Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung

Suchergebnis in allen Forschungsaktivitäten der MuD Vorhaben Biologischen Vielfalt

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Titel: Biomanipulation als effektives Verfahren zur Wiederherstellung der Habitatfunktion des hyporheischen Interstitials (BIOEFFEKT)
Beschreibung (dt.): Das hier beantragte Projekt bezieht sich auf Punkt 2.2.1 der Förderrichtlinie (innovative Maßnahmen zur Verbesserung von Agrar-Ökosystemen oder Ökosystemleistungen) und dient dem Schutz und der Wiederherstellung wichtiger Ökosystemdienstleistungen in eutrophierten Fließgewässern. Einträge von Pflanzennährstoffen aus der Landwirtschaft und kommunalen Kläranlagen führen zur Eutrophierung von Gewässern, was in Deutschland ein flächendeckendes und drängendes Problem darstellt. Daher soll in einem Modellvorhaben in einem 1:1 Experiment gezeigt werden, dass Nahrungsnetzsteuerung die ökologische Funktion von Fließgewässern nachhaltig sichern bzw. wiederherstellen kann. Außerdem wird die Rolle des Kormorans für das Auftreten verstärkter Eutrophierungserscheinungen in Mittelgebirgsgewässern untersucht. Im Rahmen eines Experimentes zur Nahrungsnetzsteuerung soll die Auswirkungen des benthische Grazing auf die Qualität des hyporheischen Interstitials analysiert werden. Dazu werden im die chemischen, physikalischen und biologischen Eigenschaften des hyporheischen Interstitials zwischen Strecken mit unterschiedlichem Fischbestand verglichen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der Analyse des Wasseraustauschs zwischen Interstitial und fließender Welle. Zusätzlich wird der Einfluss des Kormoran-Fraßdruckes auf den Fischbestand und damit die Qualität des hyporheischen Interstitials erfasst und bewertet.
Beschreibung (engl.): not available
Ergebnis (dt.): Biomanipulation als effektives Verfahren zur Wiederherstellung der Habitatfunktion des hyporheischen Interstitials
Das Ziel des Vorhabens war die Förderung der nachhaltigen Nutzung von Fließgewässerökosystemen mit der innovativen Maßnahme Nahrungsnetzsteuerung, deren Wirksamkeit in eutrophierten Mittelgebirgsflüssen untersucht werden sollte. Das Projekt überprüft, ob durch die Erhöhung der Bestände großwüchsiger Fische (Nase, Döbel) die Habitatqualität der Gewässersohle, insbesondere deren Sauerstoffversorgung, verbessert werden kann, indem die Algenbiomasse am Gewässergrund über direkte und indirekte Nahrungsnetzbeziehungen reduziert wird.
Die Erhöhung der Dichten großwüchsiger Fische führte zu höheren Sauerstoffkonzentrationen in der Gewässersohle und reduzierte zumindest in den tieferen Bereichen die Algenbiomasse. Diese Effekte waren zu einem großen Teil auf die Fraßaktivität der Nasen zurückzuführen und waren daher im Frühling deutlicher stärker ausgeprägt als im Rest des Jahres. Weiterhin wurden erste Hinweise gefunden, dass die großwüchsigen Fische auch die Besiedlung der Gewässersohle mit Wirbellosen beeinflussen. Dies ist vermutlich entweder direkt durch die Wühltätigkeit der Döbel oder/und indirekt durch die Verbesserung der Qualität der Gewässersohle bzw. die Reduktion der Fraßaktivität von benthivoren kleinwüchsigen Fischen verursacht. Daraus lässt sich schließen, dass sich die Erhöhung der Bestände großwüchsiger Fische positiv auf die Habitatqualität des oberen und gleichzeitig biologisch wichtigsten Bereichs der Gewässersohle auswirkt. Da die beobachteten positiven Veränderungen auf unterschiedliche Prozesse zurückzuführen waren, erscheint eine Entwicklung von hohen Nasen- und Döbelbeständen empfehlenswert.
Somit stellt die Entwicklung hoher Bestände großwüchsiger Fische eine geeignete Methode dar, um Eutrophierungserscheinungen in Mittelgebirgsflüssen zu reduzieren. Gleichzeitig wird deutlich, dass ein Verlust dieser Fischbestände, zum Beispiel durch Prädation, tiefgreifende Auswirkungen auf das Gewässerökosystem hat und zur Verschlechterung der ökologischen Gewässerqualität führen kann.
Ergebnis (engl.): Introduction:
Eutrophication is an important and common problem in European rivers. It is induced by increased input of plant nutrients (mostly phosphate) and can result in severe degradation of biodiversity and ecological functionality. Due to the land use intensity in many European catchments, a reduction of nutrient inputs is often hard to achieve. Therefore, the project aims for the improvement of the sustainable use of the services of river ecosystems by implementing the innovative tool of food web manipulation, which is similar to the biomanipulation approach known from lakes and reservoirs. The idea is to increase grazing activity in order to reduce algae blooms and their detrimental consequences. We hence analysed whether an increase in the density of large herbivorous and omnivorous river fish (Common nase, Chub) reduces eutrophication effects in the hyporheic zone of a small river.
Methods:
Using a four-year large scale experiment (BACI-design) and an additional small-scale experiment (factorial design), we analysed the effects of natural densities of Common nase and Chub on the habitat quality of the hyporheic zone (e.g. oxygen supply, water exchange, invertebrate community and algae biomass).
Results:
High fish stocks clearly increased oxygen concentrations in the upper 10 cm of the hyporheic zone, tended to reduce ammonia concentrations in a central corridor and reduced algae biomass in slow-flowing deeper areas of the river. In addition, water exchange increased although the proportion of very fine sediments (< 63 µm) did not change. These effects seem to result partially from the feeding activity of the Common nase because algae biomass negatively correlated with feeding activity. Consequently, the observed effects were much stronger in spring than during other seasons (e.g. algae biomass, oxygen concentration). In addition, the increased fish stock affected the benthic and hyporheic invertebrate community, which might have been caused directly by bioturbation of Chub and/or indirectly by the improvement of the hyporheic zone or the reduction of predation by benthivorous small fish species. Consequently, both fish species have the potential to improve the quality of the upper layer of the hyporheic zone, which is ecologically most important.
Conclusion:
We conclude from these results that an increase of fish stock, especially of large herbivorous and omnivorous species, can be used as management tool to improve the habitat quality of the hyporheic zone of small eutrophic rivers. The combination of the two fish species Common nase and Chub may enhance the effect strength due to the species affecting different ecosystem processes. In addition, our results illustrate quite clearly that the drastic reduction of fish stocks (for instance due to predation) can have intense and far-reaching consequences for river ecosystems, potentially reducing the ecological quality of rivers.
Laufzeit: Beginn: 01.01.2015 / Ende: 30.11.2018
Ausf. Einrichtung: Universität Koblenz-Landau - Campus Koblenz - Fachbereich 3 - Mathematik/Naturwissenschaften - Institut für Integrierte Naturwissenschaften - Abt. Biologie, Koblenz
Themenfelder: Biologische Vielfalt, biological diversity
Förderprogramme: Modell- und Demonstrationsvorhaben
Schlagworte: Wasser (Wasserschutz, Wasserhaushalt), water (water protection, water supply system), Umwelt- und Naturschutz, environment and nature protection, Genetische Ressourcen, genetic resources, Fische, fish, andere aquatische Lebewesen, other aquatic organisms, Aquatische genetische Ressourcen, aquatic genetic resources, Limnische Organismen, limnic organisms
Förderkennzeichen: 2813BM010
Dokument zum Download: 13BM010-12 AbBericht 30Jan19.pdf (3,4 MB)
Kontakt: Benutzen Sie unser Kontaktformular
oder E-Mail an
projekttraeger-agrarforschung@ble.de

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