Investigation of the structure and dynamic of the interstitial biocoenosis af sandy limnic lentic bank zones
Final Report Abstract
Die Färbetechnik von Algen und organischem Material (Erlenblätter) mit FITC stellt eine neue Möglichkeit zur Durchführung von Nahrungsnetzuntersuchungen in Interstitial dar, sie konnte erfolgreich angewendet werden. Auch die CT kann in hoher Auflösung für die Analyse des Sedimentporensystems verwendet werden. Das Interstitial der Seeufer ist ein hochaktive Zone mit einer spezifischen Fauna und Flora, der obersten Schicht von 1 - 6 cm kommt in Hinblick auf die beobachteten Stoffumsätze und den effektiven Partikelrückhalt die größte Bedeutung zu, die geringe Schichtdicke ist ein überraschendes Ergebnis, ebenso wie die Tatsache, dass an sandigen Erosionsstandorten eine aktive Bodenfiltration stattfindet und somit keine Vegetationsbestandenen Flächen notwendig sind. Die Infiltrationsraten zeigen natürlicherweise eine hohe Variationsbreite und betragen 0,7 - 27,0 L m-2 h-1, der Median der Infiltration liegt bei 8,2 L m-2 h-1 und ist damit deutlich geringer als bei der Langsamsandfiltration, bei der im Mittel 104 L m-2 h-1 versickern. Durch Kolmation des Interstitials entsteht ein Absenktrichter zwischen dem Gewässergrund und dem oberen Grundwasserleiter, der dann um ca. 2m absinkt. Die Mächtigkeit der ungesättigten Zone vergrößert sich und führt zu einer sukzessiven Belüftung des Sedimentes mit atmosphärischer Luft von der Uferseite und in größerer Sedimenttiefe. Die benthische Mikroflora ist von Bacillariophyceen dominiert, es handelt sich überwiegend um epispammische Algen, der Anteil von planktivoren Algen ist unbedeutend. Die benthischen Chlorophyllkonzentrationen sind ca. 1.000-fach höher die im Oberflächenwasser und erreichen bis in Tiefen von 4 cm hohe Werte. Die Meiofauna entwickelte zeitweilig sehr hohe Individuendichten mit Peaks von 16,700 Individuen dm-3 bzw. 26,000 Individuen dm-3 in der Zone 0-5 cm Tiefe. Die intensive Kolmation an der obersten Sedimentzone bis in größerer Tiefe von ca. 10 cm ist vorwiegend biologisch verursacht und stellt den limitierenden Faktor für die Infiltrationsgeschwindigkeit dar. Die Kolmationszone ist die biologisch aktive Zone, in der intensive Abbau- und Transformationsvorgänge sowie die Adsorptionsprozesse innerhalb relativ kurzer Aufenthaltszeiten stattfinden. So erfolgt auch der Hauptumsatz des assimilierbaren gelösten organischen Kohlenstoffs (DOC) gleich zu Beginn der Infiltration. Entfernt werden zunächst schnell abbaubare, niedermolekulare Anteile durch mikrobielle Oxidation, und gut adsorbierbare hochmolekulare, in der Regel hydrophobe Stoffe werden umso vollständiger abgebaut werden, je länger die Verweilzeit ist. Die DOC-Abnahme im obersten Zentimeter Sediment ist im Jahresverlauf gleich bleibend; der DOC- Inflow und die Neubildung pro Tag überschreiten den DOC Pool um das 20-30- fache, der DOC Abbau in den ersten Zentimetern des Sedimentes ist wesentlich größer als die Differenz zwischen Inflow und Outflow - eine Folge der hohen Bildung von DOC durch die Interstitialalgen, dies bedeutet, dass der DOC Inflow etwas von gleicher Bedeutung ist wie die DOC in situ Bildung. Enclosureversuche unter Dotierung von feinpartikulärem organischen Erlenlaubmaterial ergaben einen effektiven Partikelrückhalt im obersten Sedimentzentimeter. Eine Partikelverlagerung in Tiefen > 5 cm konnte nicht beobachtet werden. Die Struktur und Stabilität des Sandlückenraumes wird entscheidend durch die extrazellulären Polymere (EPS) geprägt. Der Biofilm lässt sich mit der in diesem Projekt entwickelten Probenahme- und Aufbereitungstechnik rasterelektronenmikroskopisch sehr gut abbilden.
Publications
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Hoffmann, A. & Gunkel, G.
- (2007) Einsatz von biogenen und inerten Partikeln zur Untersuchung des Feststofftransportes in Litoralsedimenten unter dem Einfluss induzierter Uferfiltration. Jahrestagung 2006, DGL, 198 - 202, Werder 2007
Beulker, C., Hoffmann, A. & Gunkel, G.
