Biogeochemische Prozesse bei wiedereinsetzender Strömung und Sedimenttransport: Ein umfassendes Konzept für temporäre und permanente Fließgewässer

Description: Das Projekt soll die Mechanismen klären, die die Biogeochemie (Metabolismus und Stickstoffaufnahme der mikrobiellen Gemeinschaft) in verschiedenen Chronologien der Wiederaufnahme des Flusses mit und ohne Sedimenttransport modulieren. Die Wiederaufnahme der Strömung nach der Trocknung wird als biogeochemisches Heißmoment betrachtet, bei dem hohe Metabolismusraten und Stickstoffaufnahme durch die Häufigkeit der vorherigen Trocknung beeinflusst werden. Die Mechanismen, die diesen Heißmoment modulieren, sind wenig bekannt. Bisher waren es vor allem Einzelfaktorstudien in temporären Bach- und Flussökosystemen. Allerdings treten Intermittenz und Wiederaufnahme der Strömung zunehmend auch in mehrjährigen Gewässerökosystemen auf und die Oberflächenströmung impliziert oft Sedimenttransport (z.B. Wanderrippel, Oberstufenebene), insbesondere in sandigen Gewässern. Darüber hinaus kann die Wiederaufnahme der Strömung verschiedenen Chronologien folgen, wie z.B. sofort bei Regen oder langsam bei steigendem Grundwasser, und die Konzentrationen von Nährstoffen und Kohlenstoff, die bei der Wiederaufnahme der Strömung ausgelaugt werden, können auch die biogeochemische Reaktion beeinflussen. Ich schlage ein neues allgemeines Konzept von 'intermittierenden Bachlebensräumen' für alle Bereiche eines Bachbettes vor, die trotz variabler Wechselwirkungen von Faktoren irgendwann trocken sind (z.B. Oberflächenwassermangel). Die hier vorgeschlagene Untersuchung der Mechanismen bei verschiedenen Chronologien der Strömungswiederaufnahme, gekoppeltem Sedimenttransport und in temporären und mehrjährigen Gewässerökosystemen wird zeigen, ob eine solche allgemeine und integrative Sichtweise angewendet werden kann. Die Wechselwirkungen von Strömungswiederaufnahme, Sedimenttransport, Nährstoff- und Kohlenstoffkonzentrationen und Trocknungshäufigkeit werden in Mikrokosmosversuchen mit Sedimentgemeinschaften von intermittierenden Lebensräumen aus mehrjährigen und temporären Strömen untersucht. Die Antwortvariablen unter Beachtung sind: Kohlenstoffstoffwechsel, gemessen an Veränderungen der Sauerstoffkonzentration in der Dunkelheit und im Licht, Netto-Stickstoffaufnahme durch Zugabe des stabilen Isotops 15N (15NH4Cl) und der Struktur und Architektur (z.B. Biofilm) der mikrobiellen Gemeinschaft (nur für gekoppelten Sedimenttransport). Die Ergebnisse werden zu einem vollständigen mechanistischen Bild der Kohlenstoff- und Stickstoffdynamik Gewässerökosystemen beitragen, die zu starken Strömungsschwankungen und Trocknung neigen. Die Ergebnisse werden es ermöglichen, die Wiederaufnahme der Strömung in die aktuellen Konzepte der Strömungsbiogeochemie zu integrieren. Ein solcher konzeptioneller Rahmen ist der Schlüssel für das Management von Ökosystemen im Mittelmeerraum und immer mehr gemäßigten Strömungen, die aufgrund der zunehmenden Wasserentnahme und des Klimawandels trocken werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Bach ? Nährstoffgehalt ? Fluss ? Biogeochemie ? Fließgewässer ? Kohlenstoff ? Licht ? Nährstoff ? Fließgewässerökosystem ? Biofilm ? Hydrogeologie ? Trocknung ? Architektur ? Limnologie ? Management ? Auslaugung ? Wasserströmung ? Aquatisches Ökosystem ? Regen ? Sauerstoffgehalt ? Siedlungswasserwirtschaft ? Stickstoffkreislauf ? Grundwasserströmung ? Hydrochemie ? Sedimentdynamik ? Hydrologie ? Klimawandel ? Sedimenttransport ? Ökosystem ? Stoffwechsel ? Wassergewinnung ? Gewässer ? Änderung ? Mittelmeerländer ? Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung ? Wechselwirkung ?

Region: Rheinland-Pfalz

Bounding boxes: 7.5° .. 7.5° x 49.66667° .. 49.66667°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Ben-Gurion University, Zuckerberg Institute for Water Research (Mitwirkende)
• Consejo Superior de Investigaciones Cientificas, Centro de Edafologia y Biologia Aplicada del Segura (Mitwirkende)
• Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto Nazionale per la Fisica de la Materia (IT) (Mitwirkende)
• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Seenforschung (Mitwirkende)
• Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Themenbereich Wasserressourcen und Umwelt, Department für Fließgewässerökologie (Mitwirkende)
• Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Institut für Umweltwissenschaften (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universita di Parma, Dipartimento di Scienze Ambientali (Mitwirkende)

Time ranges: 2019-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Biogeochemical hot moments upon flow resumption and coupled sediment transport: A comprehensive approach for temporary and perennial stream ecosystems (FlowReSeT)
  Description: The project shall clarify the mechanisms that modulate streambed biogeochemistry (metabolism and nitrogen uptake of the microbial community) at various chronologies of flow resumption with and without sediment transport. The resumption of flow after drying is considered as a biogeochemical hot moment, with high rates of metabolism and nitrogen uptake influenced by the frequency of previous drying. The mechanisms modulating this hot moment are little known. Research so far were mostly single factor studies in temporary stream and river ecosystems. However intermittency and resumption of flow occurs increasingly also in perennial stream ecosystems and surface flow often implies sediment transport (e.g. migrating ripples, upper stage plane bed) especially in sandy streams. In addition, flow resumption can follow different chronologies such as instant by rain or slow by rising groundwater, and the concentrations of nutrient and carbon leached upon flow resumption can also influence the biogeochemical response. I suggest a new general concept of 'intermittent stream habitats' for all areas of a streambed that dry (i.e. lack of surface water) at some point in time despite variable interactions of factors. The here proposed investigation of the mechanisms at various flow resumption chronologies, coupled sediment transport, and in temporary and perennial habitats will show if such general and integrative view can be applied. The interactions of flow resumption, sediment transport, nutrient and carbon concentrations and drying frequency will be studied in microcosm experiments with sediment communities of intermittent habitats from perennial and temporary streams. The response variables under attention are: Carbon metabolism, measured by means of changes in oxygen concentration in darkness and in light, net Nitrogen uptake by means of the addition of the stable isotope 15N (15NH4Cl) and the structure and architecture (i.e. biofilm) of the microbial community (just for coupled sediment transport). The results will contribute to a complete mechanistic picture of the Carbon and Nitrogen dynamics of lotic ecosystems prone to severe flow oscillations and drying. The findings will enable to incorporate flow resumption in the current concepts of stream biogeochemistry. Such conceptual framework is key for management of Mediterranean and more and more temperate stream ecosystems that experience drying due to increased water abstraction and climate change. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083689

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/437010585 (Webseite)

Status

Aktiv

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