Ökosystemexperiment in zwei Fließgewässern zum Einfluss unterschiedlicher top-down Steuerung auf die Struktur der Makrozoobenthos-Gemeinschaft
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In einem paarweisen Ökosystemexperiment wurde untersucht, wie unter natürlichen Bedingungen die Struktur und Funktion der Makrozoobenthosgemeinschaft durch den Fraßdruck benthivorer Fische (Gründling, Gobio gobio L.) und Bachschmerle, Barbatula barbatula L.) verändert wird. Die zentralen Arbeitshypothesen lauteten, dass benthivore Fische (1) die Gesamtbiomasse des Mäkrozoobenthos reduzieren, (2) die Struktur der Makrozoobenthosgemeinschaft verändern, (3) den Beginn der Emergenz merolimnischer Insektenarten verzögern, (4) die Driftaktivität des Mäkrozoobenthos reduzieren. Das Experiment umfasste drei Phasen mit unterschiedlicher top-down-Steuerung über den Fischbesatz (Ausgangszustand, Manipulation eines der beiden Nahrungsnetze durch Entfernung der Fische, Rücksteuerung). In kleinskaligen Experimenten wurden zusätzlich im Sinne einer Kausalanalyse Interaktionen einiger wichtiger Räuber-Beute-Paare untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass in komplexen benthischen Gemeinschaften in stark strukturierten Fließgewässer-Ökosystemen benthivore Fische deutliche top-down-Effekte verursachen. Diese Effekte sind jedoch habitat- und artspezifisch und werden darüber hinaus durch eine Vielzahl von Interaktionen beeinflusst Eine Reduktion der Gesamtbiomasse der benthischen Invertebraten durch die Fische konnte nicht beobachtet werden, wohl aber habitatspezifische Effekte (Abundanzreduktion in den riffles). Die Erhöhung der Emergenzrate lässt auf indirekte Effekte schließen, z. B. auf die Entlastung kleiner Invertebrater (Chironomiden) infolge stärkeren Prädationsdrucks auf invertebrate Räuber. Auch Auswirkungen auf die Struktur der Gemeinschaft waren habitatspezifisch und im Gegensatz zu den Dichteeffekten nur in den pools zu beobachten. Dies ist vermutlich auf ein komplexes Zusammenspiel verschiedener Faktoren (Habitatnutzung der Fische und Invertebraten, Beuteselektivität der Fische, Kompensationsmechanismen, indirekte Effekte) zurückzuführen. Der Prädationsdruck durch die Fische war in hohem Maße selektiv, wobei die Selektivität sich offenbar nach den Eigenschaften und insbesondere nach der relativen Abundanz der benthischen Invertebraten richtete. Eine aktive Vermeldung von Beutearten durch die Fische wurde im Labor nur in zwei Fällen nachgewiesen. Bei einigen bevorzugt in den riffles vorkommenden Invertebraten ist von einem teilweisen passiven Prädationsschutz durch fehlende Mesohabitat-Überlappung mit dem Gründling auszugehen. Unter dem Einfluss der Fische war die Emergenz wichtiger merolimnischer Insektenarten um etwa 2 Wochen verzögert. Dies diente vermutlich als Kompensationsmechanismus, um Fitnessverluste auszugleichen. Die Driftaktivität der Invertebraten war in Anwesenheit der Fische sowohl in der Summe als auch für die meisten der häufigen Taxa deutlich reduziert. Das stellt einen Gegensatz zu einer bisher häufig beobachteten Erhöhung der Drift in Anwesenheit von driftfressenden Forellen dar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005) Top-down control of stream food webs: Indirect effects by changed behaviour and species interactions. Annual Meeting of the NABS (North American Benthological Society, New Orleans, May 2005
Winkelmann, C., Petzoldt, T., Koop, J.H.E. & Benndorf, J.
- (2007) Predation effects of benthivorous fish on grazing and shredding macroinvertebrates in a detritus-based stream food web. Limnologica 37:121-128
Winkelmann C, Worischka S, Koop JHE and Benndorf J
- (2008) Benthivorous fish reduce stream invertebrate drift in a large-scale field experiment. Aquatic Ecology 42:483-493
Winkelmann O, Petzoldt T, Koop JHE, Matthaei CD and Benndorf J
- (2008) Moderate versus massive fish predation - Effects on benthic communities. Annual Meeting of the NABS (North American Benthological Society), Salt Lake City, May 2008
Winkelmann, C., Hellmann C., Worischka, S., & Benndorf, J.
- (2008) The impact of benthivorous fish on the feeding behaviour of the omnivorous amphipod Gammarus pulex. Annual Meeting of the NABS (North American Benthological Society), Salt Lake City, May 2008
Hellmann, C., Schulz, F., Wissel, B., Winkelmann, C., Ortmann, C., Koop, J.H.E. & Benndorf J.
- (2009): Finding appropriate reference sites in large scale field experiments. Aquatic Ecology 43:169-179
Schmidt SI, König-Rinke M, Komek K, Wetzel MA, Winkelmann C, Koop JHE and Benndorf, J
- (2010) Predators as prey: Are benthic invertebrate predators more vulnerable to fish predation than other macroinvertebrates? Meeting of the SIL (International Society for Limnology), Cape Town, August 2010
Worischka, S., Winkelmann, C., Hellmann, C., & Benndorf, J.
- (2011) A matter of season? Predation impact of benthivorous fish on benthic invertebrates in streams. Annual Meeting of the NABS (North American Benthological Society), Providence, May 2011
Worischka, S..Winkelmann, C., Hellmann, C., & Benndorf, J.
- (2011) Extended larval development compensates for sublethal effects of fish predation in a mayfly population (Rhithrogena semicolorata, Ephemeroptera). Limnologica: 41: 256-265
Hellmann, C.; Winkelmann, C.; Worischka, S.; Benndorf, J.
- (2011) Fish predation affects the structure of a benthic community. Freshwater Biology 56, 1030-1046
Winkelmann, C.; Hellmann, C.; Worischka, S.; Petzoldt, T.; Benndorf, J.
- (2011) Impact of Fish Predation on Community Structure in a Natural Benthic Community. Annual Meeting of the NABS (North American Benthological Society), Providence, May 2011
Winkelmann, C., Worischka, S., Hellmann, C., & Benndorf, J.
- (2011) Impact of fish predation on the behaviour of invertebrates and the structure of a natural benthic community. Symposium for European Freshwater Sciences, Girona, June 2011
Hellmann, C., Winkelmann, C., Worischka, S., & Benndorf, J.
