In den gemäßigten Breiten zeigte sich die allgemeine Erwärmung der letzten Jahrzehnte insbesondere im Winter und im zeitigen Frühjahr. Dementsprechend traten Veränderungen in der Phänologie, dem zeitlichen Verlauf von Populations- und Entwicklungsprozessen von Organismen (z. B. Zeitpunkt der Knospung bei Pflanzen oder der Laichperiode bei Fischen), vor allem im Frühjahr auf. Obwohl generell eine frühere und beschleunigte Entwicklung als Reaktion auf die Erwärmung beobachtet wurde, zeigten sich doch Unterschiede in der Sensitivität von Organismen. Dadurch kann es in Nahrungsnetzen zu Match- oder Mismatch- Situationen in Räuber-Beute Beziehungen kommen. Am Beispiel der komplexen Interaktionen im Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach wird der Einfluss verschiedener Erwärmungsszenarien auf Schlüsselorganismen und deren Interaktionen im Nahrungsnetz und letztlich auf die Wassergüte in dieser Trinkwassertalsperre im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms AQUASHIFT analysiert. / In temperate regions, the warming trends of the last decades have been observed primarily in winter and early spring. Accordingly, changes in the phenology of individual species, e.g. sprouting in plants or spawning of fish, occurred mainly in spring. Although the general pattern is earlier and faster development in response to warming, differences in sensitivity have been apparent between species, potentially giving rise to match or mismatch scenarios in predator-prey relations. The impact of warming scenarios on key species, their interactions and ultimately on the water quality is studied at Saidenbach Reservoir within the framework of the DFG priority program AQUASHIFT.

In den gemäßigten Breiten zeigte sich die allgemeine Erwärmung der letzten Jahrzehnte insbesondere im Winter und im zeitigen Frühjahr. Dementsprechend traten Veränderungen in der Phänologie, dem zeitlichen Verlauf von Populations- und Entwicklungsprozessen von Organismen (z. B. Zeitpunkt der Knospung bei Pflanzen oder der Laichperiode bei Fischen), vor allem im Frühjahr auf. Obwohl generell eine frühere und beschleunigte Entwicklung als Reaktion auf die Erwärmung beobachtet wurde, zeigten sich doch Unterschiede in der Sensitivität von Organismen. Dadurch kann es in Nahrungsnetzen zu Match- oder Mismatch- Situationen in Räuber-Beute Beziehungen kommen. Am Beispiel der komplexen Interaktionen im Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach wird der Einfluss verschiedener Erwärmungsszenarien auf Schlüsselorganismen und deren Interaktionen im Nahrungsnetz und letztlich auf die Wassergüte in dieser Trinkwassertalsperre im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms AQUASHIFT analysiert. / In temperate regions, the warming trends of the last decades have been observed primarily in winter and early spring. Accordingly, changes in the phenology of individual species, e.g. sprouting in plants or spawning of fish, occurred mainly in spring. Although the general pattern is earlier and faster development in response to warming, differences in sensitivity have been apparent between species, potentially giving rise to match or mismatch scenarios in predator-prey relations. The impact of warming scenarios on key species, their interactions and ultimately on the water quality is studied at Saidenbach Reservoir within the framework of the DFG priority program AQUASHIFT.

Shore zones of large rivers are hot spots of biodiversity and contribute significantly to riverine ecosystem functioning. Today, shore degradation and other structural impair-ments like river straightening and channelization are strong impact factors on river ecosystem health. However, we still lack a thorough understanding of how structural shore zone degradation affects benthic community composition and their inherent ecosystem functions. In this thesis I tested the influence of training structure induced environmental factors on benthic macroinvertebrate community composition and the share of non-native species. Moreover, I assessed the community-associated ecosystem functions in terms of secondary production and resource utilization. In the main channel, communities were composed of only a few specialized taxa with low abundances, which contributed little to riverine secondary production. This is probably due to the harsh conditions produced by constantly high flow velocities and relocation of the fine sandy sediment. Main channel habitats were hardly affected by the adjacent training structure. Hence, species compositions and productivities were similar at all investigated main channel sites. By contrast, each of the shore communities was diverse, highly abundant and productive in comparison to the main channel. However, variations between shore structure communities and their ecosystem functions were prominent. One particular training structure, i.e. the off-bankline revetment, bore the most diverse and by far most productive benthic community, which utilized vast total amounts of basal resources (1,323 g DM m-² y-1). Varying sediment compositions, availability of macrophytes and diverse flow velocities, including lentic conditions, were revealed as key factors for increasing biodiversity, secondary production and resource utilization. Allochthonous boulder habitats were generally highly prone to non-native species invasion. Neozoa proved less productive than many native community members and consumed minor relative and total amounts of the prevailing resource pelagic algae. The present quantitative comparison of shore type specific effects on biodiversity, biomass and productivity provides managers with a tool to improve the ecological attributes of large river ecosystems with an unchangeable, impaired macrostructure. In its entirety, this thesis constitutes a sound basis to increase the mechanistic understanding of the way in which shore zone manipulation can affect riverine benthic communities and their associated ecosystem functions. / Die Uferbereiche großer Flüsse sind für die Biodiversität und Funktion dieser Ökosys-teme von enormer Bedeutung. Uferdegradierung und Kanalisierung gehören zu wichti-gen Faktoren, die Flussökosysteme nachhaltig beeinträchtigen. Wie sich anthropogene Umstrukturierungen der Uferbereiche auf die Zusammensetzung benthischer Ge-meinschaften und deren Ökosystemfunktion auswirken ist jedoch weitestgehend unbe-kannt. In dieser Arbeit werden die Effekte von uferspezifischen Habitatfaktoren auf die Komposition des Makrozoobenthos und den Anteil an Neozoen getestet. Zudem wurden die gemeinschaftsassoziierten Ökosystemfunktionen in Bezug auf Sekundärproduktion und Ressourcennutzung erfasst und bewertet. Die benthische Gemeinschaft des Hauptstroms bestand lediglich aus wenigen spezialisierten Arten, welche nur geringfügig zur Gesamtsekundärproduktion des Flusses beitrugen. Dies war vermutlich auf die rauen Bedingungen im Hauptstrom (insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit verbundener Sedimenttransport) zurückzuführen. Die Makrozoobenthosgemeinschaften des Hauptroms wurden von den jeweils angrenzenden Ufertypen nicht beeinflusst. Im Gegensatz zum Hauptstrom zeigte jeder der untersuchten Ufertypen hohe Dichten an benthischen Invertebraten wobei sich Zusammensetzung und Funktion der Artengemeinschaften zwischen den Ufertypen stark unterschieden. Dabei brachte das Parallelwerk die diverseste und produktivste Makroinvertebratenfauna hervor, welche enorme Mengen basaler Ressourcen ingestierte (1,323 g DM m-2y-1). Hauptfaktoren für eine Erhöhung von Biodiversität, Sekundärproduktion und Ressourcennutzung waren neben variablen Sedimentzusammensetzungen und Makrophytenbeständen sich oft ändernde Fließgeschwindigkeiten mit lentischen Phasen. Allochthone Steinhabitate waren generell anfällig für die Invasion nicht heimischer Arten. Diese Neozoen waren weniger produktiv als viele heimische Taxa und nutzten nur geringe Mengen pelagischer Algen, welche die meist verfügbare Ressource darstellten. Aus dem ökologischen Vergleich der verschiedenen Ufertypen lassen sich Managementempfehlungen zur Verbesserung des ökologischen Zustandes in Bezug auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen ableiten, welche für große Flüsse mit degradierter und unveränderbarer Makrostruktur in Betracht gezogen werden können. In ihrer Gesamtheit liefert diese Arbeit ein fundiertes mechanistisches Verständnis über die Effekte von Ufermanipulationen auf benthische Gemeinschaften und deren assoziierte Ökosystemfunktionen in großen Flüssen.

Shore zones of large rivers are hot spots of biodiversity and contribute significantly to riverine ecosystem functioning. Today, shore degradation and other structural impair-ments like river straightening and channelization are strong impact factors on river ecosystem health. However, we still lack a thorough understanding of how structural shore zone degradation affects benthic community composition and their inherent ecosystem functions. In this thesis I tested the influence of training structure induced environmental factors on benthic macroinvertebrate community composition and the share of non-native species. Moreover, I assessed the community-associated ecosystem functions in terms of secondary production and resource utilization. In the main channel, communities were composed of only a few specialized taxa with low abundances, which contributed little to riverine secondary production. This is probably due to the harsh conditions produced by constantly high flow velocities and relocation of the fine sandy sediment. Main channel habitats were hardly affected by the adjacent training structure. Hence, species compositions and productivities were similar at all investigated main channel sites. By contrast, each of the shore communities was diverse, highly abundant and productive in comparison to the main channel. However, variations between shore structure communities and their ecosystem functions were prominent. One particular training structure, i.e. the off-bankline revetment, bore the most diverse and by far most productive benthic community, which utilized vast total amounts of basal resources (1,323 g DM m-² y-1). Varying sediment compositions, availability of macrophytes and diverse flow velocities, including lentic conditions, were revealed as key factors for increasing biodiversity, secondary production and resource utilization. Allochthonous boulder habitats were generally highly prone to non-native species invasion. Neozoa proved less productive than many native community members and consumed minor relative and total amounts of the prevailing resource pelagic algae. The present quantitative comparison of shore type specific effects on biodiversity, biomass and productivity provides managers with a tool to improve the ecological attributes of large river ecosystems with an unchangeable, impaired macrostructure. In its entirety, this thesis constitutes a sound basis to increase the mechanistic understanding of the way in which shore zone manipulation can affect riverine benthic communities and their associated ecosystem functions. / Die Uferbereiche großer Flüsse sind für die Biodiversität und Funktion dieser Ökosys-teme von enormer Bedeutung. Uferdegradierung und Kanalisierung gehören zu wichti-gen Faktoren, die Flussökosysteme nachhaltig beeinträchtigen. Wie sich anthropogene Umstrukturierungen der Uferbereiche auf die Zusammensetzung benthischer Ge-meinschaften und deren Ökosystemfunktion auswirken ist jedoch weitestgehend unbe-kannt. In dieser Arbeit werden die Effekte von uferspezifischen Habitatfaktoren auf die Komposition des Makrozoobenthos und den Anteil an Neozoen getestet. Zudem wurden die gemeinschaftsassoziierten Ökosystemfunktionen in Bezug auf Sekundärproduktion und Ressourcennutzung erfasst und bewertet. Die benthische Gemeinschaft des Hauptstroms bestand lediglich aus wenigen spezialisierten Arten, welche nur geringfügig zur Gesamtsekundärproduktion des Flusses beitrugen. Dies war vermutlich auf die rauen Bedingungen im Hauptstrom (insbesondere hohe Strömungsgeschwindigkeiten und damit verbundener Sedimenttransport) zurückzuführen. Die Makrozoobenthosgemeinschaften des Hauptroms wurden von den jeweils angrenzenden Ufertypen nicht beeinflusst. Im Gegensatz zum Hauptstrom zeigte jeder der untersuchten Ufertypen hohe Dichten an benthischen Invertebraten wobei sich Zusammensetzung und Funktion der Artengemeinschaften zwischen den Ufertypen stark unterschieden. Dabei brachte das Parallelwerk die diverseste und produktivste Makroinvertebratenfauna hervor, welche enorme Mengen basaler Ressourcen ingestierte (1,323 g DM m-2y-1). Hauptfaktoren für eine Erhöhung von Biodiversität, Sekundärproduktion und Ressourcennutzung waren neben variablen Sedimentzusammensetzungen und Makrophytenbeständen sich oft ändernde Fließgeschwindigkeiten mit lentischen Phasen. Allochthone Steinhabitate waren generell anfällig für die Invasion nicht heimischer Arten. Diese Neozoen waren weniger produktiv als viele heimische Taxa und nutzten nur geringe Mengen pelagischer Algen, welche die meist verfügbare Ressource darstellten. Aus dem ökologischen Vergleich der verschiedenen Ufertypen lassen sich Managementempfehlungen zur Verbesserung des ökologischen Zustandes in Bezug auf Biodiversität und Ökosystemfunktionen ableiten, welche für große Flüsse mit degradierter und unveränderbarer Makrostruktur in Betracht gezogen werden können. In ihrer Gesamtheit liefert diese Arbeit ein fundiertes mechanistisches Verständnis über die Effekte von Ufermanipulationen auf benthische Gemeinschaften und deren assoziierte Ökosystemfunktionen in großen Flüssen.

Gegenstand der Arbeit war die Untersuchung der Rolle der Schwebegarnele Mysis relicta im pelagischen Nahrungsnetz des Breiten Luzins unter besonderer Berücksichtigung der trophischen Interaktionen zur Kleinen Maräne Coregonus albula. Schwerpunkte waren die Abundanz und räumlich-zeitliche Verteilung von M. relicta, C. albula und dem Zooplankton sowie die trophischen Beziehungen im Pelagial. Im Vergleich zu früheren Studien war M. relicta weiträumiger und mit höherer Dichte im Untersuchungsgebiet verbreitet. Dies war auf die Verbesserung der Wasserqualität zurückzuführen. Ähnliche Verteilungsmuster führten zu starken räumlichen Überlappungen von M. relicta und C. albula. M. relicta konsumierte vorwiegend abundantes Plankton. Es zeigte sich aber auch eine Präferenz für Cladocera. Aus den in vitro ermittelten Ingestionsraten wurde für die Situation im Freiland ein starker Fraßdruck von M. relicta auf das Zooplankton abgeleitet. In Kombination mit einer Überschneidung der Beutespektren führte das zur Nahrungskonkurrenz zwischen M. relicta und C. albula. Andererseits war M. relicta eine wichtige Beute für C. albula und wurde stark positiv selektiert. Die Fettsäuremuster der untersuchten Organismen waren überwiegend durch ihre Nahrung beeinflusst. Die Aufnahme von M. relicta wurde nicht durch das Auftreten spezifischer Fettsäuren bei C. albula nachgewiesen. Grundsätzlich entsprach der Energietransfer im Nahrungsnetz des Breiten Luzins allgemeinen Modellen mit 10 % Transfereffizienz zwischen benachbarten trophischen Ebenen. Im Einzelnen zeigten sich aber auch Abweichungen, die größtenteils auf M. relicta zurückzuführen waren. Durch ihre omnivore Ernährung und als Beute für C. albula schafft M. relicta zusätzliche Verbindungen zwischen den trophischen Ebenen. Insgesamt hat M. relicta einen weitreichenden Einfluss auf die Struktur und den Energietransfer des Nahrungsnetzes im Breiten Luzin, wodurch ihr Vorkommen für das Gewässer von besonderer Bedeutung ist. / The aim of the study was to investigate the role of the opossum shrimp Mysis relicta in the pelagic food web of Lake Breiter Luzin (Germany) with special focus on trophic interactions with European cisco Coregonus albula. Main aspects were the abundance and temporal and spatial distribution of M. relicta, C. albula and zooplankton as well as trophic relationships in the food web. As a result of improved water quality M. relicta showed a wider distribution and enhanced abundances in the study area than earlier investigations suggested. Due to similar diurnal vertical distributions a great spatial overlap was evident for M. relicta and C. albula. M. relicta fed mainly on highly abundant plankton. Besides, an overall preference for cladocerans was detected. By applying estimated in vitro feeding rates to field situations it could be shown that zooplankton was strongly exploited by M. relicta. This high demand combined with similar prey preferences of C. albula led to a strong food competition between M. relicta and C. albula. On the other hand M. relicta formed high amounts in the diet of C. albula and was always positively selected. Fatty acid composition of examined organisms resembled the composition found in their dietary resources. The intake of M. relicta could not be detected by a specific fatty acid composition in C. albula. Considering highest and lowest trophic levels, transfer efficiency in Lake Breiter Luzin fit into general models assuming a transfer of 10 % between neighbouring trophic levels. Transfer between intermediate trophic levels partly differed from this general pattern. This was connected to the existence of M. relicta. Being omnivorous and by providing an important food source for C. albula the mysid established additional links between trophic levels in the food web. In summary, M. relicta is a significant factor in structuring the food web of Lake Breiter Luzin and has profound impact on the entire lake ecosystem.

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In der vorliegenden Arbeit wurden die Einflüsse der landwirtschaftlichen Nutzung auf die Struktur und Biomasse von Nematoden entlang eines Tiefengradientens und innerhalb zweier Vegetationsperioden an einem Ackerstandort untersucht. Die Freilandanalyse der Nematodengemeinschaft wies auf ein mit Nährstoffen angereichertes und gestörtes Ökosystem, mit einer geringen Diversität, hin. Entlang des Tiefengradienten bildeten die Nematoden Metacommunities, welche Umweltgegebenheiten wie Nahrungsquellen und abiotischen Faktoren widerspiegeln. Signifikant höhere Biomassen wurden unter Weizen im Vergleich zu Mais als Ackerfrucht beobachtet. Die Streuapplikation induzierte einen „bottom-up“ Effekt mit größeren Biomassen in den niedrigen als in den höheren trophischen Stufen. Die Nematoden Biomassen sowie die faunistischen Indizes (Channel Index, Enrichment Index) zeigten, dass der Kohlenstofffluss im Bakterienkanal des Bodens dominierte. Allerdings deckte das 13C Pulse-Labelling Experiment im Feld auf, dass der Kohlenstofffluss durch die Pilzgemeinschaft sowie die pilzfressenden Nematoden wesentlich höhere Umsatzraten aufweist. In einem 14C-Laborexperiment wurde ein vollständiges Budget des Flusses von wurzelbürtigem Kohlenstoff in das Nahrungsnetz der Nematoden bestimmt. Hierbei wiesen die pflanzenparasitären Nematoden die höchsten 14C-Gehalte innerhalb weniger Tage auf, da sie direkt an den Wurzeln fressen und über die Herbivorenkette den Nährstoffzyklus im Boden eröffnen. / The present research considered the effects of agricultural management practice on the nematode community structure and biomass in three different depths and two successive vegetation periods at an arable field site. The resource quality was manipulated by crop plant and organic amendment, to investigate the major soil carbon pathways based on roots, bacteria and fungi. The nematode community analysis pointed to a highly enriched and disturbed ecosystem with low biodiversity. Along the depth gradient the nematodes formed distinct metacommunities, reflecting resource availability and abiotic environmental factors. Wheat supported significantly greater nematode biomass than maize. The litter amendment induced bottom-up effects, with greater biomass allocation at lower than at higher trophic levels. The biomass of nematode families as well as faunal indices (Channel Index, Enrichment Index) revealed a predominance of the bacterial carbon channel in the arable soil. A 13C pulse-labelling experiment investigating the flux of root- derived C into the soil food web revealed high turnover rates in the fungal carbon pathway. This was evident for soil fungi as well as for fungal-feeding nematodes and contradicts general assumptions of a more active bacterial pathway in arable soils. A laboratory experiment with 14C isotope was used to compile a complete budget for the root-derived carbon in the nematode food web. Here plant-feeding nematodes, which feed on living plant roots, thereby opening the root C cycling into the food web, showed highest amounts of 14C allocation within a few days.