cover
New

Stoffdynamik und Habitatstruktur in der Elbe

Hrsg.: Martin Pusch; Helmut Fischer

2006. XVIII, 385 Seiten, 214 Abbildungen, 39 Tabellen, Lesebändchen, 19x26cm, 1325 g
Language: Deutsch

(Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft, Band 5)

ISBN 978-3-510-65302-7, gebunden, price: 69.00 €

in stock and ready to ship

Order form

BibTeX file

Keywords

FlüsseFlusssystemNährstoffÖkologieFlusslandschaftGewässer

Contents

Inhaltsbeschreibung top ↑

Der vorliegende Band ist der Frage gewidmet, wie die charakteristischen Prozesse und Organismen in einem großen Flussökosystem wie der Elbe von den vorhandenen Flussbettstrukturen, insbesondere Buhnenfeldern und Unterwasserdünen, beeinflusst werden. Dies betrifft vor allem die am Sediment angesiedelten Lebensgemeinschaften, die biologischen Stoffumsetzungen und den Stoffaustausch zwischen dem Hauptstrom und den benachbarten Ökosystem-Kompartimenten.

Dahinter verbergen sich weitere Fragen wie die zum Einfluss der Buhnenfelder auf Planktonentwicklung, Sauerstoffgehalt und Schwebstoffrückhalt in der Elbe, zur Funktion der kleinsten Organismen – Bakterien und Algen – für den Stoffumsatz und die Wasserqualität, sowie zur Besiedlung der verschiedenen Gewässerbereiche der Elbe durch wirbellose Tiere. Wie verändern sich Algenfracht, Schwebstoffablagerungen und die Vielfalt der Wirbellosen unter dem Einfluss des Menschen? Wird dabei das Selbstreinigungspotenzial der Elbe berührt? Was verändert sich, wenn die herkömmlichen Buhnenformen modifiziert werden? Die Fragen zeigen, dass an der Elbe Wissenschaft und Flussmanagement eng verwoben sind. Ihre Beantwortung liefert somit gleichzeitig wesentliche Grundlagen für die Bewirtschaftung der Elbe.

Die genannten Fragen wurden daher – zusammen mit weiteren – in einem in den Jahren 1998 bis 2003 arbeitenden Verbund von Forschungsprojekten unter dem Titel „Strukturgebundener Stoffumsatz und Bioindikation in der Elbe“ untersucht. Der vorliegende Band fasst dessen Ergebnisse eingehender Felduntersuchungen in übersichtlicher und möglichst verständlicher Weise zusammen. So werden die Verknüpfungen zwischen den Lebensgemeinschaften der Elbe und den in einem Gewässerquerschnitt der Elbe vorhandenen Flussbettstrukturen, die jeweils eigene (mittelskalige) Lebensräume bilden, deutlich. Es werden darüber hinaus Modelle vorgestellt, die eine Prognose der Auswirkungen von Veränderungen des Flusses und seiner Struktur erlauben. In der Summe entstand ein moderner Blick nicht nur auf den faszinierenden Strom, sondern auch auf seine Erforschung. Nicht zuletzt werden zeitgemäße Entscheidungshilfen für die Planung wasserbaulicher Maßnahmen zur Verfügung gestellt.

Inhaltsverzeichnis top ↑

1 Einleitung 1
Martin Pusch und Helmut Fischer
1.1 Ausgangslage und Ziele 1
1.2 Aufbau des vorliegenden Bandes 5
2 Die Elbe – natürliche Bedingungen und anthropogene Veränderungen 7
2.1 Entstehung und Gliederung des Flusslaufs 7
René Schwartz
2.2 Abflussverhältnisse und hydraulische Kenngrößen der Gewässerstrukturen
entlang der Elbe 15
Bruno Büchele
2.3 Stoffliche Belastungen 19
Helmut Guhr und René Schwartz
2.4 Überblick über die untersuchten Elbabschnitte 27
Helmut Fischer und Martin Pusch
3 Prozesse und Biozönosen im Pelagial des Hauptstroms 31
Heike Zimmermann-Timm (Einleitung)
3.1 Phytoplanktondynamik 33
Michael Böhme, Helmut Guhr und Klaus Ockenfeld
3.1.1 Phytoplanktonentwicklung im Längsschnitt 33
3.1.2 Zeitliche Aspekte der Phytoplanktonentwicklung 41
3.2 Pelagische Stoffumsetzungen 44
Michael Böhme, Helmut Guhr und Klaus Ockenfeld
3.2.1 Übersicht über die einzelnen Stoffumsetzungsprozesse 44
3.2.2 Tagesschwankungen 45
3.2.3 Jahreszeitliche Änderungen 49
3. 2. 4 Änderungen im Längsverlauf 51
3.2.5 Langzeitveränderungen 52
3.2.6 Einfluss des Phytoplanktons auf die Nährstoffkonzentrationen 53
3.3 Zooplankton im Pelagial des Hauptstroms 56
Henry Holst
3.3.1 Lebensbedingungen des Zooplanktons in Flüssen 56
3.3.2 Zooplanktonentwicklung im Längsverlauf 58
3.3.3 Jahreszeitliche Dynamik 58
3.4 Planktische Bakterien und Einzeller 65
Ute Wörner und Heike Zimmermann-Timm
3.4.1 Planktische Bakterien und Einzeller im Nahrungsnetz 65
3.4.2 Saisonaler Verlauf 66
3.4.3 Längsverlauf 69
3.5 Aggregate im Pelagial des Hauptstroms 72
Ute Wörner (Kapitel 3. 5. 1) und Sabine Wilczek (Kapitel 3.5.2)
3.5.1 Vorkommen, Größe, Zusammensetzung und Besiedlung von Aggregaten 72
3.5.2 Extrazelluläre Enzymaktivitäten freier und angehefteter Bakterien 79
4 Prozesse und Biozönosen in den Buhnenfeldern 83
Martin Pusch, René Schwartz und Helmut Fischer (Einleitung)
4.1 Hydro- und Morphodynamik 87
Christof Engelhardt, Alexander Sukhodolov und Carsten Wirtz (Kapitel 4.1.1 und 4.1.2);
Helmut Baumert und Kurt Duwe (Kapitel 4.1.3)
4.1.1 Strömungsmuster in Buhnenfeldern 87
4.1.2 Hydro- und Morphodynamik einzelner Buhnenfelder 89
4.1.3 Aufenthaltszeiten von Schwebeteilchen in Buhnenfeldern der Elbe 99
4.2 Sedimentation in Buhnenfeldern 105
René Schwartz und Hans-Peter Kozerski
4.2.1 Untersuchung der Bedeutung von Buhnenfeldern für die Retentionsleistung
eines Flusses am Beispiel der Mittelelbe 105
4.2.2 Aktuelle Sedimentation 106
4.2.3 Stoffdepot 108
4.2.4 Zusammensetzung rezenter Sedimente 110
4.2.5 Extrapolation des Schwebstoffrückhalts 113
4.3 Plankton und benthische Besiedlung in Buhnenfeldern 118
Henry Holst (Kapitel 4.3.1); Matthias Brunke (4.3.2); Sandra Kröwer (4.3.3);
Ute Wörner und Heike Zimmermann-Timm (4.3.4)
4.3.1 Zooplankton 118
4.3.2 Meio- und Makrofauna des Buhnenfeldes 120
4.3.3 Mikrofauna 139
4.3.4 Aggregate im Buhnenfeld 144
4.4 Bakterien und deren Stoffumsetzungen 147
Helmut Fischer und Sabine Wilczek
5 Prozesse und Biozönosen an der überströmten Flusssohle 155
Matthias Brunke und Martin Pusch (Einleitung)
5.1 Hydrodynamik und lateraler Stoffaustausch 157
Johannes Kranich und Klaus-Peter Lange (Einleitung, Kapitel 5.1.1 und 5.1.2);
Helmut Baumert und Simon Levikov (Kapitel 5.1.3)
5.1.1 Methodische Ansätze zur Untersuchung des lateralen Stoffaustausches mit dem Parafluvial 157
5.1.2 Lateraler und vertikaler Stoffaustausch der Elbe 159
5.1.3 Theorie und numerische Modellierung der Austauschprozesse zwischen
Pelagial und Parafluvial sowie Hyporheal 163
5.2 Sedimentdynamik 171
René Schwartz, Matthias Brunke und Helmut Fischer
5. 3 Biologische Besiedlung 174
Sandra Kröwer (Kapitel 5. 3. 1); Matthias Brunke (Kapitel 5. 3. 2)
5.3.1 Protozoen der überströmten Flusssohle 174
5.3.2 Meio- und Makrofauna der überströmten Sohle 181
5.4 Mikrobieller Stoffumsatz in der Flusssohle 191
Helmut Fischer, Sabine Wilczek und Matthias Brunke (Kapitel 5.4.1); Frank Kloep (Kapitel 5.4.2, 5.4.3)
5.4.1 Kohlenstoffumsatz 191
5.4.2 Stickstoffumsatz 198
5.4.3 Struktur der bakteriellen Lebensgemeinschaft 205
6 Wechselwirkungen zwischen den Gewässerkompartimenten 209
Michael Böhme (Einleitung)
6.1 Wechselwirkungen zwischen Hauptstrom und Buhnenfeld 210
Michael Böhme
6.1.1 Untersuchungsansatz 210
6.1.2 Ergebnisse vom Profil Schnackenburg am Elbe-km 473 212
6.1.3 Schlussfolgerungen aus den Flussquerschnitt-Messungen 216
6. 2 Wechselwirkungen und Stoffumsatz im Interstitial 218
Johannes Kranich und Klaus-Peter Lange
6.2.1 Untersuchung von Prozessen im Interstitial 218
6.2.2 Ergebnisse der Untersuchungen bei Dresden-Übigau (Elbe-km 62,1 bis 62,3) 219
6.2.3 Bedeutung des Interstitials für den Stoffumsatz und ‑transport 223
6.3 Vertikale Wechselwirkungen zwischen Pelagial und Sediment im Buhnenfeld 225
Ute Wörner und Matthias Brunke
6.3.1 Austauschprozesse in einem Buhnenfeld 225
6.3.2 Vertikale Wechselwirkungen: Aggregatassoziierte Protozoen 226
6.3.3 Vertikale Wechselwirkungen: Sedimenteigenschaften 230
7 Auswirkungen von strukturellen Veränderungen und Störungen 233
7.1 Integrierte Modellierung der Wasserbeschaffenheit mit QSim 233
Andreas Schöl, Regina Eidner, Michael Böhme und Volker Kirchesch
7.1.1 Beschreibung des Gewässergütemodells QSim 233
7.1.2 Stillwasserzonen-Erweiterung in QSim 237
7.1.3 Modellanwendung auf die Mittelelbe 240
7.2 Einfluss der Buhnenfelder auf die Wasserbeschaffenheit der Mitteleren
Elbe 243
Andreas Schöl, Regina Eidner, Michael Böhme und Volker Kirchesch
7.2.1 Modellvalidierung für das Jahr 1998 243
7.2.2 Einfluss der Buhnenfelder auf den Stoffhaushalt und das Plankton in der Mittelelbe 253
7.2.3 Simulationen zum Einfluss verschiedener Bauformen von Buhnenfeldern 260
7.3 Auswirkungen von wasserbaulichen Veränderungen 264
Helmut Fischer und Martin Pusch (Kapitel 7.3.1); Xavier-François Garcia, Mario Brauns und Martin Pusch (Kapitel 7.3.2); Matthias Brunke, Eva Grafahrend-Belau und Martin Pusch (Kapitel 7.3.3)
7.3.1 Auswirkungen wasserbaulicher Eingriffe auf das Zoobenthos und die mikrobiellen Stoffumsetzungen 264
7.3.2 Makrozoobenthos-Besiedlung in unterschiedlichen Buhnenfeldtypen 272
7.3.3 Bedeutung von Totholz für das Makrozoobenthos 278
7.4 Auswirkungen der Schifffahrt 285
Matthias Brunke und Helmut Guhr
7.4.1 Wasserspiegelschwankungen und Wirkungen der hydraulischen Kräfte 286
7.4.2 Verteilung des Benthos im exponierten Buhnenfeld und Drift der Fauna 291
7.5 Synthese der Auswirkungen 295
Martin Pusch, Helmut Fischer und René Schwartz
7.6 Szenarien und Entscheidungshilfen 301
Martin Pusch
8 Zusammenfassung und Ausblick 311
Martin Pusch und Helmut Fischer
Publikationen aus dem Projektverbund 321
Literaturverzeichnis 327
Abbildungsverzeichnis 359
Tabellenverzeichnis 365
Glossar 367
Abkürzungsverzeichnis 383