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Litorale und pelagische Methanquellen: eine umfassende Untersuchung zur Produktion, Oxidation und dem Transport von Methan in Seen

Seen gelten als Hauptverursacher von atmosphärischem Methan (CH4). CH4-Emmissionen entstehen durch Blasenbildung und diffusiven Transport von CH4 über die Wasser-Atmosphären-Grenzfläche. Letzteres beruht auf einer Übersättigung von gelöstem CH4 im Oberflächenwasser. Während der geschichteten Periode kann die CH4 Konzentration im oxischen Epilimnion die Konzentration des oxischen Hypolimnios übersteigen. Diese Anreicherung von CH4 im Epilimnion ist bisher noch nicht gänzlich verstanden und wird häufig als „Methanparadox“ bezeichnet, da: (i) die vertikale CH4 Diffusion diese Anreicherung nicht verursachen kann, da die CH4 Konzentration niedriger in tieferen Wasserschichten als im Epilimnion ist, und (ii) die CH4 Produktion (Methanogenese) in oxischen Umgebungen normalerweise nicht vermutet wird. Daher gibt es zwei Haupthypothesen bezüglich des Methanparadox, die darauf hindeuten, dass die Hauptquelle für das angereicherte CH4 in den oxischen Schichten entweder (i) der laterale Transport von CH4 aus hochproduktiven Uferzonen ist oder (ii) die Methanogenese, die im oxischen Wasser des Epilimnions stattfindet. Trotz der Bemühungen, die in den letzten Jahren unternommen wurden, um die Hauptquelle(n) und Pfade des angereicherten CH4 im Epilimnion von Seen aufzuklären, fehlt beide Hypothesen immer noch starke Unterstützung durch experimentelle Beweise. Für das beantragte Projekt, werden wir detaillierte Feld- und Labormessungen durchführen, um beide dieser Hypothesen zu testen. Räumliche Verteilungen von CH4konzentrationen, CH4 flüsse, oxische CH4 Produktion sowie Oxidationsraten werden verwendet, um unbekannte CH4 Quellen im Epilimnion zu quantifizieren. Transekte von Vertikalprofilen von gelöstem CH4 die Bestimmung des CH4 Transports innerhalb der litoralen Zone sowie aus der litoralen Zone in die pelagische Zone hinein. Die Erhebung solcher detaillierten Daten, welche für diese Analyse erforderlich sind, wird durch die Verwendung eines hochsensitiven Messystems gewährleistet, welches eine schnelle Erfassung von räumlich hochaufgelösten Verteilungen von gelöstem CH4 ermöglicht. Die CH4 Flüsse sowie Produktions- und Oxidationsraten werden mit Hilfe der Flusskammer Methode und Respirationsassays bestimmt. Unterstützend werden stabile Isotopenanalysen und molekularbiologische Werkzeuge verwendet um die wichtigsten biochemischen Wege und Aktanten zu identifizieren. Die Untersuchungen werden im Untersee (Bodensee) und im Überlingersee durchgeführt. Beide dieser Seen besitzen eine ähnliche Wasserchemie, unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer CH4 Konzentrationen, was eine vergleichende Bewertung der CH4 Dynamiken ermöglicht. Insgesamt zielt dieses Projekt darauf ab, das „Methanparadox“ zu enthüllen, indem es nicht nur die Hauptquelle(n) des CH4 im übersättigten Epilimnion entschlüsselt, sondern ebenfalls die Massenbilanz des CH4 in Seen mit ähnlichen Eigenschaften schließt.

Teilprojekt C 01 : Populationsdynamik von Fischarten in reoligotrophierenden Seen (Habitatwahl und Ressourcennutzung von Fluss- und Kaulbarsch im reoligotrophierten Bodensee), Habitatwahl und Ressourcennutzung von Fluss- und Kaulbarsch im reoligotrophierten Bodensee

In den Untersuchungen sollen die Auswirkungen der tages- und jahreszeitlichen Habitatwechsel von Fluss- und Kaulbarsch auf die Interaktionen zwischen diesen beiden Arten sowie auf andere trophische Ebenen der litoralen, pelagischen und benthalen Biozoenosen analysiert werden. Dazu werden zwei Themenbereiche bearbeitet: a) Flussbarsche leben nach dem Schluepfen im Pelagial und kehren nach einigen Wochen wieder zum Litoral zurueck. Es soll in einer Orientierungsarena untersucht werden, ob die Tiere dabei gerichtete Wanderungen durchfuehren und an welchen Reizen sie sich orientieren. Waehrend der Vegetationsperiode scheinen Flussbarsche sehr standorttreu zu sein, was durch ultraschalltelemetrische Verfolgung von adulten Einzeltieren im See ueberprueft werden soll. b) der Flussbarschbestand des Bodensees ist in den 90er Jahren zwei grundlegenden Veraenderungen in seinem Lebensraum ausgesetzt, der Oligotrophierung, die zu einer Abnahme des Zooplanktons und einem Rueckgang der strukturbildenden submersen Makrophyten fuehrt, und gleichzeitig einem stark wachsenden Bestand des Kaulbarsches, eines potentiellen Konkurrenten. Diese Fischart trat 1987 erstmals im Bodensee auf und ist heute in vielen Regionen des Sees die haeufigste Fischart im Litoral. Wir wollen untersuchen, wie sich diese Veraenderungen auf Habitat- und Nahrungswahl des Flussbarsches auswirken und wie Fluss- und Kaulbarsch um Raum und Nahrung konkurrieren. Weiterhin sollen die in-situ Praedationsraten beider Arten abgeschaetzt und die verhaltensphysiologischen Grundlagen ihrer Raeubervermeidungsstrategien untersucht werden. Hierzu werden intensive Befischungen im Freiland durchgefuehrt und es sind Experimente in Mesokosmen geplant, in denen die Bedeutung einzelner Faktoren analysiert wird.

Dynamik und Produktivitaet einer von Lanice conchilega dominierten Tiergemeinschaft mit extrem hoher Biomasse in Abhaengigkeit von Truebstoffangebot und hydrographischen Prozessen in der Bodengrenzschicht

In einem Gemeinschaftsprojekt biologischer und physikalisch-ozeanographischer Arbeitsgruppen sollen in einem scharf umrissenen Gebiet im Weseraestuar die hydrographischen Bedingungen und die Produktivitaet einer Tiergemeinschaft mit extrem hoher Biomasse erfasst werden. Diese Gemeinschaft wird von dem roehrenbauenden Borsten-Wurm Lanice conchilega gepraegt, der zahlen- und gewichtsmaessig dominiert. Die ueber zwei Jahrzehnte beobachtete hohe Bestaendigkeit und der Artenreichtum dieser Gemeinschaft stehen in einem scheinbaren Widerspruch zu der grossen Variabilitaet des tidenbeeinflussten, kuestennahen Lebensraumes. Um diesen scheinbaren Widerspruch zu erklaeren, sollen hydrographische Bedingungen, Nahrungsangebot (Truebstoffe) und -weitergabe unmittelbar ueber und am Meeresboden sowohl im Jahresgang als auch im Detail innerhalb kurzer Zeitspannen mit Hilfe einer neu entwickelten Feldstation zur ozeanographischen Messwerterfassung bestimmt werden. Die hohe Produktivitaet der Lanice-Gemeinschaft und ihr Stoffumsatz sollen quantifiziert und anhand der oekologisch bedeutsamen ozeanographischen Messwertergebnisse erklaert werden.

Trends in der Makrofaunabesiedlung von Sand- und Schlickboeden im Sublitoral der Deutschen Bucht als Anzeichen langfristiger Milieuveraenderungen: Rueckgang in der Artenmannigfaltigkeit. Veraenderlichkeit der Bodenfauna in der Deutschen Bucht

Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbewohnenden Bodenfauna, insbesondere ueber einen schon mehrere Jahre andauernden Verarmungstrend im Gebiet vor Elbe- und Wesermuendung. Herausarbeitung grundsaetzlicher Unterschiede bei Schlick- und Sandfauna, insbesondere im Hinblick auf Sauerstoffverhaeltnisse und Substratveraenderungen durch Sturmeinfluesse. Forschungen ueber die Veraenderungen der sand- und schlickbesiedelte Bodenfauna in der Deutschen Bucht ueber lange Zeitraeume an Dauerstationen (Populations- und Assoziationsdynamik). Durch internationale Zusammenarbeit (europaeische LOST-Aktion 47) sollen ueberregional wirksame Einflussgroessen und Entwicklungen in den Tierbestaenden erkannt und in ihrer Bedeutung abgeschaetzt werden, so dass vom Menschen bedingte Veraenderungen sicherer beurteilt werden koennen. Die Forschungen zur Populationsdynamik dienen darueber hinaus zur Abschaetzung von Produktionsleistungen wichtiger Benthosarten.

Forschungskatamaran KLIMAKAT

Zur Untersuchung von ökologischen Folgen von klimabedingten Änderungen im Stoffhaushalt und Biozönosen von Seen wird für das Jahr 2013 ein Forschungsgroßgerät beantragt, das aus einem Forschungskatamaran besteht, ausgestattet mit zusätzlichen Probenahme, Analyse- und Messeinrichtungen. Die Investition ist langfristig einsetzbar und erfüllt damit eine wichtige Voraussetzung für Klimafolgenforschung. Die Gewässer Berlin/Brandenburgs waren und sind einem starken Wandel unterzogen und werden die Ziele der Wasserrahmenrichtlinie in vielen Fällen nicht erreichen. Der erwartete Klimawandel wird nach jetzigem Kenntnisstand den Eintrag von Nährstoffen erhöhen, weil durch Wasserstandsschwankungen und/oder durch pulsartige Nährstoffeinträge bei Starkniederschlägen die Transporte für Stoffe aus dem Einzugsgebiet intensiviert werden. Der Katamaran soll als mobile und stationäre Arbeitsplattform insbes. für ereignisbezogene Kurzzeitmessungen von Stoffeinträgen nach Extremwetterereignissen, die kontinuierliche Registrierung der Ausdehnung von Thermokline und Hypolimnion und quantitative Erfassung von Nährstoffrücklösungen und --einmischungen ins Epilimnion, für Kurzzeiterfassung von Spätwinter- bzw. Frühjahrsentwicklungen und Sukzessionen im Phytoplankton, von metalimnischen Einschichtungen sowie Cyanobakterienblüten eingesetzt werden. Durch seinen geringen Tiefgang ist der KLIMAKAT hervorragend für die geplanten Untersuchungen im Litoral sowie die Betreuung von Enclosure- und Exclosure-Experimenten geeignet.

Biologie des Litorals

Oekologische Besonderheiten litoralbewohnender Fische. Anpassungen der Flosse, Kiemen, Refraktionseigenschaften der Augen und der Haut an die staendig wechselnden Bedingungen im Ebbe-Flut-Bereich: Stroemungen, Salzkonzentrationen, O2-Mangel im Wasser, Fehlen von Wasser.

Fließgewässermessstelle Brücke uh. Stög, Mittlinger Bach

Die Messstelle Brücke uh. Stög (Messstellen-Nr: 105495) befindet sich im Gewässer Mittlinger Bach in Bayern. Die Messstelle dient der Überwachung des biologischen Zustands, des chemischen Zustands.

Fließgewässermessstelle oh Knetzgau, Westheimer Bach

Die Messstelle oh Knetzgau (Messstellen-Nr: 119971) befindet sich im Gewässer Westheimer Bach in Bayern. Die Messstelle dient der Überwachung des biologischen Zustands.

Geologische Übersichtskarte der Bundesrepublik Deutschland 1:200.000 (GÜK200) - CC 2310 Helgoland

Blatt Helgoland erfasst zum großen Teil den rezenten Meeresboden der Nordsee, wobei Helgoland und Helgoländer Bucht im zentralen Teil des Kartenausschnitts liegen. Nach Süden sind das Niedersächsische Wattenmeer und die Küste Ostfrieslands mit den Inseln Baltrum, Langeoog, Spiekeroog, Wangerooge und Mellum abgebildet. Im Südosten werden die Buchten des Jadebusens und der Wesermündung sowie die Küstenregion zwischen Bremerhaven und Cuxhaven erfasst, während sich im Nordosten das Schleswig-Holsteinische Wattenmeer erstreckt. Bei der quartären Sedimentdecke, die das Kartenblatt überzieht, nimmt das Holozän eine Vormachtstellung ein. Verschiedene Faziesbereiche werden dabei unterschieden: rezenter Meeresboden, Insel- und Strandbereich mit marinen, litoralen oder äolischen Feinsanden, Watt- und Marschgebiete mit marin-brackischen Ablagerungen, terrestrische Nieder- und Hochmoore. Pleistozäne Sedimente sind im Kartenausschnitt nur geringfügig verbreitet, dennoch sind Relikte aller drei Eiszeiten zu finden: glazilimnische Tone der Elsterkaltzeit, glazifluviatile Ablagerungen und Geschiebelehm/-mergel (Grundmoräne) der Saalekaltzeit, fluviatile und äolische Sande der Weichselkaltzeit. Neben der Legende, die über Alter, Petrographie und Genese der dargestellten Einheiten informiert, gewährt ein geologischer Schnitt entlang der ostfriesischen Nordseeküste zusätzliche Einblicke in den Aufbau des Untergrundes. Im dem West-Ost-Profil sind mehrere Salzstrukturen (Salzstöcke von Westdorf, Barkholt, Eversand und Spieka) angeschnitten, die unter einer mächtigen Deckschicht aus quartären und tertiären Sedimenten (bis 1000 m Tiefe) lagern.

Langfristige Bestandsveraenderungen der Wattenfauna in der Wesermuendung zur Kontrolle des Einflusses von Abwassereinleitungen

An sieben Stationen auf den Watten der Wesermuendung werden alle zwei Monate bodenkundliche Parameter sowie Zusammensetzung, Dichte und Biomasse der Bodenfauna untersucht.

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