Um die Effekte von Umweltchemikalien auf Populationen von Fließgewässerorganismen zu untersuchen, sind an der TU Dresden Fließrinnen entwickelt worden. Die Komplexität wurde bewusst reduziert, um die beobachteten Effekte besser kausal analysieren zu können. Nach einer Erweiterung des Nahrungsnetzes um Grazer (Eintagsfliegen-Larven) und der weiteren Optimierung der Methode zur Bestimmung des Aufwuchses (Periphyton) wurden 2 Experimenten mit einem Pflanzenschutzmittel (Fenoxycarb) und einer Industriechemikalie (Bisphenol A) durchgeführt, um die Effekte dieser Chemikalien auf den Aufwuchs, die Eintagsfliegen-Larven Rhithrogena semicolorata und Seratella ignita, sowie Oligochaeten der Art Lumbriculus variegatus zu erfassen. Die Wirkung von Fenoxycarb in 4 Konzentrationen von 0,05 bis 50 µg L-1 wurde über eine Dauer von 101 Tagen untersucht. Auf die physiko-chemischen Parameter, den Aufwuchs und L. variegatus wurden keine Effekte festgestellt. Bei R. semicolorata wurden Effekte auf das Überleben und die Emergenz beobachtet. Für den Endpunkt "Anzahl der toten Larven in der Fließrinne" wurde eine LC50 von 3,3 µg L-1 bestimmt. Die akute Toxizität (48 h LC50) von Fenoxycarb für S. ignita ist größer als 5 mg L-1. Bei Larven von S. ignita wurden 72 Tage nach Applikation Effekte beobachtet werden, die dem Wirkmechanismus von Fenoxycarb entsprechen. In der höchsten Konzentration zeigten ca. 80 % der emergierten Tiere morphologische Abnormalitäten an 4 Segmenten des Abdomens. Die Exposition erfolgte möglicherweise durch an Aufwuchs bzw. Detritus gebundene Substanz oder deren Metabolite, da die Substanz 19 Tage nach Applikation im Wasser nicht mehr nachweisbar war. Im zweiten Experiment wurde Wirkung von Bisphenol A in 3 Konzentrationen von 5 bis 500 µg L-1 (effektiv 0,24 bis 24,1 µg L-1) über eine Dauer von 103 Tagen untersucht. Auf die physiko-chemischen Parameter wurde kein Einfluss festgestellt. Der Aufwuchs in der höchsten Konzentration erreichte nur die Hälfte des Biomasse-Maximums der Kontrolle. Die EC10 beträgt 1,8 und die EC50 21,7 µg L-1 (effektiv). Das Populationswachstum von Lumbriculus variegatus war in den beiden höchsten Konzentrationen im Vergleich zur Kontrolle um ca. 50 % reduziert. Die akute Toxizität (LC50 96 h) für L. variegatus beträgt 5,3 mg L-1. Für das Populationswachstum in den Fließrinnen wurde eine EC10 von 0,11 µg L-1 (effektiv) ermittelt, die um den Faktor 48184 unter der akuten Toxizität liegt. - Anlage: Rohdaten (0,53 MB)- Nutzung: Referat Informationsvermittlung der SLUB"

Externe Einträge von Nährstoffen, vor allem von Phosphor, fördern die Phytoplanktonentwicklung und sind damit die primäre Ursache für die Verschlechterung der Gewässergüte in Seen. Die pelagische Nahrungsnetzstruktur kann dabei sowohl positiv als auch negativ auf die Gewässergüte einwirken. Deshalb lässt sich der Gewässerzustand durch eine gezielte Steuerung der Räuber-Beute-Verhältnisse verändern. In der vorliegenden Arbeit wurden Ergebnisse der Groß-Enclosure-Experimente zu den Auswirkungen von Nährstoffen (mit/ohne Zugabe von Nährstoffen) sowie von einer manipulierten Nahrungsnetzstruktur (mit/ohne Zugabe von planktivoren Fischen) auf die pelagische Phyto- und Zooplanktongemeinschaft eines thermisch geschichteten Sees (Dagowsee, Brandenburg) präsentiert. Im Schwerpunkt der Untersuchungen lagen dabei die qualitativen und quantitativen Effekte dieser beiden Faktoren auf die Sedimentationsprozesse sowie den mikrobiellen Umsatz von Kohlenstoff und Phosphor im Hypolimnion und an der Sediment-Wasser-Kontaktzone des Sees. Es wurde gezeigt, dass die Manipulation der Nahrungsnetzstruktur sich auf die Menge und Zusammensetzung des Phyto- und Zooplanktons im Epilimnion des Sees sowie auf den quantitativen vertikalen Transport von Kohlenstoff und Phosphor auswirkte, während die unterschiedliche Nährstoffbelastung im Epilimnion die spezifischen Stoffgehalte des Kohlenstoffs und Phosphors im sedimentierten Material beeinflussten. Anhand der Sauerstoff- und Methanmessungen wurde festgestellt, dass die Intensität des mikrobiellen Abbaus der sedimentierten organischen Substanz vor allem von ihrer Menge abhängig war. Weiterhin konnten die Auswirkungen der manipulierten Nahrungsnetzstruktur auf die Effizienz während des Abbaus vom organischen Kohlenstoff in den Laborversuchen nachgewiesen werden. Diese Effekte waren allerdings in den Freilandexperimenten schwer nachweisbar aufgrund der Beteiligung der Abbauprodukte in anderen oxidativ-reduktiven Prozessen, die gleichzeitig im See verliefen. Anhand des Phosphor-Fraktionierungsverfahrens konnte festgestellt werden, dass dieser Stoff nicht organisch sondern zum größten Teil an Eisen und Mangen gebunden sowie labil adsorbiert die Sedimentoberfläche erreichte. An dieser Stelle zeigten diese beiden Fraktionen einen systematischen Unterschied, der nur auf eine Wirkung der epilimnischen Nährstoffkonzentration und nicht auf die des manipulierten Nahrungsnetzes hinwies. Weitere Analysen der Sedimente zeigten starke Transformationen des sedimentierten Phosphors, aufgrund deren vor allem die dominierenden labilen und redoxsensitiven Phosphorfraktionen betroffen waren. Sie wurden zum einen ins Wasser zurückgelöst und zum anderen in die organische Biomasse gespeichert. Die Veränderungen des Phosphorgehaltes in den Sedimenten waren wieder auf die vorherigen Effekte der Nährstoffe als der manipulierten Nahrungsnetzstruktur zurückzuführen. Die Effekte der Nahrungsnetzmanipulation waren also vor allem an der pelagischen Planktongemeinschaft im Epilimnion und an den Sedimentations- und Kohlenumsatzprozessen in tieferen Schichten des Sees zu sehen. Der vertikale Phosphortransport wurde weniger von der Nahrungsnetzstruktur beeinflusst. Dafür spielte dabei die epilimnische Nährstoffkonzentration sowie die Phosphorbindungspotenzial des Wassers für den internen Kreislauf des Stoffes eine wichtige Rolle. / External load of nutrients, above all from phosphorus, promote the phytoplankton development and are with it the primary cause for the deterioration of the waters quality in lakes. Further, the pelagic food web structure can affect the water quality in a positive as well as in a negative way. Therefore, the water trophic state can be changed by a specific control of the predator-prey relations. In the present study the results of the large enclosure experiments to the impact by nutrients (with/without addition of nutrients) as well as by a manipulated food web structure (with/without addition of planktivorous fish) on the pelagic phyto- and zooplankton community of a thermally stratified lake (Dagowsee, Brandenburg) were presented. Furthermore, the qualitative and quantitative effects of these both factors on the sedimentation processes as well as the microbial turnover of settled carbon and phosphorus in the hypolimnion and at the sediment-water layer of the lake were in the main focus of the investigations. It has been shown that the manipulation of the food web structure affected the amount and composition of the phyto- and zooplankton in the epilimnion as well as the quantitative vertical transport of carbon and phosphorus, while the different nutrient load in the epilimnion influenced the specific material content of the carbon and phosphorus in the sedimented material. With the help of the oxygen and methane measurements it was found out that the intensity of the microbial decomposition of the settled organic matter was dependent above all on her quantity. Furthermore, the effects of the manipulated food web structure on the decomposition efficiency of the organic carbon could be proved in the laboratory tests. However, these effects were in the free land experiments hardly provably due to the participation of the endproducts in other redox processes which ran at the same time in the lake. With the help of the phosphorus fractionation procedure could be found out that settled phosphorus for the most part not organically but in iron and manganese bound as well as loosely adsorbed the sediment surface reached. At this point these both forms showed a systematic difference which pointed only to an effect of the epilimnetic nutrient concentration and not on those of the manipulated food web. Other analyses of the sediments showed strong transformations of the settled phosphorus, which influenced above all the dominating labile and redox sensitive phosphorus fractions. They were released, on the one hand, in the water and stored, on the other hand, in the organic biomass. The changes of the phosphorus content in the sediments were to be led on the previous effects of the nutrients than of the manipulated food web structure. To conclude, the effects of the food net manipulation were to be seen above all in the pelagic plankton community in the epilimnion, and further in sedimentation and carbon turnover processes in deeper layers of the lake. The vertical phosphorus transport was influenced of less by the food web structure. Moreover, for it the epilimnic nutrient concentration as well as the phosphorus binding potential of the water played an important role for the internal circulation of the material.

Um die Effekte von Umweltchemikalien auf Populationen von Fließgewässerorganismen zu untersuchen, sind an der TU Dresden Fließrinnen entwickelt worden. Die Komplexität wurde bewusst reduziert, um die beobachteten Effekte besser kausal analysieren zu können. Nach einer Erweiterung des Nahrungsnetzes um Grazer (Eintagsfliegen-Larven) und der weiteren Optimierung der Methode zur Bestimmung des Aufwuchses (Periphyton) wurden 2 Experimenten mit einem Pflanzenschutzmittel (Fenoxycarb) und einer Industriechemikalie (Bisphenol A) durchgeführt, um die Effekte dieser Chemikalien auf den Aufwuchs, die Eintagsfliegen-Larven Rhithrogena semicolorata und Seratella ignita, sowie Oligochaeten der Art Lumbriculus variegatus zu erfassen. Die Wirkung von Fenoxycarb in 4 Konzentrationen von 0,05 bis 50 µg L-1 wurde über eine Dauer von 101 Tagen untersucht. Auf die physiko-chemischen Parameter, den Aufwuchs und L. variegatus wurden keine Effekte festgestellt. Bei R. semicolorata wurden Effekte auf das Überleben und die Emergenz beobachtet. Für den Endpunkt "Anzahl der toten Larven in der Fließrinne" wurde eine LC50 von 3,3 µg L-1 bestimmt. Die akute Toxizität (48 h LC50) von Fenoxycarb für S. ignita ist größer als 5 mg L-1. Bei Larven von S. ignita wurden 72 Tage nach Applikation Effekte beobachtet werden, die dem Wirkmechanismus von Fenoxycarb entsprechen. In der höchsten Konzentration zeigten ca. 80 % der emergierten Tiere morphologische Abnormalitäten an 4 Segmenten des Abdomens. Die Exposition erfolgte möglicherweise durch an Aufwuchs bzw. Detritus gebundene Substanz oder deren Metabolite, da die Substanz 19 Tage nach Applikation im Wasser nicht mehr nachweisbar war. Im zweiten Experiment wurde Wirkung von Bisphenol A in 3 Konzentrationen von 5 bis 500 µg L-1 (effektiv 0,24 bis 24,1 µg L-1) über eine Dauer von 103 Tagen untersucht. Auf die physiko-chemischen Parameter wurde kein Einfluss festgestellt. Der Aufwuchs in der höchsten Konzentration erreichte nur die Hälfte des Biomasse-Maximums der Kontrolle. Die EC10 beträgt 1,8 und die EC50 21,7 µg L-1 (effektiv). Das Populationswachstum von Lumbriculus variegatus war in den beiden höchsten Konzentrationen im Vergleich zur Kontrolle um ca. 50 % reduziert. Die akute Toxizität (LC50 96 h) für L. variegatus beträgt 5,3 mg L-1. Für das Populationswachstum in den Fließrinnen wurde eine EC10 von 0,11 µg L-1 (effektiv) ermittelt, die um den Faktor 48184 unter der akuten Toxizität liegt. - Anlage: Rohdaten (0,53 MB)- Nutzung: Referat Informationsvermittlung der SLUB"

Externe Einträge von Nährstoffen, vor allem von Phosphor, fördern die Phytoplanktonentwicklung und sind damit die primäre Ursache für die Verschlechterung der Gewässergüte in Seen. Die pelagische Nahrungsnetzstruktur kann dabei sowohl positiv als auch negativ auf die Gewässergüte einwirken. Deshalb lässt sich der Gewässerzustand durch eine gezielte Steuerung der Räuber-Beute-Verhältnisse verändern. In der vorliegenden Arbeit wurden Ergebnisse der Groß-Enclosure-Experimente zu den Auswirkungen von Nährstoffen (mit/ohne Zugabe von Nährstoffen) sowie von einer manipulierten Nahrungsnetzstruktur (mit/ohne Zugabe von planktivoren Fischen) auf die pelagische Phyto- und Zooplanktongemeinschaft eines thermisch geschichteten Sees (Dagowsee, Brandenburg) präsentiert. Im Schwerpunkt der Untersuchungen lagen dabei die qualitativen und quantitativen Effekte dieser beiden Faktoren auf die Sedimentationsprozesse sowie den mikrobiellen Umsatz von Kohlenstoff und Phosphor im Hypolimnion und an der Sediment-Wasser-Kontaktzone des Sees. Es wurde gezeigt, dass die Manipulation der Nahrungsnetzstruktur sich auf die Menge und Zusammensetzung des Phyto- und Zooplanktons im Epilimnion des Sees sowie auf den quantitativen vertikalen Transport von Kohlenstoff und Phosphor auswirkte, während die unterschiedliche Nährstoffbelastung im Epilimnion die spezifischen Stoffgehalte des Kohlenstoffs und Phosphors im sedimentierten Material beeinflussten. Anhand der Sauerstoff- und Methanmessungen wurde festgestellt, dass die Intensität des mikrobiellen Abbaus der sedimentierten organischen Substanz vor allem von ihrer Menge abhängig war. Weiterhin konnten die Auswirkungen der manipulierten Nahrungsnetzstruktur auf die Effizienz während des Abbaus vom organischen Kohlenstoff in den Laborversuchen nachgewiesen werden. Diese Effekte waren allerdings in den Freilandexperimenten schwer nachweisbar aufgrund der Beteiligung der Abbauprodukte in anderen oxidativ-reduktiven Prozessen, die gleichzeitig im See verliefen. Anhand des Phosphor-Fraktionierungsverfahrens konnte festgestellt werden, dass dieser Stoff nicht organisch sondern zum größten Teil an Eisen und Mangen gebunden sowie labil adsorbiert die Sedimentoberfläche erreichte. An dieser Stelle zeigten diese beiden Fraktionen einen systematischen Unterschied, der nur auf eine Wirkung der epilimnischen Nährstoffkonzentration und nicht auf die des manipulierten Nahrungsnetzes hinwies. Weitere Analysen der Sedimente zeigten starke Transformationen des sedimentierten Phosphors, aufgrund deren vor allem die dominierenden labilen und redoxsensitiven Phosphorfraktionen betroffen waren. Sie wurden zum einen ins Wasser zurückgelöst und zum anderen in die organische Biomasse gespeichert. Die Veränderungen des Phosphorgehaltes in den Sedimenten waren wieder auf die vorherigen Effekte der Nährstoffe als der manipulierten Nahrungsnetzstruktur zurückzuführen. Die Effekte der Nahrungsnetzmanipulation waren also vor allem an der pelagischen Planktongemeinschaft im Epilimnion und an den Sedimentations- und Kohlenumsatzprozessen in tieferen Schichten des Sees zu sehen. Der vertikale Phosphortransport wurde weniger von der Nahrungsnetzstruktur beeinflusst. Dafür spielte dabei die epilimnische Nährstoffkonzentration sowie die Phosphorbindungspotenzial des Wassers für den internen Kreislauf des Stoffes eine wichtige Rolle. / External load of nutrients, above all from phosphorus, promote the phytoplankton development and are with it the primary cause for the deterioration of the waters quality in lakes. Further, the pelagic food web structure can affect the water quality in a positive as well as in a negative way. Therefore, the water trophic state can be changed by a specific control of the predator-prey relations. In the present study the results of the large enclosure experiments to the impact by nutrients (with/without addition of nutrients) as well as by a manipulated food web structure (with/without addition of planktivorous fish) on the pelagic phyto- and zooplankton community of a thermally stratified lake (Dagowsee, Brandenburg) were presented. Furthermore, the qualitative and quantitative effects of these both factors on the sedimentation processes as well as the microbial turnover of settled carbon and phosphorus in the hypolimnion and at the sediment-water layer of the lake were in the main focus of the investigations. It has been shown that the manipulation of the food web structure affected the amount and composition of the phyto- and zooplankton in the epilimnion as well as the quantitative vertical transport of carbon and phosphorus, while the different nutrient load in the epilimnion influenced the specific material content of the carbon and phosphorus in the sedimented material. With the help of the oxygen and methane measurements it was found out that the intensity of the microbial decomposition of the settled organic matter was dependent above all on her quantity. Furthermore, the effects of the manipulated food web structure on the decomposition efficiency of the organic carbon could be proved in the laboratory tests. However, these effects were in the free land experiments hardly provably due to the participation of the endproducts in other redox processes which ran at the same time in the lake. With the help of the phosphorus fractionation procedure could be found out that settled phosphorus for the most part not organically but in iron and manganese bound as well as loosely adsorbed the sediment surface reached. At this point these both forms showed a systematic difference which pointed only to an effect of the epilimnetic nutrient concentration and not on those of the manipulated food web. Other analyses of the sediments showed strong transformations of the settled phosphorus, which influenced above all the dominating labile and redox sensitive phosphorus fractions. They were released, on the one hand, in the water and stored, on the other hand, in the organic biomass. The changes of the phosphorus content in the sediments were to be led on the previous effects of the nutrients than of the manipulated food web structure. To conclude, the effects of the food net manipulation were to be seen above all in the pelagic plankton community in the epilimnion, and further in sedimentation and carbon turnover processes in deeper layers of the lake. The vertical phosphorus transport was influenced of less by the food web structure. Moreover, for it the epilimnic nutrient concentration as well as the phosphorus binding potential of the water played an important role for the internal circulation of the material.