The impact of a power plant discharge (Clinch River Plant, CRP, Carbo, Virginia) on resident snail populations was assessed. In 1988, snail absence below the plant, was attributed to plant discharges rather than naturally occurring habitat limitations. Habitat limitations for the two dominant snail species, Leptoxis praerosa and Pleurocera unciale were defined before power plant impact was assessed. Eleven physicochemical parameters (i.e., flow rate, substrate type, silt accumulation, depth, water chemistry and food biomass parameters) were measured at selected sites and compared to snail density. Flow rate, substrate type and periphyton biomass were the most influential parameters in determining Leptoxis density; while periphyton biomass was the most influential for Pleurocera. Cluster analysis also linked Leptoxis density with river structure and flow. Other variables linked to Pleurocera density were flow rate, river structure and silt. Although Leptoxis is most prolific in riffle/shoal areas and Pleurocera in slower riffle-pool interfaces, these two ‘species often coexist. This research suggests that habitat partitioning between these two species is influenced most by flow rate. Greatest density of Leptoxis occurred at flow rates of 20-30 cm/sec. Frequency of occurrence was greatest at 20-100 cm/sec. Pleurocera occurred most frequently at flow rates of 20-30 cm/sec with greatest density at 25-45 cm/sec. Measurements of impact of the CRP effluent (i.e., toxicity, metals {mainly copper} bioaccumulation in aufwuchs and snails, and cellulase enzyme activity impairment) were summarized by using zone delineation. Habitat parameters were measured below plant discharges and upstream, and compared with water column Cu, snail tissue Cu and aufwuchs Cu measurements. Habitat selection was strongly influenced by effluent but the role of waterborne metals concentration and habitat alterations (e.g. periphyton changes and bioconcentration) was unclear. Feeding studies were conducted to estimate impact of aufwuchs bioconcentration of metals on snails. Leptoxis significantly bioconcentrated Cu when fed aufwuchs containing 564 (±269) ug Cu/g in artificial stream feeding studies, but no cellulase impairments were seen in these studies. No foodborne bioconcentration was found from aufwuchs containing up to 20,000 (±18,400) ug Zn/L. These results suggest that though foodborne uptake of Cu may occur, water column Cu concentrations may have to be an order of magnitude higher for impairment to occur through injestion than through waterborne exposures. Acute and chronic effects of both whole effluent and Cu on Leptoxis were measured in laboratory and artificial stream exposures. The 96-hr LC₅₀ was 95% effluent (containing 148 ug Cu/L)in flow-through exposures, but in Static stirred exposures, 100% effluent (105 ug Cu/L)was not toxic. The lowest-observable effect concentration (LOEC)from 30-day exposures was 10% effluent (22 ug Cu/L) causing cellulase activity impairment (70% of control activity) and bioconcentration (300 ug Cu/g). Constituents of effluent other than Cu were believed to contribute to impairment effects since no impairment was found in 30-day CuSO₄ dosings of up to 25 ug Cu/L. The LOEC for Cu from 30-day CuSO₄ dosings ranged from 17-35 ug/L and the no-observed effect concentration (NOEC)was 12 ug Cu/L. The EPA water quality criteria concentration (17 ug Cu/L)was questionable for Leptoxis in long-term exposures (114-day), causing enzyme impairment and mortality. Chronically toxic conditions to Leptoxis occurred on the left side of the river for 0.7 km downstream of discharge, where the water column contained 42 ug Cu/L, while acutely toxic conditions occurred in the immediate mixing zone. Artificial stream impairment tests were substantiated in the river except in lower reaches of the impairment zone (left side of river, 0.7-0.9 km below cooling tower discharge), where snail absence was attributed to periphyton Cu bioconcentration (242 ug Cu/g). Functional recovery (of enzyme activity) was found at the next acceptable habitat downstream (Station 14A), so the area of impact extended 0.9 km downstream of the discharge on the left side of the river. It was concluded that zone delineation by simultaneously evaluating structural and functional aspects of environmental change is a better approach to impact assessment than approaches that only use functional measurements. / Ph. D.

"August 2003." / Includes bibliographical references (leaves 294-333) / 2 v. (xxxi, 333 leaves) ; ill. (some col.) ; 30 cm. / Title page, contents and abstract only. The complete thesis in print form is available from the University Library. / Thesis (Ph.D.)--University of Adelaide, School of Agriculture and Wine, Discipline of Plant and Pest Science, 2005

Landnutzungsänderungen, Habitatverlust und Fragmentierung gehören zu den Hauptursachen des weltweiten Biodiversitätsrückgangs. In Mitteleuropa zählen Kalkmagerrasen zu den artenreichsten Lebensräumen. Sie weisen eine hohe Vielfalt an xero- und thermophilen Pflanzen- und Invertebratenarten auf, sind jedoch zunehmend durch landwirtschaftliche Intensivierung und Nutzungsaufgabe gefährdet. Sie sind auf Beweidung und Mahd angewiesen, was jedoch für die Landwirte heutzutage unwirtschaftlich geworden ist. Daher finden sich zunehmend kleine Fragmente innerhalb einer für die meisten der spezialisierten Magerrasenarten ungeeigneten, von intensiver Landwirtschaft geprägten Umgebung. Der erste Teil dieser Arbeit untersucht den Einfluss der Fragmentgröße, der Habitatkonnektivität, der Zusammensetzung der umgebenden Landschaft und der Pflanzenartenzahl auf die Zusammensetzung der Zikadengemeinschaft. Zikaden sind eine überaus artenreiche Gruppe phytophager Insekten mit enger Bindung an die Vegetationsstruktur und -zusammensetzung. In der Umgebung von Göttingen wählten wir 14 große (>1 ha) und 14 kleine (<1 ha) Kalkmagerrasenflächen entlang von Gradienten zunehmender Konnektivität mit anderen Magerrasenflächen, zunehmender Pflanzenartenzahl und zunehmender Landschaftskomplexität, d.h. dem Prozentsatz Ackerfläche innerhalb eines 500 m-Radius, aus. Zunehmende Isolation verringerte die Zikadenartenzahl in einfachen (von Feldern geprägten), jedoch nicht in komplexen Landschaften. Dieser Effekt wurde von den Generalisten getrieben. Die Artenzahl der Generalisten nahm auf kleinen Fragmenten mit zunehmender Konnektivität zu, wogegen sie auf großen Flächen unverändert blieb. Weiterhin nahm die Artenzahl der Generalisten mit steigender Pflanzenartenzahl auf vernetzten Magerrasen stärker zu als auf unvernetzten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Insektenartenvielfalt auf Kalkmagerrasenfragmenten nicht nur durch Konnektivität allein geprägt wird, sondern vielmehr von einem Zusammenspiel aus Konnektivität, Landschaftszusammensetzung und Pflanzenartenzahl bestimmt wird. Im zweiten Teil dieser Arbeit verfolgen wir das Ziel, zur Lösung der sogenannten SLOSS-Debatte (“Single Large Or Several Small”) beizutragen, in der diskutiert wird, ob es besser ist, wenige große oder mehrere kleine Fragmente eines Habitattyps zu erhalten. Man nimmt an, dass kleine Fragmente aufgrund der größeren abgedeckten geographischen Distanzen eine größere Heterogenität und dadurch eine höhere Gesamtartenzahl aufweisen. Dagegen weisen große Fragmente stabilere Lebensraumbedingungen und größere Populationen auf. Neben Zikaden und Pflanzen wurden auch Daten zu Wanzen und 114 Schnecken aufgenommen. Sowohl die Gesamtartenzahl aller vier Taxa als auch die Zahl der Spezialisten war auf mehreren kleinen Fragmenten wesentlich höher als auf einem oder zwei großen Fragmenten gleicher Gesamtgröße. Jedoch war die Artenzusammensetzung auf großen und kleinen Fragmenten unterschiedlich und einige der seltensten Spezialisten waren an große Flächen gebunden. Hingegen spielte die Zusammensetzung der umgebenden Landschaft keine wichtige Rolle für Artenzahl und -zusammensetzung. Diese Ergebnisse stellen den Fokus auf entweder große oder kleine Habitatfragmente infrage. Für einen erfolgreichen Biodiversitätserhalt ist daher der Schutz sowohl großer als auch kleiner Habitatfragmente zwingend notwendig. Im dritten Teil dieser Arbeit untersuchen wir den Einfluss der Bewirtschaftungsart (Beweidung, Mahd, Nutzungsaufgabe), der Landschaftszusammensetzung und Konnektivität auf die Artenzahl, Artenzusammensetzung und merkmalsbasierte Reaktionen (Körpergröße und Rote Liste-Status) von neun Taxa: Pflanzen, Schmetterlinge, Bienen, Heuschrecken, Schwebfliegen, Spinnen, Wanzen, Kurzflügler und Zikaden. Wir wählten 30 kleine Kalkmagerrasenfragmente (<1 ha) entlang von unabhängigen Konnektivitäts- und Landschaftskomplexitätsgradienten aus. Ein zunehmender Prozentsatz an Ackerfläche in der Umgebung der Fragmente führte zu einem Verlust von 29 % der Gesamtartenzahl. Wir nehmen an, dass Landschaften, die von Ackerfläche dominiert werden, weniger Alternativhabitat und Nahrungsressourcen bieten, was zu einer verringerten Artenzahl führt. Habitatkonnektivität erhöhte im Allgemeinen die Artenzahl. Dieser Effekt war bei den großen, vermutlich ausbreitungsfähigeren Arten eines Taxons stärker ausgeprägt als bei den kleinen Arten. Beweidung hatte einen deutlich negativeren Einfluss auf die Artenzahl als Mahd (einmal jährlich) oder kurzzeitige Nutzungsaufgabe (5-15 Jahre). Der Grund dafür könnte der durch Beweidung verursachte größere Schaden und die Entnahme der Nahrungsressourcen phytophager Insekten sein. Zudem führte jeder der drei Bewirtschaftungsweisen zu einer unterschiedlichen Artenzusammensetzung aller Taxa. Daher sollte die bevorzugte Bewirtschaftungsoption kleiner Kalkmagerrasenfragmente ein Wechsel zwischen Mahd und kurzzeitiger Nutzungsaufgabe in Kombination mit einer Diversifizierung der umgebenden Landschaft sein. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die allgemein verbreitete Konzentration auf große Habitatfragmente überdacht werden sollte, da der Schutz sowohl kleiner als auch großer Fragmente unerlässlich ist. Bei der Planung von Schutzmaßnahmen für fragmentierte Offenlandlebensräume sind lokale Einflüsse wie Fragmentgröße und Bewirtschaftung zwar wichtig, aber nicht ausreichend: Landschaftsfaktoren wie Habitatkonnektivität und Landschaftszusammensetzung müssen ebenfalls in die Schutzbemühungen mit einbezogen werden um das langfristige Überleben von spezialisierten Pflanzen- und Invertebratenarten zu sichern.

Thesis (Ph.D.); Submitted to Iowa State Univ., Ames, IA (US); 12 Dec 2003. / Published through the Information Bridge: DOE Scientific and Technical Information. "IS-T 2604" Jason Alan Gruenhagen. 12/12/2003. Report is also available in paper and microfiche from NTIS.

Thesis (PhD(Agric)(Botany and Zoology))--University of Stellenbosch, 2001. / Copper oxychloride (Cu2CI(OH)3) is a broad-spectrum fungicide, intensively sprayed in many South African vineyards and orchards. It is necessary to find accurate and effective methods of monitoring the effects of this fungicide on the biota of the agricultural environment. The use of biomarkers may be a possible method to employ for this purpose. This study investigated the effects of copper, as a result of copper oxychloride exposure, on the biology of the common garden snail Helix aspersa, as welI as a number of cellular responses to exposure to the fungicide. The possible use ofthese responses as biomarkers was also investigated. Two groups of snails were exposed to 80 and 240 tJg g-! copper oxychloride respectively, for six weeks. A third group served as control. On a weekly basis, body mass, number of eggs produced, neutral red retention (NNR) times of haemocytic lysosomes, and body copper concentrations were determined for each individual. At the end of the experiment, the digestive glands, ovotestes and hermaphrodite ducts of a number of snails were prepared for histological analysis. The following parameters were investigated: tubule area, epithelium height and area in the digestive gland, spermatozoan area in the vesicula seminalis and ovotestis, as wen as oocyte numbers in the ovotestis. To test the validity of the laboratory results, a field survey was conducted. Snails were colIected from an uncontaminated vineyard and on two occasions from a contaminated vineyard in the Western Cape. The same cellular responses were investigated as in the laboratory study. The results showed that growth, egg production and hatching success in Helix aspersa were affected by experimental exposure to copper oxychloride. In both the laboratory study and field survey, copper in the body of H. aspersa was shown to be compartmentalized and the digestive gland was the most important site of copper accumulation. NNR times of haemocytic Iysosomes were shown to be affected by copper oxychloride exposure, already during the first week of exposure. A time evolution of copper accumulation and lysosomal damage existed. Epithelium height and area of digestive gland tubules, and spermatozoan and oocyte densities in the ovotestis, were also affected by copper oxychloride exposure and the concomitant copper burdens in the respective organs. Through the field survey it was ascertained that these histopathological changes were largely dependent on exposure time. It was concluded that lysosomal response of H. aspersa haemocytes, as measured by the NNR time assay, could be considered a useful biomarker of copper oxychloride exposure, since it provides an early warning of stress induced by this fungicide. Changes in digestive gland epithelium cells, and gametes in the ovotestis, can also possibly serve as biomarkers of copper oxychloride exposure. However, these can not serve as an early warning. All of the cellular responses identified in the present study can be used in combination with other cellular and physiological parameters and toxicological endpoints in order to improve the reliability and accuracy of interpretations regarding cause and effect.

Parasiten können den Energietransfer in Lebensgemeinschaften über trophische Kaskaden beeinflussen, indem sie Änderungen in den Konsumenten-Ressourcen-Interaktionen induzieren. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von Trematoden auf das Freßverhalten ihrer Wirte auf zwei trophischen Ebenen untersucht. Vier verschiedene Süßwasserschnecken-Trematoden-Systeme wurden verwendet, um zu testen, ob ein allgemeines Muster für die Auswirkung von Infektionen auf die Grazingaktivität von Schnecken auf das Periphyton nachgewiesen werden kann. Die Grazingraten auf Periphyton bei infizierten Schnecken entweder höher, niedriger oder ähnlich denen derjenigen von nicht infizierten Artgenossen. Augenparasiten können die Leistungsfähigkeit ihres Wirtes beeinträchtigen, was die Auswirkungen auf das Erkennen von Beutetieren, Raubtieren und Artgenossen hat. Mit Tylodelphys clavata experimentell infizierte Flussbarsche wurden mit zwei verschiedenen Beutetierarten eingesetzt, um das Fraßverhalten in Konkurrenz mit nicht infizierten Artgenossen zu untersuchen. Die Entfernung, aus der infizierte Fische die beiden Beutetierarten attackierten, war im Vergleich zu nicht infizierten Artgenossen signifikant kürzer. Die Tendenz war, dass nicht infizierte Fische mehr von den verfügbaren Beutetieren verzehrten. Um zu prüfen, ob der Fisch als Kompensation seine Beutepräferenz verändert, wurde die Beutezusammensetzung von Flussbarschen aus dem Müggelsees mittels Mageninhalts- und Stabilisotopenanalysen untersucht. Beide Methoden ergaben, dass sich die Fische mit zunehmender Intensität der Infektion selektiver ernährten, während sich geringer infizierte Fische Generalisten herausstellten. Die Ergebnisse dieser Studie bestätigen, dass Trematoden eine wichtige Rolle in Nahrungsnetzen spielen können, indem sie das Freßverhalten ihres Wirtes verändern. Darüber hinaus können Trematoden so die Stärke der Interaktion ihrer Wirte mit anderen Arten auf verschiedenen trophischen Ebenen beeinflussen. / Parasites can influence energy transfer through communities via trophic cascades by inducing alterations on consumer-resource interactions. This study evaluated the role of trematodes on their host’s feeding behaviour at two trophic levels. Four different freshwater snail–trematode systems were used to test whether a general pattern can be detected for the impact of infections on snail periphyton grazing activity. Mass-specific periphyton grazing rates of infected snails were higher, lower, or similar to rates of non-infected conspecifics. The variation across systems may result from differences on how the parasites use the resources of the snail and thus affect its energy budget. Eye parasites can impair their host’s sensory performance with important consequences for the detection of prey, predators and conspecifics. European perch experimentally infected with Tylodelphys clavata were used to evaluate their feeding behaviour under competition with non-infected conspecifics, for two different prey species (Asellus aquaticus and Daphnia magna). The distance at which infected fish attacked both prey species was significantly shorter in comparison to non-infected conspecifics. Additionally, infected fish had more unsuccessful attacks and there was a general tendency that non-infected fish consumed more of the available prey. To evaluate whether fish alter their prey preference as a compensatory mechanism, perch from Lake Müggelsee were sampled and their diet was evaluated using both stomach content and stable isotope analyses. Both methods indicated that with increasing infection intensity fish had a more selective diet, while less intensively infected fish appeared to be generalist feeders. The results from this study confirm that trematodes can play a relevant role within food webs by altering their hosts’ feeding behaviour. Furthermore, in this way trematodes can affect the interaction strengths of their hosts with other species at various trophic levels.

Wetlands are limnic ecosystems that greatly benefit biodiversity and provide ecosystem services like water purification and carbon sequestration across the globe. However, they have for centuries suffered disturbances and intentionally been altered to make way for anthropogenic activity. In recent times many wetlands are being restored and new ones are constructed in an effort to recreate the former dynamic between wetlands and the surrounding landscape and its ecosystems. The ecological status of wetlands can be monitored by performing inventories of invertebrate indicator species. Limnic snails and mussels make for good monitoring candidates, due to their ability to bioaccumulate toxic substances, sensitivity to environmental changes and general presence in wetland habitats. Snails and mussels are also among the most threatened groups of organisms in limnic ecosystems, but do despite this seldom get included in conservation plans. This study, a collaboration with Hushållningssällskapet in Halland, investigated the occurence of limnic snails and mussels in constructed wetlands ordered in different age categories. The general purpose of the study is to expand the knowledge about the species composition of snails and mussels that occur in the catchment area of Trönninge river. Furthermore, another aim is that the results will be of use for future studies of wetland ecology and the roles that snails and mussels fill in it. / Våtmarker är viktiga sötvattenssystem för biologisk mångfald och bidrar med ekosystemtjänster över hela världen, bland annat renande av vatten och lagring av kol. De har dock under sekler påverkats och förstörts för att bistå människans olika syften. Idag konstrueras nya våtmarker eller restaureras för att återskapa processer som samverkar med de ekosystem som ingår i landskapsbilden. Våtmarkers ekologiska status kan undersökas genom insamling av evertebrata indikatorarter. I dessa biotoper är ofta sötvattensmollusker som snäckor och musslor både vanligt förekommande och reagerar på miljöförändringar. De renar vattnen på föroreningar och lagrar toxiska ämnen i sina kroppar, vilket gör dem till bra kandidater för miljöövervakning. Snäckor och musslor hör idag till de mest hotade grupperna av organismer i limniska ekosystem, men inkluderas trots detta sällan i bevarandeplanering. I denna inventeringsstudie undersöktes förekomsten av snäckor och musslor i anlagda våtmarker av olika ålderskategorier. Studien genomfördes i samarbete med Hushållningssällskapet i Halland och syftar bland annat till att tillföra utökad kännedom om snäckor och musslors artsammansättning i Trönningeåns avrinningsområde. Målsättningen är att resultaten ska komma till användning för framtida studier som inriktar sig på våtmarkers ekologiska status i allmänhet och framförallt snäckor och musslors roller i dessa.