The thesis studies one method, focus group discussions, for public participation in the starting of implementing the European Community Water Framework Directive at a catchment level. Focus group discussions can be used as a method for bringing relevant stakeholder-groups into the discussion and evaluation of different possible solutions to problems of managing local waters in order to lower nutrient emissions and stop eutrophication. Of special interest in the study is the participants’ development of collaboration and collaborative learning in the focus groups. Also of interest is their change in attitudes during the focus group process and their will to participate in similar settings. The thesis assesses the results of three questionnaires responded by focus group participants in a study carried out by the Swedish Water Management Research Programme, VASTRA. The participants represent stakeholders in Rönne å catchment in Skåne, and also the results from ten focus group discussions with the same participants.

Diplomová práce popisuje metodiku výpočtů částí náchylných k rozvoji mnoho-ohniskového únavového poškození (WFD). Nejdříve se práce zabývá rozborem předpisů letové způsobilosti souvisejících s WFD pro letadla certifikovaných podle FAR 23 v kategorii commuter. Následuje popis metodiky únavového výpočtu a predikce šíření trhliny. Dále jsou popsány řešení pro výpočet faktoru intenzity napětí pro základné konfigurace trhliny, tam kde to bylo možné v uzavřeném tvaru, jinak ve formě tabulky. Hlavní částí práce je návrh algoritmu AIMA schopného provést kompletní analýzu části náchylné k rozvoji únavového poškození na více místech (MSD). Model se validoval únavovou zkouškou vzorku přeplátovaného spoje dolního panelu křídla. Následně byla analyzována reálná konstrukce spoje dolních panelů křídla letounu L 410 NG.

Management of water bodies according to their river basinsis becoming increasingly common, as the concept of IntegratedWater Resources Management (IWRM) is getting more and moreacknowl-edged. In Europe, a large portion of these“new”management units will probably be internationalor transboundary. Decisions and policies consideringtransboundary water issues need to be based on reliable andcomprehendible information. In this thesis, a review of variousexisting models that may be used for understanding the role anduse of information in (transboundary) water management ispresented. Further, the thesis reports on an assessment of theinformation management of three transboundary water regimes inEurope, namely the international water commissions for LakeNeusiedl, Lake Constance and Elbe River. Besides examining theinformation management of the regimes as such, the managementwas also related to information needs implied by the IWRMcon-cept and by the EU Water Framework Directive (WFD). Thereviewed models and approaches were grouped into threecategories: information management models, information cyclemodels and communication between actors. The first categorycomprised models that may be used for managing and assessingdifferent types of information. The second group dealt withmodels explaining the production and communication ofinformation predominately from an information producer/senderperspective. The third group focused on ideas concerninginteractions and communication of information between differentkinds of actors. The studies on information management intransboundary water regimes showed that the information needsand strategies often were defined primarily with watercommissions’own needs in mind. The data collected by thecommissions were predominated by monitoring data, describingthe status of the environment and the impact caused by humanactivities. Furthermore, any communication of information toother groups of actors was mainly done through passivechannels. The information management in these transboundarywater regimes was not fully in accordance with informationneeds implied by the IWRM concept and the EU WFD. <b>Keywords:</b>Integrated Water Resources Management (IWRM);transboundary water management; information; EU Water FrameworkDirective (WFD); regimes; policy and decision making; LakeNeusiedl; Lake Constance; Elbe River. / NR 20140805

This thesis provides an analysis how social learning can be supported during the implementation of the WFD. Four research questions address the different characteristics of river basin management: 1) How do spatial misfits between participatory and decision-making institutions impede social learning"2) Does the formalized context of river basin management in Europe allow for social learning" 3) What are conducive environments for social learning in river basin management" 4) How does research contribute to social learning in river basin management" What challenges arise in applied research"The concept of social learning (SL), especially as developed in the European project HarmoniCOP (www.harmonicop.uos.de), formed the theoretical backbone of the analysis. This allowed to consider the challenge of SL to be supported by process design or the institutional settings. At the same time, it allowed to understand to which extent the efficiency of this support depends on the question whether or not the participants in the process recognize the options for improving their knowledge base and make use of them. The analyses have been mainly based on a German case study on the international Elbe river basin district, which was embedded in the European project HarmoniCOP. Here, the specific challenges (spatial misfit; the need for collaboration in formalized contexts) have been addressed exploring participatory and other collaboration processes as well as the actors approach to SL. In order to understand collaboration processes between research and water management, the role of research in delivering tools to support the new challenges of the WFD has been studied during activities of the European Concerted Action Harmoni-CA (www.harmoni-ca.info). The thesis closes with recommendations to improve social learning in practical river basin management.

En raison de leur importante capacité de réponse aux changements environnementaux, les producteurs primaires sont depuis longtemps utilisés comme indicateurs biologiques de la qualité des milieux aquatiques. La Directive Cadre Européenne sur l’Eau (2000/60/CE) préconise ainsi l’utilisation du phytoplancton, du phytobenthos et des macrophytes afin de mesurer l’état écologique des écosystèmes lacustres. Dans cette étude, ces trois compartiments ont été utilisés pour déterminer l’état écologique de cinq lacs localisés dans la région Aquitaine (Sud-Ouest de la France), lacs ayant la particularité de présenter des niveaux trophiques différents. Les résultats ont montré qu’au niveau intra-lac la composition floristique dépend fortement des variables physiques dans la plupart des systèmes tandis qu’au niveau inter-lac celle-ci dépend du niveau trophique. Le phytoplancton s’est révélé être l’indicateur de qualité le plus performant et le seul utilisable dans les eaux ouvertes, et le plus précis dans les systèmes où les macrophytes submergés étaient absents. Cependant, dans les lacs humiques, les assemblages phytoplanctoniques semblent répondre davantage à la turbidité et aux brassages fréquents de la colonne d’eau qu’aux nutriments. Dans de telles conditions, afin de mieux caractériser la qualité de l’eau, l’utilisation complémentaire du phytobenthos et des macrophytes se révèle plus pertinente. En conclusion, considérant les trois compartiments biologiques, la présente étude permet une approche complémentaire de l’état écologique des systèmes lacustres. Certaines des méthodes appliquées ici représentent un outil potentiel de détermination de la qualité de l’eau selon les exigences de la DCE, mais elles nécessitent d’être affinées pour une meilleure évaluation de l’état écologique des lacs français. Une attention particulière a été portée aux taxa exotiques observés dans ces lacs tempérés, et cet aspect doit être pris en considération lors de l’évaluation écologique. En effet, ces espèces sensiblement avantagées par les conséquences du changement climatique, peuvent altérer la structure et le fonctionnement des écosystèmes aquatiques en place, et aboutir à une perte de diversité. / Due to their important ability to respond to environmental changes, primary producers have been used for a long time as biological indicators of water quality. The Water Framework Directive (2000/60/EC) recommends the use of the phytoplankton, phytobenthos (diatoms) and macrophytes in the ecological status assessment of lakes. In this study, these three compartments have been used to determine the ecological status of five lakes located in the Aquitaine region (southwest of France) with different trophic status. The results showed that within lakes, the floristic composition in most of the systems strongly depends on physical parameters whereas among lakes it depends on the trophic status. The phytoplankton proved to be the most powerful indicator of quality in open-water areas as well as in systems where submerged macrophytes are absent. However, in the humic lakes, the phytoplankton assemblages seem to respond more to turbidity and mixing than to nutrient load. Under such conditions, water quality could be underestimated and the complementary use of phytobenthos and macrophytes appears more appropriated. In conclusion, considering the three biological elements, the present study allows a complementary approach of the ecological status of the lakes. Some of the methods applied here represent a potential tool for the assessment of the ecological status in the context of WFD, but they need to be refined to assess more properly the ecological status of French lakes. A special attention was paid to exotic taxa observed in these temperate lakes, and this aspect must be taken into account in the ecological assessment. Indeed, these species favoured by the consequences of the climate change, can modify the structure and functioning of the aquatic ecosystems, and lead to a loss of diversity.

Τα παράκτια μεταβατικά οικοσυστήματα όπως οι λιμνοθάλασσες και οι αλυκές, αποτελούν δυναμικά οικοσυστήματα και παρουσιάζουν έντονες χωρικές και χρονικές διακυμάνσεις, αφού ως οικότονοι μεταξύ ξηράς και θάλασσας, δέχονται την ταυτόχρονη επίδραση χερσαίου και θαλάσσιου περιβάλλοντος. Παράλληλα είναι οικοσυστήματα υψηλής παραγωγικότητας, αφού φιλοξενούν είδη με υψηλή πρωτογενή παραγωγικότητα. Τα υδρόβια μακρόφυτα αποτελούν δομικά και λειτουργικά στοιχεία των οικοσυστημάτων αυτών και σύμφωνα με την Οδηγία Πλαίσιο 2000/60/ΕΕ, αποτελούν ποιοτικά στοιχεία και χρησιμοποιούνται ως βιοδείκτες για την εκτίμηση της οικολογικής ποιότητας των υδάτινων οικοσυστημάτων. Στα πλαίσια της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής, διερευνήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών παραμέτρων της υδάτινης στήλης, στις λιμνοθάλασσες Κοτύχι και Πρόκοπο της ΒΔ Πελοποννήσου και στις αλυκές Λάρνακας και στον υγρότοπο Ακρωτηρίου (Αλυκές Ακρωτηρίου, λιβάδι Φασουρίου) της Κύπρου. Πραγματοποιήθηκαν μηνιαίες δειγματοληψίες κατά την βλαστητική περίοδο των ετών 2006, 2007 και 2008, στην διάρκεια των οποίων καταγράφηκαν οι φυσικοχημικές παράμετροι των υδάτων, όπως βάθος (m), διαφάνεια (m), θερμοκρασία (οC), αλατότητα (‰), αγωγιμότητα (mS/cm), διαλυμένο οξυγόνο (mg/l), pH, ολικά αιωρούμενα στερεά (mg/l), φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία- PAR ενώ υπολογίστηκαν οι συγκεντρώσεις της Chl-α (mg/m3) η αλκαλικότητα (mg/l), η συγκέντρωση των θρεπτικών αλάτων φωσφόρου-SRP (mg/l) και αζώτου - NO2-N, NO3-N και ΝΗ4-Ν (mg/l), καθώς και η σταθερά απορρόφησης Κ (m-1) της υδάτινης στήλης. Παράλληλα συλλέχθηκαν ποσοτικά και ποιοτικά δεδομένα που αφορούν τη δομή των μακροφυτικών κοινωνιών, καθώς και την χωρική και χρονική διακύμανση της κατανομής και της ανάπτυξης των μακροφυτικών ειδών που απαντώνται στις λιμνοθάλασσες και στις αλυκές. Τέλος διερευνήθηκαν οι σχέσεις μεταξύ αβιοτικών παραμέτρων και ειδών μακροφύτων και εξετάστηκαν οι πιθανοί παράγοντες που επηρεάζουν την ανάπτυξη και την κατανομή των μακροφύτων. Για την διερεύνηση της δομής των μακροφυτικών κοινωνιών, την ταξινόμηση της υδρόβιας βλάστησης σε ευδιάκριτες ομάδες, καθώς και την ομαδοποίηση των σταθμών δειγματοληψίας ανάλογα με την σύνθεση της βλάστησης τους, εφαρμόστηκαν οι μέθοδοι ταξινόμησης TWINSPAN και MDS. Χρησιμοποιήθηκαν επίσης οι συντελεστές συσχέτισης Pearson (r) και Kendall (tau-b), προκειμένου να εξεταστεί η ύπαρξη πιθανών συσχετίσεων μεταξύ των φυσικοχημικών παραμέτρων, αλλά και μεταξύ βιοτικών και αβιοτικών παραμέτρων, ενώ πραγματοποιήθηκε ανάλυση διασποράς (one-way ANOVA) προκειμένου να διαπιστωθούν στατιστικά σημαντικές διαφορές μεταξύ των περιοχών μελέτης, αλλά και μεταξύ των διαφορετικών ομάδων βλάστησης. Τέλος, για την διερεύνηση των αβιοτικών παραμέτρων που επηρεάζουν την ανάπτυξη και την κατανομή των μακροφύτων, εφαρμόστηκε η μέθοδος ανάλυσης κανονικών αντιστοιχιών CCA (Canonical Correspondence Analysis). Στις τέσσερις περιοχές μελέτης καταγράφηκαν συνολικά 29 taxa μακροφύτων, τα οποία ταξινομήθηκαν σε έξι ομάδες βλάστησης. Πέντε taxa από αυτά, αναφέρονται για πρώτη φορά στην Κύπρο. Τα είδη με την μεγαλύτερη αφθονία στις περιοχές μελέτης ήταν τα Ruppia cirrhosa, Potamogeton pectinatus, Najas marina ssp. armata, Althenia filiformis, Lamprothamnium papulosum και Ulva lactuca. Η βιομάζα των κυρίαρχων ειδών παρουσίασε εποχικές διακυμάνσεις με τις μέγιστες τιμές να καταγράφονται την άνοιξη και το καλοκαίρι. Στις λιμνοθάλασσες Κοτύχι και Πρόκοπο παρατηρήθηκε οικολογική διαδοχή ειδών στη διάρκεια της βλαστητικής περιόδου, η οποία μπορεί να αποδοθεί σε σημαντικές αλλαγές του αβιοτικού περιβάλλοντος (π.χ. αλατότητας), όπως η αντικατάσταση του είδους Potamogeton pectinatus από το αγγειόσπερμο Ruppia cirrhosa, ενώ η εμφάνιση ευτροφικών φαινομένων με σημαντική αύξηση της βιομάζας ευκαιριακών ειδών (π.χ. χλωρόφυτα), οδήγησε στην μείωση της βιομάζας των αγγειοσπέρμων. Στις αλυκές Λάρνακας και Ακρωτηρίου η βιομάζα κυμάνθηκε σε πολύ χαμηλά επίπεδα πιθανώς λόγω των πολύ ψηλών τιμών αλατότητας. Τις υψηλότερες τιμές βιομάζας παρουσίασε το αγγειόσπερμο Althenia filiformis τον Απρίλιο. Την βλαστητική περίοδο 2008 οι μεγαλύτερες τιμές αλατότητας που καταγράφηκαν στις αλυκές Λάρνακας και Ακρωτηρίου, δεν ευνόησαν την ανάπτυξη μακροφύτων. Αντίθετα στο λιβάδι Φασουρίου όπου η αλατότητα ήταν σημαντικά χαμηλότερη, η βιομάζα του κυρίαρχου Najas marina ssp. armata κυμάνθηκε σε υψηλές τιμές με τις μεγαλύτερες να καταγράφονται τον Ιούνιο. Από την διερεύνηση των μορφομετρικών χαρακτηριστικών του αγγειόσπερμου Ruppia cirrhosa, προέκυψε ότι η πυκνότητα των πληθυσμών του είδους κυμάνθηκε στα ίδια επίπεδα με άλλες λιμνοθάλασσες της Μεσογείου (449–5120 βλαστοί/m2), ενώ παρουσίασε θετική συσχέτιση με την θερμοκρασία και αρνητική συσχέτιση με την συγκέντρωση ολικού φωσφόρου. Το μήκος των φύλλων συσχετίστηκε θετικά με την συγκέντρωση των όξινων ανθρακικών ιόντων, τα οποία σε χαμηλές συγκεντρώσεις μπορεί να αποτελέσουν περιοριστικό παράγοντα για την ανάπτυξη των μακροφύτων. Η μεγαλύτερη ποικιλότητα μακροφύτων (δείκτης Shannon-Weaner) καταγράφηκε στην λιμνοθάλασσα Πρόκοπο, ενώ οι αλυκές Λάρνακας παρουσίασαν την χαμηλότερη ποικιλότητα, πιθανά λόγω του ότι οι υψηλές τιμές αλατότητας δεν ευνοούν την ανάπτυξη πολλών ειδών μακροφύτων. Η εφαρμογή του δείκτη οικολογικής αξιολόγησης ΕΕΙ (Ecological Evaluation Index) για την εκτίμηση της οικολογικής ποιότητας των υδάτων με την χρήση των μακροφύτων ως βιοδεικτών, είχε ως αποτέλεσμα την ταξινόμηση της ποιότητας των υδάτων της λιμνοθάλασσας Κοτυχίου ως Μέτρια, της λιμνοθάλασσας Πρόκοπος και των αλυκών Λάρνακας ως Καλή, ενώ του υγρότοπου Ακρωτηρίου μπορούν να χαρακτηριστούν ως Υψηλής οικολογικής ποιότητας. Oι σημαντικότερες περιβαλλοντικές παράμετροι που καθορίζουν την σύνθεση των ομάδων βλάστησης, αλλά και την εξάπλωση των ειδών των μακροφύτων στις περιοχές έρευνας, είναι το υδατικό ισοζύγιο, η αλατότητα και οι συγκεντρώσεις των θρεπτικών αλάτων. Στα πλαίσια προστασίας και διατήρησης των παράκτιων αυτών υγροτόπων, προτείνεται ο σχεδιασμός ενός μόνιμου δικτύου παρακολούθησης βιοτικών και αβιοτικών παραμέτρων και η διεξαγωγή συστηματικής έρευνας με την πραγματοποίηση οικολογικών μελετών χρησιμοποιώντας βιοτικά στοιχεία για την εκτίμηση της οικολογικής τους ποιότητας. Επίσης, η λήψη διαχειριστικών μέτρων για τον περιορισμό της εισροής θρεπτικών στους υγρότοπους, κρίνεται επιτακτική αφού η εμφάνιση ευτροφικών φαινομένων αποτελεί διαρκεί απειλή για τα υδάτινα οικοσυστήματα. Η απαγόρευση καταπάτησης των οικοτόπων, της απόρριψης σκουπιδιών, της βόσκησης και της θήρευσης, μπορεί να υλοποιηθεί με την λήψη και εφαρμογή αυστηρών μέτρων, καθώς και με την φύλαξη των περιοχών αυτών. Η περίφραξη και η σηματοδότηση επιλεγμένων σημείων, ο καθαρισμός απορριμμάτων, η απομάκρυνση ξενικών ειδών και ο καθαρισμός των καναλιών που συλλέγουν και διοχετεύουν νερό από την λεκάνη απορροής στους υγρότοπους, μπορούν να βοηθήσουν στην διατήρηση των υγροτόπων και την βελτίωση της οικολογικής τους κατάστασης. Επίσης, η πραγματοποίηση ειδικών περιβαλλοντικών μελετών πρέπει πάντα να προηγείται της υλοποίησης κάθε μορφής έργων. Τέλος η ενημέρωση και ευαισθητοποίηση του κοινού με την απρόσκοπτη λειτουργία κέντρων περιβαλλοντικής ενημέρωσης και φορέων διαχείρισης των περιοχών αυτών, κρίνεται απαραίτητη προκειμένου οι υγρότοποι να προστατευτούν και να αποφευχθεί η σταδιακή υποβάθμιση τους. / Lagoons and other coastal wetlands are shallow aquatic environments located in the transitional zone between terrestrial and marine ecosystems, which can span from freshwater to hypersaline conditions depending on their water balance. They exhibit an extreme spatial and temporal variability of environmental parameters and are recognized as highly productive ecosystems. Aquatic macrophytes are key structural and functional components of aquatic ecosystems. As photosynthetic sessile organisms being at the base of food web, are vulnerable and adaptive to human and environmental stress. They respond to aquatic environment representing reliable indicators of its changes and are mentioned in the WFD as biological quality elements for the ecological classification of transitional and coastal waters. In the present work, the relationships between biotic and abiotic parameters of the water column were investigated in coastal lagoons of Kotychi and Prokopos (NW Peloponnisos, Greece), Larnaca salt lakes and Akrotiri wetland (Cyprus). Monthly samplings were conducted during the vegetative periods of the years 2006, 2007 and 2008 and water parameters such as depth (m), transparency (m), temperature (οC), salinity (‰), conductivity (mS/cm), dissolved oxygen (mg/l), pH, photosynthetic active radiation – PAR and attenuation coefficient K (m-1) were recorded in situ, while Chl-α (mg/m3), total suspended matter (mg/l), alkalinity and nutrients of nitrogen and phosphorus (mg/l) were determined in the laboratory. Quantitative and qualitative data concerning aquatic macrophyte flora were recorded during the same period, such as species composition, community structure, spatial and temporal variations of species abundance and the succession of submerged macrophytes in relation to the main environmental factors. The aquatic macrophytic community was distinguished in different vegetation groups using TWINSPAN and MDS techniques. Correlations between environmental parameters were tested using Pearson and Kendall correlation tests, while One –way ANOVA was used to determine statistical significant differences of environmental variables between different study areas and distinguished plant groups. Finally CCA was performed in order to examine relationships between the species abundance and environmental variables. In total, 29 taxa were recorded in all four study areas and were classified in six vegetation groups. Five species were recorded for the first time in the island of Cyprus. The most abundant species were Ruppia cirrhosa, Potamogeton pectinatus, Najas marina ssp. armata, Althenia filiformis, Lamprothamnium papulosum και Ulva lactuca. The biomass of dominant species showed seasonal variations and maximum biomass values were recorded in late spring and summer. In Kotychi and Prokopos lagoons, the replacement of Potamogeton pectinatus by Ruppia cirrhosa was recorded, probably due to significant increase of salinity. In other parts of the lagoons, the replacement of macrophyte beds due to increased macroalgal proliferation was also recorded. In Larnaca and Akrotiri salt lakes, biomass values were significantly lower as a result of high salinity values. The most abundant species was Althenia filiformis (biomass peak in April). During the vegetative period of 2008, extreme salinity values were recorded as a result of reduced rainfall. High salinity values resulted in scarse occurrence of macrophytes in the salt lakes during this period. In Fasouri marsh, which is characterized by minimum salinity values, the dominant species Najas marina ssp. armata showed high biomass values (peak in June). Regarding the results of Ruppia cirrhosa population’s density in Kotychi lagoon (449-5120 shoots/m2), they were comparable with data from other Mediterranean lagoons. Meadows density was positively correlated with temperature and negatively correlated with total phosphorus. Leaf length showed positive correlation with bicarbonate ions, which can be a restrictive factor for the growth of macrophytes. The highest macrophyte diversity (Shannon-Weaner index) was found in Prokopos lagoon, whereas Larnaca salt lakes had the lowest values, probably due to high salinity. The implementation of EEI (Ecological Evaluation Index) for the assessment of the ecological quality of coastal and transitional waters, showed that Kotychi lagoon was classified into Moderate ecological class. Prokopos lagoon and Larnaca salt lakes were classified into Good ecological class and finally Akrotiri wetland was classified into High ecological class. Hydrological regime, salinity and nutrient concentrations seem to be the key factors controlling macrophyte composition, community structure and species abundance. For the conservation and management of these coastal and transitional wetlands, we propose the development of a monitoring network for biotic and abiotic parameters. Ecological studies for the evaluation of ecological quality of the wetlands according to the WFD 200/60/EU and implementation of management practices for the reduction of nutrient inflows in the wetlands are needed, in order to reduce eutrophication phenomena, which are a severe threat for the ecological balance of the wetlands. The encroachment of wetlands, hunting and waste discharges, should be prohibited by law. Finally, the increase of public environmental awareness will have significant results in the conservation of coastal wetlands.

Rivers and their catchments are under mounting pressure from direct channel modification, intensification of land use, and from a legacy of decades of channelisation. Recent legislation, in the form of the EU Water Framework Directive, places a greater emphasis on the management of water bodies as holistic systems, and includes the explicit consideration of hydromorphological quality, which describes the hydrologic and geomorphic elements of river habitats. These are defined specifically as hydrological regime, river continuity and river morphology. This appreciates that sediment and flow regimes, along with the channel structure, provides the 'template' on which stream ecological structure and function is built. Invertebrate fauna contribute significantly to the biodiversity of rivers, and often form the basis of monitoring river health. However much of the fundamental ecological knowledge base on the response of invertebrates to hydromorphological change needed to make informed decisions and accurate predictions, is either lacking, inadequate or contradictory. This thesis addresses some of the key potential shortcomings in recent bio-assessment that others have alluded to, but which have rarely been explored in the context of direct channel manipulations. By using two case studies of, realignment in a natural upland catchment, and flood protection engineering in an urban stream, this study investigates the sensitivity of hydromorphological impact assessment methods that rely on biodiversity patterns of benthic riverfly (Ephemeroptera, Plecoptera and Trichoptera) larva. This work employed widely used biomonitoring indices of benthic riverfly larva abundance, species richness, alpha and beta diversity, and community composition, applied over a range of spatial scales, in combination with spatially contemporaneous physical habitat data, to describe and explain community changes in response to disturbance, and patterns of natural variation. The effects of restoration were investigated using a high degree of sample replication within channels and across the wider catchment, as well as contrasting spring and autumn seasons. To assess change in a small urban channel, approaches that explicitly consider spatial elements of community data, using spatial eigenvectors analysis, were applied to spatially detrend community data and directly investigate spatial patterns. Restoration of the Rottal Burn was found to be successful in restoring habitat diversity and geomorphic processes, and in turn increasing reach scale species richness and beta diversity through the gradual arrival of rare and specialist taxa into novel habitats. Catchment scale replication revealed high variation in diversity indices of modified and undisturbed streams, and a strong temporal pattern related to antecedent flow conditions. Channels with greater habitat heterogeneity were able to maintain high gamma diversity during times of high flow stress by providing a number of low flow refuges along their length. The urban Brox Burn had surprisingly high riverfly richness and diversity driven by small scale hydraulic heterogeneity, created by bed roughness resulting in a range of microhabitats. Riverfly community responses to direct channel dredging could not be detected by measurements of average richness and diversity, however distinct changes were seen in gamma diversity, the identity of community members and their arrangement among sample patches. Impacts of sediment pollution release due to engineering were short lived and apparently had little detrimental impact on biodiversity. Strong spatial patterns of community assembly on the stream bed were uncovered, relating to longitudinal, edge and patchy patterns. Significant habitat drivers of community composition were confounded by high amounts of spatial autocorrelation, especially hydraulic variables. Due to the strongly physical and spatial nature of hydromorphological disturbance, turnover of species between sample locations at a range of scales, and the spatial arrangement of habitats and communities is of more use for detecting these types of subtle changes compared to mean richness or diversity. These findings have implications for the targeting of resources for monitoring of restoration, or engineering disturbances, in order to be sensitive to hydromorphological change. Efforts should target the main area of natural variability within the system, either replicating sampling in time or space to distinguish effects of impact. Spatial patterns, measures of beta diversity and species identity can be better exploited to identify systems with functioning geomorphological processes. Channel typologies proved misleading, and quantification of habitat and selection of control sites using multiple pre-defined criteria should be carried out. Studies of restoration operations and engineering impacts provide considerable opportunities for advancing our knowledge of the mechanisms that drive community response under a range of conditions to improve impact detection.

The Water Framework Directive (WFD) structures long-term plans for Europe's threatened water resources. Owning to the inherent and human-made complexities of the water cycle, stakeholders must move strategically to avoid crisis and restore sustainability. Yet, the reality of water resource management today is falling short on delivery. Stakeholders require strategic tools that will help them to build consensus and take action in the right direction. Using the Framework for Strategic Sustainable Development (FSSD), this study shows how Decision Support Systems can be strategically improved using a whole-systems approach grounded in basic Principles for Sustainability. In this way, stakeholders will be capable of making synchronized moves towards sustainability and thus more likely to realize the WFD’s goal of ‘good status’ for all European waterways by 2015.

The cumulative dissertation at hand addresses the question of how promising the successful implementation of the WFD is. Since research on implementation deficits has so far mainly considered national and sub-national levels, regional and local scales are taken centre stage within the dissertation. The Hase river catchment, which is located in one of Germany s most intensive livestock areas, serves as an example. The thesis shows that the procedural character of the WFD and regulative uncertainties give way to interpretation and action leeway, which will be pivotal to judgement on implementation success at lower levels. Moreover, the consistent operationalisation of nitrate limits in particular has led to major difficulties during implementation in Germany from which restraints can be expected for the preparation of river basin management plans and the program of measures. As to the regional level, implementation restraints also upraise due to socio-economic dependencies from agriculture and a high identification of the regional population with this economic sector have placed agriculture in a powerful position. In conclusion, one can state that various implementation restraints occur and the cause of these can be found at all scales European, sub-national and regional. The results of this dissertation concerning the multi-level system reveal that the relationship and interaction of the various scales will be given increased attention during the implementation process of European environmental policy. Besides the national and sub-national scale, the regional and local levels will be of equal importance. The question of suitable scales for implementation decisions and measures also offers pivotal approaches to undertake future research. Further research needs occur with new regional studies at national and international scales, with regard to the future of water protection in the course of the reform of German federalism and the current debate on climate change.

Même si la réduction des apports de nutriments dans les écosystèmes aquatiques est généralement envisagée avec des approches « effects-based », ce n’est pas le cadre qui a été suivi dans cette thèse. En effet, dans une démarche de développement durable, il semble plus pertinent, de définir des mesures de contrôle de la pollution agissant sur les relations de cause à effet. Selon cette logique, la méthodologie proposée par la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) pour protéger les écosystèmes aquatiques présente plusieurs faiblesses. Par le fait qu’elle réfère à certains principes de l’économie standard de l’environnement, l’analyse économique de la DCE pose plusieurs problèmes pour agir sur la causalité de la pollution. Néanmoins, la méthodologie proposée par la DCE est pertinente par le fait qu’elle recommande l’utilisation combinée de mesures techniques et d’instruments pour diminuer les dommages environnementaux. Conformément à cette disposition, l’effet de mesures techniques et d’instruments sur le secteur agricole et sur la chaine alimentaire l’englobant a été évalué puisque cette dernière est responsable de la majorité des émissions diffuses et ponctuelles d’azote et de phosphore dans les eaux de surface. La définition de mesures techniques en fonction de l’efficience de l’utilisation des nutriments (Nutrient Use Efficiency, NUE) dans la production agricole a été complétée par l’étude des instruments économiques utilisés dans la Politique Agricole Commune (PAC) pour développer une agriculture multifonctionnelle. Si la thèse concerne de manière générale l’eutrophisation des écosystèmes aquatiques, elle se penche plus particulièrement sur les pressions au sein du bassin de l’Escaut et sur leurs impacts jusqu’à la zone côtière de la mer du Nord. Des mesures techniques agissant sur les causes des émissions diffuses du secteur agricole et sur les émissions ponctuelles des stations d’épuration ont été proposées pour ce bassin. Ces mesures techniques ont été caractérisées prioritairement par leur efficacité environnementale (grâce aux modèles Sénèque-Riverstrahler et MIRO) et en fonction de leurs coûts directs. <p><p>/<p><p>Although reducing the load of nutrients in aquatic ecosystems is usually looked at through "effects-based" approaches, this is not the context which this paper has chosen to follow. In fact, keeping in line with sustainable development, it seems more relevant to define measures to control pollution which act on cause and effect relations. According to this way of thinking, the methodology proposed by the Water Framework Directive (WFD) to protect aquatic ecosystems presents a number of weaknesses. By the fact that it refers to certain standard economic principles for the environment, the WFD’s economic analysis poses several problems towards acting on the cause of the pollution. Nevertheless, the methodology proposed by the WFD is relevant, as it recommends the combined use of technical measures and of instruments to reduce environmental damage. In accordance with this disposition, an assessment has been made of the effect of technical measures and instruments on the agricultural sector and on the food chain encompassing it, since the food chain is responsible for the majority of diffuse and point emissions of nitrogen and phosphorus in surface waters. The definition of technical measures in terms of efficient use of nutrients (Nutrient Use Efficiency, NUE) in agricultural production has been complemented by a study of economic instruments used in the Common Agricultural Politicy (CAP) to develop a multifunctional type of agriculture. Although the paper deals with the eutrophication of aquatic ecosystems in a general way, it concentrates particularly on the increasing pressures in the Scheldt basin and on their impacts as far as the North Sea coastal zone. Technical measures acting on the causes of diffuse emissions in the agricultural sector and on point emissions in the water treatment plants have been proposed for this basin. These technical measures have been categorised in order of priority according to their environmental effectiveness (thanks to the Sénèque-Riverstrahler et MIRO models) and depending on their direct costs. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished