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Grundwassergeprägte Lebensräume

Eine Übersicht über Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial und weitere grundwassergeprägte Habitate

Hrsg.: Heinz Brendelberger; Peter Martin; Matthias Brunke; Hans Jürgen Hahn

[Groundwater-centric habitats. A review of groundwater, springs, the hyporheic interstitial and other groundwater-related habitats]

2015. XI, 266 Seiten, 55 Abbildungen, 12 Tabellen, 17x24cm, 700 g
Language: Deutsch

(Limnologie Aktuell, Band 14)

ISBN 978-3-510-53012-0, brosch., price: 44.90 €

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Keywords

GrundwasserLandschaftswasserhaushaltHabitatÖkologieÖkosystem

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Die Autoren stellen die wichtigsten grundwassergeprägten Lebensräume umfassend vor und grenzen diese voneinander ab. Grundwasser spielt eine zentrale Rolle im Landschaftswasserhaushalt, weil es verschiedene Gewässer einer Region miteinander “verbindet”. Grundwasser ist deshalb das größte zusammenhängende Ökosystem der Erde.
Seine Schnittstellen zu oberirdischen Lebensräumen zeichnen sich durch intensive biologische Aktivität und biogeochemische Umsetzungen sowie durch großen Artenreichtum aus.

Solche “Zentren” der Biodiversität, z.B. das oberflächennahe Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial oder Flussauen, sind typische Übergangslebensräume (Ökotone). Die Spezialisten dieser Lebensräume unterscheiden sich in ihrer Morphologie, Biologie und Ökologie oft deutlich von denen anderer Süßwasser-Lebensräume. Die grundwassergeprägten Habitate erfüllen zudem zahlreiche wichtige Ökosystem-Dienstleistungen (u.a. als Trinkwasser, Retentionsraum für Hochwasser, CO2-Speicher), die jedoch gleichzeitig durch verschiedene Gefährdungen (Überdüngung, Eintrag von Schadstoffen, Entwässerung, globale Erwärmung) bedroht sind.
Mögliche und reale Gefährdungen des Grundwassers werden ausführlich behandelt, die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen zu deren Schutz werden kompakt zusammengefasst und erläutert. Mit Sach- und Artenregister.

Dieser Band richtet (Gewässer-)Ökologen und Biologen, Hydrologen, Studierende und Naturschützer, Mitarbeiter von Wasserwerken, und nicht zuletzt für Politiker und Verantwortliche, die durch Entscheidungen zum Schutz dieser Habitate beitragen möchten.

Bespr.: Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 60. Jg. Heft 2, April 2016 top ↑

Das oberflächennahe Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial oder Flussauen weisen intensive biologische Aktivitäten und biogeochemische Umsetzungen sowie großen Artenreichtum auf. Sie sind typische Übergangslebensräume (Ökotone). Die Spezialisten dieser Lebensräume unterscheiden sich in ihrer Morphologie, Biologie und Ökologie oft deutlich von denen anderer Süßwasser-Lebensräume. Die grundwassergeprägten Habitate erfüllen zahlreiche wichtige Ökosystem-Dienstleistungen (u.a. als Trinkwasser, Retentionsraum für Hochwasser, CO2-Speicher), die jedoch gleichzeitig durch verschiedene Gefährdungen wie Überdüngung, Eintrag von Schadstoffen, Entwässerung, globale Erwärmung bedroht sind. Mögliche und reale Gefährdungen des Grundwassers werden behandelt, die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen zu deren Schutz kompakt zusammengefasst und erläutert.

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 60. Jg., Heft 2, April 2016

Bespr.: KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2016 (9) Nr. 8 top ↑

In dem von Heinz Brendelberger; Peter Martin, Matthias Brunke und Hans Jürgen Hahn herausgegebenen Buch „Grundwassergeprägte Lebensräume“ stellen die Autoren die wichtigsten grundwassergeprägten Lebensräume umfassend vor und grenzen diese voneinander ab. Mögliche und reale Gefährdungen des Grundwassers werden ausführlich behandelt, die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen zu deren Schutz werden kompakt zusammengefasst und erläutert, mit Sach- und Artenregister. Dieser Band richtet sich an (Gewässer-)Ökologen und Biologen, Hydrologen, Studierende und Naturschützer, Mitarbeiter von Wasserwerken, und nicht zuletzt an Politiker und Verantwortliche, die durch Entscheidungen zum Schutz dieser Habitate beitragen möchten.

KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 2016 (9) Nr. 8

Bespr.: Lauterbornia 81: 56 top ↑

Grundwasserkörper sind die flächengrößten binnenländischen Gewässer, als wichtigste Trinkwasserresource sind sie von großer wasserwirtschaftlicher Bedeutung. Das 1. Kapitel des vorliegenden Buchs behandelt den Lebensraum Grundwasser: In der Dunkelheit des Grundwassers ist Photosynthese nicht möglich, ähnlich wie in der Tiefsee geht der Stofffluss von der euphotischen Oberfäche in Form von partikulärem Material in die Tiefe. Das Grundwasser beherbergt, abhängig vor allem vom Nahrungsangebot, eine eigene speziell angepasste Fauna neben Protisten und Bakterien. Wegen der methodisch schwierigen Zugänglichkeit ist die Kenntnis der Grundwasserbiologie noch lückenhaft; es wird eine Übersicht über die Standardverfahren der Probengewinnung gegeben.
Übergangsbiotope (Ökotone), charkterisiert durch steile Gradienten physikalischer und stofflicher Faktoren, vermitteln zwischen dem Grundwasser und Oberflächengewässern bzw. terrestrischen Systemen. Deren Beschreibung nimmt den Hauptteil des Buchs ein, ausführlich die Quellen und das hyporheische Interstitial in Fließgewässern, ergänzt durch grundwasserabhängige Sonderhabitate (Auegewässer, Qualmwasser in Stehgewässern, Salzstellen). Behandelt werden Abgrenzung der Lebensräume, Typisierung, Mikrobiologie, Fauna, Fragen des Stoffhaushalts, Methodik der Untersuchung und Erforschungsgeschichte, Aspekte der Gefährdung und des Schutzes der Lebensräume sowie ökologische Bewertung. Stil, Breite und Tiefe der Darstellung weisen das Werk als Lehrbuch aus, das, unterstützt durch die zahlreichen Literaturnachweise, zum Stand der aktuellen Forschung führt.

Herausgeber

Lauterbornia 81: 56

Inhaltsverzeichnis top ↑

Inhalt
Einleitung 1
Hans Jürgen Hahn, Heinz Brendelberger, Peter Martin & Matthias Brunke
1. Das Grundwasser: Strukturen, Prozesse und Funktionen 11
Sven E. Berkhoff, Jörg Bork, Hans Jürgen Hahn, Jürgen Marxsen,
Susanne I. Schmidt & Cornelia Spengler
Zusammenfassung/Schlüsselwörter 11
Summary/Keywords 12
1.1 Einleitung (Cornelia Spengler & Sven E. Berkhoff) 13
1.1.1 Der Lebensraum Grundwasser 13
1.1.2 Die Lebensbedingungen 14
1.1.3 Künstliche Grundwasserlebensräume 15
1.2 Abiotik und Stoffumsätze (Susanne I. Schmidt) 15
1.2.1 Stofftransformationen - Bedeutung für den Stoffhaushalt von Gewässern 15
1.2.2 POM-Pfade des Eintrags 17
1.2.3 DOC-Eintrag 17
1.2.4 Respiration 18
1.2.5 Kohlenstoff-Stoffhaushalt 18
1.2.6 Stickstoff-Stoffhaushalt 19
1.3 Mikrobiologie des Grundwassers (Jürgen Marxsen) 19
-
1.4 Die Metazoen-Fauna des Grundwassers (Sven E. Berkhoff, Jörg Bork &
Hans Jürgen Hahn) 25
1.4.1 Lebensraum Grundwasser 25
1.4.2 Anpassungen an das Grundwasser 26
1.4.3 Lebensgemeinschaften im Grundwasser 26
1.4.4 Bioindikatoren 28
1.4.5 Trinkwasserversorgung 28
1.4.6 Biogeographische und regionale Einflussgrößen 29
1.4.7 Die wichtigsten Tiergruppen im Grundwasser 30
1.5 Techniken zur Erfassung der Meiofauna im Grundwasser sowie in Wasserwerken
und Trinkwasserverteilungen (Jörg Bork, Sven E. Berkhoff &
Hans Jürgen Hahn) 33
1.5.1 Methodik 33
1.5.2 Techniken - eine Übersicht 34
1.5.3 Pumpen 36
1.5.4 Netzsammler 36
1.5.5 Fallen/Fallensysteme 37
1.5.6 Wasserwerke und Trinkwasserverteilung 38
1.5.7 Untersuchungsdesign 39
1.6 Biotop- und Artenschutz im Grundwasser/Rechtliche Stellung der Grundwasserökosysteme
- eine persönliche Einschätzung (Hans Jürgen Hahn) 40
1.7 Literatur 43
2. Quellen 49
Peter Martin, Reinhard Gerecke & Marco Cantonati
Zusammenfassung/Schlüsselwörter 49
Summary/Keywords 50
2.1 Einleitung 52
2.1.1 Allgemeines, Geschichte der Quellforschung und ihre aktuellen Schwerpunkte 52
2.1.2 Längszonale Abgrenzung: Wo endet die Quelle, wo beginnt der Bach? 57
2.1.3 Vielfalt der Quelltypen 58
2.1.4 Methoden der Quelluntersuchung 61
Erfassung und Kartierung - Untersuchung des Quellwassers - Flora - Fauna
2.2 Quellen als Lebensräume 70
2.2.1 Abiotische Parameter 71
2.2.2 Stoffumsätze 76
2.2.3 Mikrobiologie 78
2.2.4 Fauna 79
Krenobiose und Biodiversität - Tiergruppen im Überblick
2.2.5 Flora 96
Faktoren, die die Vegetation beeinflussen - Pflanzengruppen im Überblick -
Synthese
2.3 Quellen im Naturschutz 104
2.3.1 Gesetzliche Rahmenbedingungen 105
2.3.2 Gefährdungen: Ursachen, Historie und heutiger Stand 106
Strukturelle Gefährdungen - Gefährdungen des Grundwassers
2.3.3 Erfassung/Kartierung, Bewertungssysteme 108
2.3.4 Monitoring, Variabilität und Stabilität der Besiedlung 111
2.3.5 Schutz und Renaturierung 112
2.4 Forschungsdefizite und Perspektiven 113
2.5 Literatur 114
3. Das hyporheische Interstitial von Fließgewässern: Strukturen,
Prozesse und Funktionen 133
Matthias Brunke, Michael Mutz, Jürgen Marxsen, Christian Schmidt,
Susanne Schmidt & Jan H. Fleckenstein
Zusammenfassung/Schlüsselwörter 133
Summary/Keywords 134
3.1 Definition des hyporheischen Interstitials (Matthias Brunke) 134
3.2 Die Entdeckung des hyporheischen Interstitials und seiner ökosystemaren
Bedeutung (Matthias Brunke) 137
3.3 Hydromorphologie des hyporheischen Interstitials (Michael Mutz,
Christian Schmidt & Jan H. Fleckenstein) 139
3.3.1 Antrieb und Steuerung des Wasser- und Stoffaustauschs durch die Gewässersohle 139
3.3.2 Hydraulische Gradienten 141
3.3.3 Gewässerbettpermeabilität 144
3.3.4 Biokolmation und Bioturbation 145
3.3.5 Hydrologische Messungen mit Tracern 146
3.3.6 Modellierung temporärer Wasserspeicherung (Transient Storage) 148
3.3.7 Numerische Modellierung hyporheischer Fließwege und Aufenthaltszeiten
auf kleiner Skala 149
3.3.8 Gewässertypen und die Hydromorphologie des hyporheischen Interstitials 151
3.4 Bedeutung des hyporheischen Interstitials für den Stoffhaushalt von
Fließgewässern (Matthias Brunke & Susanne Schmidt) 153
3.4.1 Bedeutung des Stoffhaushalts in Fließgewässern 153
3.4.2 Retention im hyporheischen Interstitial 153
3.4.3 Organisches Material und Nährstoffe 154
3.4.4 Eintragspfade von Ressourcen ins hyporheische Interstitial 154
3.4.5 Bedeutung des Abflussregimes für den Ein- und Austrag von Stoffen ins Interstitial 155
3.4.6 Gradienten von Nährstoffen im hyporheischen Interstitial 156
3.4.7 Stofftransformationen 157
3.4.8 Anaerobe und anoxische Prozesse 159
3.4.9 Lokaler Einfluss hyporheischer Stoffumsetzungen auf das Fließgewässer 160
3.5 Mikrobiologie des hyporheischen Interstitials (Jürgen Marxsen) 160
3.5.1 Die mikrobielle Nahrungskette in Fließgewässern 161
3.5.2 Mikrobielle Besiedlung 163
3.5.3 Stoffumsetzungen: Extrazelluläre enzymatische Aktivität 164
3.5.4 Stoffumsetzungen: Bakterielle Produktion 165
3.5.5 Schicksal der bakteriellen Produktion 165
3.5.6 Vielfalt aerober und anaerober Stoffumsetzungen im hyporheischen Interstitial 166
3.6 Struktur und Funktion der Fauna des hyporheischen Interstitials
(Matthias Brunke) 168
3.6.1 Typisierung der Fauna des hyporheischen Interstitials 168
3.6.2 Größenklassen der hyporheischen Fauna 173
3.6.3 Untersuchungsmethoden 174
3.6.4 Bedeutung des hyporheischen Interstitials für die benthische Fauna 174
3.6.5 Umweltfaktoren im hyporheischen Interstitial 176
Temperatur - Fließwege - Geomorphologie der Gewässersohle - Sedimentgefüge -
Stoffliche Gradienten - Hochwasser und Austrocknung
3.6.6 Landnutzung und anthropogene Gewässerbelastung 184
3.6.7 Mobilität und Patchiness der hyporheischen Fauna 184
3.6.8 Funktionale Aspekte der hyporheischen Fauna 186
3.6.9 Biodiversität und Lebensgemeinschaftsökologie im hyporheischen Interstitial 186
3.7 Gewässermanagement des hyporheischen Interstitials (Matthias Brunke) 188
3.7.1 Kolmation der Gewässersohle - ein sedimentologischer Prozess im Interstitial 188
3.7.2 Biologische Bedeutung der Kolmation 191
3.7.3 Ökosystemare Dienstleistungen 192
3.7.4 Möglichkeiten der Restauration des Interstitials 192
3.8 Literatur 195
4. Sonderhabitate 215
Heinz Brendelberger
4.1 Einleitung (Heinz Brendelberger) 215
Schlüsselwörter, keywords 215
4.2 Grundwasserabhängige Lebensräume (Heinz Brendelberger) 216
4.3 Flussauen (Heinz Brendelberger & Matthias Brunke) 217
4.3.1 Definition, Strukturen und Prozesse in Flussauen 217
4.3.2 Biodiversität in Flussauen 220
4.3.3 Gefährdung und Schutz von Flussauen 222
4.3.4 Renaturierung von Flussauen 223
4.4 Gießen und Brunnenwasser (Heinz Brendelberger) 225
4.4.1 Einleitung / Definition 225
4.4.2 Wasserqualität 226
4.4.3 Pflanzen 227
4.4.4 Tiere 227
4.4.5 Gefährdung 228
4.4.6 Schutz 228
4.5 Qualmwassertümpel (Heinz Brendelberger) 228
4.5.1 Einleitung / Vorkommen 228
4.5.2 Wasserqualität 228
4.5.3 Tiere 229
4.5.4 Gefährdung 229
4.5.5 Schutz 230
4.6 Grundwassergeprägte Tieflandbäche (Heinz Brendelberger) 230
4.7 Niedermoore (Heinz Brendelberger) 232
4.7.1 Allgemeine Kennzeichen von Mooren 232
4.7.2 Typen von Niedermooren 233
4.7.3 Besondere Bedingungen in Niedermooren 234
4.7.4 Beispiele für Niedermoore 235
4.7.5 Entwicklung und Degeneration von Mooren in der Kulturlandschaft 236
4.7.6 Renaturierung von Mooren 237
4.8 Seen - Grundwasser - Ökotone (+ Grundquellen in Seen)
(Heinz Brendelberger) 237
4.9 Baggerseen (Heinz Brendelberger) 241
4.10 Binnenländische Salzquellen (Heinz Brendelberger) 246
4.11 Literatur 248
Glossar 257
Sach- und Artenregister 261