BOKU - Universität für Bodenkultur Wien - Forschungsinformationssystem

Logo BOKU-Forschungsportal

Einfluss von Makrophyten auf den Stoffkreislauf (CNPSi) in Flüssen - ein integrativer Modellansatz

Projektleitung
Hein Thomas, BOKU Projektleiter/in
Laufzeit:
01.03.2017-28.02.2021
Programm:
Joint Projects
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Projektpartner
Universiteit Antwerpen, Campus Drie Eiken, Universiteitsplein 1, D.N.216, 2610 Wilrijk, Belgien.
Kontaktperson: Jonas Schoelynk;
Funktion des Projektpartners: Koordinator
Mitarbeiter/innen
Preiner Stefan, Projektmitarbeiter/in
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Hydrobiologie und Gewässermanagement (IHG)
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Die Wasserqualität und das ökologische Gleichgewicht in den Mündungsgebieten großer Flüsse sind sehr stark vom Eintrag von organischem Material und Nährstoffen aus den Flüssen bestimmt. Organisches Material entsteht in den Gewässern (abgestorbene Wasserpflanzen und Algen) oder wird vom Land eingetragen (zum Beispiel durch Laubfall oder Abwässer). In den Gewässern wird es, abhängig von den Umweltbedingungen, schrittweise abgebaut. Auch Nährstoffe werden im Gewässer abgebaut, bzw. im Verlauf der Primärproduktion aufgenommen. Wasserpflanzen spielen dabei eine wichtige Rolle, weil sie auf sehr vielfältige Weise den Transport von Stoffen zum Meer, sowie auch den Abbau im Gewässer beeinflussen. Trotzdem wurde ihr Einfluss bislang nicht gesamtheitlich untersucht.
Im vorliegenden Projekt werden die komplexen Zusammenhänge mit Hilfe eines mathematischen Modells nachgebildet werden, um den Einfluss von Wasserpflanzen auf den Abbau von organischem Material und Nährstoffen erfassen zu können. Die Hypothese der Studie ist, dass Wasserpflanzen die Strömungen im Wasser verlangsamen und dadurch Zonen mit erhöhter Abbauleistung entstehen, in denen Wechselwirkungen zwischen Strömungsverhältnissen und Umsatzprozessen durch unterschiedlichen Wasserpflanzenbewuchs bedeutend sind. Dies wirkt sich sowohl kleinräumig, als auch für ganze Flusseinzuggebiete betrachtet entscheidend aus. Um diese Hypothese zu testen wird schrittweise ein kombiniertes Modell aufgebaut um damit verschiedene Szenarien zu simulieren. Zu Beginn werden, aufbauend auf den Strömungsverhältnissen, lediglich grundlegende biochemische Zusammenhänge, zum Beispiel die Aufnahme von Nährstoffen durch Algen oder der Abbau von organischem Material im Wasserkörper, simuliert. In einem zweiten Schritt wird ein Wachstumsmodell für Wasserpflanzen erstellt und dieses in das Modell eingebaut. Letztendlich werden noch die Abbauprozesse, die im Gewässersediment stattfinden, einbezogen. Um dies durchführen zu können, müssen im Abstand von 2-4 Wochen Wasserproben genommen und analysiert werden, es muss die Entwicklung der Wasserpflanzen aufgezeichnet und die Zusammensetzung des Gewässersediments untersucht werden. Ergänzt wird dies durch Experimente, in denen Wachstumsraten von Wasserpflanzen und Abbauraten von organischem Material bestimmt wird. Damit kann unser Wissen über die Rolle von Wasserpflanzen im Kohlenstoffkreislauf von Fließgewässern deutlich erweitert werden.
Neben der möglichen Simulation der Verhältnisse mit und ohne Makrophyten in Fliessgewässerabschnitten, ermöglicht dieser neu entwickelte Modellansatz auch, zukünftige Entwicklungen durch geänderte Temperaturverhältnisse und Abflussbedingungen und deren Wirkung auf den Kohlenstoffkreislauf zu simulieren.
Durchgeführt wird das Projekt in einem Teilbereich des Donau-Einzugsgebietes, wo Flüsse mit unterschiedlichem Wasserpflanzenbewuchs vorhanden sind.
In diesem Modellansatz werden die Kompetenzen der zwei einreichenden Arbeitsgruppen -WasserCluster Lunz, wo in den letzten Jahren die Auswirkungen von Wasseraustausch zwischen Fluss und Augebieten auf den Abbau von Nährstoffen und organischem Material untersucht wurden, und ECOBE (Universität Antwerpen), die sehr vielfältig die Rolle von Wasserpflanzen in Flusssystemen erforschen - vereinigt und dessen Umsetzung ermöglicht.
Schlagworte
Limnologie;
integrierte Modellierung; Nährstoff- und Kohlenstoffkreislauf; Ökohydrologie; Wasserpflanzen;
Publikationen
Vorträge

Dai, Y; Hein, T; Preiner, S; Schoelynck, J (2018): Mechanisms responsible for interactions between macrophytes and bacteria in a river..

International Society of Limnology - XXXIV Congress, AUG 19-24, 2018, Nanjing, China

Preiner, S; Dai, Y; Reitsema, R; Schoelynck, J; Meire, P; Hein, T (2018): Effects of macrophytes on organic matter and nutrient turnover.. [Poster]

15th International Symposium on Aquatic Plants, Feb 18-23, 2018, Queenstown, New Zealand

© BOKU Wien Impressum