Lakes can be considered as sentinels and thus indicators and integrators of environmental pressures such as climate change. To maintain lakes in a healthy ecological state is nowadays a major task for water management authorities, and will be increasingly so under climate change which is believed to negatively affect lake ecosystem functioning. Phytoplankton plays a key role in lake dynamics as it is at the base of the food web, and changes in its community have potential to affect the entire lake ecosystem. In addition, Cyanobacteria, the only freshwater phytoplankton group that is able to produce cyanotoxins, are capable of inflicting considerable harm to lake ecosystems and to human health through contamination of drinking water supply and toxin accumulation in fishes. Phytoplankton is thus a common indicator to assess the ecological status of lakes. Without understanding the complex mechanisms and processes that underlay a lake ecosystem in a changing climate, planning for future lake management and adaptation will be compromised. Numerical deterministic modelling is today the most appropriate approach to address these global and complex mechanistic features of lake ecosystems. Modeling studies play a key role in exploring the processes responsible for changes since they can be used to test the sensitivity of lakes to both observed and projected changes in climate. The aim of this project is to apply an ecological model to Lake Geneva, which has not been undertaken yet. Lake Geneva, a deep sub-Alpine lake, is the largest lake in central Europe and an essential source of drinking water, having not only a high ecological value, but also economic and social values. Due to its considerable environmental importance, it is crucial to assess, through numerical modeling techniques applied, how the Lakes water quality may be impaired; especially in view of the fact the observed rate of warming since 1900 is more than double that of the observed global average. Moreover, the hydrodynamic characteristics of Lake Geneva, the watershed of its most important inflow river Rhône, as well as the regional climate, have already been modeled. In coupling these models together, we will close the essential gaps, through which we will be able to understand the links between climate, watersheds, and lakes and provide a whole, integrated ecosystem perspective. This integrative model will provide an accurate predictive management tool to help take decisions and response strategies in a timely manner. It is generally recognized that future climate change will have an important impact on Lake Geneva, with a likely deterioration of its water quality. This will be manifested by high phosphorus concentrations, by phytoplankton biomass increase, by a change in phytoplankton composition, by an asynchronous phenology and by an emergence of potentially toxic Cyanobacteria.(...)
In den vergangenen Jahren wurde in Talsperren eine deutliche Zunahme von Cyanobakterien (CB) registriert, die und a. aufgrund der Bildung von Cyanotoxinen (CT) deren Nutzung (wie Wasserversorgung, Erholung, Fischerei) erheblich beeinträchtigen können. Dabei profitieren die CB möglicherweise von den Auswirkungen des Klimawandels. Im geplanten Vorhaben sollen daher die genauen Ursachen für das verstärkte Auftreten von CB in verschiedenen Talsperren untersucht werden, um Schlüsselfaktoren für deren Massenentwicklung sowie einer damit verbundenen Toxinbildung bzw. -freisetzung zu identifizieren. Die Cyano Biotech GmbH konzentriert sich im Rahmen des Verbundvorhabens auf die Entwicklung und Bereitstellung von neuen sowie bereits bekannten CT in Form analytischer Standards und deren Einsatz für die Quantifizierung von CT im Rahmen des Monitorings der Talsperren und von Freiland- und Laborexperimente. Die Cyano Biotech widmet sich der Feststellung von CT-Produzenten innerhalb des Monitorings (AP1), der CT-Isolierung und -Bereitstellung in Form von Bioreagenzien und analytischen Standards sowie der Validierung neuer Methoden und Verfahren der Probennahme und -anreicherung unter Einsatz der CT-Standards (AP5). Darüber hinaus widmet sich die Cyano Biotech der Toxinanalytik bei Freilandversuchen in der TS Saidenbach (AP2) mit dem Ziel der Feststellung, welche CB und CT in den Blüten unter welchen Bedingungen dominierenden. Darüber hinaus wird sich die CBT auch der Durchführung von Laborversuchen widmen, mit dem Ziel der Feststellung wesentlicher Einflussgrößen auf Aus- und Rückbildung von CB-Arten mit hohem Toxinbildungspotential (AP3). Die in enger Kooperation mit den weiteren Partnern erzielten Resultate und gewonnenen Erkenntnisse werden innerhalb des Konsortiums ausgewertet und diskutiert und für die Ausarbeitung der Leitlinie für eine praxisorientierte Erfassung und Bewertung von CB und CT herangezogen (AP7).
In den vergangenen Jahren wurde in vielen Talsperren (TS) eine deutliche Zunahme von Cyanobakterien (CB) registriert, die aufgrund der Bildung von Cyanotoxinen (CT) und Geruchsstoffen deren Nutzung (Wasserversorgung, Erholung, Fischerei, etc.) erheblich beeinträchtigen können. Dabei profitieren die CB wahrscheinlich von den Auswirkungen des Klimawandels. Im geplanten Vorhaben sollen daher die genauen Ursachen für das verstärkte Auftreten von CB in verschiedenen TS untersucht werden, um Schlüsselfaktoren für deren Massenbildung sowie einer damit verbundenen Toxinbildung bzw. -freisetzung zu identifizieren. Daher soll ein umfassendes TS-monitoring, welches mit maßgeschneiderten Labor- und Feldversuchskampagnen verknüpft wird, zu einem besseren Verständnis einer Entstehung von CB beitragen und darüber hinaus in eine bessere Risikoerkennung und -bewertung münden. Anhand der Ergebnisse werden Handlungsempfehlungen für Behörden und Wasserversorger abgeleitet, um die CB/CT-Problematik auch unter Beachtung klimatischer Veränderungen vorausschauend zu erkennen und langfristig zu beherrschen. Der Schwerpunkt der Arbeiten des LfULG liegt in der Quantifizierung und Differenzierung der CB unter natürlichen Bedingungen sowie in Eclosure-Versuchen in den TS, als auch in Laborversuchen mit definierten Randbedingungen, sowie der Weiterentwicklung moderner Methoden (Durchflusszytometrie) zur schnellen und sicheren Erfassung der CB. Zum Erreichen der Projektziele werden 3 verschiedene Lösungsansätze kombiniert: ein vergleichendes Monitoring in 4 verschiedenen TS, Enclosure-Untersuchungen in einer TS und systematische Laborversuche. Für die gewählten Untersuchungsansätze sollen geeignete etablierte Instrumentarien für Erfassung von CB, Bestimmung von CT sowie Analytik genutzt und weiterentwickelt werden. Um CB sicher und effizient zu bestimmen, ist der kombinierte Einsatz von Sonden (Fluoroprobe), mikroskopischen Methoden und neuer Ansätze mittels Durchflusszytometrie vorgesehen.