Phytoplankter sind die bedeutendsten Primärproduzenten in aquatischen Ökosystemen und leisten ca. 45 % der globalen Primärproduktion. Sie weisen eine hohe taxonomische Diversität mit vielfältigen morphologischen und physiologischen Eigenschaften auf. Funktionelle Eigenschaften, die das licht-, temperatur- und nährstoffabhängige Wachstum sowie Verlustgrößen (Fraß, Sedimentation) beschreiben, sind eine Möglichkeit Phytoplankter zu klassifizieren. Diese Einteilung gewinnt für das Verständnis und die Modellierung der Phytoplanktonsukzession (z.B. in Wassergütemodellen) immer mehr an Bedeutung, da nicht taxonomische, sondern funktionelle Eigenschaften das Vorkommen der Phytoplankter im Gewässer bestimmen. Das Wassergütemodell SALMO ist ein mechanistisches, dynamisches, vertikales 1D-Modell, welches Nährstoffe, Sauerstoff, Detritus, 4 funktionelle Phytoplanktontypen und eine Zooplanktonmischgruppe simuliert. Bei der Modellanwendung wurde ersichtlich, dass die vorhandenen funktionellen Typgruppen teilweise nicht ausreichen, um die funktionelle Diversität der realen Phytoplanktongemeinschaften adäquat widerzuspiegeln. Deshalb wird eine Erweiterung der funktionellen Typgruppen in SALMO angestrebt. Eine empirische Freilanddatenanalyse an zwei morphologisch und trophisch verschiedenen Talsperren ergab insgesamt 10 funktionelle Phytoplanktontypen (Typgruppen 1, 2 und 4 bereits in SALMO vorhanden). Die bestehenden funktionellen Eigenschaften wurden erweitert und teilweise verändert (insgesamt 10 funktionelle Eigenschaften). Die neue funktionelle Typgruppe 6 (unbewegliche, koloniale, gelatinöse Chlorophyceen) wurde in lichtabhängigen Wachstumsversuchen und Fraßversuchen mit Daphnia galeata × hyalina genauer untersucht. Als stellvertretende Art für diese Typgruppe wurde Sphaerocystis schroeteri gewählt. Die Wachstumsversuche bei 20 °C kennzeichneten Sphaerocystis als Starklichtart mit einer relativ hohen Wachstumsrate (Iopt = 250 µmol m-2 s-1; µmax = 0.96 d-1; 12:12 h Hell-Dunkelzyklus). Eigene Nährmediumsversuche wiesen auf eine Abhängigkeit von freiem CO2 hin. Dies bietet eine Erklärung für ihr häufiges Auftreten in oligo- bis mesotrophen Gewässern. Bei Anwesenheit von Daphnia konnte nach 96 h Versuchsdauer eine signifikante Erhöhung der Koloniegröße (Anteil nicht fressbarer Kolonien 3-74 %), im Vergleich zur Kontrolle (Anteil nicht fressbarer Kolonien 0-5 %), festgestellt werden. Dies stellt einen effektiven Fraßschutz gegen größenselektiv filtrierendes Zooplankton wie z.B. Daphnia dar und kann bei hohem Fraßdruck zur Dominanz der Typgruppe führen (z.B. Klarwasserphase in eutrophen Gewässern). Der Effekt war nicht durch Infochemikalien induzierbar. Aus Literaturdaten wurde eine relativ hohes Topt von 27 °C, eine nur mäßige Konkurrentstärke um Phosphor (mittlerer KP-Wert) sowie eine Brutto-Sinkgeschwindigkeit von 1.5 m d-1 entnommen werden. / Phytoplankter are the most important primary producer in aquatic ecosystems and contribute about 45 % to global primary production. Phytoplankton communities usually show an enormous taxonomical diversity. However, besides taxonomical diversity, a phytoplankton can also be characterised by its functional diversity by means of functional traits like resource-dependent growth characteristics (e.g. KI-, KP-, KN-values) or sensitivity to zooplankton grazing and sedimentation. Since functional, and not taxonomic, traits drive the phytoplankton succession, a functional classification of phytoplankton is recognised to be increasingly important for the ecological understanding and modelling of plankton succession (e.g. in water quality models). The mechanistic, dynamic, vertical 1D water quality model SALMO simulates the dynamics of nutrient concentrations (P, N), oxygen, detritus, 4 functional phytoplankton types and 1 mixed zooplankton group. Different model applications showed that the number of phytoplankton types in SALMO was sometimes not sufficient for accounting for the observed functional diversity in phytoplankton communities. Therefore, the aim of this thesis is to extend the functional diversity of phytoplankton types in SALMO. After careful evaluation of empirical data from two reservoirs with different morphology and trophic state 10 functional phytoplankton types are proposed (types 1, 2 and 4 remained unchanged). Existing functional traits in SALMO were extended and partly changed (in total 10 functional traits). For the new functional phytoplankton type 6 (non motile, colonial gelatinous green algae) light-dependent growth rates were measured and grazing experiments with Daphnia galeata × hyalina were carried out in the laboratory. For these experiments, Sphaerocystis schroeteri was chosen as representative species for this group. It is characterised by high light demand and relative high growth rates at 20 °C (µmax = 0.96 d-1, Iopt = 250 µmol m-2 s-1, 12:12 h light-dark cycle). Their growth depends on the availability of free CO2. This explains the common occurrence in oligo-mesotrophic water bodies. The range of the colony sizes of Sphaerocystis increased in the presence of Daphnia significantly (portion of inedible colonies 3-74 %) in contrast to the control (portion of inedible colonies 0-5 %). This was induced by direct size-selective grazing and not by infochemicals. Thus, Sphaerocystis has evolved an effective defence mechanism against size-selective filter-feeding zooplankton and is competitive superior at high zooplankton grazing pressure (e.g. clear water stage in eutrophic waters). The lack of experimentally derived parameters for temperature- and phosphorus-depending growth (Tmin, Topt, KP-value) as well as gross sinking velocity was complemented with literature data. The alga is only moderately competitive for phosphorus and exhibits relatively high minimal and optimal growth temperatures (Tmin = 7 °C, Topt = 27 °C). Since type 6 consists of large, non motile species, gross sinking velocity was estimated to be about 1.5 m d-1.

Les arbres sont des organismes de grande longévité qui se développent dans un environnement variable. Au cours de leur formation, ils génèrent une tension appelée contrainte de maturation pour remplir des fonctions biomécaniques essentielles. Chez les angiospermes, les arbres adaptent leur état mécanique par la production de bois de tension avec de fortes contraintes de traction sur la face supérieure de la tige penchée. Malgré les recherches considérables dans ce domaine durant de nombreuses années, les connaissances actuelles sur le mécanisme de la génération active de contrainte dans le bois de tension sont encore incomplètes et doivent être améliorées. La première partie de cette étude était de faire progresser la compréhension de la composition et de l'organisation des polymères de la paroi cellulaire secondaire, ainsi que leur orientation au cours de la maturation de la paroi cellulaire du bois de tension. Les mesures effectuées sur la microscopie FTIR ont indiqué qu'avant même la formation de la couche G, il existait une structure d'hydrates de carbone ordonnée à un angle plus parallèle à l'axe de la fibre dans le bois de tension. Ces résultats étaient clairement différents du comportement du bois opposé. Dans le bois de tension, la lignine était plus fortement orientée dans la couche S2 que dans le bois opposé. Avec la formation de la couche S2 dans le bois opposé et de la couche G dans le bois de tension, les signaux d'orientation des hydrates de carbone amorphes tels que les hémicelluloses et les pectines sont différents entre le bois de tension et le bois qui lui est opposé. Pour les bois de tension, l'orientation de ces bandes est la même tout au long du processus de maturation de la paroi cellulaire, ce qui reflète probablement un dépôt continu de xyloglucane ou de xylane, avec une orientation différente de celle de la paroi S2 pendant tout le processus. La seconde partie de ce travail était d'améliorer les connaissances actuelles sur le comportement de la matrice par l'étude de la mésoporosité et de son évolution lors de la construction et de la maturation de la paroi cellulaire du bois de tension. Les résultats sur deux types de bois de tension suggèrent que la mésoporosité peut toujours être détectée près de la zone de cambium autant pour le bois de tension que pour le bois opposé. La forte porosité diminue progressivement avec la lignification dans la paroi cellulaire en développement, avec une exception pour le bois de tension à couche G. La porosité de type bouteille d'encre et l'augmentation de la taille médiane des pores sont observées dans les deux types de bois de tension, indiquant que les espèces de bois de tension avec et sans couches G peuvent partager le même mécanisme de génération de contrainte de traction. Cette étude contribue à une meilleure compréhension de la génération de contrainte de maturation dans les arbres et peut servir de base pour l'amélioration de la modélisation du comportement de la matrice au cours de la maturation de la paroi cellulaire. / Trees are long-living organisms which develop in a variable environment. During their formation, they generate a tensile mechanical stress called maturation stress to fulfil essential biomechanical functions. In angiosperm species, trees adapt the mechanical state by producing tension wood with high tensile stresses on the upper side of the leaning stem. Despite considerable research in this field during a number of years, the current knowledge on the mechanism of the active stress generation in tension wood is still incomplete and needs improvement. The first part of this study was to advance the understanding on the composition and organisation of polymers within the secondary cell wall, as well as its orientation during the maturation of tension wood cell wall. Measurements performed on FTIR microscopy indicated that already before G-layer formation, a more ordered structure of carbohydrates at an angle more parallel to the fibre axis exists in tension wood. This was clearly different to the behaviour of opposite wood. In tension wood, the lignin was more highly oriented in the S2 layer than in opposite wood. With the formation of the S2 layer in opposite wood and the G-layer in tension wood, the orientation signals from the amorphous carbohydrates like hemicelluloses and pectins were different between opposite wood and tension wood. For tension wood, the orientation for these bands remains the same all along the cell wall maturation process, probably reflecting a continued deposition of xyloglucan or xylan, with an orientation different to that in the S2 wall, throughout the whole process. The second part of this study was to improve the current knowledge on the matrix behaviour by studying the mesoporosity and its evolution during the building and maturation of tension wood cell wall. Results on two kinds of tension wood suggested that mesoporosity can always be detected near cambium zone for both tension and opposite wood. The high porosity decreased gradually with the lignification in the developing cell wall, with an exception in tension wood with G-layer. The typical ink-bottle pore and the increase of median pore size are observed in both kinds of tension wood, indicating non-G-layer species may share the same mechanism of tensile stress generation as in tension wood with G-layer. This study aims to contribute to an increased understanding on the maturation stress generation in trees and may allow to improve the modelling of matrix behaviour during cell wall maturation.