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Seeökosysteme

1. Aufl.

von: Walter Geller, Michael Hupfer
79,99 €
Verlag:	Wiley-VCH (D)
Format:	PDF
Veröffentl.:	24.10.2024
ISBN/EAN:	9783527829767
Sprache:	deutsch
Anzahl Seiten:	560

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Beschreibungen

Titelbeschreibung

Das Standardwerk zur Ökologie von Seen erklärt und dokumentiert anhand von umfangreichen Datenmaterial den Stand des Wissens und ist ein zuverlässiger Begleiter für Ausbildung und Beruf.

Vorwort Danksagungen Einführung 1 Verbreitung, Entstehung und Typisierung von Seen 1.2 Seen und ihre Entstehung 1.2.1 Zahl und Größe der Seen 1.2.1.1 Seen weltweit 1.2.1.2 Seen in Deutschland 1.2.1.3 Seen in Österreich und der Schweiz 1.2.2 Seentypen nach der Entstehungsart 1.2.2.1 Tertiäre und tektonische Seen 1.2.2.2 Glaziale Seen 1.2.2.3 Vulkanische Seen 1.2.2.4 Karst- und Solutionsseen 1.2.2.5 Fluviale Seen 1.2.2.6 Künstliche Seen Talsperren und Stauseen Kiesbaggerseen Braunkohletagebauseen 1.3 Morphometrische Kenngrößen von Seen 2 Physikalische Eigenschaften von Seen 2.1 Anomalien des Wassers 2.2 Thermische Eigenschaften des Wassers 2.3 Jahreszeitliche Temperaturentwicklung in Seen 2.3.1 Wärmeeintrag in den geschichteten See 2.3.2 Regionale Kohärenz des saisonalen Verhaltens von Seen 2.4 Schichtung und Mischungsverhalten 2.5 Wärme, Dichte und Schichtung – Berechnungsgrundlagen 2.5.1 Wärmeinhalt und Wärmebudget 2.5.2 Dichteberechnung aus Temperatur und Salzgehalt 2.5.3 Stabilität der Schichtung 2.5.4 Polymiktische Flachseen und thermisch geschichtete, tiefe Seen 2.5.5 Seiches: Stehende Wellen an Seeoberfläche und Sprungschicht 2.6 Lichtverteilung im Wasser 3 Chemische Eigenschaften von Seen 3.1 Herkunft und chemische Klassifizierungsmerkmale von Seewasser 3.2 Gelöste Gase im Wasser 3.3 Einbindung in das hydrologische System 3.4 Anthropogene Einflüsse Suspendierte Partikel Pflanzennährstoffe Salze Säuren Toxische und biologisch aktive Substanzen Eingriffe in die Hydrologie Landnutzung und Erosion Organische Substanzen 4 Lebensräume im See 4.1 Funktionelle Strukturierung 4.1.1 Funktionelle Strukturierung durch Licht 4.1.2 Zonierung durch Dichteschichtung 4.1.3 Bedeutung der Sedimentation und Resuspension 4.2 Stoﬀumsatzprozesse im räumlich gegliederten See 4.2.1 Photosynthese und Aufbau von Biomasse 4.2.2 Mikrobieller Umsatz organischer Substanz 4.2.3 Respiration und Sauerstoffzehrung 4.2.4 Redoxprozesse in der anoxischen Zone 4.3 Sauerstoﬀbilanz als Maß der Primärproduktion und der Respiration 5 Seentypen, Trophie, tiefe und flache Seen 5.1 Grundtypen der Seen 5.1.2 Vereinfachende Ansätze zur Trophie-Klassifizierung 5.1.3 Trophie-Kriterien Primärproduktion, Chlorophyll und Phosphor 5.1.4 Trophie-Kriterium: Hypolimnische Sauerstoffzehrung 5.1.5 Erweiterte Trophiebewertung 5.2 Anthropogene Eutrophierung der Seen im 20. Jahrhundert 5.2.1 Limitierende Nährstoﬀe 5.3 Flachseen und Litoralzone 5.3.1 Biomasse und Produktion in Litoral und Pelagial 5.3.2 Bistabilität in Flachseen: Makrophyten und Phytoplanktondominanz 5.3.3 Sanierung und Restaurierung 6 Organismen des Ökosystems See: taxonomische Diversität 6.1 Verbreitung und Zahl der Arten (Diversität im engeren Sinn) 6.1.1 Gesamtbestand der eukaryotischen Arten in einem Kleinsee (Priest Pot) 6.1.2 Grenzen der Erfassung von Mikroorganismen 6.1.3 Diversität von Phytoplanktongemeinschaften 6.1.4 Diversität von Zooplanktongemeinschaften 6.1.5 Diversität von Makroorganismen 6.1.6 Fische 6.1.7 Makrozoobenthos 6.1.8 Makrophyten 6.1.9 Litorales Epi- und Periphyton 6.1.10 Daten aus Monitoringprogrammen nach der EU-WRRL 6.2 Gewichtung der Artenzahlen nach der Populationsdichte 6.2.1 Diversitätsindex 6.2.2 Häufigkeits-Rangfolgen Ciliaten Phytoplankton Bakterien Zooplankton Fische 6.3 Diversität und Produktivität 6.4 Diversität und Gewässerversauerung 7 Autökologie: Temperaturnischen 7.1 Einfluss der Temperatur auf Wachstum, Körpergröße und Lebensdauer 7.1.1 Temperaturabhängigkeit der Prozessraten 7.1.2 Temperatur und Körpergröße 7.2 Taxonspezifische Temperaturnischen 7.2.1 Grundlagen und Begriffe 7.2.2 Präferenztemperaturen: Diurnale Vertikalwanderung (DVM) DVM von Fischen DVM von Mesoplankton-Crustaceen DVM und die Temperatur-Sauerstoff-Nische von Mysis relicta DVM von Chaoborus-Larven DVM von Gammariden im Baikalsee und im Biwa-See 7.2.3 Präferenztemperaturen im Jahresverlauf und in der Ontogenie von Fischen 7.3 Temperatur-Kompensation 7.3.1 Anpassungen an Temperaturwechsel und an Klimazonen 7.3.2 Anpassungen durch temperaturspezifische Isoenzyme 7.3.3 Temperaturanpassungen bei aquatischen Insekten 7.4 Zielbereiche von Temperaturanpassungen 8 Sauerstoffnische und das Sulfid- Methan-Habitat 8.1 Physikalische Grundlagen für die Sauerstoffverfügbarkeit im Wasser 8.2 Quantifizierung der Anoxie und Hypoxie in Seen 8.3 Sauerstoff als Ressource und begrenzender Faktor 8.3.1 Sauerstoffbedarf und physiologische Leistung 8.3.2 Kritische Grenzkonzentrationen 8.4 Adaptations- und Kompensationsmechanismen bei Hypoxie 8.4.1 Prinzipielle Mechanismen 8.4.2 Anpassung durch Verhalten und Kiemenflächenvergrößerung 8.4.3 Anpassungen durch Modifikation des Hämoglobins Induktion des Hämoglobins Komponenten und Zusammensetzung des Hämoglobins Leistungssteigerung durch Hämoglobin bei Hypoxie 8.4.4 Umstellung vom aeroben zum anaeroben Stoffwechsel der Energiegewinnung (ATP) 8.5 Photo- und chemoautotrophe Schwefelbakterien, Methan und Schwefel oxidierende Bakterien als Nahrungsquellen 8.5.1 Vorkommen anoxischer Zonen in Seen 8.5.2 Bakterienaggregate in Konsortien 8.5.3 Phototrophe Schwefelbakterien als Primärproduzenten und Nahrungsquelle 8.5.4 Methan oxidierende Bakterien als Primärproduzenten und Nahrungsquelle Tiefe meromiktische Seen MOB in der benthischen Nahrungskette holomiktischer Seen MOB in der pelagischen Nahrungskette kleiner holo- und meromiktischer Seen: 8.6 Hypoxische Zonen als Refugien Hypoxische Refugien für Daphnien Hypoxische Refugien für Chaoborus-Larven Hypoxische Refugien im Makrophytengürtel des Litorals 9 Populationsökologie – Allometrie von Größe, Dichte und Wachstum 9.1 Individuenzahl und Körpergröße 9.2 Licht und Populationsdichte 9.3 Populationsdichte, Körpergröße und Position in der Nahrungskette 9.4 Populationsdichte und Fortpflanzungserfolg bei sessilem Makrozoobenthos 9.5 Körpergröße, Wachstum und Produktion 9.5.1 Wachstumsraten im Verhältnis zum Körpergewicht 9.5.2 Ableitung der Allometriebeziehung aus physiologischen Prozessen 9.5.3 Aktivitätsniveaus von Metabolismus und Wachstumseffizienz 9.5.4 Wachstumsraten innerhalb taxonomischer Gruppen 9.5.5 Wachstum und Mortalität von Phytoplankton 10 Phyto- und Bakterioplankton, Primärproduktion, Populationswachstum und Mortalität 10.1 Messung der Primärproduktion des Phytoplanktons 10.1.1 Mitotischer Index und Wachstum in Verdünnungsserien 10.1.2 Messung der Primärproduktion durch 14C-Inkorporation und O2-Bilanz 10.2 Wachstum des Planktons in saisonalen Phasen 10.2.1 Nachwinterlicher Populationsaufbau (Frühjahrsblüte) 10.2.2 Wachstum im Fließgleichgewicht (Klarwasserstadium und Sommer) 10.3 Mortalität des Phytoplanktons 10.3.1 Verluste durch Grazing 10.3.2 Verluste durch Sedimentation 10.3.3 Infektion mit parasitischen Pilzen (Chytridien) 10.3.4 Infektion eukaryotischer Zellen mit Viren 10.3 Bakterienproduktion und Verluste 10.3.1 Verluste durch Bakterivorie 10.3.2 Verluste durch Bakteriophagen 10.4 Photosynthetische Produktion von extrazellulären organischen Substanzen 10.4.1 Anteile des exsudierten DOC im Gewässer und deren biologische Verwertbarkeit 10.4.2 Extrazelluläre Strukturen und abiotische Prozesse 11 Populationsökologie aquatischer Metazoen 11.1 Geburtenraten, Sterberaten und Nettowachstumsraten 11.2 Lebensstrategien: Wachstumsraten, Gleichgewichtspopulationen, Risikomanagement 11.2.1 Populationsdichten und deren Schwankungsbreiten 11.3 Das ontogenetische Wachstum 11.4 Wachstum als Funktion der Körpergröße 11.4.1 Längen-Gewichts-Relationen 11.4.2 Körpergröße und normalisierte Wachstumsrate mit b = 0,75 11.5 Determiniertes und undeterminiertes Wachstum 11.5.1 Determiniertes Wachstum bei Rotatorien, Copepoden und aquatischen Insekten 11.5.2 Undeterminiertes Wachstum bei Fischen, Crustaceen und Mollusken 11.5.3 Anteil des Exoskeletts an der Produktion der Entwicklungsstadien 11.6 Wachstum als Funktion der Temperatur 11.6.1 Temperatur und Lebensdauer 11.6.2 Temperatur und Wachstumsrate 11.7 Differenzierung der Wachstumsrate und Formenvielfalt 12 Kohortenentwicklung und Überlebenskurven 12.1 Kohortenentwicklung bei Fischen 12.2 Kohortenentwicklun bei Makrozoobenthos 12.3 Kohorten mit multivoltiner und kontinuierlicher Generationenfolge 12.4 Kohorten im Jahresverlauf mit unterschiedlichem Erfolg 12.5 Kohorten des Makrozooplankters Mysis relicta 12.6 Biomasseproduktion von Kohorten 13 Reproduktion und Lebensstrategien 13.1 Zahl, Größe und Mortalität der Nachkommen 13.1 Steuernde Faktoren für Ei- und Gelegegrößen: Nahrungsangebot, Räuberdruck, Brutpflege 13.1.1 Zahl und Größe der Eier bei Zooplankton 13.1.2 Zahl und Größe der Eier bei Fischen 13.2 Größe von Räuber und Beute, Filtrierer und Beutegreifer 13.2.1 Planktivore Fische als Filtrierer 13.2.2 Invertebraten als Beutegreifer 13.3 Brutfürsorge bei Fischen und Crustaceen 13.4 Fitness als Maß für den Erfolg von Lebensstrategien 14 Synökologie von Gemeinschaften - Makrophyten 14.1 Artenzahlen und Diversität der aquatischen Makrophyten 14.2 Zonierung der Makrophyten im Litoral 14.2 Lebensformtypen (Wuchsformen) 14.3 Pflanzengesellschaften 14.4 Quantifizierung und Bewertung von Makrophytenbeständen 14.5 Makrophytenvorkommen und Umweltfaktoren 14.5.1 Wassertiefe und Licht 14.5.2 Ionengehalt, Kalkgehalt und Phosphor 14.6 Indirekte Wirkungen auf Makrophyten 14.7 Herbivorie gegenüber Makrophyten 14.7.1 Herbivore Fische 14.7.2 Herbivore Insekten 14.7.3 Rolle von Gastropoden und Decapoden 14.7.4 Rolle der Wasservögel 15 Zoobenthosgemeinschaften 15.1 Artenzahlen und Zoobenthosgemeinschaften 15.2 Tiefenverteilung der Zoobenthosbesiedlung 15.3 Besiedlung verschiedener Substrate 15.4 Makrophyten als Strukturbildner für das Makrozoobenthos 15.5 Makrozoobenthos in oligotrophen und eutrophen Seen 15.6 Funktionelle Gruppen 15.7 Trophische Positionen von Makrozoobenthos 15.8 Meiobenthos 16 Fischgemeinschaften 16.1 Artenbestand und Typisierung der Fischgemeinschaften 16.2 Funktionelle Gruppen (Gilden) in der Fischgemeinschaft 16.3 Habitate und Variationen der Coregonen 16.4 Nahrungsgilden und Verschiebung des Nahrungsspektrums mit dem Wachstum 16.4.1 Piscivore Fische 16.4.2 Zooplanktivore Fische 16.4.3 Herbivore Fische 16.5 Nutzung litoraler und profundaler Nahrung durch Fische 17 Protisten und Mixotrophie 17.1 Gemeinschaften des Protistenplanktons 17.2 Mixotrophie und deren ökologische Rolle 17.2.1 Mixo-Phagotrophie bei autotrophen Organismen 17.2.2 Mixo-Autotrophie bei phagotrophen Organismen 17.2.3 Osmotrophie bei autotrophen Organismen 17.2.4 Auxotrophie 17.2.5 Mixotrophie bei Bakterien 17.3. Gemeinschaften der Eukaryoten nach RNA-Sequenzierung 18 Gemeinschaften des Phytoplanktons 18.1 Jahreszeitliche Sukzession des Phytoplanktons 18.2 Phytoplanktongruppen nach den Pigmenten des Antennenkomplexes 18.3 Artenzahl, Diversität und limitierende Faktoren 18.4 Phytosoziologische Gruppen im Phytoplankton 18.5 Aggregierung von Gruppen nach funktionellen Eigenschaften 18.5.1 Funktionelle Gruppierung nach morphologischen Eigenschaften 18.5.2 Wachstum und Substrat-Affinität 18.5.3 Verluste durch Sedimentation 18.5.4 Verluste durch Grazing 18.6 Modellierung der Phytoplankton-Entwicklung 18.7 Phytoplankton und Bewertung von Seen 19 Gemeinschaften des Zooplanktons 19.1 Heterotrophe Flagellaten des Planktons 19.2 Ciliaten des Planktons 19.3 Rotatorien des Planktons 19.3.1 Funktionelle Typen von Rotatorien 19.3.2 Gilden und Funktionelle Gruppen des Rotatorienplanktons 19.3.3 Jahreszeitliche Sukzession der Rotatorien 19.3.4 Zuordnung der Rotatorien zur Trophie 19.4 Cladoceren und Copepoden 19.4.1 Artenzahlen in einzelnen Seen und in Regionen 19.4.2 Crustaceenarten und Trophie der Seen 19.4.3 Artenzahlen im Tiefland, montaner Höhenstufe und im Hochgebirge 19.4.4 Mono- und Bifunktionalität der Mund- und Rumpfgliedmaßen und des Filterapparates 19.5 Größe der Konsumenten und das Spektrum der Futterpartikel 19.6 Filterwiderstand und Energiebudget bei Filtrierern 19.7 Zoosoziologische Gemeinschaften als Arten-Cluster 19.7.1 Ciliaten und Rotatorien 19.7.2 Crustaceen 19.7.3 Jahreszeitliche Sukzession der Zooplanktongruppen 20 Nahrungsketten und Nahrungsnetze 20.1 Sukzessions- und Gleichgewichts-Systeme 20.2 Verhältnis von Primärproduzenten, Bakterien und Konsumenten 20.3 Klassische Nahrungskette, Detritus-Nahrungskette und Nahrungsnetze 20.3.1 Pelagische Nahrungsketten in temperierten und tropischen Seen 20.3.1.1 Temperierte Seen: Bodensee, Baikalsee 20.3.1.2 Tropische Seen: Victoriasee und Nakuru 20.4 Klassische Nahrungskette, Detritus-Nahrungskette und trophische Pyramide 20.5 Stabile Isotope als ökologische Tracer 20.5.1 Postglaziale Seen 20.5.2 Tertiäre Seen 20.6 Nahrungsnetze des Litorals 20.7 Gelöste und partikuläre organische Substanz als Basis der Detritus-Nahrungskette 20.8 Alternative Nahrungsgrundlagen, Omnivorie und Mixotrophie 20.8.1 Verkürzung der Nahrungskette durch Mikro-Filtrierer: Daphnia als Schlüsselart 20.8.2 Verlängerung der Nahrungskette durch zooplanktivore Coregonen und piscivore Salmoniden 20.9 Schlussfolgerungen zur Struktur von Nahrungsnetzen in Seen 20.10 Zielgrößen in der Entwicklung von See-Ökosystemen 21 Invasive Arten im Seeökosystem 21.1 Anthropogene Verbreitung von Fischen 21.2 Makrozooplankton und glaziale Reliktfauna 21.3 Einwanderer aus benachbarten Regionen 21.4 Wirkung von neuen Arten auf das Nahrungsnetz 21.4.1 Mysis 21.4.2 Bythotrephes 21.4.3 Dreissena 21.5 Perspektiven zur Veränderung der Nahrungsnetze durch invasive Arten Literatur Gesamtliste Stichwortverzeichnis

Autorenportrait

Walter Geller war bis zu seiner Emeritierung im Jahr 2008 Leiter der Departments Seen- und Fließgewässerforschung im Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Magdeburg und Professor der Martin-Luther-Universität Halle/Wittenberg. Nach dem Studium der Biologie/Chemie und der Promotion in Freiburg war er als Postdoc im Betriebs- und Forschungslabor der Bodensee-Wasserversorgung/Stuttgart tätig, bevor er 1979 wissenschaftlicher Assistent an der Universität Freiburg wurde, wo er 1986 habilitierte. Er war ab 1992 Leiter des Magdeburger Instituts für Gewässerforschung, zunächst im Verbund des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht, später im UFZ-Verbund. Seine Forschungsschwerpunkte sind die Ökologie des Zooplanktons, die vergleichende Limnologie von glazialen Seen in Patagonien, Korsika und Deutschland, die Sanierung von Braunkohle-Folgeseen, sowie die Schadstoffbelastung und Hochwassergefährdung der Flusssysteme von Elbe und Mulde. Michael Hupfer ist Forschungsgruppenleiter am Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin. Nach dem Studium der Marinen Ökologie und der Technischen Hydrobiologie in Rostock und Dresden wurde er 1993 mit einer Arbeit zum internen Phosphorhaushalt von Seen und Talsperren an der TU Dresden promoviert. Danach war er an der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz als Postdoc und später am Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle tätig, bevor er 1996 an das IGB nach Berlin wechselte. Seit 2022 ist er Honorarprofessor auf dem Gebiet der Aquatischen Biogeochemie an der BTU Cottbus-Senftenberg. Schwerpunkte seiner Forschungs- und Lehrtätigkeit sind der Stoffhaushalt und die Eutrophierung von Seen, Redoxprozesse in Grenzzonen sowie der Einfluss von Klima- und Landnutzungsänderungen auf Gewässerökosysteme.

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Seen sind ein zentraler Bestandteil der mitteleuropäischen Landschaften mit einem hohen Nutzwert für Wasserversorgung, Binnenfischerei, Freizeit und Artenschutz. Sie besitzen ein komplexes Ökosystem, das von vielen unterschiedlichen Faktoren wie Temperatur, Nährstoffeintrag sowie der Art und Anzahl der im See lebenden Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere abhängt. Die Kenntnis aller dieser Faktoren und ihres Zusammenspiels ist die ent-scheidende Voraussetzung, um das Ökosystem See zu verstehen, zu überwachen und ggf. schützend einzugreifen, wenn dieses aus der Balance gerät. Diese umfassende Übersicht zur Ökologie von Seen basiert auf neuesten Erkenntnissen und zahlreichen wissenschaftlichen Studien aus den vergangenen zwei Jahrzehnten. Zunächst werden die abiotischen Faktoren wie Temperatur, Licht und Sauerstoffverhältnisse und deren Einfluss auf die Gliederung von Seen in unterschiedliche Habitate und ökologische Nischen beschrieben. Weitere Kapitel befassen sich mit den Organismen im See, vom Phytoplankton und Zooplankton bis hin zu höheren Pflanzen und Tieren, deren Populationsbiologie, sowie den daraus entstehenden ökologischen Netzen. Der Einfluss invasiver Arten wird anhand von mehreren Beispielen dokumentiert. Dieses Standardwerk zur Ökologie von Seen erklärt und dokumentiert anhand von umfang-reichem Datenmaterial den Stand des Wissens und ist ein zuverlässiger Begleiter für Ausbildung und Beruf.