Ethik; Hund / Katze; Verhaltenstherapie; Heimtiere; Fische

The prey consumption by benthivorous fish predators can have profound top-down effects in stream food webs. To analyse this effects in small temperate stream ecosystems, a long-term field experiment was conducted in two streams in South-eastern Germany, Gauernitzbach and Tännichtgrundbach, from 2004 to 2011. The densities of two small-bodied benthivorous fish species, gudgeon (Gobio gobio) and stone loach (Barbatula barbatula), were manipulated following a Before-After-Control-Impact design. The top predator regime affected the benthic community composition of the streams mainly in pools, whereas the total benthic invertebrate biomass was not affected in any mesohabitat. The present work describes a causal analysis of the observed food web effects using additional field analyses and laboratory experiments, with a special focus on the habitat use and foraging behaviour of the fish as top predators. The probably most important of the analysed mechanisms was mesohabitat-specific predation by the fish. Three 24-h field video surveys combined with benthic invertebrate sampling showed that constraints in habitat use, especially for gudgeon, induced a differential predator-prey habitat overlap which resulted in a higher predation risk for the invertebrate prey in pools than in riffles. Another important mechanism was selective predation of both fish species. Their prey selectivity was largely explained by a small number of prey variables being connected to the partly non-visual foraging mode of these benthic predators. Besides the traits body size and feeding type, long-term mean abundance played a central role, small and highly abundant invertebrates, grazers and sediment feeders being preferred by gudgeon and stone loach. The preference for small and abundant prey taxa (chironomids) exceeded purely opportunistic feeding and probably facilitated resource partitioning between the two fish species having very similar diets. In addition to active selectivity, different predator avoidance strategies of the invertebrates analysed in laboratory experiments explained the passive selectivity of the fish predators for certain prey taxa in the streams. This could be shown for two abundant taxa being consumed by the fish predators in very different quantities, Gammarus pulex and Hydropsyche instabilis. These three mechanisms, although probably interacting with several other factors, could explain a large part of the effects the top-down food web manipulation had on the benthic community, especially the observed high degree of mesohabitat and species specificity. Confirming this, quantitative characteristics of predation food webs, for instance the importance of intraguild predation, differed markedly between pool and riffle mesohabitats. From the results of this study it can be concluded that the benthivorous fish affected benthic community structure mainly by mesohabitat-specific and selective predation. A manipulation of this (native) top predator type therefore will probably have such rather subtle but not catastrophic consequences in ecosystems with a high biotic diversity and a rich natural habitat structure and connectivity.

Biomanipulation im Sinne einer top-down Steuerung des Nahrungsnetzes wurde in Standgewässern intensiv erforscht und wird als Mittel zur Verbesserung der Wasserqualität bzw. Verringerung der Eutrophierungserscheinungen eingesetzt. Ebenso könnte die Idee der Biomanipulation genutzt werden, um die Eutrophierung in kleinen Fließgewässern zu verringern. Eine Förderung benthischer herbivorer Schlüsselorganismen (z.B. Eintagsfliegenlarven) durch die Reduzierung des Fischfraßdruckes könnte helfen, Algenmassenentwicklungen zu vermeiden. Studien zur Biomanipulation von Nahrungsnetzen in Standgewässern zeigten allerdings eine zunehmende Entwicklung von planktischen invertebraten Räubern bei Abwesenheit planktivorer Fische. Die Bedeutung des Fraßdruckes invertebrater Räuber in fischfreien Fließgewässernahrungsnetzen ist dagegen noch unbekannt. Aufgrund von letalen und subletalen Fischeffekten könnte die Konsumtion räuberischer Invertebraten bei Fischabwesenheit so stark gefördert werden, dass das Ziel der Biomanipulation verfehlt wird. Invertebrate Räuber haben insgesamt einen relativ hohen Anteil an der Biomasse der Benthosgemeinschaft in Fließgewässernahrungsnetzen. Sie könnten somit potentiell einen ähnlichen Fraßdruck wie vertebrate Räuber (z.B. benthivore Fische) auf die unteren trophischen Ebenen ausüben. Auch der Anteil der Omnivorie ist in Fließgewässernahrungsnetzen hoch. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Bedeutung invertebrater Prädation im Nahrungsnetz eines kleinen Fließgewässers (Gauernitzbach) unter Berücksichtigung der obligaten Räuber sowie des räuberischen Potentials Omnivorer abzuschätzen. Außerdem wurde der Einfluss benthivorer Fische auf die Populationsentwicklung und das Ernährungsverhalten der wichtigsten invertebraten Räuber und Omnivoren untersucht. Dazu wurde ein Bachabschnitt, der mit benthivoren Fischen (Gobio gobio, Barbatula barbatula) besetzt war, mit einem fischfreien Abschnitt über zwei Jahre verglichen. Nach der Identifizierung wichtiger Räuber- und Omnivorenarten anhand ihrer Biomasse und ihrer trophischen Positionen mittels Isotopenanalyse wurde ihr Gesamtfraßdruck abgeschätzt. Invertebrate Prädatoren im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches waren Rhyacophila fasciata und Plectrocnemia conspersa (Trichoptera), Isoperla grammatica (Plecoptera) sowie Dugesia gonocephala (Turbellaria). Wichtige Omnivore aufgrund ihrer hohen Biomassen waren Gammarus pulex (Amphipoda) und Hydropsyche spp. (Trichoptera). Anhand eines Mischungsmodells (ISOSOURCE), das auf der Basis der stabilen Isotopensignaturen d13C und d15N die einzelnen Ressourcenanteile einer gemischten Signatur berechnet, konnte das ausgeprägte räuberische Potential der Omnivoren gezeigt werden, da sie einen hohen tierischen Anteil in der Nahrung aufwiesen (20-90 %). Im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches waren Omnivore als Räuber damit ebenso bedeutsam wie obligat räuberische Invertebrate. Der Gesamtfraßdruck der invertebraten Räuber und Omnivoren auf die Beuteorganismen (bis 16 g TM m-2 a-1) in der Fischstrecke war höher als der Fraßdruck der benthivoren Fische (~3 g TM m-2 a-1). Dieser Unterschied lag hauptsächlich in höheren täglichen Konsumtionsraten bei ähnlich hohen Biomassen der Invertebraten begründet. Durch die Analyse der stabilen Isotope von Kohlenstoff und Stickstoff konnten die trophischen Beziehungen im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches identifiziert werden. Dabei stellten allochthone Kohlenstoffquellen im Frühjahr und Herbst die bedeutendste Ressource für die Primärkonsumenten dar, während autochthone Ressourcen nur im Frühjahr für wenige Herbivore relevant waren. Dies spiegelte sich ebenso in der Nahrung der Omnivoren wider, die neben Organismen hauptsächlich Detritus nutzten. Ebenso zeigten die invertebraten Räuber eine deutliche Abhängigkeit vom allochthonen Kohlenstoff über die Nutzung der Primärkonsumenten. Letale Effekte der Fische auf die räuberischen und omnivoren Populationen im Gauernitzbach fanden hauptsächlich in Abhängigkeit von den bewohnten Habitaten statt. Die Pool-Arten (P. conspersa, D. gonocephala, G. pulex) entwickelten geringere Biomassen in der Fischstrecke, während die Biomassen riffle-bewohnender Invertebraten (R. fasciata, I. grammatica, Hydropsyche spp.) nicht deutlich reduziert wurden. Dabei waren allerdings meist hohe Biomassen in der Fischstrecke weniger stark ausgeprägt als in der fischfreien Strecke. Die Adulten der untersuchten Arten wurden oft stärker letal beeinflusst als die Juvenilstadien. So war die Emergenzproduktion der räuberischen Köcherfliegen und die Abundanz großer und eiertragender Weibchen von G. pulex in der Fischstrecke deutlich verringert. Subletale Effekte der Fische traten im Gauernitzbach in Abhängigkeit von den Ernährungstypen auf. Während die adulten räuberischen Köcherfliegenarten R. fasciata und P. conspersa keine negative Beeinflussung der Fitness und Größe zeigten, emergierte die omnivore Köcherfliege H. instabilis in der Fischstrecke kleiner als in der fischfreien. Außerdem unterschieden sich die Antworten der omnivoren Arten vermutlich aufgrund ihrer unterschiedlichen Lebenszyklen. G. pulex zeigte als ausschließlich aquatisch lebende Art keine subletalen Kosten (unveränderte Fitness) bei Fischanwesenheit wie dies für die omnivore merolimnische Insektenart H. instabilis beobachtet wurde. Die mittlere Fitness der Populationen (gemessen an der Eiproduktion pro Zeit- und Flächeneinheit) war für alle untersuchten invertebraten Räuber und Omnivoren bei Fischanwesenheit deutlich geringer als in der fischfreien Strecke. Für die Räuber (R. fasciata, P. conspersa) und G. pulex waren vermutlich letale Fischeffekte für den geringen Reproduktionserfolg verantwortlich. Dagegen wurde die Fitness der Population von H. instabilis durch die Kombination aus der geringeren individuellen Körpergröße (subletal) und den schwachen letalen Effekten auf die Emergenz reduziert. Der Einfluss der Fische auf die räuberischen Larven von R. fasciata und P. conspersa resultierte in einem Wechsel der Beutezusammensetzung, nicht in der Reduzierung der täglichen Fraßaktivität. Dies war vermutlich auf eine Aktivitätsänderung des Räubers R. fasciata bzw. auf die veränderte Beuteverfügbarkeit für P. conspersa unter Fischeinfluss zurückzuführen. Eine grundsätzliche Verringerung der Fraßaktivität oder der tierischen Anteile in der Nahrung der omnivoren Arten unter dem Einfluss benthivorer Fische wurde nicht festgestellt. Dagegen änderten sich die Relationen der Ressourcen Omnivorer zueinander, so konnte in der fischfreien Strecke eine flexiblere Ressourcennutzung nachgewiesen werden. Die jährliche Gesamtkonsumtion der räuberischen und omnivoren Invertebraten wurde durch die Anwesenheit der benthivoren Fische um 20-50 % reduziert, wofür hauptsächlich fischinduzierte Biomasseänderungen verantwortlich waren. In der fischfreien Strecke konnte dagegen die erhöhte Konsumtion der Invertebraten den fehlenden Fischfraßdruck mehr als kompensieren. Allerdings änderte sich die beutespezifische Konsumtion der Räuber in der fischfreien Strecke durch den verhaltensinduzierten Wechsel in der Beutezusammensetzung. Damit fand ein erhöhter Fraßdruck auf detritusfressende Arten (z.B. Diptera) statt, während die vermuteten Schlüsselarten einer potentiellen Biomanipulation (grazende Eintagsfliegen) in der fischfreien Strecke relativ unbeeinflusst blieben. Da die invertebrate Prädation in Fließgewässern sehr bedeutend sein kann, ist Biomanipulation nur unter Berücksichtigung aller Populationen räuberischer Invertebraten möglich. Nur durch Einstellung einer optimalen (relativ hohen) Biomasse geeigneter benthivorer Fischarten kann eine ausreichende Hemmung der invertebraten Räuber erreicht werden, so dass grazende Arten indirekt profitieren. / Biomanipulation (top-down control of the food webs) in lakes was intensively studied and can today be regarded as an important tool for improvement of the water quality and eutrophication. Similarly, the idea of biomanipulation can be used to reduce eutrophication phenomena in streams. The enhancement of benthic herbivorous key species (e.g. mayflies) by reduction of fish predation pressure could prevent exploding benthic algae biomass. Studies dealing with trophic cascades in lakes suggested that biomass of planktic invertebrate predators is increasing in the absence of planktivorous fish. But until now the importance of invertebrate predation pressure in fishless stream food webs is hardly known. Due to lethal and sublethal fish effects the consumption of predatory invertebrates could be enhanced by the absence of fish to such an extent that biomanipulation could be off target. In general, the proportion of invertebrate predators to the biomass of the benthic community in stream food webs is relatively high. Therefore, invertebrate predation on benthic prey can be as important as vertebrate predation (e.g. by benthivorous fish). Furthermore, omnivory occurs frequently in streams. Therefore, the aim of this thesis was to assess the importance of invertebrate predation in a food web of a small stream (Gauernitzbach) including the obligatory predators as well as the predatory potential of omnivores. Furthermore, the impact of benthivorous fish on population dynamics and feeding behaviour of the most important predators and omnivores was studied. Therefore, a reach stocked with benthivorous fish (Gobio gobio, Barbatula barbatula) was compared with an upstream fishless reach over a two-year period. After identification of important predators and omnivores based on their biomass and trophic position by stable isotope analyses their total consumption was estimated. Rhyacophila fasciata and Plectrocnemia conspersa (Trichoptera), Isoperla grammatica (Plecoptera) as well as Dugesia gonocephala (Turbellaria) were the invertebrate predators in the food web of Gauernitzbach. Because of their high biomasses the most important omnivores were Gammarus pulex (Amphipoda) and Hydropsyche spp. (Trichoptera). Using a mixing model (ISOSOURCE) that estimates the proportions of single resources on a mixed signature on the basis of the stable 13C and 15N isotopes, the predatory potential of both omnivores was pronounced by a high animal food proportion (20-90%). In this stream food web the predation impact of omnivores was comparable to this of obligatory predacous invertebrates. The total invertebrate predation pressure (up to 16 g TM m-2 a-1) in the fish reach was higher than the vertebrate predation pressure (~3 g TM m-2 a-1) mainly caused by the higher daily consumption rates and similar biomass compared to fish. Using stable isotope analyses of carbon and nitrogen the trophic pathways in the food web of Gauernitzbach could be identified. The most important resources for primary consumers in spring and autumn were allochthonous carbon sources. Autochtnonous carbon sources were only utilized by a few herbivores in spring. This was also reflected in the food of omnivores which assimilated mainly detritus beside animal material. Similarly, the predators depended distinctly on the allochthonous pathway by feeding primary consumers. Lethal fish effects on the predatory and omnivorous invertebrate populations were mainly depended on their preferred habitats. Pool-dwelling species (P. conspersa, D. gonocephala, G. pulex) showed decreased biomass in the presence of fish. Contrary, the biomass of riffle-dwelling invertebrates (R. fasciata, I. grammatica, Hydropsyche spp.) was not significantly reduced in the fish reach. Thereby, the highest biomass values in the fish reach could not reach the same level as in the fishless reach. Adults of the investigated species were influenced more lethal than the young stages. Hence, the emergence production of the predatory caddisflies and the abundance of the biggest and gravid females of G. pulex were reduced in the fish reach. Sublethal fish effects existed in dependence on the feeding groups of the invertebrates in Gauernitzbach. Whereas the adult predatory caddisflies R. fasciata and P. conspersa did not show disadvantages in fitness and size, the omnivorous caddisfly H. instabilis emerged with smaller size in the fish reach than in the fishless reach. Different responses of both omnivorous species were observed because of their different life cycles. The exclusively aquatic living G. pulex was not influenced sublethal by fish as the merolimnic insect species H. instabilis. The average fitness of population (measured as egg production per unit time and space) of the studied invertebrate predators and omnivores was distinctly reduced in the fish reach compared to the fishless reach. Probably, lethal fish effects were mainly responsible for the low reproductive success of the predatory species (R. fasciata, P. conspersa) and G. pulex. In contrast, the reduction of population fitness of H. instabilis was caused by the reduced individual adult size (sublethal effect) in combination with the weak lethal effect on emergence. The impact of fish on the feeding behaviour of the predatory larvae of R. fasciata and P. conspersa resulted in a switched prey composition, whereas a reduction in the daily feeding activity was not observed. That was supposed because of changes in the activity pattern by the predator R. fasciata or the changed prey availability for P. conspersa in the fish reach. A general reduction in feeding activity or animal food proportion of the omnivores was not assessed in the presence of fish. In contrast, the relations between the resources switched to a more variable utilisation in the fishless reach. The annual total consumption of invertebrate predators and omnivores was decreased by 20-50% in the fish reach, mainly caused by fish induced biomass reduction. The missing fish consumption could be at least balanced by higher invertebrate consumption in the fishless reach. Contrary, the prey specific consumption of invertebrate predators changed by behavioural-induced switch in the prey composition between the stream reaches. Therefore, a higher predation pressure on detritus feeding species (e.g Diptera) was found in the fishless reach, but not on the supposed key species of the potential biomanipulation (e.g. grazing mayflies). Due to the high importance of invertebrate predation in stream food webs, the aim of biomanipulation can only be reached by considering the populations of predatory invertebrates. Controlling the biomass of suitable benthivorous fish to an optimum (relatively high) level could sufficiently reduce the impact of invertebrate predators leading to an indirect enhancement of grazing species.

The ultimate aim of this study is to better understand the relevance of weak electricity in the adaptive radiation of the African mormyrid fish. The chosen model taxon, the genus Campylomormyrus, exhibits a wide diversity of electric organ discharge (EOD) waveform types. Their EOD is age, sex, and species specific and is an important character for discriminating among species that are otherwise cryptic. After having established a complementary set of molecular markers, I examined the radiation of Campylomormyrus by a combined approach of molecular data (sequence data from the mitochondrial cytochrome b and the nuclear S7 ribosomal protein gene, as well as 18 microsatellite loci, especially developed for the genus Campylomormyrus), observation of ontogeny and diversification of EOD waveform, and morphometric analysis of relevant morphological traits. I built up the first convincing phylogenetic hypothesis for the genus Campylomormyrus. Taking advantage of microsatellite data, the identified phylogenetic clades proved to be reproductively isolated biological species. This way I detected at least six species occurring in sympatry near Brazzaville/Kinshasa (Congo Basin). By combining molecular data and EOD analyses, I could show that there are three cryptic species, characterised by their own adult EOD types, hidden under a common juvenile EOD form. In addition, I confirmed that adult male EOD is species-specific and is more different among closely related species than among more distantly related ones. This result and the observation that the EOD changes with maturity suggest its function as a reproductive isolation mechanism. As a result of my morphometric shape analysis, I could assign species types to the identified reproductively isolated groups to produce a sound taxonomy of the group. Besides this, I could also identify morphological traits relevant for the divergences between the identified species. Among them, the variations I found in the shape of the trunk-like snout, suggest the presence of different trophic specializations; therefore, this trait might have been involved in the ecological radiation of the group. In conclusion, I provided a convincing scenario envisioning an adaptive radiation of weakly electric fish triggered by sexual selection via assortative mating due to differences in EOD characteristics, but caused by a divergent selection of morphological traits correlated with the feeding ecology. / Das übergreifende Ziel dieser Arbeit ist das bessere Verständnis der Bedeutung der schwachen Elektrizität für die adaptive Radiation der Mormyriden Afrikas. Das gewählte Modell-Taxon, die Mormyriden-Gattung Campylomormyrus, zeigt eine große Vielfalt an elektrischen Entladungsformen. Diese Entladungsformen sind alters-, geschlechts-, sowie artspezifisch und ein wichtiges Unterscheidungskriterium von ansonsten kryptischen Arten. Ich untersuchte die Radiation der Gattung Campylomormyrus anhand eines kombinierten Ansatzes aus molekularen Daten (Sequenzdaten des mitochondrialen Cytochrom b Gens und des nukleären S7 ribosomalen Protein-Gens, sowie 18 Mikrosatelliten, speziell von mir entwickelt für die Gattung Campylomormyrus), Beobachtungen der Ontogenie und der Diversifikation der Entladungsform, sowie morphometrische Auswertungen der Gestalt relevanter morphologischer Merkmale. Ich erstellte eine erste phylogenetische Hypothese für die Gattung Campylomormyrus. Durch meine Mikrosatellitendaten, die als unabhängiger Beweis dienten, konnte ich zeigen, dass die identifizierten phylogenetischen Gruppen reproduktiv isolierte biologische Arten sind. Auf diese Weise konnte ich mindesten sechs Arten nachweisen, die in Sympatrie nahe Brazzaville/Kinshasa (Kongo-Becken) vorkommen. Durch die Übereinstimmung von molekularen Daten und Entladungsformen konnte ich drei kryptische Arten unterscheiden, die sich hinter einheitlichen juvenilen Entladungsformen verbergen, sich aber zu verschiedenen adulten Formen entwickelten. Des Weiteren konnte ich zeigen, dass die adulten männlichen Entladungsformen artspezifisch sind und, dass der Unterschied in der Entladungsform zwischen nah verwandten Arten deutlicher ausgeprägt ist als zwischen entfernter verwandten Arten. Dieses Ergebnis und die Beobachtung, dass sich die Entladungsform bei der Geschlechtsreife ändert, weisen darauf hin, dass die Entladungsform als reproduktiver Isolationsmechanismus dient. In einer morphometrischen Gestalt-Analyse verglich ich das Typen-Material der beschriebenen Arten mit den zuvor ermittelten reproduktiv isolierten Gruppen, um auf diese Weise deren Art zu bestimmen. Überdies konnte ich maßgebliche morphologische Unterscheidungsmerkmale identifizieren. Diese äußern sich hauptsächlich in der Gestalt der rüsselartigen Schnauze, könnten daher mit einer trophischen Spezialisierung einhergehen und eine ökologische Artbildung ermöglichen. Zusammenfassend entwickelte ich, in Übereinstimmung mit anderen Untersuchungen und theoretischen Überlegungen, eine plausible Hypothese einer adaptiven Radiation der schwach-elektrischen Fische Afrikas, ausgelöst durch sexuelle Selektion. Diese wirkt durch assortative Verpaarung, basierend auf Charakteristika der elektrischen Entladungsform. Verursacht wird der Prozess der adaptiven Radiation jedoch durch divergierende Selektion morphologischer Merkmale, die in Bezug zur Nahrungsökologie stehen.

The aim of this study is to assess the biological accumulation of pesticide residues in aquatic organisms in Sai Gon - Dong Nai (SG-DN) estuary. Fish and mollusks were collected directly at the Soai Rap and Long Tau estuary of the SG-DN river system, washed and separated for taking the tissue. The organochlorine compounds from the tissue were then extracted and analyzed by gas chromatography system. The results showed that, the concentration of OCPs in Tegillarca granosa, Meretrix lyrata, Margaritifera auricularia and Bostrychus sinensis varied from 6.4 to 59.9 μg/kg, 7.2 to 322 μg/kg, 4.5 to 62.1 μg/kg and 2.9 to 114.3 μg/kg fresh weight, respectively. In general, molluscs species that accumulate more heptachlor, aldrin, endrin or dieldrin tend to accumulate less DDT (dichlorodiphenyltrichloroethane). Endosulfan was the most commonly found in three bivalve mollusks while DDTs (1.5–75.2 μg/kg, averaging 8.7 μg/kg weight) was the most popular OCPs in the fish (Bostrychus sinensis) samples. In DDT group, the p,p’-DDT metabolite accounted for the largest percentage, reaching 50% of total DDTs. In HCH (Hexachlorocyclohexane) group, β-HCH isomer was predominant in almost samples. / Mgr đích ccc nghiên cch này là đánh giá tích lũy sinh hhn ccn thuu trr sâu trong các sinh vvn ssnh dưưh nưưh ttư khu vvu ccu sông Sài Gòn - ĐĐn Nai (SG-DN). Cá và nhuyyu thh đưưy llư trry tiiy iicửa sông Soài RRà và Lòng Tàu thuu hh thhu sông SG-DN, đư-D rư- ss-D và tách llc phhh mô thht. Các hhc chh clo hho cơ sau đó đưưđ tách chii và phân tích bbch hh thhh ssh ký khí. Kết quả nghiên cứu cho thấy, dư lượng OCPs tích tụ trong sò điệp (Tegillarca granosa), ngao (Meretrix lyrata), trai nước ngọt (Margaritifera auricularia) và cá bớp (Bostrychus sinensis) dao động tương ứng từ 6,4 đến 59,9 μg/kg, 7,2 đến 322 μg/kg, 4,5 đến 62,1 μg/kg và 2,9 đến 114,3 μg/kg trọng lượng tươi. Nhìn chung, loài nhuyễn thể nào tích lũy nhiều heptachlor, aldrin, endrin hoăc dieldrin có xu hướng tích lũy ít DDT (Dichlorodiphenyltrichloroethane). Endosunfan là nhóm thuốc được tìm thấy nhiều nhất trong các loài nhuyễn thể nghiên cứu. Ngược lại, nhóm DDT lại phổ biến ở cá Bostrychus sinensis (1.5–75.2 μg/kg, trung bình 8.7 μg/kg trọng lượng). Dạng p.p’-DDT trong nhóm DDT chiếm tỷ lệ cao nhất, tới 50% DDT tổng. Trong khi đó, đồng dạng β-HCH của nhóm HCH (Hexachlorocyclohexane) chiếm đa số trong hầu hết các mẫu.

The prey consumption by benthivorous fish predators can have profound top-down effects in stream food webs. To analyse this effects in small temperate stream ecosystems, a long-term field experiment was conducted in two streams in South-eastern Germany, Gauernitzbach and Tännichtgrundbach, from 2004 to 2011. The densities of two small-bodied benthivorous fish species, gudgeon (Gobio gobio) and stone loach (Barbatula barbatula), were manipulated following a Before-After-Control-Impact design. The top predator regime affected the benthic community composition of the streams mainly in pools, whereas the total benthic invertebrate biomass was not affected in any mesohabitat. The present work describes a causal analysis of the observed food web effects using additional field analyses and laboratory experiments, with a special focus on the habitat use and foraging behaviour of the fish as top predators. The probably most important of the analysed mechanisms was mesohabitat-specific predation by the fish. Three 24-h field video surveys combined with benthic invertebrate sampling showed that constraints in habitat use, especially for gudgeon, induced a differential predator-prey habitat overlap which resulted in a higher predation risk for the invertebrate prey in pools than in riffles. Another important mechanism was selective predation of both fish species. Their prey selectivity was largely explained by a small number of prey variables being connected to the partly non-visual foraging mode of these benthic predators. Besides the traits body size and feeding type, long-term mean abundance played a central role, small and highly abundant invertebrates, grazers and sediment feeders being preferred by gudgeon and stone loach. The preference for small and abundant prey taxa (chironomids) exceeded purely opportunistic feeding and probably facilitated resource partitioning between the two fish species having very similar diets. In addition to active selectivity, different predator avoidance strategies of the invertebrates analysed in laboratory experiments explained the passive selectivity of the fish predators for certain prey taxa in the streams. This could be shown for two abundant taxa being consumed by the fish predators in very different quantities, Gammarus pulex and Hydropsyche instabilis. These three mechanisms, although probably interacting with several other factors, could explain a large part of the effects the top-down food web manipulation had on the benthic community, especially the observed high degree of mesohabitat and species specificity. Confirming this, quantitative characteristics of predation food webs, for instance the importance of intraguild predation, differed markedly between pool and riffle mesohabitats. From the results of this study it can be concluded that the benthivorous fish affected benthic community structure mainly by mesohabitat-specific and selective predation. A manipulation of this (native) top predator type therefore will probably have such rather subtle but not catastrophic consequences in ecosystems with a high biotic diversity and a rich natural habitat structure and connectivity.

Biomanipulation im Sinne einer top-down Steuerung des Nahrungsnetzes wurde in Standgewässern intensiv erforscht und wird als Mittel zur Verbesserung der Wasserqualität bzw. Verringerung der Eutrophierungserscheinungen eingesetzt. Ebenso könnte die Idee der Biomanipulation genutzt werden, um die Eutrophierung in kleinen Fließgewässern zu verringern. Eine Förderung benthischer herbivorer Schlüsselorganismen (z.B. Eintagsfliegenlarven) durch die Reduzierung des Fischfraßdruckes könnte helfen, Algenmassenentwicklungen zu vermeiden. Studien zur Biomanipulation von Nahrungsnetzen in Standgewässern zeigten allerdings eine zunehmende Entwicklung von planktischen invertebraten Räubern bei Abwesenheit planktivorer Fische. Die Bedeutung des Fraßdruckes invertebrater Räuber in fischfreien Fließgewässernahrungsnetzen ist dagegen noch unbekannt. Aufgrund von letalen und subletalen Fischeffekten könnte die Konsumtion räuberischer Invertebraten bei Fischabwesenheit so stark gefördert werden, dass das Ziel der Biomanipulation verfehlt wird. Invertebrate Räuber haben insgesamt einen relativ hohen Anteil an der Biomasse der Benthosgemeinschaft in Fließgewässernahrungsnetzen. Sie könnten somit potentiell einen ähnlichen Fraßdruck wie vertebrate Räuber (z.B. benthivore Fische) auf die unteren trophischen Ebenen ausüben. Auch der Anteil der Omnivorie ist in Fließgewässernahrungsnetzen hoch. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Bedeutung invertebrater Prädation im Nahrungsnetz eines kleinen Fließgewässers (Gauernitzbach) unter Berücksichtigung der obligaten Räuber sowie des räuberischen Potentials Omnivorer abzuschätzen. Außerdem wurde der Einfluss benthivorer Fische auf die Populationsentwicklung und das Ernährungsverhalten der wichtigsten invertebraten Räuber und Omnivoren untersucht. Dazu wurde ein Bachabschnitt, der mit benthivoren Fischen (Gobio gobio, Barbatula barbatula) besetzt war, mit einem fischfreien Abschnitt über zwei Jahre verglichen. Nach der Identifizierung wichtiger Räuber- und Omnivorenarten anhand ihrer Biomasse und ihrer trophischen Positionen mittels Isotopenanalyse wurde ihr Gesamtfraßdruck abgeschätzt. Invertebrate Prädatoren im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches waren Rhyacophila fasciata und Plectrocnemia conspersa (Trichoptera), Isoperla grammatica (Plecoptera) sowie Dugesia gonocephala (Turbellaria). Wichtige Omnivore aufgrund ihrer hohen Biomassen waren Gammarus pulex (Amphipoda) und Hydropsyche spp. (Trichoptera). Anhand eines Mischungsmodells (ISOSOURCE), das auf der Basis der stabilen Isotopensignaturen d13C und d15N die einzelnen Ressourcenanteile einer gemischten Signatur berechnet, konnte das ausgeprägte räuberische Potential der Omnivoren gezeigt werden, da sie einen hohen tierischen Anteil in der Nahrung aufwiesen (20-90 %). Im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches waren Omnivore als Räuber damit ebenso bedeutsam wie obligat räuberische Invertebrate. Der Gesamtfraßdruck der invertebraten Räuber und Omnivoren auf die Beuteorganismen (bis 16 g TM m-2 a-1) in der Fischstrecke war höher als der Fraßdruck der benthivoren Fische (~3 g TM m-2 a-1). Dieser Unterschied lag hauptsächlich in höheren täglichen Konsumtionsraten bei ähnlich hohen Biomassen der Invertebraten begründet. Durch die Analyse der stabilen Isotope von Kohlenstoff und Stickstoff konnten die trophischen Beziehungen im Nahrungsnetz des Gauernitzbaches identifiziert werden. Dabei stellten allochthone Kohlenstoffquellen im Frühjahr und Herbst die bedeutendste Ressource für die Primärkonsumenten dar, während autochthone Ressourcen nur im Frühjahr für wenige Herbivore relevant waren. Dies spiegelte sich ebenso in der Nahrung der Omnivoren wider, die neben Organismen hauptsächlich Detritus nutzten. Ebenso zeigten die invertebraten Räuber eine deutliche Abhängigkeit vom allochthonen Kohlenstoff über die Nutzung der Primärkonsumenten. Letale Effekte der Fische auf die räuberischen und omnivoren Populationen im Gauernitzbach fanden hauptsächlich in Abhängigkeit von den bewohnten Habitaten statt. Die Pool-Arten (P. conspersa, D. gonocephala, G. pulex) entwickelten geringere Biomassen in der Fischstrecke, während die Biomassen riffle-bewohnender Invertebraten (R. fasciata, I. grammatica, Hydropsyche spp.) nicht deutlich reduziert wurden. Dabei waren allerdings meist hohe Biomassen in der Fischstrecke weniger stark ausgeprägt als in der fischfreien Strecke. Die Adulten der untersuchten Arten wurden oft stärker letal beeinflusst als die Juvenilstadien. So war die Emergenzproduktion der räuberischen Köcherfliegen und die Abundanz großer und eiertragender Weibchen von G. pulex in der Fischstrecke deutlich verringert. Subletale Effekte der Fische traten im Gauernitzbach in Abhängigkeit von den Ernährungstypen auf. Während die adulten räuberischen Köcherfliegenarten R. fasciata und P. conspersa keine negative Beeinflussung der Fitness und Größe zeigten, emergierte die omnivore Köcherfliege H. instabilis in der Fischstrecke kleiner als in der fischfreien. Außerdem unterschieden sich die Antworten der omnivoren Arten vermutlich aufgrund ihrer unterschiedlichen Lebenszyklen. G. pulex zeigte als ausschließlich aquatisch lebende Art keine subletalen Kosten (unveränderte Fitness) bei Fischanwesenheit wie dies für die omnivore merolimnische Insektenart H. instabilis beobachtet wurde. Die mittlere Fitness der Populationen (gemessen an der Eiproduktion pro Zeit- und Flächeneinheit) war für alle untersuchten invertebraten Räuber und Omnivoren bei Fischanwesenheit deutlich geringer als in der fischfreien Strecke. Für die Räuber (R. fasciata, P. conspersa) und G. pulex waren vermutlich letale Fischeffekte für den geringen Reproduktionserfolg verantwortlich. Dagegen wurde die Fitness der Population von H. instabilis durch die Kombination aus der geringeren individuellen Körpergröße (subletal) und den schwachen letalen Effekten auf die Emergenz reduziert. Der Einfluss der Fische auf die räuberischen Larven von R. fasciata und P. conspersa resultierte in einem Wechsel der Beutezusammensetzung, nicht in der Reduzierung der täglichen Fraßaktivität. Dies war vermutlich auf eine Aktivitätsänderung des Räubers R. fasciata bzw. auf die veränderte Beuteverfügbarkeit für P. conspersa unter Fischeinfluss zurückzuführen. Eine grundsätzliche Verringerung der Fraßaktivität oder der tierischen Anteile in der Nahrung der omnivoren Arten unter dem Einfluss benthivorer Fische wurde nicht festgestellt. Dagegen änderten sich die Relationen der Ressourcen Omnivorer zueinander, so konnte in der fischfreien Strecke eine flexiblere Ressourcennutzung nachgewiesen werden. Die jährliche Gesamtkonsumtion der räuberischen und omnivoren Invertebraten wurde durch die Anwesenheit der benthivoren Fische um 20-50 % reduziert, wofür hauptsächlich fischinduzierte Biomasseänderungen verantwortlich waren. In der fischfreien Strecke konnte dagegen die erhöhte Konsumtion der Invertebraten den fehlenden Fischfraßdruck mehr als kompensieren. Allerdings änderte sich die beutespezifische Konsumtion der Räuber in der fischfreien Strecke durch den verhaltensinduzierten Wechsel in der Beutezusammensetzung. Damit fand ein erhöhter Fraßdruck auf detritusfressende Arten (z.B. Diptera) statt, während die vermuteten Schlüsselarten einer potentiellen Biomanipulation (grazende Eintagsfliegen) in der fischfreien Strecke relativ unbeeinflusst blieben. Da die invertebrate Prädation in Fließgewässern sehr bedeutend sein kann, ist Biomanipulation nur unter Berücksichtigung aller Populationen räuberischer Invertebraten möglich. Nur durch Einstellung einer optimalen (relativ hohen) Biomasse geeigneter benthivorer Fischarten kann eine ausreichende Hemmung der invertebraten Räuber erreicht werden, so dass grazende Arten indirekt profitieren. / Biomanipulation (top-down control of the food webs) in lakes was intensively studied and can today be regarded as an important tool for improvement of the water quality and eutrophication. Similarly, the idea of biomanipulation can be used to reduce eutrophication phenomena in streams. The enhancement of benthic herbivorous key species (e.g. mayflies) by reduction of fish predation pressure could prevent exploding benthic algae biomass. Studies dealing with trophic cascades in lakes suggested that biomass of planktic invertebrate predators is increasing in the absence of planktivorous fish. But until now the importance of invertebrate predation pressure in fishless stream food webs is hardly known. Due to lethal and sublethal fish effects the consumption of predatory invertebrates could be enhanced by the absence of fish to such an extent that biomanipulation could be off target. In general, the proportion of invertebrate predators to the biomass of the benthic community in stream food webs is relatively high. Therefore, invertebrate predation on benthic prey can be as important as vertebrate predation (e.g. by benthivorous fish). Furthermore, omnivory occurs frequently in streams. Therefore, the aim of this thesis was to assess the importance of invertebrate predation in a food web of a small stream (Gauernitzbach) including the obligatory predators as well as the predatory potential of omnivores. Furthermore, the impact of benthivorous fish on population dynamics and feeding behaviour of the most important predators and omnivores was studied. Therefore, a reach stocked with benthivorous fish (Gobio gobio, Barbatula barbatula) was compared with an upstream fishless reach over a two-year period. After identification of important predators and omnivores based on their biomass and trophic position by stable isotope analyses their total consumption was estimated. Rhyacophila fasciata and Plectrocnemia conspersa (Trichoptera), Isoperla grammatica (Plecoptera) as well as Dugesia gonocephala (Turbellaria) were the invertebrate predators in the food web of Gauernitzbach. Because of their high biomasses the most important omnivores were Gammarus pulex (Amphipoda) and Hydropsyche spp. (Trichoptera). Using a mixing model (ISOSOURCE) that estimates the proportions of single resources on a mixed signature on the basis of the stable 13C and 15N isotopes, the predatory potential of both omnivores was pronounced by a high animal food proportion (20-90%). In this stream food web the predation impact of omnivores was comparable to this of obligatory predacous invertebrates. The total invertebrate predation pressure (up to 16 g TM m-2 a-1) in the fish reach was higher than the vertebrate predation pressure (~3 g TM m-2 a-1) mainly caused by the higher daily consumption rates and similar biomass compared to fish. Using stable isotope analyses of carbon and nitrogen the trophic pathways in the food web of Gauernitzbach could be identified. The most important resources for primary consumers in spring and autumn were allochthonous carbon sources. Autochtnonous carbon sources were only utilized by a few herbivores in spring. This was also reflected in the food of omnivores which assimilated mainly detritus beside animal material. Similarly, the predators depended distinctly on the allochthonous pathway by feeding primary consumers. Lethal fish effects on the predatory and omnivorous invertebrate populations were mainly depended on their preferred habitats. Pool-dwelling species (P. conspersa, D. gonocephala, G. pulex) showed decreased biomass in the presence of fish. Contrary, the biomass of riffle-dwelling invertebrates (R. fasciata, I. grammatica, Hydropsyche spp.) was not significantly reduced in the fish reach. Thereby, the highest biomass values in the fish reach could not reach the same level as in the fishless reach. Adults of the investigated species were influenced more lethal than the young stages. Hence, the emergence production of the predatory caddisflies and the abundance of the biggest and gravid females of G. pulex were reduced in the fish reach. Sublethal fish effects existed in dependence on the feeding groups of the invertebrates in Gauernitzbach. Whereas the adult predatory caddisflies R. fasciata and P. conspersa did not show disadvantages in fitness and size, the omnivorous caddisfly H. instabilis emerged with smaller size in the fish reach than in the fishless reach. Different responses of both omnivorous species were observed because of their different life cycles. The exclusively aquatic living G. pulex was not influenced sublethal by fish as the merolimnic insect species H. instabilis. The average fitness of population (measured as egg production per unit time and space) of the studied invertebrate predators and omnivores was distinctly reduced in the fish reach compared to the fishless reach. Probably, lethal fish effects were mainly responsible for the low reproductive success of the predatory species (R. fasciata, P. conspersa) and G. pulex. In contrast, the reduction of population fitness of H. instabilis was caused by the reduced individual adult size (sublethal effect) in combination with the weak lethal effect on emergence. The impact of fish on the feeding behaviour of the predatory larvae of R. fasciata and P. conspersa resulted in a switched prey composition, whereas a reduction in the daily feeding activity was not observed. That was supposed because of changes in the activity pattern by the predator R. fasciata or the changed prey availability for P. conspersa in the fish reach. A general reduction in feeding activity or animal food proportion of the omnivores was not assessed in the presence of fish. In contrast, the relations between the resources switched to a more variable utilisation in the fishless reach. The annual total consumption of invertebrate predators and omnivores was decreased by 20-50% in the fish reach, mainly caused by fish induced biomass reduction. The missing fish consumption could be at least balanced by higher invertebrate consumption in the fishless reach. Contrary, the prey specific consumption of invertebrate predators changed by behavioural-induced switch in the prey composition between the stream reaches. Therefore, a higher predation pressure on detritus feeding species (e.g Diptera) was found in the fishless reach, but not on the supposed key species of the potential biomanipulation (e.g. grazing mayflies). Due to the high importance of invertebrate predation in stream food webs, the aim of biomanipulation can only be reached by considering the populations of predatory invertebrates. Controlling the biomass of suitable benthivorous fish to an optimum (relatively high) level could sufficiently reduce the impact of invertebrate predators leading to an indirect enhancement of grazing species.

In ihrer stammesgeschichtlichen Entwicklung haben, neben Säugetieren, Vögeln und Insekten, auch Froschlurche ein umfangreiches Repertoire an akustischen Signalen zur Identifizierung arteigener Individuen und anlocken potenzieller Paarungspartner entwickelt. Diese sogenannten Anzeigerufe sind dabei für jede Art einzigartig. Beobachtungen zeigen aber, dass es neben dieser Artspezifität, auch Ähnlichkeiten in den Anzeigerufen zwischen nicht näher verwandten Arten existieren. Es stellt sich daher die Frage woher diese Ähnlichkeiten stammen. Stellen diese Ähnlichkeiten eine Anpassung an die Bedingungen der Lebensräume dar (konvergente Evolution) oder sind sie ein Ergebnis der stammesgeschichtlichen Entwicklung der Arten (divergente Evolution). Zur Klärung dieser Frage habe ich Anzeigerufe von ca. 1500 Arten aus den unterschiedlichsten Lebensräumen unseres Planten gesammelt und ausgewertet. Eine Korrelation der gemessenen akustischen Eigenschaften (z. B. dominante Frequenz) mit der Phylogenie der Amphibien sollte dabei klären, inwieweit die Phylogenie mit diesen akustischen Eigenschaften verknüpft ist. Vergleiche zwischen verschiedenen Kategorien aus Morphologie, Verhalten und Lebensraum in Bezug auf die akustischen Eigenschaften wiederum sollten mögliche Anpassungen der akustischen Eigenschaften herausstellen. Es stellte sich am Ende heraus, dass einige akustische Eigenschaften (z. B. dominante Frequenz) sowohl ein Ergebnis einer divergenten Evolution sind, als auch einer konvergenten Evolution. Zusätzlich war es mir möglich die Anzeigerufe in separate Gilden einzuteilen, die ähnliche strukturellen Eigenschaften aufweisen. Gilden in die Arten unabhängig von ihren verwandtschaftlichen Beziehungen eingeordnet werden können. Ein Werkzeug was Vergleiche zwischen Arten anhand ihrer Akustik vereinfacht und die Möglichkeit gibt zu verstehen wie Arten die Bedingungen ihrer Lebensräume auf ähnliche akustische Weise nutzen. / Beside mammals, birds and insects also anurans developed at their evolutionary history a wide repertoire of acoustic signals to identify conspecific individuals and to attract possible mating partners. These so-called advertisement calls are unique to every single species. However, beside this species-specific uniqueness we can also observe astonishing similarities among advertisement calls of not close related species. Therefore, there is the question of where these similarities came from. Are these similarities adaptations to conditions to similar biology’s and environments and so a result of a convergent evolution or these similarities arose by the anuran phylogeny and represent a divergent evolution? To answer these questions I collected and measured advertisement calls of ca. 1500 anuran species around the globe of different living habitats. A correlation between phylogeny and acoustic properties (e.g. dominant frequency) could show the influence of the phylogeny at the evolved acoustic traits. Comparisons among different categories of morphology, behaviour and habitat concerning the acoustic traits could show possible adaptations. The result of my research showed that some structural and spectral properties are a consequence of the phylogenetic history as well as an adaptation to conditions of biology and environment. Both, the divergent and the convergent evolution place a role in these cases. Additional I managed to introduce a system to order anuran advertisement calls into distinct guilds. These guilds show how different species uses their acoustic properties in a similar matter. An additional tool to make comparisons among species easier and to understand how anuran uses environments in a similar acoustic way.

Gegenstand dieser Dissertation ist die Entwicklung von zwei Bewertungsinstrumenten zum Abschätzen von anthropogenen Störungen auf Fische: Das erste ist eine Sensitivitätsklassifizierung, die die Resistenz und das Erholungspotenzial einer Art gegen einen Stressor widerspiegelt. Das Prinzip basiert auf der Kombination & Aggregation von Life History Traits, die für die Resilienz der Art entscheidend sind wie z. B. maximale Größe oder Reproduktionswerte, aber auch der Migrationstyp. Diese Traits wurden einzeln je nach Typ und artspezifischer Ausprägung Perzentilgruppen zugeordnet und diese dann zu einem übergeordneten Sensitivitätswert aggregiert, der für 168 Arten bestimmt werden konnte. Von Arten mit einem hohen Wert ist eine höhere Resistenz gegenüber einem Stressor zu erwarten, ein niedriger Wert hingegen deutet auf eine geringe Resistenz aber hohes Erholungspotenzial nach Aufhebung des Stressors. Der Sensitivitätswert kann für die Bewertung menschlicher Einflüsse auf einzelne Arten, aber auch Artgemeinschaften und in einer Vielzahl von Szenarien genutzt werden wie z. B. Risikobewertungen und Umweltverträglichkeitsprüfungen, aber auch in Schutz- und Revitalisierungsbemühungen Anwendung finden. Das zweite Bewertungssystem, auf der in dieser Arbeit ein starker Fokus gelegt wird, ist der Europäische Fischgefährdungsindex EFHI, ein Evaluationswerkzeug für Wasserkraftrisiken für Fische. Dieser nutzt konzeptionelle, empirische und modellierte Daten zu den individuellen Risiken einzelner Kraftwerksbausteine und verschneidet sie mit der artspezifischen Empfindlichkeit betroffener Fische. Der Sensitivitätswert ist einer der Hauptfaktoren, die diese Empfindlichkeit bestimmen und wird um weitere Informationen wie der Körperform oder Schwimmblasenanatomie ergänzt. Der EFHI bewertet kontextabhängig einen artenspezifischen Risikowert, der dann zu einem Endergebnis zwischen 0 (kein Risiko) und 1 (höchstes Risiko) zusammengefasst wird. Der EFHI ist in ganz Europa anwendbar. / Content of this thesis is the development of two tools to assess anthropogenic impacts on fishes. The first is a score that classifies a species’ sensitivity to anthropogenic stress that would elevate the mortality of individuals in a population. It is based on the species-specific, unique suite of life history traits that mediate a species’ resilience e.g., maximum adult size, maturation metrics and fecundity, but also the migration type of species i.e., diadromous, potamodromous and resident. Traits on a continuous scale were grouped using percentiles, binary variables like migration type were treated nominally, and aggregated into a single score ranging from 1.58 to 4.42 for 168 species. Species with a high score are expected to resist a stressor for a longer time or resist a stressor of higher magnitude, respectively, whereas a lower score reflects a low individual resistance to a stressor but a rapid recovery. This score can be used for risk and impact evaluations of anthropogenic activities, but also to track restoration or conservation efforts. The second assessment system on which a particular focus is laid in this thesis is the European Fish Hazard Index EFHI, an assessment tool for hydropower risks for fishes. In the EFHI, the sensitivity score described above is one of the main factors determining specific susceptibility, along with body shape, swim bladder anatomy and conservation concern. The tool evaluates hazards related to the four hydropower components i) overall flow alterations, ii) entrainment and turbine mortality, iii) upstream fish passage and iv) downstream fish passage and calculates species- and components specific hazard scores that are ultimately aggregated into the final EFHI score ranging from 0 (no risk) to 1 (highest risk). It can be used across the bio-geographic range of all 168 species for which a sensitivity score could be calculated.

Künstliches Licht in der Nacht (ALAN) entsteht in Zentren menschlicher Aktivität und erhellt die Nacht, wodurch biologische Rhythmen von Menschen und Wildtieren gestört werden können. Skyglow ist eine diffuse Aufhellung des Nachthimmels aufgrund von Reflexion und Streuung von ALAN, welche indirekt große Bereiche (vor-)städtischer Ökosysteme beleuchtet. Da sich Zentren menschlicher Aktivität häufig in der Nähe von Flüssen und Seen befinden, kann sich Skyglow unverhältnismäßig stark auf wildlebende Tiere in Süßwassergebieten auswirken. In drei Experimenten wurden die Auswirkungen von ALAN auf die Physiologie des Europäischen Flussbarsches untersucht. Die Fische wurden verschiedenen Versuchsbedingungen ausgesetzt: 1) niedrige ALAN-Intensitäten von 0,01, 0,1 und 1 lx unter kontrollierten Bedingungen, 2) höhere ALAN-Intensitäten von 1, 10 und 100 lx unter kontrollierten Bedingungen und 3) eine niedrige ALAN-Intensität von 0,06 lx in einem Feldexperiment. In den vorgestellten Experimenten unterdrückten niedrige ALAN-Intensitäten den nächtlichen Melatoninspiegel sowie teilweise Reproduktionshormone bei Weibchen. Höhere ALAN-Intensitäten verringerten das aktivste Schilddrüsenhormon und das relative Lebergewicht der Fische. Diese Arbeit zeigt physiologische Veränderungen bereits bei schwachen ALAN-Intensitäten, wie sie in großen Bereichen (vor-)städtischer Ökosysteme in Form von Skyglow vorkommen. Die empfindlichste Reaktionsvariable auf die Belastung durch ALAN bei Fischen ist der nächtliche Melatoninspiegel. Mögliche Wirkungen von ALAN auf andere physiologische Parameter können durch direkten Lichteinfall oder indirekt über reduziertes Melatonin ausgelöst werden. Diese Arbeit trägt zum Verständnis der Schwellenwerte für verschiedene physiologische Effekte durch eine mehrwöchige ALAN-Exposition bei. Schwellenwerte für ALAN-Intensitäten könnten zukünftig notwendige Deskriptoren für die Ausarbeitung von regulierenden Maßnahmen zur Reduzierung von Lichtverschmutzung liefern. / Artificial light at night (ALAN) is emitted from centers of human activities and increasingly brightens up nights, which can disturb biological rhythms of humans and wildlife. Skyglow is a diffuse brightening of the night sky due to reflection and scattering of ALAN, which indirectly illuminates large areas of (sub-)urban ecosystems. As centers of human activities are usually located close to rivers and lakes, skyglow may disproportionally affect wildlife of freshwater. Three experiments tested for effects of ALAN on the physiology of Eurasian perch. Fish were exposed 1) to low nocturnal illuminances of 0.01, 0.1 and 1 lx under controlled conditions, 2) to higher nocturnal illuminances of 1, 10 and 100 lx under controlled conditions, and 3) to low nocturnal illuminance of 0.06 lx in a field experiment. In the presented experiments, low nocturnal illuminance suppressed nocturnal melatonin production and reduced reproductive hormones to some extent in females. Higher nocturnal illuminance reduced the most active thyroid hormone and reduced relative liver weight of the fish. This thesis shows physiological changes already at very weak intensities of ALAN, like they occur over large areas of (sub-)urban ecosystems in the form of skyglow. The most sensitive response variable to ALAN exposure is the nocturnal melatonin levels. Possible actions of ALAN on other physiological parameters can be either by direct perception of light or indirectly via reduced melatonin. This thesis contributes to an understanding of thresholds for several physiological effects caused by ALAN exposure of several weeks. Thresholds for ALAN intensities could provide the necessary descriptors for elaborating regulatory measures to reduce light pollution in the future.