Integration räumlicher Komplexität in die Forschung zu multiplen Stressoren

Description: Menschliche Aktivitäten habe die Vielfalt und Ausbreitung von Stressoren, die Druck auf die Ökosysteme ausüben, drastisch erhöht. Viele Studien haben gezeigt, dass Stressoren häufig gemeinsam auftreten und bezüglich der Auswirkungen auf Organismen miteinander interagieren. Die meisten Studien wurden jedoch auf lokaler Ebene durchgeführt, wobei die Untersuchungsstellen von ihrem räumlichen Kontext entkoppelt wurden, der aber die ökologischen Ergebnisse beeinflussen kann. Tatsächlich sind Ökosysteme durch den Austausch von Ressourcen und Individuen in der Landschaftsmatrix miteinander verbunden, was insbesondere für das Gewässernetzwerk gilt. In Flussökosystemen treten Stressoren oft lokal auf (z.B. Einleitung von Abwasser) und beeinflussen die biotische Gemeinschaft in diesem Bereich, einschließlich der Verteilung der Biomasse im lokalen Nahrungsnetz. Dies verändert letztlich die Quantität und Qualität des anorganischen oder organischen Materials, das in flussabwärts gelegenen Abschnitten im Flussnetzwerk genutzt wird. Stressoren können daher direkt (d.h. Stressor wird flussabwärts transportiert) und indirekt (d.h. durch Veränderungen der Quantität und Qualität der flussabwärts transportierten Ressourcen und Organismen) ökologische Kaskadeneffekte in flussabwärts gelegenen Stellen auslösen. Bislang konzentrierte sich, vermutlich aus praktischen Gründen, der größte Teil der Forschung zu multiplen Stressoren auf die Auswirkungen von Stressoren am Ort ihres Auftretens. Wenn es darum geht, die Wirkung von multiplen Stressoren zu analysieren, haben manipulative Mesokosmenstudien einen klaren Vorteil um Stressorwirkungen zu isolieren, da sie sich durch kontrollierte Bedingungen, hohen Realismus und replizierte Versuchseinheiten auszeichnen. Wir werden in diesem Projekt einen Mesokosmos-Ansatz verfolgen, aber statt isolierte Versuchseinheiten zu verwenden, werden wir vereinfachte räumliche Netzwerke von miteinander verbundenen Gerinnen schaffen. Wir werden dann die räumliche Ausbreitung von zwei verschiedenen Stressoren manipulieren, einem chemischen Stressor der direkt in die Unterläufe transportiert wird, und einem nicht-chemischen Stressor, d.h. Lichtverschmutzung in der Nacht, der nicht direkt transportiert wird.Wir werden traditionelle Techniken mit molekularen Methoden in einem vollständig faktoriellen Design kombinieren, um die Auswirkungen von Stressoren auf die Wirbellosen- und Algengemeinschaften und die Struktur des Nahrungsnetzes zu untersuchen. Wir werden dann den Austausch von Individuen zwischen stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitten messen, indem wir die Drift aufzeichnen und die räumliche Wirkung der Stressoren auf die stromabwärts gelegenen Abschnitte durch ein faktorielles Experiment untersuchen. Schließlich werden wir durch die Analyse der Energieströme und stöchiometrischen Nischen bewerten, wie Stressoren und Architektur des Gewässernetzes die Ressourcenassimilation über trophische Ebenen hinweg beeinflussen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Flusssystem ? Gerinne ? Abwassereinleitung ? Hydrogeologie ? Organisches Material ? Lichtverschmutzung ? Fließgewässerökosystem ? Architektur ? Assimilation ? Hydrochemie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Studie ? REACH ? Anthropogener Einfluss ? Biomasse ? Biozönose ? Hydrologie ? Ökosystem ? Kommunalebene ? Ecology of Land Use ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ? Ökologie der Landnutzung ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Umweltbundesamt (Bereitstellung)
• University of Dublin, Trinity College Dublin, Department of Zoology (Mitwirkung)
• University of North Carolina at Greensboro, Department of Biology (Mitwirkung)
• Universität Duisburg-Essen, Zentrum für Wasser- und Umweltforschung (Projektverantwortung)
• Université de Montréal, Département de Sciences biologiques GRIL (Mitwirkung)

Time ranges: 2020-01-01 - 2024-12-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Disconnected: integrating spatial complexity in multiple stressor research
  Description: Human activities have strongly increased the diversity and spread of stressors that exert pressure on ecosystems. Many studies in different ecosystems have shown that stressors often co-occur and interact with each other regarding their impact on organisms. However, most studies were conducted at local scale, decoupling local patches from their spatial context, which can influence the ecological outcomes. Indeed, ecosystems are connected through the exchange of resources and individuals in the landscape matrix, which holds in particular for the riverine network. In river ecosystems, stressors often occur locally (e.g. wastewater input, field or urban runoff) and affect the biotic community in this reach including the biomass distribution in the local food web. This ultimately changes the quantity and quality of the inorganic or organic material that will flow and subsidize downstream sections in the river network. Hence, local stressors can, directly (i.e. stressor is transported downstream) and indirectly (i.e. through changes of quantity and quality of resources and organisms transported downstream), trigger cascading effects in downstream locations. So far, presumably for practical reasons, most of the multiple stressor research has focused on the effects of stressors at the place of their introduction. To our knowledge only a few stressor-related studies have considered the river network structure and these have mainly been based on simulations or small scale microcosms. When it comes to untangling the effect of multiple stressors, manipulative mesocosm studies have a clear advantage to isolate stressor effects through controlled and replicated experimental units while providing high environmental realism. In this project, we will follow a mesocosm approach but, instead of employing isolated experimental units, we will create simplified spatial networks of connected flumes. We will then manipulate the spatial spread of two different stressors, one chemical stressor that is transported directly to downstream reaches and one non-chemical stressor, i.e. light pollution at night, that is not transported directly.We will combine traditional techniques with molecular methods in a full factorial design to examine effects of stressors on the invertebrate and algal communities and food web structure. We will then measure the exchange of individuals between upstream and downstream reaches by recording the drift and infer the spatial effect of the stressors on the downstream patches via a factorial experiment. Finally, we will evaluate how stressors and river network architecture influence the resource assimilation across trophic levels through an analysis of the energy fluxes and stoichiometric niches. We anticipate that the spatial spread of stressors in the upstream reaches will increase the effect size in downstream communities, preventing any rescue effect. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138964

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/451144087 (Webseite)

Status

Aktiv

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