertebraten-Gesellschaft als Folge von Seeufermodifikationen zu erfassen. Jahreszeitliche Einflüsse auf die Diversität und Zusammensetzung der Makroinvertebraten wurden im oberen Litoral von den Auswirkungen der modifizierten Seeufer überlagert, jedoch nicht mehr im mittleren Litoral und im Profundal. Drittens konnte ich zeigen, dass die Makrophyten-Gesellschaften des oberen Litorals ebenfalls von den Modifikationen des Seeufers beeinflusst waren. Gleichzeitig wurden Makrophyten als die bedeutendste Variable, die Makroinvertebraten-Gesellschaften strukturiert, identifiziert. Demnach übertrugen sich die Auswirkungen von Seeufermodifikationen auf Makrophyten weiter auf die Makroinvertebraten. Makropyhten-Habitate konnten jedoch teilweise durch künstliche Substrate ersetzt werden, wie an den Häfen aufgezeigt. Da sich Seeufermodifikationen etwas anders auf Makrophyten auswirkten als auf Makroinvertebraten, sollten Makrophyten als zusätzliche Komponente zur Bewertung von Seeufern herangezogen werden. Abschließend wurde die Sekundärproduktion als Proxy zur Bestimmung der Auswirkungen von Seeufermodifikationen auf die Funktionalität von Makroinvertebraten abgeschätzt. Die Abschätzung der Sekundärproduktion erfordert die Bestimmung der Biomasse. Diese wurde indirekt mit Hilfe von Längen-Massen-Regressionen bestimmt. Die Längen-Massen-Regressionen wurden anhand von Makroinvertebraten aus Seen des zentraleuropäischen Tieflands erstellt. Im Ergebnis zeigte sich, dass die gesamte Sekundärproduktion und die Sekundärproduktion heimischer Taxa des oberen Litorals an den untersuchten Stränden, im Vergleich zu den natürlichen Stellen, beträchtlich verringert waren. Dagegen änderte sich die gesamte Sekundärproduktion an den untersuchten Häfen des oberen Litorals, im Vergleich zu den natürlichen Stellen, nicht. Der Anteil der Produktion von nichtheimischen Arten an den Häfen war jedoch höher gegenüber natürlichen Ufern. Keine Auswirkungen von Seeufermodifikationen auf die Sekundärproduktion konnte in den tieferen Wasserzonen gefunden werden. Unterschiedliche Szenarien, die auf Basis von Hochrechnung der standortspezifischen Sekundärproduktion auf Ebene des gesamten Sees erzeugt wurden, belegen, dass lokale Auswirkungen von Seeufermodifikationen auch auf Ebene des gesamten Seeökosystems bemerkbar werden. Zusätzlich wurde bestätigt, dass die Sekundärproduktion als Maß für die Funktionalität eine höhere Sensitivität aufweist, Auswirkungen von Seeufermodifikationen zu erkennen, als die strukturellen Maße Diversität und Biomasse. Deshalb sollte die Sekundärproduktion in existierende Bewertungsmethoden für Seeufer aufgenommen werden. Um einen umfassenden Überblick über die Änderungen der Funktionalität von Makroinvertebraten als Folge von Seeufermodifikationen zu erhalten, wird nicht nur empfohlen die gesamte Sekundärproduktion, sondern auch die Sekundärproduktion funktioneller Gruppen zu berücksichtigen. Mit diesen Ergebnissen trägt die vorliegende Doktorarbeit zum mechanistischen Verständnis der Auswirkungen der Seeufermodifikation auf die Funktionalität der Makroinvertebraten und der Konsequenzen für das gesamte Seeökosystem bei. Das neu generierte Wissen hilft, die Entwicklung von erfolgsversprechenden Methoden für die Seeuferbewertung und Identifikation von Managementmaßnahmen zu optimieren. KW - Lakeshore modification KW - Macroinvertebrates KW - Secondary production KW - Lowland lake KW - Ecosystem functioning KW - Seeufermodifikation KW - Makroinvertebraten KW - Sekundärproduktion KW - Tieflandsee KW - Ökosystemfunktionalität KW - Scharmützelsee KW - Makroinvertebraten KW - Sekundärproduktion KW - Schichtung KW - Seeufer KW - Ökosystem Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-36445 ER - TY - THES A1 - Ramm, Jessica T1 - Occurrence and life-cycle strategies of bloom-forming Nostocales (cyanobacteria) in deep lakes in Northern Germany and in Lake Kinneret, Israel T1 - Vorkommen und Lebenszyklus-Strategien nostocaler Cyanobakterien in tiefen geschichteten Seen Norddeutschlands und des Sees Genezareth, Israel N2 - 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 Scharmützelsee 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. N2 - Nostocale Cyanobakterien bilden Heterozysten zur Fixierung molekularen Stickstoffs (N2) aus und entwickeln dormante Stadien (Akineten) zur Überdauerung ungünstiger Umweltbedingungen. In dieser Studie wurden die Verteilung sowie die Verbreitung der Nostocales und ihre Strategien zur Überwinterung in tiefen geschichteten Seen unterschiedlicher Trophie und unterschiedlicher Klimazonen untersucht. Die Untersuchungsgewässer waren der meso-eutrophe See Genezareth (Israel), der mesotrophe Scharmützelsee sowie der oligo-mesotrophe Stechlinsee (Deutschland). Die räumlich-zeitliche Verteilung der Akineten im Seesediment wurde untersucht. Die Abundanz an der Sedimentoberfläche steigt mit zunehmender Wassertiefe und die Artzusammensetzung kann sich aufgrund der Seebeckenmorphometrie unterscheiden obwohl sie im Pelagial sehr ähnlich ist. Die Licht- und Temperaturbedingungen im See ermöglichen nur dem Akineten-Pool der Flachwasserbereiche als Inokulum zur Bildung einer pelagischen Population beizutragen. In den Sedimenten der flachen Bereiche lagert nur ein kleiner Teil des Akineten-Pools. Ein CARD-FISH-Protokoll wurde zur Identifizierung und Quantifizierung von Akineten im Sediment modifiziert. Mit spezifischen 16S rRNA Sonden wurden Nostocales-Stämme und Akineten in Sedimentproben erfolgreich angefärbt und anhand ihres Fluoreszenzsignals mikroskopisch erfasst. Vergleichszählungen mit herkömmlicher Hellfeldmikroskopie bestätigten die Eignung der CARD-FISH-Methodik. Weiterhin wurden Unterschiede in den Überwinterungsstrategien der Nostocales beobachtet. Anabaena spp. überwintern ausschließlich als Akineten, wohingegen Aphanizomenon flos-aquae rein vegetativ im Pelagial des Stechlinsees überdauert. Andere Aphanizomenon spp. vollzogen in den anderen untersuchten Seen einen intermediären Lebenszyklus mit Akinetenbildung und einer geringen pelagischen Population im Winter. Dies deutete darauf hin, dass Aphanizomenon spp. eine andere Überwinterungsstrategie gegenüber der ausschließlich dormanten Strategie von Anabaena spp. verfolgt. Aus dem See Genezareth wurden mutmaßlich Cylindrospermopsin (CYN)-produzierende Stämme von Aphanizomenon ovalisporum isoliert. Neben ihrer CYN-Produktion und dem Vorhandensein des dafür codierenden Genclusters wurden die Stämme morphologisch und phylogenetisch analysiert. Keines der Isolate produzierte CYN obwohl zumindest Fragmente des CYN-Genclusters nachgewiesen wurden. Bei einem Teil der isolierten Stämme handelte es sich um Anabaena bergii. Bislang war weder das Vorkommen der nicht-toxischen Anabaena bergii noch das von nicht CYN produzierenden Aphanizomenon ovalisporum-Stämmen im See Genezareth bekannt. Dies lässt auf eine Koexistenz von toxischen und nicht-toxischen Nostocales Stämmen in Seen schließen. KW - Cyanobacteria KW - Cylindrospermopsin (CYN) KW - Lake sediment KW - Akinetes KW - Cyanobakterien KW - Lebenszyklusstrategien KW - Akineten KW - Seesediment KW - Cylindrospermopsin (CYN) KW - Life-cycle strategies KW - Brandenburg KW - Israel KW - Seesediment KW - Cyanobakterien KW - Klimazone KW - Lebensdauer Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-31729 ER - TY - RPRT T1 - Bewertung von Seen mittels Phytoplankton zur Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie N2 - Die EU-Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL 2000) beschäftigt Wasserforscher und Behörden in einer erfreulichen Weise: Erstmalig werden ökologische und gewässertypbezogene Bewertungsverfahren im nationalen Rahmen entwickelt und auf europäischer Ebene angepasst. Seit 999 sind die Autoren dieses Gewässerreportes in Projekten zur Erstellung eines Bewertungsverfahrens für das Phytoplankton in natürlichen Seen eingebunden. Die Verfahrensentwicklung begann mit einer umfassenden Literaturstudie zu Klassifizierungsverfahren von Seen und Flüssen anhand des Phytoplanktons. Diese internationale Literaturrecherche ergab, dass zwar gute Ansätze aus anderen Ökoregionen Europas vorhanden sind, diese sich jedoch nicht einfach auf die naturräumlichen Verhältnisse in Deutschland übertragen lassen oder nicht den vielfältigen Anforderungen der EU-WRRL genügen. Folglich beauftragte die Länderarbeitsgemeinschaft Wasser die Autoren, ein WRRL konformes Bewertungssystem zu entwickeln, das aus vorhandenen Überwachungsdaten gewonnen werden sollte. Allerdings machte die Zusammenführung dieser heterogenen Datenbestände deutlich, wie dringend eine Vereinheitlichung der Probenahmen und der mikroskopischen Erfassung erfolgen muss, da die einzelnen Bundesländer hierfür bisher sehr unterschiedliche Strategien praktizierten. Im Abschlussbericht wurden im Ergebnis die ersten Vorschläge für ein multimetrisches Bewertungssystem mittels Phytoplankton sowie zu seiner einheitlichen methodischen Erfassung beschrieben. In dem darauf folgenden 2-jährigen Praxistest wurden diese Empfehlungen einer bundesweiten Prüfung insbesondere auf Praktikabilität und Plausibilität unterzogen. Vielfältige Modifikationen des ersten Bewertungsentwurfes wurden notwendig infolge der Abstimmungsprozesse mit den Praxispartnern in den Bundesländern, mit den Anwendern in speziell zu diesem Thema ausgerichteten Workshops, aber auch innerhalb der EU („Interkalibrierung“). Ökologische Bewertung nach WRRL heißt, die Reaktion des Phytoplanktons auf eine anthropogene Belastung auf Ebene seiner Biomasse und seiner taxonomischen Zusammensetzung (Arten / Algenklassen) in Form von biologischen Kenngrößen (Metrics) zu berücksichtigen. Für die vorliegende Bewertungsherleitung für die Biokomponente Phytoplankton wird der Begriff „Belastung“ eingrenzend als eine anthropogen beschleunigte Eutrophierung und als Abweichung von einem Referenzzustand verstanden, wobei dieser Zustand nicht mehr allein biomasseorientiert, sondern auch durch die völlig neu entwickelte Liste an Indikatorarten (PTSI) definiert wird. Die Bewertung des Phytoplanktons erfolgt demnach mit einem multimetrischen Ansatz im Phyto-See-Index (PSI), der durch die Einbeziehung des Arteninventars sowie durch die neu definierten trophischen Referenzzustände in den meisten Fällen strenger ist als der in Deutschland bislang zur trophischen Einstufung von Seen verwendete LAWA-Index (1999). Um eine routinemäßige Bewertung einschließlich der Indikatorarten zu ermöglichen, wurde eine operative Taxaliste des Phytoplanktons mit Hinweisen für die Bestimmungstiefe sowie das Auswertungsprogramm „PhytoSee“ zur automatisierten Berechnung entwickelt, die zusammen eine schnelle Auswertung der standardisierten Messdaten erlauben. T3 - Aktuelle Reihe / Fakultät Umweltwissenschaften und Verfahrenstechnik - 2008, H. 2 KW - See KW - Wassergüte KW - Phytoplankton Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-9539 SN - 978-3-940471-06-2 ER - TY - THES A1 - Belyaeva, Maria T1 - Effects of multiple abiotic stressors on the species and genetic biodiversity of littoral Cladocera in two types of acidic habitats in Germany : hard-water mining lakes and soft-water bog lakes T1 - Effekte multipler abiotischer Stressoren auf die Artendiversität und die genetische Diversität von litoralen Cladocera in zwei Typen versauerter Habitate in Deutschland : Hartwasser-Tagebauseen und Weichwasser-Moorseen N2 - Ecological research on acidic lakes has historically focused on soft-waters, whereas biota in natural and man-made acidic hard-water lakes remains poorly studied. My thesis deals with the effects of multiple abiotic stressors on species and genetic biodiversity of littoral Cladocera in two types of acidic waters in Germany: hard-water mining and soft-water bog lakes. I found that these two types of acidic lakes supported highly distinct cladoceran communities, both with respect to their species diversity and composition, what led to the rejection of my null hypothesis that pH was the only abiotic factor, determining species diversity patterns. Further analyses revealed that, apart from pH, TDS-related parameters and trophy significantly affected species composition of littoral Cladocera in the studied lakes. Particularly the role of TDS and its constituents for colonization of acidic lakes was virtually neglected by previous studies, based on soft-water lakes’ data sets. My study on the genetic diversity of a generalist cladoceran Chydorus sphaericus provided evidence for genetic erosion, i.e. negative effects of abiotic stress in the acidic hard-water mining lakes, but not in the acidic soft-water bog lakes. I conclude that the observed genetic erosion in acidic mining lakes may have negative long-term consequences for population persistence even in broadly tolerant species. In general, biodiversity at both species and genetic levels was much more impaired in the acidic hard-water mining lakes, compared to the naturally acidic soft-water bog lakes. This was possibly due to both ecological (higher abiotic stress) and evolutionary (insufficient time for long-term adaptations to evolve) mechanisms. My results suggest that colonization of acidic hard- and soft-water lakes in each case should require specific physiological adaptations at both species and population levels. The practical relevance of my studies is that they provide the scientific basis for monitoring of acidic hard-water mining lakes based on littoral Cladocera. Especially genetic diversity proved a valuable indicator of water quality in acidic mining lakes, as it provided unique information on population-level responses, being complementary to species diversity assessment. Overall, my results demonstrate that inclusion of acidic hard-water lakes into the research framework as well as comparisons among communities in chemically diverse acidic lakes can result in important new insights, concerning the community organization and adaptations in acidic environments. N2 - In der Vergangenheit konzentrierte sich die ökologische Forschung über saure Seen auf Weichwasserseen, während Lebensgemeinschaften in natürlichen oder künstlichen sauren Hartwasserseen kaum untersucht wurden. Meine Dissertation behandelt die Effekte multipler abiotischer Stressoren auf die Arten- und genetische Diversität litoraler Cladoceren in zwei unterschiedlichen Typen saurer Gewässer: Hartwasser-Tagebauseen und Weichwasser-Moorseen. Meine Ergebnisse haben gezeigt, dass die beiden sauren Gewässertypen sehr unterschiedliche Cladoceren-Gemeinschaften beherbergen. Deswegen musste die Null-Hypothese, dass der pH-Wert als einziger abiotischer Faktor die Arten-Diversität in sauren Seen bestimmt, abgelehnt werden. Weiterhin zeigte sich, dass neben dem pH-Wert TDS (total dissolved solids)-bezogene Parameter und die Trophie signifikant die Artenzusammensetzung der litoralen Cladoceren beeinflussten. Da sich die Untersuchungen bisher auf Weichwasserseen konzentrierten, wurde insbesondere die Rolle der TDS für die Besiedlung von sauren Gewässern allgemein nicht angemessen berücksichtigt. Meine Untersuchung zur genetischen Diversität eines Generalisten, der Cladocere Chydorus sphaericus, ergab Hinweise auf genetische Erosion als Folge von starkem abiotischen Stress in sauren Hartwasser-Tagebauseen, während ähnliches für saure Weichwasser-Moorseen nicht festgestellt werden konnte. Durch genetische Erosion könnte es langfristig selbst bei sehr toleranten Arten zu einem Aussterben der betroffenen Populationen kommen. Insgesamt war die Biodiversität sowohl auf Arten- als auch auf genetischer Ebene in sauren Hartwasser-Tagebauseen viel stärker beeinträchtigt als in sauren Weichwasser-Moorseen. Dafür waren wahrscheinlich neben ökologischen Faktoren, auf Grund stärkerem abiotischen Stress, auch Evolutionsmechanismen, wegen einer zu kurzen Zeit, um Adaptationen in den jungen Tagebauseen zu entwickeln, verantwortlich. Anhand meiner Ergebnisse kann vermutet werden, dass jeweils spezielle physiologische Anpassungen auf Populations- und Art-Ebene für die Besiedlung von sauren Hart- und Weichwasserseen erforderlich sind. Durch diese neuen wissenschaftlichen Grundlagen könnte das Monitoring von sauren Hartwasser-Tagebauseen mithilfe litoraler Cladoceren verbessert werden. Insbesondere die genetische Diversität wäre in Ergänzung zur Artendiversität ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität von sauren Hartwasser-Tagebauseen, weil nur sie auch Informationen über Reaktionen auf Populationsebene liefert. Zusammenfassend zeigen meine Ergebnisse, dass wichtige neue Erkenntnisse über Besiedlungsmechanismen und Anpassungen an saure Lebensräume durch die Berücksichtigung von sauren Hartwasserseen und den Vergleich von Lebensgemeinschaften in chemisch unterschiedlichen sauren Seentypen erzielt werden können. KW - Brandenburg KW - Chydoridae KW - Bergbaurestsee KW - Bioindikation KW - Extreme Lebensräume KW - Saure Tagebauseen KW - Bioindikation KW - Evolutionäre Toxikologie KW - Chydoridae KW - Extreme environments KW - Acidic mining lakes KW - Bio-indication KW - Evolutionary toxicology KW - Chydoridae Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-29373 SN - 978-3-8440-2391-6 ER - TY - THES A1 - Mendoza-Lera, Clara T1 - Reciprocal influences of microbial community and hydrogeomorphology in sandy streambeds T1 - Wechselwirkende Einflüsse von mikrobieller Gemeinschaft und Hydrogeomorphologie in sandigen Bachbetten N2 - The main goal of this dissertation was to explore the interactions between the hydrogeomorphology of the streambed in sandy lowland low-order streams and the microbial community inhabiting it. In particular, (i) the influence of the vertical water exchange across the streambed and (ii) of the sediment transport on the function and structure of the streambed microbial community, (iii) and the potential of the microbial community to influence these physical factors were explored. The influences were studied with a model system approach (micro- and mesocosms). Firstly, I examined the significance of vertical water exchange across the streambed for the microbial community. I determined the differences in the microbial community structure and function associated with sediments of differing grain sizes. The grain sizes differed in surface-to-volume ratio and hydraulic conductivity. The results revealed vertical water exchange as the major factor for the structure and function of the microbial community. Secondly, I studied the ability of the microbial community to influence the vertical water exchange across two sandy streambeds: leveled and rippled. My results showed that the microbial community can reduce and even block the vertical water exchange by reducing pore space with gas bubbles formed due to high primary production. Thirdly, I determined the effect of short-term sediment transport events on the function of the microbial community and on the influence of the microbial community on vertical water exchange. The results show that the mechanical stress associated with short-term sediment transport events does not influence the microbial community function. However, a single short-term sediment transport event increased vertical water exchange by (i) releasing the gas bubbles produced by the microbial community and (ii) creating irregularities in the flume bed. Lastly, I ascertained the potential of benthic algal mats to transport sediment by means of buoyancy-mediated detachment from the bed. The results revealed the detachment of algal mats as a novel mechanism of sediment transport during low-flow periods. Overall, the interactions studied show that in sandy streambeds (i) the pattern of vertical water exchange is the primary physical template for the microbial community, and (ii) the activity of the microbial community and sediment transport are stochastic sources of spatiotemporal heterogeneity in vertical water exchange. These results contribute to the understanding and prediction of stream ecosystem functions in sandy streams, which is of special significance in light of the increase in fine sediment load in streams worldwide. N2 - Das Ziel dieser Dissertation war es, die Wechselwirkungen zwischen der Hydrogeomorphologie von sandigen Bachbetten (Bäche geringerer Ordnung - nach Strahler) und der darin lebenden mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen. Im Speziellen galt es dabei, (i) den Einfluss des vertikalen Wasseraustausches zwischen Porenwasser und Bachwasser, als auch (ii) den Sedimenttransport bezogen auf die Struktur und die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft zu untersuchen. Zusätzlich wurde in diesem Zusammenhang (iii) das Potential der mikrobiellen Gemeinschaft genauer betrachtet, diese physikalischen Faktoren zu beeinflussen. Diese Interaktionen wurden in Modellökosystemen analysiert (Mikro- und Mesokosmos). Als erstes habe ich geprüft, ob der vertikale Wasseraustausch zwischen Porenwasser und Bachwasser für die mikrobielle Gemeinschaft von Bedeutung ist. Die Struktur und Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft wurde in Sedimenten unterschiedlicher Korngröße erfasst. Die Korngröße der Sedimente wurden so gewählt, dass sich das Verhältnis der besiedelbaren Oberfläche zum Nährstofftransport im Porenvolumen unterschieden hat. Die Ergebnisse zeigen, dass der vertikale Wasseraustausch der Haupteinflussfaktor für die Struktur und die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft ist. Als zweites untersuchte ich die Fragestellung, in wie weit die mikrobielle Gemeinschaft den vertikalen Wasseraustausch sandiger Bachbette, die sich in ihrer Rauigkeit unterscheiden (eben und geriffelt), zu beeinflussen. Meine Ergebnisse zeigen, dass die mikrobielle Gemeinschaft den vertikalen Wasseraustausch einschränken und sogar blockieren kann. Der Porenraum wurde signifikant durch die Einlagerung von Gasblasen, die bei der Primärproduktion entstehen, reduziert. Als drittes untersuchte ich den Effekt von kurzzeitigen Ereignissen des Sedimenttransports auf die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft und den damit verbundenen Einfluss auf den vertikalen Wasseraustausch. Der mechanisch wirkende Stress, verursacht durch den Sedimenttransport, hatte keinen Einfluss auf die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft. Dennoch erhöht ein einmaliger, kurzzeitiger Sedimenttransport den vertikalen Wasseraustausch durch (i) herauslösen der durch die mikrobiellen Gemeinschaft produzierten Gasblasen und (ii) Schaffung von Unregelmäßigkeiten im Rinnenbett. Zuletzt ermittelte ich das Potential von auftreibenden, benthischen Algenmatten, Sediment vom Gewässerbett zu lösen und flussabwärts zu transportieren. In Fließrinnenexperimenten konnte ich zeigen, dass das Ablösen von Algenmatten ein wichtiger und bislang unberücksichtigter Mechanismus von Sedimenttransport während Perioden mit geringem Wasserabfluss darstellen kann. Zusammenfassend zeigen die betrachteten Wechselwirkungen in sandigen Bachbetten, dass (i) das Modell des vertikalen Wasseraustausches der primäre physikalische Faktor ist, der die Struktur und die Funktion der mikrobiellen Gemeinschaft im Bachbett prägt. Des Weiteren sind (ii) die Aktivität der mikrobiellen Gemeinschaft sowie der Sedimenttransport stochastische Quellen raum-zeitlicher Heterogenität des vertikalen Wasseraustauschs. Vor allem im Hinblick auf die zunehmenden Ablagerung von Feinsedimenten in Bächen weltweit tragen diese Ergebnisse wesentlich zum Verständnis und der Prognose von Ökosystemfunktionen in sandigen Bachläufen bei. KW - Flumes KW - Hyporheic zone KW - Lowland streams KW - Colmation/Sedimentation KW - Rinnen KW - Hyporheische Interstitial KW - Flachland Bäche KW - Sedimentation KW - Flachland KW - Bach KW - Sedimentation KW - Hyporheisches Interstitial Y1 - 2015 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-35175 ER - TY - THES A1 - Gerull, Linda T1 - Dynamics of microbial metabolic activities during stream ecosystem succession : insights from field observations and flume experiments T1 - Prozesse des mikrobiellen Kohlenstoffumsatzes während der initialen Fließgewässerentwicklung : Ergebnisse aus Freilanduntersuchungen und Rinnenexperimenten N2 - Processes of microbial carbon transformation and accumulation during initial stream succession were investigated. Studies were carried out in the experimental watershed Chicken Creek, constructed to investigate ecosystem succession, and additionally in experimental flumes simulating sand-bed streams. In a one year investigation, microbial respiration in soils and sediments along the hydrologic flow path of three stream corridors in the Chicken Creek watershed was measured. Contrary to expectation, respiration rates of rewetted soil and sediment from dry stream channels were similar to rates measured with sediments collected in the perennial channel sections. This suggested that permanent water availability was not a main factor determining metabolic potential in this early successional watershed. In an outdoor flume experiment it was determined whether shallow (1cm) and deep (4cm) sediment disturbances in small sand-bed streams have similar effects on whole-stream metabolism, and whether autotrophic and heterotrophic processes and organisms respond in similar ways. Results suggested that disturbing sediments during early successional stages had no effect on whole-stream metabolism, whereas in advanced stages, deep but not shallow sediment disturbance could lead to a transitory shift towards heterotrophy. Changes in riparian and in-stream vegetation during stream succession come along with different amounts and types of organic matter input in stream ecosystems. It was tested to determine if increasing quality and quantity of litter input changes whole-stream metabolism and activity and structure of microbial communities associated with sediments and leaves. Whole-stream metabolism was found to be similar in all treatments because sediments and leaves were constrained by oxygen and nutrient availability. There seemed to be compensation between the effect of algae fueling microbial activity in open-land treatments and microbial use of allochthonous carbon sources in the litter treatments. Fungal and bacterial activity associated with leaves was unaffected by the background litter standing stock, but the structure of communities was affected. However, leaf quality had a clear effect on microbial activity and community structure with higher activity on tree compared to grass leaves. N2 - In dieser Arbeit wurden Prozesse des mikrobiellen Kohlenstoffumsatzes während der initialen Gewässerentwicklung untersucht. Die Arbeiten wurden im experimentellen Wassereinzugsgebiet „Hühnerwasser“ durchgeführt, welches eigens dafür angelegt wurde, initiale Ökosystementwicklung zu untersuchen. Zusätzlich wurde eine experimentelle Fließrinnenanlage verwendet. In drei Gewässerkorridoren des Hühnerwasser-Einzugsgebiets wurde über einen einjährigen Beprobungszeitraum die mikrobielle Respiration in Böden und Gewässersedimenten entlang von Fließpfaden gemessen. Entgegen aller Annahmen, gab es keine Unterschiede in den Respirationsraten zwischen Sedimenten aus permanent fließenden und wiedervernässten, trockenen Gewässerabschnitten oder Bodenproben. Die sedimentgebundene mikrobielle Aktivität wurde demnach nicht hauptsächlich durch dauerhafte Wasserverfügbarkeit bestimmt. In einem Rinnenexperiment wurde getestet, ob flache (1cm) und tiefe (4cm) Sedimentumlagerungen sich ähnlich auf den Gesamtmetabolismus von Sandbächen auswirken, und ob autotrophe und heterotrophe Organismen und Prozesse ähnlich auf diese Störung reagieren. Die Ergebnisse zeigten, dass die Störung durch Sedimentumlagerung zu einem frühen Zeitpunkt keinen Einfluss auf den Gesamtmetabolismus hatte. Während des späteren Sukzessionsstadiums führte jedoch die tiefe, nicht aber die flache Sedimentumlagerung zu einem temporären Übergang des Systems in die Heterotrophie. Während der Gewässerentwicklung führt die Sukzession der Vegetation sowohl im Gerinne als auch im Uferbereich dazu, dass zunehmend Streu in Fließgewässer eingetragen wird, zunächst vor allem Gräser, später vor allem von Bäumen stammendes Laub. Es wurde experimentell getestet, ob die zunehmende Qualität und Quantität von Streu den Gesamtmetabolismus und die an Sedimente und Laubblätter gebundene mikrobielle Aktivität und Struktur der mikrobiellen Gemeinschaften verändern. Der Gesamtmetabolismus zeigte sich vom Streueintrag unabhängig, wurde aber offenbar durch Sauerstoff und Nährstoffe limitiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass im Offenlandstadium labiler Kohlenstoff von benthischen Algen die Aktivität von bakteriellen Gemeinschaften antreibt, während in den simulierten Gehölzstadien die heterotrophe Aktivität durch den von der Streu stammenden Kohlenstoff angetrieben wird. Der Eintrag von Streu mit steigender Qualität und Quantität hatte keinen Einfluss auf die mikrobielle Aktivität am einzelnen Blatt. Die Qualität der Blätter selbst hatte hingegen starke Auswirkungen auf die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, was sich durch eine erhöhte mikrobielle Aktivität am Birkenlaub im Vergleich zur Grasstreu zeigte. KW - Welzow KW - Braunkohlentagebau KW - Fließgewässer KW - Sediment KW - Atmung KW - Fließgewässer KW - Sedimentrespiration KW - Hühnerwasser KW - Kohlenstoffumsatz KW - Sukzession KW - Sand-bed stream KW - Whole-stream metabolism KW - Chicken Creek KW - Succession KW - Carbon transformation processes Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23500 ER - TY - THES A1 - Bouchnak, Rihab T1 - Steuerung der Energieallokation in Cladoceren durch Futteralgen unterschiedlicher Qualität und unter Stressbedingungen T1 - Control of energy allocation in cladocera by algal food of varying quality and under stress conditions N2 - Viele biotische und abiotische Faktoren, wie die Nahrungsqualität und diverse chemische Stressoren, bestimmen die Lebensparameter von Cladoceren. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Effekte der unterschiedlichen Futteralgen (Pseudokirchneriella subcapitata, Monoraphidium minutum und Desmodesmus armatus) auf die Lebensparameter von vier Cladoceren-Arten (Daphnia magna, D. galeata, Moina macrocopa und M. micrura) in An- und Abwesenheit von chemischem Stress, ausgelöst durch den Huminstoff HuminFeed® (HF). Um die Effekte von HF auf D. magna zu ermitteln, wurden Lebenszyklusexperimente durchgeführt. In umweltrelevanten Konzentrationen wirkte HF lebensverlängernd, jedoch zeigten sich Verminderung in der Reproduktion. Die Ergebnisse wurden im Licht der Disposable Soma Theorie diskutiert. Es konnte keine Steuerung der Energieallokation durch HF und durch die Futteralgenqualität festgestellt werden. In einem Multigenerationsexperiment wurde der Einfluss von HF auf D. magna über drei Generationen hinweg betrachtet. Dabei bewirkte HF stets eine Verminderung der Reproduktion und eine Erhöhung der Lebensspanne. Die Ergebnisse des ersten Filialgenerationsversuchs F1 haben gezeigt, dass ein signifikanter Unterschied in der Fruchtbarkeit von Versuchstieren besteht, die in derselben Umwelt aufgewachsen sind (ohne HF), aber deren Mütter (P) unterschiedlichen Behandlungen ausgesetzt waren. Die Ergebnisse des zweiten Filialgenerationsversuchs F2 haben aber aufgezeigt, dass die Umwelt, in der die Parentalgeneration aufgewachsen ist, die Fruchtbarkeit der F2 Generation nicht nachhaltig beeinflusst. Es handelt sich vermutlich um Transgenerationseffekte (epigenetische Programmierung). In einem Langzeitexperiment wurden die Auswirkungen vom HF auf die Reproduktion und die Lebensspanne von D. galeata untersucht. Es zeigte sich, dass HF erneut eine Steigerung der Lebensdauer und eine Verringerung der Reproduktion bewirkt. Die Ergebnisse wurden im Licht der Disposable Soma Theorie diskutiert. Des Weiteren wurde der Einfluss von HF auf die Lebensparameter von M. macrocopa untersucht. Durch die Zugabe von HF bei Fütterung mit D. armatus wurde teilweise eine Verkürzung der Lebensspanne und eine Erhöhung der Nachkommenzahl hervorgerufen. Bei Fütterung mit P. subcapitata zeigte sich, dass HF keine signifikanten Effekte erzielte. Bei Fütterung mit M. minutum konnte in exponierten Ansätzen eine Verlängerung der Lebensspanne und Erhöhung der durchschnittlichen kumulativen Nachkommenzahl festgestellt werden. Hormonähnliche Effekte der Huminstoffe wurden in Betracht gezogen. Die unterschiedliche Antwort von M. macrocopa auf Huminstoffe bei verschiedenen Futteralgen kann darauf hindeuten, dass die Energieallokation in M. macrocopa bei HF-Exposition durch die Futteralgenqualität gesteuert wird. Ebenfalls wurde bei M. micrura festgestellt, dass die Energieallokation unter dem chemischen Stressor HF durch die Futteralgenqualität gesteuert wurde. So wurde gezeigt, dass HF einen (teilweise signifikant) negativen Einfluss sowohl auf die Lebensspanne als auch auf die Fruchtbarkeit hat, wenn die Versuchstiere mit P. subcapitata gefüttert wurden. Werden M. micrura hingegen mit M. minutum gefüttert, wirkte HF teilweise lebensverkürzend und ein Trend zur Erhöhung der Nachkommenzahl war sichtbar. Diese Arbeit gibt Hinweise darauf, dass zwischen den Zooplanktonarten Unterschiede hinsichtlich der Antwort auf chemischen Stress und des Bedarfs an einzelnen Futterqualitätsfaktoren bestehen. N2 - Many biotic and abiotic factors, like the food quality and several chemical stressors, determine the life parameters of Cladocera. This work focuses on the effects of different food algae (Pseudokirchneriella subcapitata, Monoraphidium minutum and Desmodesmus armatus) on life parameters of four cladocera species (Daphnia magna, D. galeata, Moina macrocopa and M. micrura) in absence and presence of chemical stress triggered by the humic substance HuminFeed® (HF). To determine the effects of HF on D. magna, life cycle experiments were conducted. HF prolonged the lifespan and decreased the reproduction in environmentally relevant concentrations. The results were discussed concerning the disposable soma theory. No control of the energy allocation by HF or by the algal food quality was observed. The influence of HF on D. magna was monitored across three generations in a multi-generation experiment. HF always reduced the reproduction and enhanced the lifespan. The results of the first filial generation F1 have shown that animals, which have risen in the same environment (without HF), but their mothers (P) were subjected to different treatments, vary in the fertility. However, the experiments with the second filial generation F2 have shown that the environment in which the parental generation has grown up, did not affect the fertility of the F2 generation strongly. Probably, it is a matter of trans-generational effects (epigenetic programming). In a long-term experiment, the effects of HF on reproduction and lifespan of D. galeata were analyzed. Again, it turned out that HF causes a decrease in the reproduction and an extension of the lifespan of D. galeata. The results were discussed concerning the disposable soma theory. Furthermore, the influence of HF on the life parameters of M. macrocopa was investigated. By adding HF and feeding with D. armatus, the lifespan is partially shortened and the number of offspring is increased. HF exposure had no effects when the animals were fed with P. subcapitata. But by the use of M. minutum, HF exposure leads to an extended lifespan and an increase of the average cumulative number of offspring. Hormone-like effects of humic substances were considered. The different response of M. macrocopa on humic substances using different algal food quality may indicate that the energy allocation in M. macrocopa during HF exposure is controlled by the quality of algal food. It was also found in M. micrura that the energy allocation is controlled by the chemical stress triggered by HF and the algal food quality. HF has adverse influence on both the lifespan as well as on the fertility when the animals were fed with P. subcapitata. When M. micrura was fed with M. minutum, HF has partially life-shortening activities and a trend to increase the number of offspring was observed. This work indicates that there are differences between the zooplankton species concerning the response on chemical stress and on the food quality. KW - Wasserflöhe KW - Algen KW - Futter KW - Lebensdauer KW - Futteralgen KW - Cladoceren KW - Huminstoffe KW - Stress KW - Algal food KW - Cladocera KW - Humic substance KW - Stress Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-22092 ER - TY - THES A1 - Tingwey, Emilienne Ingie T1 - Studies on the life cycle of akinete forming cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii in the temperate region T1 - Untersuchungen am Lebenszyklus des Akinetenbildenden Cyanobakterium Cylindrospermopsis raciborskii im gemäßigten Raum N2 - In recent years Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju a potentially toxic freshwater cyanobacterium of the order Nostocales initially classified as a tropical species, has invaded the temperate region and has established in lakes in northern Germany. The formation of dormant cells (akinetes) is an important part of the life cycle which enables Nostocales species to survive harsh conditions like the winter in the temperate zone. In this thesis, my aim is to throw more light on the life cycle of the invasive cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii and also to compare it to native Nostocales species of the genus Aphanizomenon using derived field and laboratory data. This would help in the understanding of the invasion of C. raciborskii and spread and how it can be contained. Abiotic factors influencing the development and growth of photoautotrophic planktonic organisms in nature are examined and their variation with the years is discussed. A comprehensive look at C. raciborskii’s akinetes in the sediment and the filaments and akinetes in the water column is done. The timing and temperature condition of akinete germination, recruitment, formation in the pelagic and importation into the sediment is determined. An assessment of the role of abiotic factors on the dynamics and abundance of filaments is done with a statistical model used to isolate which abiotic factors are most influential on the population growth of C. raciborskii. Akinetes distribution on the bed of the lake and the effect of loss processes on their abundance are looked into. Cylindrospermopsis is compared to native species Aphanizomenon spp in terms of the seasonal dynamics and the germination condition of their akinetes. The main findings in this thesis were that the seasonal dynamics of C. raciborskii had a similar trend but different timing of each event in the four years of the study. The variabilities were due to the different timing of the abiotic conditions. But in all temperature was identified as the most important factor influencing the timing of most events with germination of akinetes occurring at 13°C which is lower than so far reported in literature Subsequent increment in temperature to at least 23°C was found to be essential for the development of high populations of C. raciborskii in the water column. With a drop of temperature in autumn the filaments are stimulated in to producing akinetes which settle out into the sediment and remain there until the next spring when favourable conditions force them to germinate. They might also be consumed before germination by non identified grazer or losses due to microbial infections are discussed. Overall, the native Nostocales species of the genus Aphanizomenon have a selective advantage over the invaded species C. raciborskii under low temperatures and temperature fluctuations in spring as observed from the field and laboratory studies. N2 - In den letzten Jahren ist das als tropische Art klassifizierte, potentiell toxische Süßwasser-Cyanobakterium Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju der Ordnung Nostocales in die gemäßigten Bereiche eingewandert. Es konnte sich bereits in Seen Norddeutschlands etablieren. Die Bildung dormanter Zellen (Akineten) ist ein wichtiger Bestandteil des Lebenszyklus der Nostocales, welche es den nostocalen Arten ermöglicht ungünstige Bedingungen zu überdauern, wie unter anderen den Winter in der gemäßigten Zone. In dieser Studie ist es das Ziel, den Lebenszyklus des invasiven Cyanobakteriums Cylindrospermopsis raciborskii näher zu beleuchten und diesen mit dem der einheimischen nostocalen Art der Gattung Aphanizomenon zu vergleichen, unter Verwendung von abgeleiteten Feld- und Labordaten. Dies soll zum besseren Verständnis der Invasion und Ausbreitung von C. raciborskii und dessen mögliche Eingrenzung beitragen. Abiotische Faktoren und deren jahreszeitliche Schwankungen werden untersucht, die die Entwicklung und das Wachstum von photoautotrophen, planktischen Organismen in der Natur beeinflussen. Eine umfassende Betrachtung der Akineten von C. raciborskii im Sediment und der Akineten sowie Filamente im Pelagial wird durchgeführt. Dabei werden die zeitliche Steuerung und die Temperaturbedingungen der Akinetenkeimung, die Rekrutierung, die Entwicklung im Pelagial und das Absinken der Akineten ins Sediment untersucht. Eine Bewertung der Rolle von abiotischen Faktoren auf die Dynamik und das Vorkommen von Filamenten wird mit einem statistischen Modell vorgenommen. Dieses Modell wird verwendet um die wichtigsten einflussnehmenden, abiotischen Faktoren auf das Populationswachstum von C. raciborskii herauszufiltern. Die Verteilung der Akineten im Sediment des Sees und die Wirkung von Verlust-Prozessen auf ihr Vorkommen werden analysiert. Cylindrospermopsis wird mit der einheimischen Art Aphanizomenon spp. in Hinsicht auf die saisonale Dynamik und die Keimungsbedingung der Akineten verglichen. Ein Hauptergebnis dieser Arbeit bestand darin, dass die jahreszeitliche Dynamik von C. raciborskii einer ähnlichen Tendenz, aber verschiedenen Zeitintervallen jedes Ereignisses in den vier Jahren der Studie unterlag. Die Varibilität wurde durch unterschiedlich vorherrschende, abiotische Bedingungen gesteuert. Die Temperatur wurde als der wichtigste Einflussfaktor auf die Steuerung der meisten Ereignisse von Akinetenkeimung bei 13 °C erkannt, dieser Wert ist geringer als bisher in der Literatur angegeben. Eine darauffolgende Erhöhung der Temperatur auf mindestens 23 °C war für eine Entwicklung von großen Populationen von C. raciborskii im Pelagial notwendig. Mit dem Temperaturabfall im Herbst werden die Filamente zur Produktion von Akineten stimuliert, welche daraufhin ins Sediment absinken. Die Akineten verbleiben im Sediment bis günstige Bedingungen deren Keimung verursacht. Teilweise werden die Akineten vor einer möglichen Keimung aufgebraucht, diskutiert werden als mögliche Ursachen dabei Grazing oder mikrobielle Verluste. Bei niedrigen Temperaturbedingungen sowie Temperaturschwankungen im Frühling besitzen die einheimischen nostocalen Arten der Gattung Aphanizomenon insgesamt einen selektiven Vorteil gegenüber der invasiven Art C. raciborskii, wie in den Feld- und Laboruntersuchungen gezeigt werden konnte. KW - Blaualgen KW - Extrembiotop KW - Mikrobiologie KW - Akinet KW - Laboruntersuchungen KW - Süßwasser-Cyanobakterium KW - Lebenszyklus KW - Akinete KW - Laboratory experiments KW - Freshwater cyanobakterium KW - Life cycle Y1 - 2009 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-7766 ER - TY - THES A1 - Baptista, Melissa T1 - Phytoplankton succession and diversity-productivity relation in German and Brazilian shallow lakes T1 - Phytoplanktonsukzession und Zusammenhang von Diversität-Produktivität in deutschen und brasilianischen flachen Seen N2 - Phytoplankton succession linked to productivity-diversity relationship at steady-state/non steady state conditions, mixing events as predominant disturbance in sense of Connell (1978) and influence of conditional differentiation (temperature) on phytoplankton diversity were investigated. Water samples were taken two times a week in 4 German shallow lakes in Brandenbug region (Melangsee, Petersdorfer See, Wolziger See, and Langer See) from 2007 to 2010 and in 2009/2010 during cold and rainy season in a Brazilian coastal lagoon Peri. A comparison between literature data from 4 Brazilian lakes, in order to investigate the influence of temperature on diversity and dynamic of phytoplankton species was also done. The cyanobacterial species dominated all studied lakes and the mixing had a positive effect on the supremacy of this group in tropical lakes. The high biovolume of cyanobacteria contributed to the achievement of steady state conditions in sense of Sommer et al. (1993) during consecutive periods in Petersdorfer See and in Peri lagoon practically during all phases. The monodominance of Cylindrospermopsis raciborskii was observed in warm water, under no stratification regime. Oscillatoriales of group S1 (Reynolds 2002), represented by Limnothrix redekei and Pseudanabaena limnetica, typical in turbid mixed layers and with high nitrogen affinity, were typical in Petersdorfer See. In Melangsee, steady state was observed during colder periods under dominance of Bacillariophyceae and Chrysophyceae. Lower diversity coincided with steady state conditions and higher values of resource use efficiency (RUE), while higher diversity occurred mainly at transitional state during the spring in temperate lakes, supporting the non-equilibrium concept (Hutchinson 1961) at lower RUE values. Higher biovolume occurred mainly during the late summer in temperate lakes under dominance of cyanobacteria, and/or at steady state. Concerning the temporal variation of phytoplankton, the highest peak of species richness preceded the resource use efficiency, suggesting the productivity as consequence of diversity. The richness was much higher in temperate shallow lakes, which were more similar to each other in terms of seasonality, species number and biovolume. A positive correlation between richness and biovolume of temperate lakes was found and the opposite was observed in tropical lakes. The biovolume and richness in tropical lakes were more variable and in temperate lakes presented higher richness at intermediate level of biovolume (annual mean from 10 to 18 mm3/l). Low level of biodiversity allows an ecosystem to function under constant conditions, but a greater biodiversity occurred in fluctuating environments. N2 - Phytoplanktonsukzession im Zusammenhang von Produktivität und Diversität unter Equilibrium/non-Equilibriumzustand, Mischungsereignisse als vorherrschende Störung im Sinne von Connell (1978) und der Einfluss der Temperatur auf die Phytoplanktondiversität wurden untersucht. Von 2007 bis 2010 wurden zwei Mal pro Woche Wasserproben aus vier deutschen, flachen Seen in Brandenburg genommen (Melangsee, Petersdorfer See, Wolziger See und Langer See) und während der kalten, regnerischen Jahreszeit aus einer brasilianischen Küstenlagune. Zusätzlich wurden Literaturdaten von vier brasilianischen Seen verglichen, um den Einfluss der Temperatur auf Vielfalt von Phytoplanktonarten festzustellen. Die funktionelle Gruppe (Reynolds 2002) S1 Limnothrix war häufig bei niedriger Temperatur (> 16°C) und Cylindrospermopsis raciborskii (Sn) bei höherer Temperatur (>21°C). Die Cyanobakterien dominierten alle untersuchten Seen und die Durchmischung hatte einen positiven Effekt auf die Vorherrschaft dieser Gruppe in tropischen Seen. Hohe Biovolumina von Cyanobakterien trugen zur Erfüllung der Equilibriumbedingungen, im Sinne von Sommer et al. (1998), im Petersdorfer See während aufeinanderfolgender Zeiträume und in der Peri Lagune kontinuierlich bei. Im Melangsee wurde der Equilibriumzustand während der kalten Periode, unter Dominanz der Bacillariophyceae und Chrysophyceae erreicht. Geringere Vielfalt trat im Equilibriumzustand auf, sowie höhere Werte der Primärproduktion, berechnet als Ressourcennutzungeffizienz (RUE). Das Paradoxon des Phytoplankton (Hutchinson 1961) bekräftigend, trat höhere Vielfalt in deutschen Seen hauptsächlich beim Übergangszustand im Frühjahr auf, begleitet von niedrigen RUE-Werten. Bezüglich der zeitlichen Variation des Phytoplanktonsukzession, ging der größte Artenreichtum hohen RUE-Werten voraus, darauf hin deutend, dass die Produktivität Folge der Vielfalt ist. Der Artenreichtum war im Vergleich viel höher in gemäßigten flachen Seen, als in Seen der tropischen Zone. Eine positive Korrelation zwischen Artenreichtum und Biovolumen wurde bei deutschen Seen gefunden, im Gegenteil zu in tropischen Seen, wo diese Werten variabler waren. Geringe Vielfalt ermöglicht einem Ökosystem bei konstanten abiotischen Bedingungen zu funktionieren und eine größere Vielfalt tritt bei schwankenden Umgebungen auf. KW - Brandenburg KW - Brasilien KW - Flachsee KW - Phytoplankton KW - Ökosystem KW - Phytoplanktondiversität KW - Primärproduktion KW - Phytoplanktonsukzession KW - Paradoxon des Phytoplankton KW - Steady-state KW - Phytoplankton diversity KW - Succession KW - Primary productivity KW - Paradox of phytoplankton Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-24386 ER -