Dans un contexte global d'augmentation de la population, les réserves en eau des nappes phréatiques sont de plus en plus sollicitées. Pour pallier à cette exploitation, des systèmes d’infiltration artificiels ont été mis en place pour recharger les nappes avec de l’eau de surface. Néanmoins, ces systèmes subissent des pertes d’efficacité liées au colmatage du support d’infiltration par des processus physiques, chimiques ou biologiques. Face à ce phénomène, le travail de thèse a pour but de tester la faisabilité d’une technique d’ingénierie écologique par introduction d’un gastéropode, V. viviparus, pour limiter le colmatage de l’interface eau/sédiment de bassins d’infiltration utilisés pour recharger artificiellement l’aquifère sous-jacent au Rhône. Par des approches expérimentales, deux volets ont été abordés, (1) la dynamique des interactions biofilm/brouteur et les conséquences sur l’état physiologique du gastéropode et (2) la dynamique des interactions biofilm/gastéropode et les conséquences sur les propriétés hydrauliques et écologiques de l’interface eau/sédiment. Les résultats ont mis en évidence que (1) V. viviparus pouvait se maintenir dans les bassins d’infiltration aux différentes saisons, (2) V. viviparus pouvait limiter le colmatage biologique de l’interface eau/sédiment soit par ses actions trophiques (broutage), soit par des actions physiques (déplacement, pelletisation) et (3) V. viviparus n’a pas eu d’effet positif sur l’infiltration lorsque le colmatage était chimique. Pour conclure, V. viviparus apparait comme un bon candidat pour des solutions d’ingénierie écologique visant à restaurer des interfaces eau/sédiment, colmatées par un biofilm phototrophe. Ce travail ouvre des perspectives sur l’utilisation de solutions basées sur la nature à plus large échelle spatiale (e.g. pilote) et à des milieux naturels comme les zones humides / With the global increase of the population, groundwater reserves are increasingly exploited. To circumvent this problem, managed aquifer recharge systems using surface water are used worldwide. Nevertheless, the hydraulic performance of these systems is often altered by physical, chemical or biological clogging. This work aim to test the sustainability of ecological engineering solution based on the introduction of the gastropod, V. viviparus, to attenuate the clogging of the water/sediment interface of infiltration basins use for the recharge of the Rhône river aquifer. Two sections have been addressed with experimental approaches, (1) dynamic of biofilm/grazer interaction and its consequences on the physiological state of the gastropod and (2) dynamic of biofilm/grazer interaction and its consequences on the hydraulic and ecological properties of the water/sediment interface. Results show that (1) V. viviparus is able to survive in the infiltration basins at contrasted seasons, (2) V. viviparus can attenuate the biological clogging of the water/sediment interface, ether by trophic interaction (grazing) or physical actions (crawling activity, pelletization), and (3) V. viviparus has no positive effect on infiltration in case of chemical clogging. To conclude, V. viviparus appears to be a good candidate for ecological engineering solutions aiming to preserve and restore water/sediment interface impacted by biological clogging. This work provides useful information for the study of natured based solutions at larger scale (experimental pilot) and in natural ecosystems as wetlands

Ziel der Arbeit war eine möglichst umfassende Analyse der Nahrungsbedingungen von D. galeata unter Berücksichtigung der damit verbundenen Strategien der Daphnien zur Optimierung des Nahrungserwerbs, um den Einfluß dieser Faktoren bezüglich des Auftretens einer Sommerdepression der Daphnien zu beurteilen. Aufbauend auf den bereits vorhandenen Kenntnissen aus der Literatur sollte dazu im Rahmen der Arbeit festgestellt werden, ob morphologische Veränderungen des Filtrationsapparates der Daphnien (Ausbildung großer, hydrodynamisch dichter Filter), die als Reaktion auf die geringen Nahrungsmengen im Klarwasserstadium auftreten, bei einer drastischen Erhöhung der Nahrungskonzentration zu einer "Überlastung" der Filterbeine der Daphnien, zu hohen Energieausgaben und schließlich zu erhöhter Mortalität (Sommerdepression) führen können. Hauptziel war dabei die Klärung der Frage, ob bottom-up gesteuerte schnelle Veränderungen im Nahrungsangebot, wie sie für geringe bottom-up Limitation (Hypertrophie) typisch sind, eine erhöhte Mortalität bei Daphnien hervorrufen können. Die Beantwortung dieser Fragestellung ist wichtig, um die Effizienz der top-down Steuerung (Biomanipulation) als ökotechnologische Maßnahme zur Gewässersanierung zu erhöhen. Dazu wurden in der biomanipulierten Talsperre Bautzen in drei Untersuchungsjahren (1997 - 1999) wichtige bottom-up wirkende Steuerfaktoren der Daphnienentwicklung sowie morphologische Charakteristika der Filterkämme und physiologische Leistungskriterien von D. galeata vor und während der Zeit des potentiellen Auftretens einer Sommerdepression untersucht. Aus den Ergebnissen ließ sich ableiten, daß das Zusammenspiel der vielfältigen Anpassungsmöglichkeiten der Daphnien in einem bestimmten Variationsbereich der Steuerfaktoren eine erfolgreiche Strategie zur Optimierung der Nahrungsaufnahme darstellen kann. Werden jedoch bestimmte Schwellenwerte über- oder unterschritten, ist eine Kompensation durch die Anpassungsstrategien nicht oder nur bedingt möglich. Dabei kann durch verschiedene Ursachen der gleiche Effekt (Mortalität adulter Daphnien) auftreten, was die Interpretation erschwert. Dieser Effekt wird besonders bei adulten Daphnien durch die gegenüber juvenilen Daphnien höheren Filterwiderstände und die damit verringerte effektive Energieaufnahme begünstigt. Erst wenn ungünstige Nahrungsbedingungen und die am Ende der Klarwasserphase beobachteten ungünstigen Konstellationen der Filterkämme zusammentreffen (timing), tritt die erhöhte Mortalität adulter Daphnien auf. Die Ergebnisse der Untersuchungen unterstreichen damit die Bedeutung von Ganzsee-Experimenten und die möglichst simultane Erfassung verschiedener Zustandsgrößen, um eine umfassende Kausalanalyse der Sommerdepression der Daphnien zu ermöglichen, zu der die vorliegende Arbeit einen Beitrag liefert. Für den Erfolg der Biomanipulation konnte daher geschlußfolgert werden, daß eine nachhaltige Wirkung nur dann erreicht werden kann, wenn zusätzlich zur top-down Steuerung des Nahrungsnetzes gleichzeitig eine erfolgreiche Kontrolle der bottom-up Prozesse im Gewässer realisiert wird, indem starke Schwankungen von bottom-up Faktoren vermieden werden und damit das System insgesamt stabilisiert wird. / The occurrence of midsummer declines of daphnids is often related to poor food conditions or fish predation. In this three-year-study on the midsummer decline of Daphnia galeata field investigations in the highly eutrophic biomanipulated Bautzen reservoir were combined with flow-through experiments in the laboratory. The following hypothesis was tested: The inability of adult Daphnia to reduce the filtering area of their feeding appendages in response to fast increasing food levels after a clear-water phase enhances adult mortality. During the clear-water phase daphnids develop large and dense filtercombs to optimise their filter feeding. When food concentrations increase, however, this adaptation to low-food situation may be inappropriate due to too high energy consumtion. As adult daphnids cannot reduce the size of their feeding appendages, the filtration process may be hindered when seston concentrations rise, resulting in reduced fitness and increasing adult mortality. Indeed, adult survival in the laboratory (predation excluded) drastically decreased exactly at that time when the Daphnia galeata population in Bautzen reservoir declined. However, enhanced mortality was found irrespective of different food conditions offered during the experiments. It is concluded that increased mortality of adult daphnids is not an direct effect of their inability to adapt the morphology of their filtercombs to high seston concentrations. Furthermore daphnids are able to compensate unfavorable food conditions within a certain range by different kinds of adaptation mechanisms. Therefore the timing of the changes of food conditions and the adaptations of daphnids is most important to the efficiency of energy gain of the daphnids. Concerning the success of biomanipulation it is concluded that in addition to the regulation of top-down mechanisms there is an urgent need for control of bottom-up processes in order to stabilize the ecosystem.

The population dynamics and demography of Daphnia galeata was analysed in a five year study in the biomanipulated Bautzen Reservoir. Samples were taken two times a week during the period May-July in the pelagic zone of this highly eutrophic water. Major bottom-up and top-down factors were determined during the study period and analysed with regard to their influence on Daphnia dynamics and life history. Field data on fecundity and population structure of D. galeata were combined with results from life table and growth experiments performed under approximately in situ conditions to gain insight into the mechanisms leading to a midsummer decline of this cladoceran species which dominates the zooplankton community in Bautzen Reservoir. Two main patterns of Daphnia dynamics emerged: In years without a midsummer decline the population increased slowly in spring, starting from low densities. High water transparency was observed already during the build-up of the population of D. galeata. Despite considerable fluctuations, Daphnia abundance remained on a high level throughout summer. In years with a midsummer decline the population started from relatively high densities in early May and more than doubled during one week. Peak densities were reached before the clear-water stage emerged. At the end of this period the population declined to low values which lasted for the rest of the summer. Fecundity of the Population of D. galeata declined, whereas the mean egg volume increased at the beginning of the clear-water stage as a result of declining food levels. The size at maturity (SAM) remained high during this period. Additionally, juvenile growth was reduced and the age at maturity was retarded. Survival probability was low for those daphnids born shortly before or during the clear-water stage compared to those born later. It can be concluded from these results that recruitment to adult stages is strongly reduced during the clear-water stage. The end of this period is marked by an alternation in generations. Only at that time can SAM be reduced because the new generation of adults matures at a smaller size, carrying small eggs. A high impact of non-predatory adult mortality can be expected when the population is dominated by a strong peak-cohort during the clear-water stage according to recruitment patterns during the build-up of the population. The most drastic decline both of Daphnia abundance and SAM was observed in those years when the biomass of juvenile fish exceeded 20 kg ha-1 at the end of the clear-water stage. Due to gape-size limitation juvenile fish mainly feed on juvenile daphnids during this period and thus, they reinforce bottom-up effects on the Daphnia population. When fish change their size selection towards adult daphnids at the time when the new generation takes over, this seems to represent the worst case for the Daphnia population. Consequently, the timing between bottom-up effects and the feeding pressure of juvenile fish determines the extent of the decline. - (This manuscript is also available - in the form of a book - from Shaker Verlag GmbH, Postfach 101818, 52018 Aachen, Germany world-wide web address: http://www.shaker.de, electronic-mail address: info@shaker.de. It has been posted on the web sites of Dresden University of Technology with the permission of the publisher)

Ziel der Arbeit war eine möglichst umfassende Analyse der Nahrungsbedingungen von D. galeata unter Berücksichtigung der damit verbundenen Strategien der Daphnien zur Optimierung des Nahrungserwerbs, um den Einfluß dieser Faktoren bezüglich des Auftretens einer Sommerdepression der Daphnien zu beurteilen. Aufbauend auf den bereits vorhandenen Kenntnissen aus der Literatur sollte dazu im Rahmen der Arbeit festgestellt werden, ob morphologische Veränderungen des Filtrationsapparates der Daphnien (Ausbildung großer, hydrodynamisch dichter Filter), die als Reaktion auf die geringen Nahrungsmengen im Klarwasserstadium auftreten, bei einer drastischen Erhöhung der Nahrungskonzentration zu einer "Überlastung" der Filterbeine der Daphnien, zu hohen Energieausgaben und schließlich zu erhöhter Mortalität (Sommerdepression) führen können. Hauptziel war dabei die Klärung der Frage, ob bottom-up gesteuerte schnelle Veränderungen im Nahrungsangebot, wie sie für geringe bottom-up Limitation (Hypertrophie) typisch sind, eine erhöhte Mortalität bei Daphnien hervorrufen können. Die Beantwortung dieser Fragestellung ist wichtig, um die Effizienz der top-down Steuerung (Biomanipulation) als ökotechnologische Maßnahme zur Gewässersanierung zu erhöhen. Dazu wurden in der biomanipulierten Talsperre Bautzen in drei Untersuchungsjahren (1997 - 1999) wichtige bottom-up wirkende Steuerfaktoren der Daphnienentwicklung sowie morphologische Charakteristika der Filterkämme und physiologische Leistungskriterien von D. galeata vor und während der Zeit des potentiellen Auftretens einer Sommerdepression untersucht. Aus den Ergebnissen ließ sich ableiten, daß das Zusammenspiel der vielfältigen Anpassungsmöglichkeiten der Daphnien in einem bestimmten Variationsbereich der Steuerfaktoren eine erfolgreiche Strategie zur Optimierung der Nahrungsaufnahme darstellen kann. Werden jedoch bestimmte Schwellenwerte über- oder unterschritten, ist eine Kompensation durch die Anpassungsstrategien nicht oder nur bedingt möglich. Dabei kann durch verschiedene Ursachen der gleiche Effekt (Mortalität adulter Daphnien) auftreten, was die Interpretation erschwert. Dieser Effekt wird besonders bei adulten Daphnien durch die gegenüber juvenilen Daphnien höheren Filterwiderstände und die damit verringerte effektive Energieaufnahme begünstigt. Erst wenn ungünstige Nahrungsbedingungen und die am Ende der Klarwasserphase beobachteten ungünstigen Konstellationen der Filterkämme zusammentreffen (timing), tritt die erhöhte Mortalität adulter Daphnien auf. Die Ergebnisse der Untersuchungen unterstreichen damit die Bedeutung von Ganzsee-Experimenten und die möglichst simultane Erfassung verschiedener Zustandsgrößen, um eine umfassende Kausalanalyse der Sommerdepression der Daphnien zu ermöglichen, zu der die vorliegende Arbeit einen Beitrag liefert. Für den Erfolg der Biomanipulation konnte daher geschlußfolgert werden, daß eine nachhaltige Wirkung nur dann erreicht werden kann, wenn zusätzlich zur top-down Steuerung des Nahrungsnetzes gleichzeitig eine erfolgreiche Kontrolle der bottom-up Prozesse im Gewässer realisiert wird, indem starke Schwankungen von bottom-up Faktoren vermieden werden und damit das System insgesamt stabilisiert wird. / The occurrence of midsummer declines of daphnids is often related to poor food conditions or fish predation. In this three-year-study on the midsummer decline of Daphnia galeata field investigations in the highly eutrophic biomanipulated Bautzen reservoir were combined with flow-through experiments in the laboratory. The following hypothesis was tested: The inability of adult Daphnia to reduce the filtering area of their feeding appendages in response to fast increasing food levels after a clear-water phase enhances adult mortality. During the clear-water phase daphnids develop large and dense filtercombs to optimise their filter feeding. When food concentrations increase, however, this adaptation to low-food situation may be inappropriate due to too high energy consumtion. As adult daphnids cannot reduce the size of their feeding appendages, the filtration process may be hindered when seston concentrations rise, resulting in reduced fitness and increasing adult mortality. Indeed, adult survival in the laboratory (predation excluded) drastically decreased exactly at that time when the Daphnia galeata population in Bautzen reservoir declined. However, enhanced mortality was found irrespective of different food conditions offered during the experiments. It is concluded that increased mortality of adult daphnids is not an direct effect of their inability to adapt the morphology of their filtercombs to high seston concentrations. Furthermore daphnids are able to compensate unfavorable food conditions within a certain range by different kinds of adaptation mechanisms. Therefore the timing of the changes of food conditions and the adaptations of daphnids is most important to the efficiency of energy gain of the daphnids. Concerning the success of biomanipulation it is concluded that in addition to the regulation of top-down mechanisms there is an urgent need for control of bottom-up processes in order to stabilize the ecosystem.

The population dynamics and demography of Daphnia galeata was analysed in a five year study in the biomanipulated Bautzen Reservoir. Samples were taken two times a week during the period May-July in the pelagic zone of this highly eutrophic water. Major bottom-up and top-down factors were determined during the study period and analysed with regard to their influence on Daphnia dynamics and life history. Field data on fecundity and population structure of D. galeata were combined with results from life table and growth experiments performed under approximately in situ conditions to gain insight into the mechanisms leading to a midsummer decline of this cladoceran species which dominates the zooplankton community in Bautzen Reservoir. Two main patterns of Daphnia dynamics emerged: In years without a midsummer decline the population increased slowly in spring, starting from low densities. High water transparency was observed already during the build-up of the population of D. galeata. Despite considerable fluctuations, Daphnia abundance remained on a high level throughout summer. In years with a midsummer decline the population started from relatively high densities in early May and more than doubled during one week. Peak densities were reached before the clear-water stage emerged. At the end of this period the population declined to low values which lasted for the rest of the summer. Fecundity of the Population of D. galeata declined, whereas the mean egg volume increased at the beginning of the clear-water stage as a result of declining food levels. The size at maturity (SAM) remained high during this period. Additionally, juvenile growth was reduced and the age at maturity was retarded. Survival probability was low for those daphnids born shortly before or during the clear-water stage compared to those born later. It can be concluded from these results that recruitment to adult stages is strongly reduced during the clear-water stage. The end of this period is marked by an alternation in generations. Only at that time can SAM be reduced because the new generation of adults matures at a smaller size, carrying small eggs. A high impact of non-predatory adult mortality can be expected when the population is dominated by a strong peak-cohort during the clear-water stage according to recruitment patterns during the build-up of the population. The most drastic decline both of Daphnia abundance and SAM was observed in those years when the biomass of juvenile fish exceeded 20 kg ha-1 at the end of the clear-water stage. Due to gape-size limitation juvenile fish mainly feed on juvenile daphnids during this period and thus, they reinforce bottom-up effects on the Daphnia population. When fish change their size selection towards adult daphnids at the time when the new generation takes over, this seems to represent the worst case for the Daphnia population. Consequently, the timing between bottom-up effects and the feeding pressure of juvenile fish determines the extent of the decline. - (This manuscript is also available - in the form of a book - from Shaker Verlag GmbH, Postfach 101818, 52018 Aachen, Germany world-wide web address: http://www.shaker.de, electronic-mail address: info@shaker.de. It has been posted on the web sites of Dresden University of Technology with the permission of the publisher)

In this study, the factors influencing zooplankton community structure in Turkish shallow lakes were elucidated with four main approaches: (i) space-for-time substitution for shallow lakes using snap-shot sampling in 31 lakes along a latitudinal gradient / (ii) in-situ mesocosm experiments in eleven lakes along a latitudinal gradient using three sets of artificial plants systems / (iii)&lsquo / Habitat Choice&rsquo / laboratory experiments mimicking a &lsquo / shallow littoral&rsquo / zone with plants and a &lsquo / deeper pelagic&rsquo / zone with sediments testing the response of Daphnia magna to predation cues / and (iv) long-term monitoring data (1997-2011) from two interconnected lakes. Snap-shot and long-term monitoring showed that eutrophication has a strong influence on the zooplankton community via increased fish predation, nutrient loading and salinization. Here too the zooplankton community shifted towards a smaller sized profile, especially in lakes located at lower latitudes. Moreover, The laboratory and in-situ mesocosm experiments revealed that under predation risk Daphnia preferred to hide near sediment instead of using submerged plants as a refuge. Accordingly, in-situ mesocosm experiments revealed a predation pressure induced size structure shift towards small-medium sized zooplankton and calanoid copepods. The long-term monitored lakes experienced (i) drought-induced water level drop, leading to increased salinity and eutrophication, and consequent anoxic conditions and fish kill / as well as (ii) biomanipulation in the downstream. Both conditions resulted in major reduction in the top-down control of fish and ultimate predomination by large sized Daphnia spp. Nevertheless, the excessive exploitation of lakes and ongoing warming entail Turkish shallow lakes to become more eutrophic, making this study indicative for the Mediterranean region.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die in der mesotrophen Talsperre Saidenbach bedeutendsten Fischarten (Plötze, Barsch, Seeforelle) bezüglich ihrer Populationsstruktur, der Nahrung und der Habitatnutzung untersucht. Ziel war einerseits, die Analyse der Ausgangssituation und der Umsteuerungsphase bezüglich biomanipulationsbedingter Effekte, um einen späteren Vorher-Nachher-Vergleich innerhalb des Ganzseenexperimentes zu ermöglichen. Andererseits sollte untersucht werden, ob die Hypothese des konkurrenzbedingten juvenilen Flaschenhalses der Barsche auch auf große und tiefe Gewässer übertragbar ist und welche Faktoren die Zusammensetzung der Fischartengemeinschaft steuern. Es konnte gezeigt werden, dass der trophische Status eines Gewässers nicht die alleinige Steuergröße für die Dominanzverhältnisse in Fischartengemeinschaften ist. Entgegen den Erwartungen dominierten in der Talsperre Saidenbach trotz mesotropher Verhältnisse Plötzen. Eine bedeutende Einflussgröße auf die Dominanzverhältnisse ist die Habitatvariabilität, die auch durch die Morphometrie des Gewässers bestimmt wird. In großen und tiefen Gewässern besteht im Gegensatz zu kleinen und flachen Gewässern die Möglichkeit der Ausbildung zusätzlicher Umweltgradienten (z. B. vertikaler Temperaturgradient). Diese Gradienten erhöhen die Habitatdiversität innerhalb des Gewässers und bilden damit weitere Nischen aus, welche wiederum eine zusätzliche Nischentrennung zwischen konkurrierenden Gruppen ermöglichen. Die höhere Effizienz der Plötzen gegenüber Barschen bei der Nutzung von Zooplankton im Freiwasser scheint eine weitere Ursache für die Dominanz der Plötzen in dem stark pelagisch geprägten Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach zu sein. Darüber hinaus war die Barschpopulation durch die Prädation von piscivoren Barschen in der Talsperre Saidenbach wesentlich stärker beeinflusst als die Plötzenpopulation, was generell ein ausschlaggebender Faktor für die Plötzendominanz in mesotrophen Gewässern sein kann. Barsch, Plötze und Seeforelle wiesen vor allem während der Schichtungsperiode eine räumliche Trennung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung innerhalb des Gewässers auf. Der Grad der Piscivorie der bisher besetzten Seeforellen war noch zu gering, um einen wirksamen fraßbedingten Einfluss auf die Plötzenpopulation ausüben zu können. Für Seeforellen konnte gezeigt werden, dass der Grad der Piscivorie mit zunehmender Länge steigt. Überwiegend piscivor ernährten sich die Seeforellen in der Talsperre Saidenbach ab einer Länge von 50 cm. Sowohl Barsch als auch Plötze zeigten in der Talsperre Saidenbach ein gutes Wachstum. Nach etwa vier Jahren erreichten beide Arten ein Größenrefugium vor Prädation durch andere Raubfische. Plötzen erreichten ein höheres Alter als Barsche und verblieben damit länger in diesem Größenrefugium. Das führte zu einer Akkumulation großer Plötzen im Gewässer. Plötzen aller Größen waren ausgeprägt zooplanktivor. Im Zooplanktonanteil der Nahrung traten fast ausschließlich Daphnien auf. Mit dieser Ernährungsweise übten Plötzen einen hohen Fraßdruck auf das große filtrierende Zooplankton aus. Sowohl 0+ Barsche als auch ältere Barsche nutzten zu einem hohen Anteil Zooplankton als Nahrungsressource. Somit waren die juvenilen Barsche nicht zu einem frühzeitigen Nahrungswechsel zu benthischen Makroinvertebraten gezwungen. Zwischen juvenilen Barschen und Plötzen bestand nur eine geringe Überlappung der Nahrungsnischen. Die erweiterte Nischentrennung von Barsch und Plötze in großen und tiefen Gewässern reduziert sowohl die interspezifische als auch die intraspezifische Konkurrenz. Unter diesen Bedingungen sind Barsch und Plötze fähig, in großen Mengen zu koexistieren ohne dabei Kümmerwachstum zu zeigen. Ein juveniler Flaschenhals existiert trotz der Plötzendominanz offenbar in großen und tiefen Gewässern nicht, so dass die Flaschenhalshypothese auf kleine und flache Gewässer mit geringer Habitatdiversität beschränkt werden muss.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die in der mesotrophen Talsperre Saidenbach bedeutendsten Fischarten (Plötze, Barsch, Seeforelle) bezüglich ihrer Populationsstruktur, der Nahrung und der Habitatnutzung untersucht. Ziel war einerseits, die Analyse der Ausgangssituation und der Umsteuerungsphase bezüglich biomanipulationsbedingter Effekte, um einen späteren Vorher-Nachher-Vergleich innerhalb des Ganzseenexperimentes zu ermöglichen. Andererseits sollte untersucht werden, ob die Hypothese des konkurrenzbedingten juvenilen Flaschenhalses der Barsche auch auf große und tiefe Gewässer übertragbar ist und welche Faktoren die Zusammensetzung der Fischartengemeinschaft steuern. Es konnte gezeigt werden, dass der trophische Status eines Gewässers nicht die alleinige Steuergröße für die Dominanzverhältnisse in Fischartengemeinschaften ist. Entgegen den Erwartungen dominierten in der Talsperre Saidenbach trotz mesotropher Verhältnisse Plötzen. Eine bedeutende Einflussgröße auf die Dominanzverhältnisse ist die Habitatvariabilität, die auch durch die Morphometrie des Gewässers bestimmt wird. In großen und tiefen Gewässern besteht im Gegensatz zu kleinen und flachen Gewässern die Möglichkeit der Ausbildung zusätzlicher Umweltgradienten (z. B. vertikaler Temperaturgradient). Diese Gradienten erhöhen die Habitatdiversität innerhalb des Gewässers und bilden damit weitere Nischen aus, welche wiederum eine zusätzliche Nischentrennung zwischen konkurrierenden Gruppen ermöglichen. Die höhere Effizienz der Plötzen gegenüber Barschen bei der Nutzung von Zooplankton im Freiwasser scheint eine weitere Ursache für die Dominanz der Plötzen in dem stark pelagisch geprägten Nahrungsnetz der Talsperre Saidenbach zu sein. Darüber hinaus war die Barschpopulation durch die Prädation von piscivoren Barschen in der Talsperre Saidenbach wesentlich stärker beeinflusst als die Plötzenpopulation, was generell ein ausschlaggebender Faktor für die Plötzendominanz in mesotrophen Gewässern sein kann. Barsch, Plötze und Seeforelle wiesen vor allem während der Schichtungsperiode eine räumliche Trennung sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung innerhalb des Gewässers auf. Der Grad der Piscivorie der bisher besetzten Seeforellen war noch zu gering, um einen wirksamen fraßbedingten Einfluss auf die Plötzenpopulation ausüben zu können. Für Seeforellen konnte gezeigt werden, dass der Grad der Piscivorie mit zunehmender Länge steigt. Überwiegend piscivor ernährten sich die Seeforellen in der Talsperre Saidenbach ab einer Länge von 50 cm. Sowohl Barsch als auch Plötze zeigten in der Talsperre Saidenbach ein gutes Wachstum. Nach etwa vier Jahren erreichten beide Arten ein Größenrefugium vor Prädation durch andere Raubfische. Plötzen erreichten ein höheres Alter als Barsche und verblieben damit länger in diesem Größenrefugium. Das führte zu einer Akkumulation großer Plötzen im Gewässer. Plötzen aller Größen waren ausgeprägt zooplanktivor. Im Zooplanktonanteil der Nahrung traten fast ausschließlich Daphnien auf. Mit dieser Ernährungsweise übten Plötzen einen hohen Fraßdruck auf das große filtrierende Zooplankton aus. Sowohl 0+ Barsche als auch ältere Barsche nutzten zu einem hohen Anteil Zooplankton als Nahrungsressource. Somit waren die juvenilen Barsche nicht zu einem frühzeitigen Nahrungswechsel zu benthischen Makroinvertebraten gezwungen. Zwischen juvenilen Barschen und Plötzen bestand nur eine geringe Überlappung der Nahrungsnischen. Die erweiterte Nischentrennung von Barsch und Plötze in großen und tiefen Gewässern reduziert sowohl die interspezifische als auch die intraspezifische Konkurrenz. Unter diesen Bedingungen sind Barsch und Plötze fähig, in großen Mengen zu koexistieren ohne dabei Kümmerwachstum zu zeigen. Ein juveniler Flaschenhals existiert trotz der Plötzendominanz offenbar in großen und tiefen Gewässern nicht, so dass die Flaschenhalshypothese auf kleine und flache Gewässer mit geringer Habitatdiversität beschränkt werden muss.

Ziel der Arbeit war es, die Hypothese von CARNEY & ELSER (1990), dass unter mesotrophen Bedingungen die trophische Transfereffizienz vom Phytoplankton zum Crustaceenplankton maximal ist, in einem Ganz-Seen-Experiment zu überprüfen. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des Projektes "Top-Down-Steuerung planktischer Biozönosen" am mesotrophen Großen Vätersee (Brandenburg). Die Fragen, welchen Einfluß das Crustaceenplankton auf die Primärproduzenten ausübt, wie die Primärproduzenten auf den Grazingdruck reagieren, und welche Verhaltensweisen der Crustaceen die Kopplungsstärke zu den Primärproduzenten oder den Prädatoren kausal beeinflussen, standen im Mittelpunkt. Primärproduktion (PPR) und Crustaceengrazing wurden in situ gemessen, Crustaceen-biomassen, -produktion und -verteilung bestimmt und mit den Daten der angrenzenden Teilprojekte in Beziehung gesetzt. Der prozentuale Anteil des Nanoplanktons an der absoluten PPR erreichte im Durchschnitt 52 %. Die Chl a spezifische PPR dieser Fraktion war signifikant positiv korreliert mit den effektiven Filtrierraten der Daphnien. Die spezifische PPR von Pico- und Netzphytoplankton blieb von den effektiven Filtrierraten unbeeinflusst. Die Blaualgen, Hauptbestandteil des Picoplanktons, stellten eine schlechte Nahrungsquelle für Daphnien dar. Dies zeigten Laborversuche zur Nahrungsqualität. Durch den hohen Beitrag des Nanoplanktons an der PPR bestand zwischen den Primärproduzenten und den Crustaceen eine starke Kopplung. 1998 betrug die Konsumtions-Transfereffizienz von den Primärproduzenten zu den Crustaceen 25 %. Im Vergleich dazu war der Anteil der Planktivorenkonsumtion an der Produktion der Crustaceen mit 14 % deutlich geringer. Die Konsumtion erklärte im Frühsommer während der hohen Verluste der Daphnien maximal 20 % der Mortalität. Kam es im Hochsommer zu höheren Abundanzen invertebrater Räuber, war deren Prädationsdruck hoch genug, die Daphnienpopulation auf niedrigem Niveau zu halten. Somit war der Top-down-Druck der Planktivoren auf die Daphnien sehr gering. Eine Nahrungskettensteuerung durch Besatz mit Piscivoren würde keine Verminderung der Mortalität der Crustaceen zur Folge haben, sondern eher den Fraßdruck auf Cladoceren durch erhöhte Abundanzen der invertebraten Räuber verstärken.

Ziel der Arbeit war es, die Hypothese von CARNEY & ELSER (1990), dass unter mesotrophen Bedingungen die trophische Transfereffizienz vom Phytoplankton zum Crustaceenplankton maximal ist, in einem Ganz-Seen-Experiment zu überprüfen. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des Projektes "Top-Down-Steuerung planktischer Biozönosen" am mesotrophen Großen Vätersee (Brandenburg). Die Fragen, welchen Einfluß das Crustaceenplankton auf die Primärproduzenten ausübt, wie die Primärproduzenten auf den Grazingdruck reagieren, und welche Verhaltensweisen der Crustaceen die Kopplungsstärke zu den Primärproduzenten oder den Prädatoren kausal beeinflussen, standen im Mittelpunkt. Primärproduktion (PPR) und Crustaceengrazing wurden in situ gemessen, Crustaceen-biomassen, -produktion und -verteilung bestimmt und mit den Daten der angrenzenden Teilprojekte in Beziehung gesetzt. Der prozentuale Anteil des Nanoplanktons an der absoluten PPR erreichte im Durchschnitt 52 %. Die Chl a spezifische PPR dieser Fraktion war signifikant positiv korreliert mit den effektiven Filtrierraten der Daphnien. Die spezifische PPR von Pico- und Netzphytoplankton blieb von den effektiven Filtrierraten unbeeinflusst. Die Blaualgen, Hauptbestandteil des Picoplanktons, stellten eine schlechte Nahrungsquelle für Daphnien dar. Dies zeigten Laborversuche zur Nahrungsqualität. Durch den hohen Beitrag des Nanoplanktons an der PPR bestand zwischen den Primärproduzenten und den Crustaceen eine starke Kopplung. 1998 betrug die Konsumtions-Transfereffizienz von den Primärproduzenten zu den Crustaceen 25 %. Im Vergleich dazu war der Anteil der Planktivorenkonsumtion an der Produktion der Crustaceen mit 14 % deutlich geringer. Die Konsumtion erklärte im Frühsommer während der hohen Verluste der Daphnien maximal 20 % der Mortalität. Kam es im Hochsommer zu höheren Abundanzen invertebrater Räuber, war deren Prädationsdruck hoch genug, die Daphnienpopulation auf niedrigem Niveau zu halten. Somit war der Top-down-Druck der Planktivoren auf die Daphnien sehr gering. Eine Nahrungskettensteuerung durch Besatz mit Piscivoren würde keine Verminderung der Mortalität der Crustaceen zur Folge haben, sondern eher den Fraßdruck auf Cladoceren durch erhöhte Abundanzen der invertebraten Räuber verstärken.