Die Eutrophierung von Fließgewässern führt besonders im Frühjahr zur Zunahme der Biomasse des benthischen Aufwuchses. Dies kann zur reduzierter Infiltration von Wasser in die Gewässersohle führen und wichtige Funktionen von Fließgewässerökosystems stören. Verschiedene Studien konnten zeigen, dass invertebrate Weidegänger (Grazer) in der Lage sind die Biomasse des Aufwuchses in Fließgewässern effektiv zu reduzieren. Diese wichtige ökologische Funktion, das benthische Grazing, kann dazu beitragen negative Effekte der Eutrophierung in Fließgewässern zu kompensieren. Relevante invertebrate Grazer sind unter anderem die Larven der Eintagsfliege Rhithrogena semicolorata, die hohe Biomassen in Fließgewässern erreichen und eine hohe Spezialisierung auf Aufwuchs zeigen. Die Larven von R. semicolorata sind während ihres einjährigen Lebenszykluses Pestiziden ausgesetzt, welche ihre Entwicklung beeinträchtigen können. Um die Effekte von Pestiziden auf die Entwicklung dieser wichtigen Grazer zu untersuchen wurden drei Expositionsszenarien in Anlehnung an reale Bedingungen im Freiland untersucht. Das erste Szenario untersucht die Effekten einer Exposition mit dem Herbizid Terbutryn auf die Grazer-Aufwuchs-Interaktion, wie sie im Herbst und zeitigen Frühjahr anzutreffen ist. Terbutryn verursachte ab 6 µg/L eine deutliche Reduktion der Aufwuchsquantität, was indirekt das Wachstum und die Fettreserven der Grazer verringerte. Die Grazer zeigten ab 0,6 µg/L eine deutliche erhöhte Drift. Da bei dieser Konzentration noch keine Effekte auf die Aufwuchsbiomasse detektiert wurde, ist dies ein Indiz für verringerte Qualität des Aufwuchses. Insektzide werden verstärkt im Frühjahr ausgebracht und beeinflussen die Entwicklung der Grazer direkt. Das zweite Szenario untersuchte die Effekte des Insektizids lambda-Cyhalotrhin (LCH) auf die Grazer-Aufwuchs-Interaktion. LCH ist stark lipophil und adsorbiert schnell an organisches Material und Aufwüchse in Gewässer, weshalb es besonders für aufwuchsfressende Organismen bioverfügbar ist. Neben den erwarteten letalen Effekten wurden in Bereichen um 1 µg/g OC bereits subletale Effekte auf das Driftverhalten sowie das Wachstum der Grazer gefunden. Die Fettreserven waren ab ca. 0,01 µg/g OC reduziert, was auf verringerte Fraßaktivität in diesen niedrigen Konzentrationsbereichen schließen lässt. Die Analyse des Aufwuchses zeigte einen indirekt Effekt von LCH auf die Aufwuchsentwicklung, der einerseits auf die erhöhte Mortalität der Grazer aber auch auf LCH-induzierte Verhaltensänderungen zurückgeführt werden konnte. Das finale Szenario befasste sich mit den Effekten der kombinierten Exposition von Herbizid und Insektizid, wie sie im Lebenszyklus von R. semicolorata auftreten. Dabei zeigte sich entgegen der Erwartung keine erhöhte Mortalität durch die kombinierte Exposition. Die Ergebnisse weisen jedoch daraufhin, dass die Reduzierung der physiologischen Kondition der Grazer, durch die indirekten Effekte von Terbutryn, in subletalen Konzentrationsbereichen von LCH die Dauer bis zur Wiedererholung verlängert. Außerdem zeigte sich am Ende eine erhöhte Aufwuchsbiomasse, was eine reduzierte Leistung des Grazings durch die kombinierte Exposition indiziert. / The eutrophication of running water ecosystems leads especially in spring to an increase of benthic biofilms or aufwuchs, which reduces the infiltration of water into the river bed and, hence, disturb important ecological functions. Different studies already showed that invertebrate grazers of running water ecosystems are able to reduce the aufwuchs biomass effectively. This important ecological function, the benthic grazing, can therefore contribute to compensate the negative effects of eutrophication in lotic ecosystems. Relevant grazers are for instance the larvae of the mayfly Rhithrogena semicolorata, which reach high biomasses in streams and show a high feeding specialisation on aufwuchs. During their on year lasting life cycle the larvae of R. semicolorata are exposed to different pesticides, which can disturb their development. To evaluate the effects of pesticides on the development of this important grazer three exposition scenarios were performed following real exposure patterns from the environment. In the first scenarios the effects of a solely exposure with the herbicide Terbutryn on the grazer-aufwuchs-interaction was investigated, as it occurs preferably during autumn and spring. Terbutryn induced a clear reduction of aufwuchs quantity at 6 µg/L, which indirectly affected the growth and the energy storages of the grazers. Furthermore, the grazers showed an increased drift activity at 0.6 µg/L. Considering that the aufwuchs biomass was not affected at this low concentrations, the increased drift was interpreted as an indirect effect of reduced aufwuchs quantity. Inseciticides are preferably applied during spring and are able to disturb the development of grazers directly. The second scenario investigated therefore the effects of the insecticide lambda-Cyhalothrin (LCH) on the grazer-aufwuchs-interaction. LCH has a high lipophilicity and thus rapidly binds to organic matter or aufwuchs after entering aquatic ecosystems. This behaviour leads to a increased bioavailability of this substance to aufwuchs feeding organisms. Apart from the expected lethal effects, sublethal effects in form of increased drift and reduced grazer growth were found in a range of 1 µg/g OC LCH. Moreover, the energy storages of grazers were reduced at 0,01 µg/g OC, which is an indication of disturbed feeding behaviour at this low concentration. The analysis of the aufwuchs revealed additionally an indirect effect of LCH on the aufwuchs development, which was caused by increased grazer mortality and behavioural changes of the grazers induced by sublethal LCH concentrations. The final scenario aimed on the effects of a combined exposure of herbicide and insecticide, as it occurs during the life cycle of R. semicolorata. A increased mortality of grazers, due to the combinded exporsure, was not found. However, the results indicate that the reduction of the physiological condition by the indirect effect of Terbutryn extends the time until grazers recover from sublethal LCH exposure. Finally, also an increased aufwuchs biomass was found in treatments with combined exposure, indicating a reduced performance of grazers exposed to both substances.

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.

The limnological knowledge of waters in arid regions, especially Mongolia, is still insufficient. It was the goal of the Mongolian-German research project “Limnological Particularities of Characteristic Waterbodies in the Uvs Nuur Basin” to develop a systematic inventory of waters, describe their morphological, hydrophysical, chemical and biological characteristics and to generalize the framework of abiotic and biotic factors that determine their character. During the field work, carried out from 1996 to 1999, samples of water, sediments, benthic and planktonic biota were taken from 76 places at 15 stagnant water bodies, 21 streams and several groundwater bodies; morphological, hydrological, physical and hydrochemical measurements were made. Chemical and biological analyses were carried out in Germany. The most important taxonomical groups were determined by German and international specialists. The results of the work are presented and discussed separately for running waters, lakes and groundwater. Based on these findings, several general topics are dealt with: factors shaping the character of water bodies, food webs, biogeography, spatial sequence of water bodies, typology and protection issues. A checklist of 596 taxa was compiled; 109 additional taxa from the Russian and Mongolian literature were included. Two species (Cyclops glacialis Flößner 2001 and Acanthocorbis mongolica Paul 2011) were new for the science and 103 species were new reports for Mongolia. A regional stream typology with 11 different types was developed using the criteria ecoregion, altitude and catchment area. The typology developed for stagnant waters comprises 9 types based on altitude, lake area, existence of an outflow and relative depth. This dissertation comprises 139 pages and an appendix of 59 pages, 50 tables, 94 figures and a map.:Acknowledgments ii Abstract iii List of Tables iii List of Figures vi 1 Introduction 1 1.1 Significance of the investigations 1 1.2 Aims of the investigations 2 1.3 Sequence of field research activities 3 1.4 Area of investigation 4 1.4.1 Topographic situation and morphology .4 1.4.2 Climate 5 1.4.3 Geology and soils 9 1.4.4 Vegetation 10 1.4.5 Population and economy 10 1.4.6 Former limnological investigations in the Uvs Nuur Basin 11 1.4.7 Short description of the investigated waters 12 2 Methods 15 2.1 Sampling 15 2.2 Field measurements 16 2.3 Laboratory analyses and data evaluation 19 3 Results and discussion 26 3.1 Rivers 26 3.1.1 Morphology and hydrology 26 3.1.2 Runoff dynamics 34 3.1.3 Water temperature and freezing 38 3.1.4 Chemical properties 39 3.1.5 Aquatic biota 43 3.2 Lakes 53 3.2.1 Formation and morphometry 53 3.2.2 Water level changes and water balance 58 3.2.3 Temperature and overturn dynamics of the water body 63 3.2.4 Vertical gradients of physico-chemical parameters and chlorophyll 65 3.2.5 Horizontal gradients in Uvs Nuur: surface temperature and suspended matter 69 3.2.6 Salinity and ionic composition 71 3.2.7 Nutrients and trophic state 74 3.2.8 Sediments 79 3.2.9 Aquatic biota 83 3.3 Groundwater 95 3.3.1 Hydrology 95 3.3.2 Chemical composition 96 3.3.3 Biota 98 4 Conclusions and synthesis 99 4.1 Exogenous factors influencing the character of water bodies 99 4.1.1 Biological structure of running waters 100 4.1.2 Biological structure of lakes 104 4.2 Food webs 105 4.3 Biogeographical classification 110 4.4 Spatial sequence of water bodies and material flows 113 4.5 Transformation of the water bodies 116 4.6 Typology of water bodies 117 4.7 Protection of landscape and waters 121 5 Literature 124 6 Appendices 140 6.1 Tables 140 6.2 Cross sections and longitudinal profiles of rivers 169 6.3 Microscopical images of algal species 175 6.4 Satellite images 179 6.5 Photographs of sampled waters 182

In Sachsen treten in regelmäßigen Abständen Eishochwasser auf. Dabei setzen sich Gewässer vor allem an Engstellen und Abflusshindernissen – wie beispielsweise Wehre und Brücken – mehr oder weniger mit Eis zu. Dort staut sich das Wasser und es kommt zu örtlichen Überflutungen. Die Broschüre zeigt, worauf geachtet werden muss, wenn Gewässer zufrieren und enthält Tipps für Bürger sowie wichtige Hinweise für Städte und Gemeinden zum Verhalten bei Eishochwasser. Redaktionsschluss: 06.12.2022

Gereinigte Abwässer aus kommunalen Kläranlagen in Sachsen tragen mit einem hohen Anteil zur Belastung der Gewässer mit Phosphor bei. Vor allem die etwa 200 größeren Kläranlagen ab 2.000 Einwohnerwerte (EW) Anschlusskapazität können ihren Phosphoreintrag vermindern, wenn die Fällungsanlagen optimiert oder neugebaut werden. In dem Projekt „Minderung von Phosphoreinträgen“ wurde für jede dieser Klärlagen der Handlungsbedarf ermittelt. Das Konzept soll die Tätigkeit der Wasserbehörden im Bereich der Phosphoreliminierung unterstützen. Es soll helfen, den guten ökologischen Zustand in den sächsischen Gewässern zu erreichen. Redaktionsschluss: 31.07.2023

Das Schutzziel in der Ökotoxikologie ist die Population. Un­ter­suchungen zur Wirkung von subletalen Konzentrationen einer Umweltchemikalie auf Populationsebene, zum Beispiel mit künst­lichen Fließgewässersystemen (Mikrokosmen) können aussagekräftigere Beiträge zur ökotoxikologischen Bewertung einer Umweltchemikalie liefern. Außerdem können bei solchen Untersuchungen mögliche indirekte Effekte erfaßt werden. Über die Reaktion von Fließgewässer-Biozönosen gegenüber Um­welt­chemikalien ist relativ wenig bekannt. Die überwiegende Zahl der Untersuchungen zur Abschätzung des Ge­fähr­dungs­po­tentials von Umweltchemikalien wurde mit Testsystemen für Lebensgemeinschaften in stehenden Gewässern untersucht. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse dieser Tests auf Fließgewässer-Lebensgemeinschaften ist meist nicht gegeben. Daher ist es notwendig Testsysteme zu etablieren, mit denen die Wirkung von Umweltchemikalien auf Fließgewässer-Le­bens­ge­mein­schaf­ten untersucht werden kann. In einem Gewächshaus wurden fünf Fließrinnen etabliert, mit denen die physikalisch-chemischen Bedingungen in einem Bach simuliert werden können. Im Ge­gensatz zu Untersuchungen einer komplexen Le­bens­ge­mein­schaft mit hoher Variabilität, wie sie sich beispielsweise durch das Einbringen von na­tür­lich­em Sediment aus Fließgewässern einstellt, wurde in diesen Experimenten die Wirkung von Che­mikalien auf eine einfache Lebensgemeinschaft untersucht. Die Le­bens­ge­mein­schaft in den Fließrinnen bestand deshalb aus wenigen, aus­ge­wählten Arten. Untersucht wurden die Kon­zen­tra­tionen 0,6, 6, 60 und 600 µg/l (Terbutryn) und 0,05, 0,5, 5 und 50 µg/l (Fenoxycarb). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren die Untersuchungen mit Gammarus fossarum. In einem akuten Toxizitätstest wurde die LC50 von Terbutryn für adulte und juvenile Gammariden ermittelt. In den Fließ­rin­nen­ex­perimenten mit Terbutryn und Fenoxycarb wurden po­pu­la­tions­relevante Pa­ra­meter der Gammaridenpopulationen untersucht. Ob und in welchem Um­fang sich Effekte, die mit den Stan­dard­tests gemessen wurden, auf bestimmte öko­toxi­ko­lo­gi­sche End­punkte der Population auswirken, kann nicht immer unmittelbar abgeleitet werden. Eine Möglichkeit wäre die aufwendige Durchführung von Po­pu­la­tionsexperimenten mit einfachen oder komplexeren Mo­dell­öko­systemen über eine lange Zeit. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung mathematischer Modelle zur Beschreibung der Populationsdynamik. Das begleitend zu den Untersuchungen entwickelte individuenbasierte Re­pro­duk­tions­modell GamMod bildet die Populationsdynamik einer ab­ge­schlos­senen Population von Gammarus fossarum in künstlichen Fließgewässersystemen ab. Es wird die Struktur und Dy­na­mik des realen Systems (Populationsdynamik) unter Ein­beziehung der Kenntnisse des Reproduktionszyklus modelliert. Mo­dell­szenarien sollen Aus­sagen über den Einfluß der Än­der­ung einer Variablen bezüglich der Populationsdynamik liefern.

Das Schutzziel in der Ökotoxikologie ist die Population. Un­ter­suchungen zur Wirkung von subletalen Konzentrationen einer Umweltchemikalie auf Populationsebene, zum Beispiel mit künst­lichen Fließgewässersystemen (Mikrokosmen) können aussagekräftigere Beiträge zur ökotoxikologischen Bewertung einer Umweltchemikalie liefern. Außerdem können bei solchen Untersuchungen mögliche indirekte Effekte erfaßt werden. Über die Reaktion von Fließgewässer-Biozönosen gegenüber Um­welt­chemikalien ist relativ wenig bekannt. Die überwiegende Zahl der Untersuchungen zur Abschätzung des Ge­fähr­dungs­po­tentials von Umweltchemikalien wurde mit Testsystemen für Lebensgemeinschaften in stehenden Gewässern untersucht. Die Übertragbarkeit der Ergebnisse dieser Tests auf Fließgewässer-Lebensgemeinschaften ist meist nicht gegeben. Daher ist es notwendig Testsysteme zu etablieren, mit denen die Wirkung von Umweltchemikalien auf Fließgewässer-Le­bens­ge­mein­schaf­ten untersucht werden kann. In einem Gewächshaus wurden fünf Fließrinnen etabliert, mit denen die physikalisch-chemischen Bedingungen in einem Bach simuliert werden können. Im Ge­gensatz zu Untersuchungen einer komplexen Le­bens­ge­mein­schaft mit hoher Variabilität, wie sie sich beispielsweise durch das Einbringen von na­tür­lich­em Sediment aus Fließgewässern einstellt, wurde in diesen Experimenten die Wirkung von Che­mikalien auf eine einfache Lebensgemeinschaft untersucht. Die Le­bens­ge­mein­schaft in den Fließrinnen bestand deshalb aus wenigen, aus­ge­wählten Arten. Untersucht wurden die Kon­zen­tra­tionen 0,6, 6, 60 und 600 µg/l (Terbutryn) und 0,05, 0,5, 5 und 50 µg/l (Fenoxycarb). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren die Untersuchungen mit Gammarus fossarum. In einem akuten Toxizitätstest wurde die LC50 von Terbutryn für adulte und juvenile Gammariden ermittelt. In den Fließ­rin­nen­ex­perimenten mit Terbutryn und Fenoxycarb wurden po­pu­la­tions­relevante Pa­ra­meter der Gammaridenpopulationen untersucht. Ob und in welchem Um­fang sich Effekte, die mit den Stan­dard­tests gemessen wurden, auf bestimmte öko­toxi­ko­lo­gi­sche End­punkte der Population auswirken, kann nicht immer unmittelbar abgeleitet werden. Eine Möglichkeit wäre die aufwendige Durchführung von Po­pu­la­tionsexperimenten mit einfachen oder komplexeren Mo­dell­öko­systemen über eine lange Zeit. Eine andere Möglichkeit ist die Nutzung mathematischer Modelle zur Beschreibung der Populationsdynamik. Das begleitend zu den Untersuchungen entwickelte individuenbasierte Re­pro­duk­tions­modell GamMod bildet die Populationsdynamik einer ab­ge­schlos­senen Population von Gammarus fossarum in künstlichen Fließgewässersystemen ab. Es wird die Struktur und Dy­na­mik des realen Systems (Populationsdynamik) unter Ein­beziehung der Kenntnisse des Reproduktionszyklus modelliert. Mo­dell­szenarien sollen Aus­sagen über den Einfluß der Än­der­ung einer Variablen bezüglich der Populationsdynamik liefern.

Der Bericht beinhaltet eine länderübergreifende Auswertung der Niedrigwassersituation 2018 – 2020 in den vom Braunkohlenbergbau beeinflussten Einzugsgebieten der Spree, Schwarzen Elster und Lausitzer Neiße. Die Trockenheit zeigte sich 2018 in allen Bereichen besonders deutlich, während die Durchflüsse im Jahr 2019 sogar noch weiter zurückgingen. In dieser extremen Niedrigwassersituation hat es sich bewährt, eine konkrete Wasserbewirtschaftung nach Menge und Güte in den vom Braunkohlenbergbau beeinflussten Einzugsgebieten der Spree, Schwarzen Elster und Lausitzer Neiße länderübergreifend abzustimmen. Die getroffenen Maßnahmen in den Flussgebieten wurden evaluiert und sind in diesem Bericht für interessiertes Fachpublikum festgehalten. Redaktionsschluss: 24.02.2023

Die Handlungsanleitung ist bei der Planung von Maßnahmen zur gemeinsamen Umsetzung von WRRL, FFH-RL und dem Biotopverbund nutzbar. Sie baut auf verfügbaren Datengrundlagen auf und ist somit allgemein anwendbar. Mit Hilfe des Handlungsleitfadens können Synergieeffekte bestehender Planungen genutzt, Zielkonflikte identifiziert und Lösungsvorschläge aufgezeigt werden. Die Anwendung am konkreten Beispielgebiet »Lossa und Nebengewässer« (siehe Teil 1 – Maßnahmenplanung; Heft 10/2014 der Schriftenreihe) weist die Übertragbarkeit der Methode auf unterschiedliche Gebiete nach.

Die Broschüre zeigt die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie im Bereich der Landwirtschaft in Sachsen. Beispielhaft erläutert werden Problemstellungen und die Lösungsansätze im kooperativen Ansatz zwischen der öffentlichen Verwaltung und den Landwirtschaftsbetrieben. Hierdurch sollen Landwirte ermutigt werden, sich an den Projekten zur koorerativen Umsetzung zu beteiligen. Für die Umwelt und für den eigenen Betrieb können somit Verbesserungen erzielt werden.