Teilprojekte

Teilprojekt 1: Bestimmung und Quantifizierung der hydrologischen Präferenzen benthischer Wirbelloser

Durch globalen Wandel sind Verschiebungen der Artengemeinschaften in Fließgewässerökosystemen zu erwarten. Um ökologische Veränderungen durch prognostizierte Abflussbedingungen vorhersagen zu können, erfolgt eine quantitative Erfassung der Habitatpräferenzen und -toleranzen von Zielarten
Teilprojekt 1 Details

Zu den entscheidenden Habitateigenschaften in Fließgewässern gehören die hydrologischen und hydraulischen Bedingungen. Im Zuge des globalen Wandels werden auch für diese Umweltbedingungen räumliche wie zeitliche Veränderungen erwartet, die sich auf die Diversität, Verbreitung und Zugsamensetzung von Artengemeinschaften der Invertebraten in Fließgewässern auswirken können. Während Änderungen der Abflussbedingungen durch hydrologischer Kennwerte sehr genau erfasst werden können, existiert nur wenig empirisches Wissen zu den ökologischen Präferenzen und Toleranzen benthischer Invertebraten gegenüber Strömungs- und Abflussbedingungen. So erfolgt eine Analyse der Präferenzen meist nicht durch Erhebung von Daten, sondern durch Literaturanalyse oder Experteneinschätzung und auf einer nominalen (z. B. Beschreibung der Habitatpräferenz) oder ordinalen (z.B. Kategorisierung der Strömungspräferenz) Skala. Dieses Vorgehen ermöglicht zwar eine Beschreibung und Abgrenzung von Arten, jedoch ist keine Quantifizierung der Auswirkungen veränderter Abflussbedingungen auf Artengemeinschaften möglich.

Daher sollen in Teilprojekt 1 die präferierten Abflussbedingungen von benthischen Invertebraten erfasst und quantifiziert werden, und damit deren Reaktion auf Änderungen der hydrologischen und hydraulischen Bedingungen genauer beschreiben zu können.
Dabei werden auf zwei Ebenen für Deutschland Daten erhoben: 1) Hydrologische Zeitreihen von Pegelmessstellen aus ganz Deutschland werden durch Umweltbehörden bereit gestellt und mit Daten zu benthischen Invertebraten aus deutschen Fließgewässern verknüpft. 2) In drei Modell-Einzugsgebieten, die deutsche Großlandschaften repräsentieren (Flachland – Treene, Mittelgebirge – Kinzig, Alpiner Raum – Ammer) werden hydrologische Messungen und Arten-Erhebungen durchgeführt.

Kontakt für Teilprojekt 1
Karan Kakouei,
Tel.: +49 (0)30 6392 4098, Website

Teilprojekt 2: Einflüsse des globalen Wandels auf hydrologische und hydraulische Bedingungen

Hydrologische und hydraulische Simulationen dienen als Grundlagen für die Modellierung hydrologischer und hydraulischer Stellgrößen in Fließgewässerökosystemen unter geänderten Klimabedingungen
Teilprojekt 2 Details

Dieses Teilprojekt umfasst die Simulation von hydrologischen und hydraulischen Parametern in drei deutschen Einzugsgebieten in unterschiedlichen Regionen: Der Treene im Norddeutschen Tiefland, der Kinzig in den Mittelgebirgen und der Ammer in den Alpen. In jedem Einzugsgebiet wird eine hydrologische-, 1D- und 2D hydraulische Modellkaskade angewendet. Hiermit werden für historische und zukünftige Zeiträume hydrologische und hydraulische Parameter abgebildet, die entscheidend den Lebensraum von Makrozoobenthos prägen. Notwendige Eingangsdaten reichen von Einzugsgebietscharakteristika, wie Böden, Landnutzung und Bewirtschaftung, bis hin zu Klima, Gewässerstruktur und Gerinnegeometrie. Hierfür werden verfügbare Daten genutzt, eigene Messkampagnen durchgeführt und Daten aus Klimaprojektionen eingearbeitet.

Zunächst erfolgt eine Simulation von vergangenen und derzeitigen Zuständen. Sind diese zufriedenstellend, wird mit den Modellen der Einfluss des erwarteten globalen Wandels auf Veränderungen der hydrologischen und hydraulischen Bedingungen untersucht. Die Modellergebnisse beinhalten zeitlich und räumlich explizite Daten, z.B. Abfluss, Fließgeschwindigkeit und Wassertiefe. Diese simulierten Fließgewässerdaten sind wichtige Informationen, um den Einfluss des globalen Wandels auf Gewässerorganismen zu verknüpfen und zu bewerten.

Kontakt für Teilprojekt 2
Dr. Jens Kiesel,
Tel: +49 (0)30 6392 4086 or +49 (0)9742 931077, Website

Teilprojekt 3: Verbesserung von Projektionen, die die Auswirkungen des Klimawandels auf Fließgewässerorganismen beschreiben

Anpassung bestehenden Vorhersagemodelle für Veränderungen von Artengemeinschaften verbessert die Anwendbarkeit auf Fließgewässerökösysteme und berücksichtigt Störfaktoren
Teilprojekt 3 Details

Um die Effekte von Klimaänderungen auf Fließgewässerökosysteme abschätzen und angepasste Management-Strategien entwickeln zu können, sind Species Distribution Models (SDM's) eine Alternative zu kostenintensiven und langwierigen Feldbeobachtungen. Fließgewässer-Parameter sind in diesen Modellen jedoch bisher unzureichend implementiert. Teilprojekt 3 zielt daher darauf ab, relevante Variablen auf abiotischer  Ebene (z.B. Wassertemperatur, Fließgeschwindigkeit, Landnutzung) sowie biotische Komponenten (z.B. Vegetation, Entwicklungsstadien von Insekten, Verbreitungsstrategien) zu integrieren, um die Projektionen zu verbessern. Die Abundanz und Diversität von Fließgewässerorganismen hängt nicht nur von deren Fähigkeit zur Ausbreitung unter den gegebenen Umweltbedingungen ab, sondern auch von der Möglichkeit zur Ansiedlung. Inwiefern die Ansiedlung durch starke Störfaktoren beeinträchtigt wird, wird daher in einem weiteren Schritt für einzelne Testflächen modelliert. Abschließend erfolgt eine Bewertung und ggf. Anpassung der entstandenen Modelle.

Kontakt für Teilprojekt 3
Katherine Irving,
Tel: +49 (0)30 6392 4089, Webseite

Teilprojekt 4: Großräumige Abschätzung von hydrologischen Veränderungen und möglichen ökologischen Auswirkungen

Wirkung veränderter Abflussbedingungen auf Artengemeinschaften in Fließgewässern auf europäischer oder globaler Ebene erlaubt die Betrachtung eines ausgeprägten Gradienten
(Beginn Sommer 2016)
Teilprojekt 4 Details

In Ergänzung zu der kleinräumigen Analyse der Modellregionen (Flachland, Mittelgebirge, Alpiner Raum) werden auch auf größerer Skalenebene hydrologische Änderungen in Fließgewässern im Zusammenhang mit ökologischem Wandel untersucht,  je nach Datenverfügbarkeit auf europäischer oder weltweiter Ebene. Da die ausgewählten Untersuchungsregionen ganz verschieden auf den klimatischen Wandel reagieren werden (Zunahme bzw. Abnahme von jährlichen Niederschlägen, teilweise verstärkte Sommertrockenheit), kann auch ein Gradient der potentiellen hydrologischen Veränderungen abgebildet werden.

Um den Zusammenhang von Änderungen der Hydrologie und der Artengemeinschaft in Fließgewässern abschätzen zu können, werden Makrozoonbenthos-Daten von Fließgewässern gesammelt, in denen sich die Abflussbedingungen durch wasserbauliche Maßnahmen geändert haben (entspricht erhöhtem oder geringerem Abfluss infolge veränderter Niederschlagsverhältnisse) bzw. von Fließgewässern in ariden oder semi-ariden Gebieten, die sehr sensitiv gegenüber Abflussänderungen sind. Eine Auswahl geeigneter Untersuchungsgebiete kann mithilfe des globalen Wassermodells WaterGAP erfolgen.

Kontakt für Teilprojekt 4
Martin Friedrichs,
Tel.: +49 (0)30 6392 4082, Webseite