Das Projekt "The Role of the Zebra Mussel Dreissena polymorpha on the Water Quality of Lake Erken (Sweden)" wird/wurde gefördert durch: University Uppsala, Department of Limnology, Norr Malma faeltstation. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Gießen, Fachbereich 08 Biologie, Chemie und Geowissenschaften, Institut für Allgemeine und Spezielle Zoologie.Dreissena polymorpha was entering Lake Erken in the middle of the 1970-ies. The zebra mussel developed very rapidly and soon covered the hardbottoms of the lake. Not until 1992 the mussel was investigated more thouroughly by scubadiver sampling in order to estimate the size, biomass and distribution of the mussel in Lake Erken. This first study is now comingto an end and a special investigation ofthe filtering capacity of the mussel would be worthwile to perform. The filtering capacity of the zebra mussel to further elucidate its role in Lake Erken. The experiments are aiming to describe the role of the zebra mussel in Lake Erken and its effects on the water quality. Is the filtering of the mussel an efficient mechanism to decrease the number of particles in the water? Is there a rapid nutrient release, which stimulates new growth of phytoplankton or periphyton? The experiments should be done in cylinders in situ and in laboratory containers. Thefiltering capacity should be studied in the laboratory at different temperaturesranging from 4 to 25 C. In situ studies could be run in the lake in the temperature interval from 10 to (hopefully) 22 C. This would be from early June to late July in Lake Erken. During the weekly experiments inorganic and organic suspended matter as well as chlorophyll are determined every day. The nutrient conditions are followed by measurements of phosphate and ammonium. Each experiment is runwith three parallells and with controls lacking mussels.
Das Projekt "Schwerpunktprogramm (SPP) 1685: Ecosystem nutrition: forest strategies for limited phosphorus resources; Ökosystemernährung: Forststrategien zum Umgang mit limitierten Phosphor-Ressourcen, Soil type and land use as potential control mechanisms of river eutrophication" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität Koblenz, Institut für Integrierte Naturwissenschaften, Abteilung Biologie.Excessive nutrient input largely impacts community structure and functioning of stream ecosystems in Central Europe (eutrophication). Within this project, we aim to evaluate the eutrophication potential of stream ecosystems. As a first step to achieve this aim, main control mechanisms influencing stream eutrophication have to be identified. We will analyze the impact of soil nutritional status (especially phosphorus), soil storage capacity, and soil nutrient release as well as land use on periphyton-grazer interaction. Therefore, we will study the periphyton-grazer interaction in the running water of 4 small catchments that differ with respect to their nutritional status, speciation and release at a forest site and an pasture site. In the field survey we will study (1) The input of macro nutrients (P and N), (2) community structure and biomass of periphyton and grazers, (3) emergence and (4) complexity of the food web and compare the results among the catchments. The periphyton-grazer interaction along nutrient gradients will be studied in more detail using laboratory flumes. By the use of geostatistical and remote sensing techniques we will interpolate macro nutrient input, -speciation and seasonality for the different catchments and link this information to periphyton quantity and quality as well as to periphyton-grazer interaction.
Das Projekt "Steuerung benthischer Algenbiomasse durch Weidegänger: Die Rolle der Nahrungsqualität auf unterschiedlichen räumlichen Skalen" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Universität zu Köln, Biowissenschaftliches Zentrum, Zoologisches Institut, Aquatische chemische Ökologie.In Nahrungsnetzen kontrollieren sowohl bottom-up (Ressourcen) als auch top-down Faktoren (Fraß durch höhere trophische Ebenen) die Biomasse intermediärer Stufen wie z. B. benthischer Algen (Periphyton). Die Wichtigkeit beider Mechanismen konnte gezeigt werden; allerdings scheint die Stärke der top-down Kontrolle in verschiedenen natürlichen Systemen stark zu variieren und die Faktoren, welche die Stärke der top-down Kontrolle bestimmen, sind bisher nur unzureichend verstanden. Die zentrale Hypothese dieses Projekts ist, dass die Stärke der top-down Kontrolle durch die Nahrungsqualität der Algen bestimmt wird, die ihrerseits durch die Allokation essentieller Ressourcen (wie Licht und Nährstoffe) beeinflusst wird. Insbesondere in räumlich gegliederten Gemeinschaften wie Periphyton zeigt die Nahrungsqualität eine große räumliche Heterogenität. Zusammen mit davon abhängigen dynamischen Verhaltensanpassungen der Herbivoren ist dies vermutlich besonders wichtig für die Kontrolle der Biomasseentwicklung des Periphytons, wenngleich diese Faktoren bisher nicht ausreichend untersucht wurden. In diesem Projekt untersuchen wir diese Hypothese auf verschiedenen Skalen und Komplexitätsstufen, sowohl in hochkontrollierten Laborexperimenten, als auch in freilandnahen Mesokosmosexperimenten. Dies umfasst die lokale, homogene Patchgröße, die komplexere Multi-Patch-Ebene mit räumlicher Heterogenität und der Möglichkeit zur Futterwahl für die Herbivoren bis hin zu hochkomplexen Szenarien unter Berücksichtigung von Wachstum und Migrationsverhalten der Herbivoren in Mesokosmosexperimenten. Auf diesen Komplexitätsstufen wird die Ressourcenverfügbarkeit (des limitierenden Nährstoffs P und Lichtenergie) experimentell manipuliert und die Kontrolle der Periphytonbiomasse durch Herbivorie auf zwei Wegen quantifiziert: a) als Biomasseflux zwischen Algen und Herbivoren und b) als Reduktion der Periphytonbiomasse durch Weidegänger im Vergleich zu konsumentenfreien Kontrollansätzen. Insgesamt wird dieses Projekt zeigen, welche Mechanismen die Stärke der top-down Kontrolle auf das Periphyton regulieren und wird dazu beitragen, die Kontrolle der Eutrophierung natürlicher Oberflächengewässer besser zu verstehen.
Das Projekt "Abrupte Veränderungen von Süßwasserökosystemen unter Einwirkung von multiplen Stressoren wie steigenden Temperaturen, Nährstoffen und Pestiziden" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.Flache Süßwasser-Lebensräume bieten wichtige Ökosystem-Funktionen, sind aber von multiplen Stressoren bedroht. Während die Reaktion auf den globalen Klimawandel wahrscheinlich eher graduell ist, sind abrupte Veränderungen möglich, wenn kritische Schwellenwerte durch zusätzliche Effekte lokaler Stressoren überschritten werden. Die Analyse dieser Effekte ist komplex, da Stressoren additiv, synergistisch oder antagonistisch wirken können. CLIMSHIFT zielt auf ein mechanistisches Verständnis von Stressor-Interaktionen, die auf flache aquatische Ökosysteme wirken. Diese sind aufgrund ihrer hohen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisse, der großen Ufer-Grenzfläche und der Grundwasser-Konnektivität besonders anfällig für Klimaerwärmung und Stoffeinträge aus landwirtschaftlichen Einzugsgebieten. Die komplexen Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Primärproduzenten sowie assoziierten Konsumenten führen zum Auftreten stabiler Regime, und multiple Stressoren können nichtlineare Übergänge zwischen diesen Regimen auslösen, mit weitreichenden Folgen für entscheidende Ökosystemprozesse und -funktionen. Unsere Haupthypothese ist, dass erhöhte Temperaturen die negativen Auswirkungen der landwirtschaftlichen Stoffeinträge, die Nitrat, organische Pestizide und Kupfer enthalten, verstärken. Submerse Makrophyten, Periphyton und Phytoplankton als Primärproduzenten werden kombiniert mit Schnecken, die Periphyton und Pflanzen fressen, sowie benthischen und pelagischen Phytoplankton-Filtriern, Dreissena und Daphnien. Wir testen unterschiedliche Expositionsszenarien auf zwei räumlichen Skalen, Mikrokosmen im Labor und Mesokosmen im Freiland, um Effekte auf individueller, gemeinschaftlicher und ökosystemarer Ebene zu verstehen. Während des gesamten Projekts werden die Experimente durch Modellierungen ergänzt, um kritische Schwellwerte zu simulieren und Stress-Interaktionen vorherzusagen. Die Modellentwicklung wird in Zusammenarbeit mit allen Arbeitspaketen durchgeführt, um empirische Ergebnisse zu integrieren, unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen zu verknüpfen und Ergebnisse zu extrapolieren. Wir erwarten, dass kombinierte Stressoren zu plötzlichen Verschiebungen der Gemeinschaftsstruktur führen. Submerse Makrophyten werden voraussichtlich durch Phytoplankton oder benthische Algen ersetzt, mit Konsequenzen für wichtige Ökosystemfunktionen. Die Stärke unseres Antrages liegt darin, dass ökotoxikologische Stressindikatoren der Organismen wie Wachstum und Biomarker mit funktionalen Gemeinschafts-/Ökosystemansätzen kombiniert werden, die den Metabolismus und die Dynamik des Ökosystems betrachten. Das kombinierte Know-how von 5 Laboren mit komplementärem Fachwissen und allen notwendigen Einrichtungen wird die spezifische Projektfähigkeit sicherstellen. Unsere Ergebnisse sollen dazu beitragen, safe operating spaces/sichere Handlungsräume für eine nachhaltige Landwirtschaft und das Management von flachen aquatischen Ökosystemen in einer sich verändernden Welt zu definieren.
Background Several large-scale studies revealed impacts and risks for aquatic communities of small rural lakes and streams due to pesticides in agricultural landscapes. It appears that pesticide risk assessment based on single products does not offer sufficient protection for non-target organisms, which are exposed repeatedly to pesticide mixtures in the environment. Therefore, a comprehensive stream mesocosm study was conducted in order to investigate the potential effects of a realistic spraying sequence for conventional orchard farmed apples on a stream community using pesticides at their regulatory acceptable concentrations (RACs). Eight 74-m-long stream mesocosms were established with water, sand, sediment, macrophytes, plankton and benthic macroinvertebrates. In total, nine fungicidal, four herbicidal and four insecticidal pesticides were applied in four of the eight stream mesocosms on 19 spraying event days in the period from April to July while the remaining four stream mesocosms served as controls. The community composition, the abundance of benthos, periphyton and macrophytes, the emergence of insects, physico-chemical water parameters, and drift measurements of aquatic invertebrates were measured. Results The pesticide spraying sequence induced significant effects on invertebrates, periphyton, and macrophytes as well as on the water ion composition especially in the second half of the experiment. It was not possible to relate the observed effects on the community to specific pesticides applied at certain time points and their associated toxic pressure using the toxic unit approach. The most striking result was the statistically significant increase in variation of population response parameters of some taxa in the treated mesocosms compared to the controls. This inter-individual variation can be seen as a general disturbance measure for the ecosystem. Conclusions The pesticide spraying sequence simulated by using RAC values had notable effects on the aquatic stream community in the conducted mesocosm study. The results indicate that the current risk assessment for pesticides may not ensure a sufficient level of protection to the field communities facing multiple pesticide entries due to spraying sequences and other combined stress. Hence, there is still room for improvement regarding the prospective risk assessment of pesticides to further reduce negative effects on the environment. © The Author(s) 2023
The antibacterial agent triclosan (TCS) is added to many daily-used consumer products and can therefore reach the aquatic environment via treated wastewater and potentially harm aquatic ecosystems. A 120 days pond mesocosm study was conducted in order to investigate the fate of TCS in water and sediment, its bioaccumulative potential in different biota as well as the effects of TCS and its main transformation product methyl-triclosan (M-TCS) on plankton, periphyton, macrophytes, and benthos communities. TCS was dosed once each in six pond mesocosms (nominal concentrations: 0.12, 0.6, 3.5, 21, 130 and 778 (micro)g/L TCS, respectively) while two ponds served as controls. A concentration-dependent increase in the DT50 values from 5.0 to 15.0 and 7.5 to 16.3 days was observed for TCS in water and the whole pond system (water, sediment, biota), respectively. Consequently, the substance should be categorized as non-persistent. For TCS, the bioaccumulation factors (non steady-state conditions, BAFnssc) in Lymnaea stagnalis, Myriophyllum spicatum and periphyton were below the critical limit of 2000, above which a substance is classified as bioaccumulative. In contrast, a BAFnssc value of >10,000 was found for M-TCS in L. stagnalis, denoting that M-TCS definitely falls under this classification. Although strong effects on freshwater communities could only be observed in the highest TCS treatments, some periphyton species, such as Oedogonium spp., reacted very sensitive to TCS with an EC50 (time weighted average, 28 d) of 0.3 (micro)g/L TCS. Considering the high bioaccumulative potential of M-TCS in combination with the observed effects of TCS at low doses suggests that the use of TCS, and therefore its release into the environment, should cease. © 2021 The Authors
Das Projekt "Plastik - Verbundprojekt MikroPlaTaS: Mikroplastik in Talsperren und Staubereichen: Sedimentation, Verbreitung, Wirkung, Teilprojekt 6" wird/wurde gefördert durch: Bundesministerium für Bildung und Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Institut für Gewässerschutz - MESOCOSM GmbH.In diesem Teilprojekt wird der Einfluss von Mikroplastik auf Ökosystemebene in aquatischen Halbfreiland-Modellökosystemen, sogenannten Mesokosmen, untersucht. Durch die Analyse der verschiedenen für Talsperren und Stauseen ökologisch relevanten Gruppen wie Phytoplankton (frei schwebende Algen), Periphyton (Aufwuchsalgen), Makrophyten (größere Wasserpflanzen), Zooplankton (kleine im Freiwasser schwebende Tierchen) und Zoobenthos (am Gewässergrund lebende wirbellose Tiere) können Aussagen getroffen werden, welchen Einfluss Mikroplastik auf das Nahrungsnetz und auf bestimmte Ökosystemfunktionen haben kann und welche Konzentrationen als kritisch zu betrachten sind. Ziel der Untersuchungen ist es Risiken durch Mikroplastik in Stauseen und Talsperren auf das Ökosystem zu evaluieren, besonders empfindliche Gruppen/Taxa zu identifizieren und ggf. Maßnahmenempfehlungen zur Verringerung des Risikos zu entwickeln. Die Mesokosmen-Experimente werden im zweiten Projektjahr durchgeführt (Mesocosm), wenn der oder die geeigneten Partikeltypen (Material, Größe) in vorherigen Arbeitspaketen identifiziert sind. Dies wird sich auf Basis von Informationen aus AP1 (Vorkommen und Relevanz in natürlichen Systemen) und AP5.1 (Toxizität, Aufnahme) ergeben. Die Experimente sollen in der Vegetationsperiode (April bis Oktober) über einen Zeitraum von mehreren Monaten durchgeführt werden. Ziel der Unter-suchungsreihe ist es die ökosystemaren Zusammenhänge, die durch eine Kontamination mit den Plastikpartikeln entstehen können, in dem Modellökosystem abzubilden. Hierbei sollen unterschiedliche Expositionsszenarien simuliert werden. Die einzelnen Endpunkte werden in Abstimmung und in Kooperation mit den Partnerinstituten ausgewertet. Folgende Parameter werden untersucht: 1. Zooplankton; 2. Makrofauna; 3. Meiofauna; 4. Mikrofauna; 5. Biofilm; 6. Phytoplankton; 7. Makrophyten; 8. Physiko-chemische Parameter.
Das Projekt "Mismatch between periphyton and macrophyte development in spring: crucial for submerged macrophyte recolonization in eutrophic shallow lakes?" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Forschungsverbund Berlin, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei.Submerged macrophytes stabilize the clear water regime in shallow lakes, but were often completely lost during eutrophication resulting in a shift to the turbid, phytoplankton-dominated regime. Re-colonization of submerged macrophytes often failed after reoligotrophication of shallow lakes despite an increased light availability in spring. Shading by periphyton is supposed to be one of the reasons. Periphyton biomass in eutrophic lakes has been suggested to be potentially controlled by a cascading effect of fish predation on periphyton-grazing invertebrates. Direct experimental evidence of this top-down control of periphyton and its relevance for submerged macrophyte re-colonization, however, is still lacking. We plan a combination of field and laboratory experiments and modeling to unravel the role of periphyton shading for the development of submerged macrophytes as a base for sustainable management of shallow eutrophic lakes. The focus is on in situ evidence of topdown control of periphyton by a fish-invertebrates-cascade, the shading impact during early stages of macrophyte development and the impact of timing of the clear water phase and tuber sprouting in spring for a mismatch between periphyton and macrophyte growth.
Das Projekt "Lead bioavailability and effects to periphyton" wird/wurde gefördert durch: Schweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen Forschung. Es wird/wurde ausgeführt durch: Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz.Toxic metals such as lead and cadmium may be present in natural waters at elevated concentrations above the natural background, due to inputs from wastewater, industrial and mining effluents. Lead has been distributed in the environment for many years because of its use as gasoline additive and is considered as a global pollutant which is detected even in remote areas. Accumulation of lead in aquatic organisms and effects of elevated lead concentrations on those are yet poorly understood. Interactions of lead with algae and with periphyton, the natural algae community growing on solid substrates, will be examined under the complex conditions of natural waters. The aims of the present project are to examine bioavailability and effects of lead to algae and periphyton under natural freshwater conditions, in particular to better understand how its distribution in periphyton and its intracellular speciation in algae influence effects on algae and on the periphyton community. The major questions to be answered are: - How is lead bound and distributed in periphyton? What is the role of the embedding extracellular matrix in binding lead? - What is the intracellular speciation of lead in algae, as determined by X-ray absorption spectroscopy (XAS) ? What does this speciation imply with respect to toxic effects and detoxification of Pb in algal cells ? - Which are the toxic effects of lead on periphyton, with respect to photosynthesis, community structure and tolerance? These studies will lead to a better understanding of the ecotoxicological effects of lead and possibly of other metals.
Das Projekt "Top-down und bottom-up Steuerung benthischer Weidegänger als Schlüsselarten bei der Biomanipulation in Fließgewässern" wird/wurde gefördert durch: Deutsche Forschungsgemeinschaft. Es wird/wurde ausgeführt durch: Technische Universität Dresden, Fachrichtung Hydrowissenschaften, Institut für Hydrobiologie.Es werden die Interaktionen zwischen Weidegängern und Periphyton in kleinen Fließgewässern untersucht. Es soll die Hypothese geprüft werden, ob herbivore Eintagsfliegenlarven im Nahrungsnetz kleiner Fließgewässer Schlüsselarten sind und ihre Leistung (Konsumtion des Biofilms) für die Eutrophierungssteuerung mittels Ökotechnologie genutzt werden kann. Der top-down Einfluss auf die Weidegänger wird in einem Freilandexperiment an zwei Bächen mit unterschiedlichem Räuberdruck bestimmt. Zusätzlich wird in einem Freiland-Mesokosmosexperiment die optimale Dichte der Weidegänger ermittelt, die zu der erwünschten Reduktion des Periphytons im Frühjahr notwendig ist. Die Effekte von Pestiziden auf die Weidegänger werden in Labor-Mesokosmosexperimenten untersucht. Ihrer Wirkung nach haben Insektizide einen top-down Effekt auf die Weidegänger während Herbizide die Quantität und/oder Qualität des Periphytons innerhalb des Biofilms beeinflussen. Folglich kann der Effekt der Herbizide als indirekt und bottom-up charakterisiert werden. Mit der Kombination dieser Experimente sollen die entscheidenden Faktoren identifiziert werden, die die Dichte der Weidegänger beeinflussen bzw. einen nachteiligen Effekt auf deren Aktivität und Entwicklung haben. Diese Erkenntnisse könnten eine Grundlage zur Reduzierung der durch Fließgewässereutrophierung hervorgerufenen biogenen Verdichtung der Fließgewässersohle darstellen.
| Origin | Count |
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| Bund | 21 |
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