Vernetzung und Dynamik von Fliessgewässern

- Austauschprozesse und Interaktionen
- zwischen aquatischen und/oder terrestrischen Lebensräumen sowie
- deren raum-zeitliche Dynamik

Wesentliche Steuergrössen:
- Abflussregime
- Geomorphologie
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- Austauschprozesse und Interaktionen
- zwischen aquatischen und/oder terrestrischen Lebensräumen sowie
- deren raum-zeitliche Dynamik

Wesentliche Steuergrössen:
- Abflussregime
- Geomorphologie
Vernetzung und deren Dynamik
Austausch zwischen den Lebensräumen flussaufwärts und flussabwärts innerhalb desselben Einzugsgebiets sowie zwischen Hauptfluss und Zuflüssen
Longitudinale Vernetzung
- Def.
Entwicklung von der Quelle zur Mündung

+ abgelagertes Material
+ Abfluss
+ Breite und Tiefe
+ Temperaturvariation

- Gefälle
- Fliessgeschwindigkeit
- mittlere Korngrösse
Longitudinale Vernetzung
- Entwicklungen / Prozesse
• Ausbreitung und Wanderung von Organismen (Flora und Fauna)
• Habitatstruktur (Anlieferung von Geschiebe, Sediment, Totholz)
• Nahrungsnetz und Energiefluss (Transport von organischem Material, Biomasse, Räuber-Beute-Beziehung)
Longitudinale Vernetzung
- ökomorphologische Bedeutung
• Beruht auf der Wechselwirkung von Primärproduktion (Produktion von Biomasse) und Respiration (Umsatz von Biomasse)
• sowie deren Auswirkungen auf die Lebensgemeinschaften wie Mikroorganismen und «Functional Feeding Groups»
• Schematische Darstellung eines Flusses als Kontinuum von abiotischen Faktoren und Lebensgemeinschaften

> berücksichtigt als Modell unter Idealbedingungen nicht:
- Unterbrechungen im Kontinuum (Dämme, Seen)
- Hydrologische Ereignisse (Überflutungen)
- Laterale und vertikale Dimension

"Collectors" = Filtrierer + Detritusfresser

Oberlauf:
• schmal
• wenig Licht
• CPOM > FPOM
• P/R < 1 (wenig Algen)
• Zerkleinerer + Filtrierer / Detritusfresser > Weidegänger + Räuber

Mittellauf:
• aufgeweitet
• mehr Licht
• CPOM~FPOM
• P/R > 1 (inkl. Zufluss)
• + Filtrierer / Detritusfresser + Weidegänger > - Zerkleinerer + Räuber

Unterlauf:
• breit
• mehr Licht
• CPOM < FPOM, Trübung
• P/R < 1 (wegen Trübung)
• ++ Filtrierer / Detritusfresser > -- Räuber
River Continuum Concept
(Vannote et al. 1980)
Zerkleinerer
> Blätter
> Makrophyten

Sammler / Filtrierer ("Collectors")
> Feiner organische Substanz

Weidegänger
> benthische Algen

Räuber
> andere Invertebraten / kleine Fische
Ernährungstypen
Nimmt die Idee des RCC und fragt, was passiert, wenn die dort beschriebenen Muster durch einen Damm unterbrochen werden
--> Ein Damm verschiebt alles flussabwärts

- keine Aussagen über Verteilung von Organismen und Fischen, Änderungen im Material- und Energiefluss sind aber leicht auf Fische übertragbar (z.B. Veränderung Sedimentverteilung oder Temperatur in Bezug auf Laichhabitate)

- bislang wenig getestet trotz der vielen Dämme, aufgrund der Energiewende jedoch mehr und mehr Studien

- Keine Berücksichtigung der lateralen und vertikalen Dimension
Serial Discontinuity Concept
(Ward and Stanford, 1995)
...
Serial Discontinuity Concept
> Veränderung von CPOM / FPOM
Image:
...
Serial Discontinuity Concept
> Veränderung der Temperatur
Image:
Temporäre aquatisch-terrestrische Verbindung (z. B. durch Fluten) zwischen Fluss und angrenzenden Habitaten wie bei Auen

• Beeinflusst den Lebenszyklus von verschiedenen Organismengruppen wie Fische, Amphibien, Arthropoden oder aquatische Insekten, weil sie für ihren Lebenszyklus auf unterschiedliche Habitattypen angewiesen sind
• Stoffaustausch und Energiefluss zwischen Habitaten
• Terrestrische und aquatische Nahrungsnetze hängen eng zusammen
Laterale Vernetzung
Weil RCC unbefriedigend, da nur auf tropische Flüsse zugeschnitten, nicht auch auf nicht-tropische, Auen oder Seen. • Einbezug der lateralen Dimension • Saisonaler «Flood pulse» steuert das Nahrungsnetz in Flüssen • Auenlandschaft ist die Kinderstube und die Nahrungsquelle für Fische im Hauptkanal • Berücksichtigt nur saisonale Abflusschwankungen und laterale Dimension!Flood Pulse ConceptVerbindung von Oberflächen- und Grundwasser (Energie- und Nährstoffaustausch sowie Transformation) Wechselwirkungen zwischen dem Fliessgewässer, dem hyporheischen Interstitial (Sediment unter und neben dem Fluss, Flussbett) bis hin zum Grundwasser Verbindet aquatische und terrestrische Habitate über die hyporheische ZoneVertikale Vernetzung - Def.• Stoffaustausch und Umsatz zwischen Oberflächen- und Grundwasser • Nahrungsnetz und Energiefluss (Transport von organischem Material und Nährstoffen, Primärproduktion und Respiration) • Entwicklung verschiedener Organismen (vor allem Fische und Wirbellose)Vertikale Vernetzung - ökomorphologische BedeutungWie ist der Fluss über die Zeit verbunden? Trocknet er zeitweise aus?Temporäre VernetzungZentraler, formender Faktor eines Flussökosystems Hydrologische und morphologische Dynamik > Höhe des Abflusses > Wechsel der Frequenz > Dauer > Timing >> Haben Einfluss auf: > Wasserqualität > Energiebasis > Habitatstruktur und Funktion > Biotische Interaktionen > Morphologie des Einzugsgebietes >>> ergeben in ihrem Zusammenspiel den ökologischen ZustandAbflussregimeBettbildend > geschiebeführend; morphologisch wirksam > komplette Umlagerung an der Gewässersohle und Neubildung von LR sowohl in Gewässersohle als auch an Ufern Betterhaltend > nicht geschiebeführend; hydrologisch wirksam > Teilbereiche der Gewässersohle und der Grossteil der Ufer bleiben in der Regel unverändert In beiden Fällen ist ausreichend Gewässerraum nötigMorphologische und hydrologische Dynamik und Vernetzung Arten von HochwasserBei natürlichem Abflussregime und Gewässerraum ändert sich die Anordnung einzelner Habitate, nicht aber deren proportionaler Anteil. > eingebunden in die Abflussdynamik > bedingt Vernetzung in allen Dimensionen (longitudinal, lateral, vertikal, temporär) > steter Wechsel in Stoff- und Energiefluss - Akkumulation - Transport - Resuspension - Transformation - Deposition >> strukturelle und funktionelle HabitatänderungenShifting Habitat Mosaik (wichtig!)Änderungen der Habitattypen = Änderungen der Prozesse = Änderungen der Zusammensetzung von ArtengemeinschaftenAuswirkungen von hydrologischen und morphologischen Eingriffen