Die Rolle von benthischen Evertebratenarten in Süßwasser-Ökosystemen.

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1 Die Rolle von benthischen Evertebratenarten in Süßwasser-Ökosystemen

2 Einleitung Bodenschlamm von Gewässern erscheint auf den 1. Blick einheitlich. Durch physikal. und chemische Prozesse entsteht horizontale u. vertikale Heterogenität im Substrat. Diese ist Voraussetzung für Entstehen der Nischen. Benthische Makro- Evertebraten graben tief ins Sediment und beschleunigen den Nährstoffkreislauf. Muscheln, Krebsen, Röhrenwürmern und aquatische Insektenlarven graben sich ein, vermischen das Sediment, belüften tiefere Schichten und erhöhen Recycling- Bodenschlamm von Gewässern erscheint auf den 1. Blick einheitlich. Durch physikal. und chemische Prozesse entsteht horizontale u. vertikale Heterogenität im Substrat. Diese ist Voraussetzung für Entstehen der Nischen. Benthische Makro- Evertebraten graben tief ins Sediment und beschleunigen den Nährstoffkreislauf. Muscheln, Krebsen, Röhrenwürmern und aquatische Insektenlarven graben sich ein, vermischen das Sediment, belüften tiefere Schichten und erhöhen Recycling- rate von N, P und organischem C. rate von N, P und organischem C.

3 Diversität von benthischen Süßwassergesellschaften Diptera: vielfältigste Ordnung Diptera: vielfältigste Ordnung - Hutschison (1993) schätzt, dass sich weltweit 20.000 Dipteren- - Hutschison (1993) schätzt, dass sich weltweit 20.000 Dipteren- arten im Süßwasser vermehren (= Vierfaches der Käfer) arten im Süßwasser vermehren (= Vierfaches der Käfer) Im Benthos große Artenzahl von Protozoen, Krebsen und anderen Gruppen Im Benthos große Artenzahl von Protozoen, Krebsen und anderen Gruppen Bei bestimmten Taxa erst kleiner Prozentsatz entdeckt. Laufend Entdeckung neuer Formen, v.a. am Grund tiefer Gewässer (dort regionale Endemiten durch Isolation und Anpassung an besondere Bedingungen) Bei bestimmten Taxa erst kleiner Prozentsatz entdeckt. Laufend Entdeckung neuer Formen, v.a. am Grund tiefer Gewässer (dort regionale Endemiten durch Isolation und Anpassung an besondere Bedingungen)

4 Bedeutung von einzelnen Arten im Ökosystem-Prozess Jede Art kann unter unterschiedlichen Bedingungen leben, mit verschiedenen Arten, die unterschiedlich wichtig für ökologische Prozesse sind. Jede Art kann unter unterschiedlichen Bedingungen leben, mit verschiedenen Arten, die unterschiedlich wichtig für ökologische Prozesse sind. Bei Änderungen in Verteilung und Häufigkeit -> starke und unerwartete Reaktionen v. anderen Arten, da diese versuchen, die Änderungen der assoziierten Art zu kompensieren. Bei Änderungen in Verteilung und Häufigkeit -> starke und unerwartete Reaktionen v. anderen Arten, da diese versuchen, die Änderungen der assoziierten Art zu kompensieren. Palmer et. al (1997): Bestimmte benthische Arten sind bes. wichtig, um festzustellen, wie organisches Material in Süßwasser-Ökosystemen verarbeitet wird. Palmer et. al (1997): Bestimmte benthische Arten sind bes. wichtig, um festzustellen, wie organisches Material in Süßwasser-Ökosystemen verarbeitet wird. Zoobenthische Arten (bes. Krebse) beeinflussen den Nährstoffkreislauf. Im Nahrungsnetz ist eine Art mit verschiedenen Arten verknüpft und interagiert mit ihnen. Die Arten v. sedimentbewohnenden Makro-Evertebraten untereinander nicht austauschbar. Zoobenthische Arten (bes. Krebse) beeinflussen den Nährstoffkreislauf. Im Nahrungsnetz ist eine Art mit verschiedenen Arten verknüpft und interagiert mit ihnen. Die Arten v. sedimentbewohnenden Makro-Evertebraten untereinander nicht austauschbar.

5 Diversität und Redundanz von Ökosystemen Nischentheorie + Ernährungstheorie -> „Nietenhypothese“ (Ehrlich und Ehrlich, 1981): Jede Art kann eine essentielle Rolle in der Fortdauer einer Gesellschaft spielen, und einige Arten können als die einzigen Repräsentanten einer best. funktionellen Gruppe übrigbleiben. Nischentheorie + Ernährungstheorie -> „Nietenhypothese“ (Ehrlich und Ehrlich, 1981): Jede Art kann eine essentielle Rolle in der Fortdauer einer Gesellschaft spielen, und einige Arten können als die einzigen Repräsentanten einer best. funktionellen Gruppe übrigbleiben. Oft Überlappung in der Ressourcennutzung konkurrierender Arten. Trotzdem Fortdauer der Vorgänge im Ökosystem. Grund: Nicht jede Art ist zu jeder Zeit gleichnotwendig dafür. Oft Überlappung in der Ressourcennutzung konkurrierender Arten. Trotzdem Fortdauer der Vorgänge im Ökosystem. Grund: Nicht jede Art ist zu jeder Zeit gleichnotwendig dafür. -> Redundanzhypothese -> Redundanzhypothese

6 Redundanzhypothese 3 Subhypothesen: 3 Subhypothesen: 1) Hypothese der funktionellen Gruppe: Von jeder 1) Hypothese der funktionellen Gruppe: Von jeder funktionellen Gruppe muss 1 Art vorhanden sein. funktionellen Gruppe muss 1 Art vorhanden sein. 2) Hypothese der Ernährungsstufen: Biomasse oder 2) Hypothese der Ernährungsstufen: Biomasse oder Umsatz von Organismen auf jeder Stufe müssen einheitlich Umsatz von Organismen auf jeder Stufe müssen einheitlich sein und unabhängig von der Artenzusammensetzung. sein und unabhängig von der Artenzusammensetzung. 3) Schlüsselartenhypothese: Nur wenige Arten sind wirklich 3) Schlüsselartenhypothese: Nur wenige Arten sind wirklich notwendig für die Vorgänge im Ökosystem (Schlüsselarten). notwendig für die Vorgänge im Ökosystem (Schlüsselarten).

7 Artenredundanz in Süßwassersedimenten Redundanz niedrig, z.B. Viele zoobenthische Arten besetzen zahlreiche Mikrohabitate entlang von Fließgewässern oder in unterschiedlichen Tiefen und zu unterschiedlichen Zeiten im Jahr. Räumliche und zeitliche Verteilung, wahrscheinlich durch Bevorzugung unterschiedlicher Temperatur- und pH-Bereiche sowie von unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit und Substrattypen. Redundanz niedrig, z.B. Viele zoobenthische Arten besetzen zahlreiche Mikrohabitate entlang von Fließgewässern oder in unterschiedlichen Tiefen und zu unterschiedlichen Zeiten im Jahr. Räumliche und zeitliche Verteilung, wahrscheinlich durch Bevorzugung unterschiedlicher Temperatur- und pH-Bereiche sowie von unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit und Substrattypen. Außerdem unterschiedliche Fähigkeit der Arten, sich zu verbreiten und in bestimmten Mikrohabitaten zu leben. Außerdem unterschiedliche Fähigkeit der Arten, sich zu verbreiten und in bestimmten Mikrohabitaten zu leben.

8 Die Rollen von benthischen Arten in ökologischen Prozessen Benthische Evertebraten haben wichtige Funktionen in Süßwasser-Ökosystemen: Benthische Evertebraten haben wichtige Funktionen in Süßwasser-Ökosystemen: 1. Beschleunigung der Zersetzung von Detritus: Benthische Evertebraten 1. Beschleunigung der Zersetzung von Detritus: Benthische Evertebraten verarbeiten ca. 20 – 73 % d. Eintrages an Ufer-Laubstreu in den Ober- verarbeiten ca. 20 – 73 % d. Eintrages an Ufer-Laubstreu in den Ober- läufen läufen 2. Freisetzung der gebundenen Nährstoffe durch Fressen, Graben im 2. Freisetzung der gebundenen Nährstoffe durch Fressen, Graben im Sediment und durch Exkretion. -> Beschleunigung des Wachstums Sediment und durch Exkretion. -> Beschleunigung des Wachstums von Mikroorganismen und Pflanzen. von Mikroorganismen und Pflanzen. 3. Viele benthische Evertebraten sind Räuber und kontrollieren Zahl, 3. Viele benthische Evertebraten sind Räuber und kontrollieren Zahl, Standort und Größe ihrer Beute Standort und Größe ihrer Beute 4. Sie sind selbst Nahrung f. Wirbeltiere (Fische, Schildkröten, Vögel) 4. Sie sind selbst Nahrung f. Wirbeltiere (Fische, Schildkröten, Vögel) 5. Beschleunigung des Nährstofftransportes zur Freiwasserzone von Seen 5. Beschleunigung des Nährstofftransportes zur Freiwasserzone von Seen und zu angrenzenden Uferzonen von Flüssen. und zu angrenzenden Uferzonen von Flüssen.

9 Funktionelle Ernährungsgilden Zusammenfassung von Arten ähnlicher Mundwerkzeuge: Zusammenfassung von Arten ähnlicher Mundwerkzeuge: Shredder (Zerkleinerer, „Häcksler“): Shredder (Zerkleinerer, „Häcksler“): Zerkleinern großer Stücke von aufbereitetem Laub- Zerkleinern großer Stücke von aufbereitetem Laub- Detritus mit spezialisierten Mundwerkzeugen Detritus mit spezialisierten Mundwerkzeugen Scraper (Schaber): Abschaben von Algen oder Scraper (Schaber): Abschaben von Algen oder „Biofilm“ aus Bakterien und Algen „Biofilm“ aus Bakterien und Algen Durch das Schaben und Zerkleinern von grober Laubstreu -> Abbau in feine Partikel. Diese können von Filtrierern verwertet werden. Durch das Schaben und Zerkleinern von grober Laubstreu -> Abbau in feine Partikel. Diese können von Filtrierern verwertet werden.

10 Detritusfressende Shrimps Experiment mit Dekapoden in einem tropischen Fluss- Oberlauf im Luquillo Experimental Forest (Puerto Rico). National Science Foundation‘s Long Term Ecological Research program (LTER-Program). Experiment mit Dekapoden in einem tropischen Fluss- Oberlauf im Luquillo Experimental Forest (Puerto Rico). National Science Foundation‘s Long Term Ecological Research program (LTER-Program). Cecropia schreberiana (Urticaceae, Brennesselgewächse, ein tropischer Ameisenbaum), ist ein Baum eines frühen Sukzessionsstadiums. Er lebt als Ameisenpflanze in Symbiose mit Ameisen der Gattung Azteca. Ursprüngliches und haupt- sächliches Verbreitungsgebiet der Gattung: Neotropis. Ameisenbäume werden 5 - 15 m hoch. Cecropia schreberiana (Urticaceae, Brennesselgewächse, ein tropischer Ameisenbaum), ist ein Baum eines frühen Sukzessionsstadiums. Er lebt als Ameisenpflanze in Symbiose mit Ameisen der Gattung Azteca. Ursprüngliches und haupt- sächliches Verbreitungsgebiet der Gattung: Neotropis. Ameisenbäume werden 5 - 15 m hoch.

11 Cecropia sp. Cecropia glaziovi Verbreitungsgebiet der Ameisenbäume

12 Detritusfressende Schrimpsarten Atya lanipes (eine Süßwasser- Fächergarnele) Atya lanipes (eine Süßwasser- Fächergarnele) Xiphocaris elongata (Gelbhorn- oder Langnasengarnele)

13 Detritusfressende Schrimpsarten Xiphocaris elongata Xiphocaris elongata Zerkleinerung d. Laubstreu und Aufnahme der Blattfragmente. Dadurch stiegen Konzentration und Rate des Transportes der suspendierten feinen Partikel flussabwärts. Anstieg der Konzentration von gelöstem N und C. Zerkleinerung d. Laubstreu und Aufnahme der Blattfragmente. Dadurch stiegen Konzentration und Rate des Transportes der suspendierten feinen Partikel flussabwärts. Anstieg der Konzentration von gelöstem N und C. Atya lanipes Abschaben der Blatt- oberfläche und zusätzlich Ausfiltrieren des suspendierten Detritus. Dadurch geringerer Flussabwärts-Transport von feinen organischen Partikeln.

14 Weidende Flusskrebse Makrophyten enthalten unverdauliche Zellulose und sek. Inhaltsstoffe -> chemische Abwehr. Diese ist auf bestimmte Arten von Weidegängern beschränkt. Änderung der Beseitigungsrate von submerser Vegetation durch Einwanderung von zusätzlichen herbivoren Arten: Makrophyten enthalten unverdauliche Zellulose und sek. Inhaltsstoffe -> chemische Abwehr. Diese ist auf bestimmte Arten von Weidegängern beschränkt. Änderung der Beseitigungsrate von submerser Vegetation durch Einwanderung von zusätzlichen herbivoren Arten: Bsp.: Einwanderung des Flusskrebses Orconectes rusticus in die Wisconsin-Seen. Die ursprünglich heimische Krebsart Orconectes virilis war makrophytenschonender als Orconectes rusticus. Dieser entfernte Makrophytenmatten. -> Bsp.: Einwanderung des Flusskrebses Orconectes rusticus in die Wisconsin-Seen. Die ursprünglich heimische Krebsart Orconectes virilis war makrophytenschonender als Orconectes rusticus. Dieser entfernte Makrophytenmatten. -> - vertrieb dadurch die heimische Art. - vertrieb dadurch die heimische Art. - Durch Fehlen schützender Vegetation für Jungfische -> in den - Durch Fehlen schützender Vegetation für Jungfische -> in den folgenden Jahren Abnahme der Fischbestände. folgenden Jahren Abnahme der Fischbestände. - Auswirkung auf Gastropoden -> neue Verhaltensweisen - Auswirkung auf Gastropoden -> neue Verhaltensweisen

15 Ausbringung einer benthischen Art in einen anderen See Art: Mysis relicta (Reliktkrebschen) Art: Mysis relicta (Reliktkrebschen) Zweck: Einbringung einer Beutetierart von einem nördlichen See in andere Seen im Westen, um die Fischpopulation zu erhöhen. Zweck: Einbringung einer Beutetierart von einem nördlichen See in andere Seen im Westen, um die Fischpopulation zu erhöhen.

16 Ausbringung einer benthischen Art in einen anderen See Auswirkung nach dem Aussetzen: Wanderung von Mysis in einen Fluss und flussabwärts von dort in einen anderen See (Flathead See). Dort fraßen sie junges Cladocoera-Plankton, die Nahrung für Seeforelle und Rotlachs. Auswirkung nach dem Aussetzen: Wanderung von Mysis in einen Fluss und flussabwärts von dort in einen anderen See (Flathead See). Dort fraßen sie junges Cladocoera-Plankton, die Nahrung für Seeforelle und Rotlachs. -> Verlust von Zooplankton, außerdem wich Mysis in -> Verlust von Zooplankton, außerdem wich Mysis in tieferes Wasser aus und entkam den Fischen tieferes Wasser aus und entkam den Fischen -> Rückgang der Fische im Flathead-See. -> Rückgang der Fische im Flathead-See. -> Rückgang von Weißkopf-Seeadlern und Bären in den -> Rückgang von Weißkopf-Seeadlern und Bären in den Zuflüssen. Zuflüssen. -> Ausbreitung von benthischen Arten von einem See in -> Ausbreitung von benthischen Arten von einem See in einen anderen gilt heute als ungeeignete Methode. einen anderen gilt heute als ungeeignete Methode.

17 Folge der Ausbringung von Mysis Mysis Verlust v. Nahrung für Seeforelle und Rotlachs Abnahme v. jungem Zooplankton Abnahme der Fischpopulation Rückgang von Weißkopf-Seeadler und von Bären Abnahme der Fische, die flussaufwärts schwimmen, um zu laichen

18 Ausblicke In den vergangenen Jahrzehnten Erholung der Süßwasserhabitate, Anstieg ihrer Biodiversität. In den vergangenen Jahrzehnten Erholung der Süßwasserhabitate, Anstieg ihrer Biodiversität. Bsp.: Erie-See: Rückkehr der Eintagsfliegen. Dadurch Aufnahme der gebundenen Nährstoffe -> stehen den Fischen in Form von Beute zur Verfügung. Bsp.: Erie-See: Rückkehr der Eintagsfliegen. Dadurch Aufnahme der gebundenen Nährstoffe -> stehen den Fischen in Form von Beute zur Verfügung. Problem: Invasive Muscheln: Zebramuscheln Problem: Invasive Muscheln: Zebramuscheln 1. entfernen Schwebstoffe 1. entfernen Schwebstoffe 2. Schalen werden von benthischen Evertebraten besiedelt 2. Schalen werden von benthischen Evertebraten besiedelt 3. Schalen sind Verstecke für benthische Evertebraten -> entkommen Fischen. 3. Schalen sind Verstecke für benthische Evertebraten -> entkommen Fischen. Wasserverbrauch steigt global. Für die Gewährleistung der Trinkwasserversorgung ist es wichtig, die ökologische Bedeutung der benthischen Arten zu kennen und sie der Bevölkerung zu vermitteln. Benthische Arten sind auch für die Reduktion der Treibhausgase wichtig. Diese Arten mögen versteckt und unsichtbar sein, doch die Gesamtheit der Süßwasserversorgung hängt von ihnen ab. Wasserverbrauch steigt global. Für die Gewährleistung der Trinkwasserversorgung ist es wichtig, die ökologische Bedeutung der benthischen Arten zu kennen und sie der Bevölkerung zu vermitteln. Benthische Arten sind auch für die Reduktion der Treibhausgase wichtig. Diese Arten mögen versteckt und unsichtbar sein, doch die Gesamtheit der Süßwasserversorgung hängt von ihnen ab.

19 Informationen und Abbildungen: www.weichtiere.at/Muscheln/suesswasser.html 4. 9. 2010 www.weichtiere.at/Muscheln/suesswasser.html 4. 9. 2010 www.weichtiere.at/Muscheln/suesswasser.html http://www.tuempeln.de/tuempeltiere/zuckmuecke_larve_b.jpg 4. 9. 2010 http://www.tuempeln.de/tuempeltiere/zuckmuecke_larve_b.jpg 4. 9. 2010 http://www.tuempeln.de/tuempeltiere/zuckmuecke_larve_b.jpg http://www.weichtiere.at/Muscheln/einleitung.html 4. 9. 2010 http://www.weichtiere.at/Muscheln/einleitung.html 4. 9. 2010 http://www.weichtiere.at/Muscheln/einleitung.html http://de.wikipedia.org/wiki/Ameisenäume 16. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Ameisenäume 16. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Ameisenäume http://www.uvi.edu/sites/uvi/Publications/diversity_freshwater.pdf 7. 9. 2010 http://www.uvi.edu/sites/uvi/Publications/diversity_freshwater.pdf 7. 9. 2010 http://www.uvi.edu/sites/uvi/Publications/diversity_freshwater.pdf http://www.acvariidevis.ro/nevertebrate/creveti/135/yellow-nose-shrimp-yellow- rhino-shrimp/651 4. 9. 2010 http://www.acvariidevis.ro/nevertebrate/creveti/135/yellow-nose-shrimp-yellow- rhino-shrimp/651 4. 9. 2010 http://www.acvariidevis.ro/nevertebrate/creveti/135/yellow-nose-shrimp-yellow- rhino-shrimp/651 http://www.acvariidevis.ro/nevertebrate/creveti/135/yellow-nose-shrimp-yellow- rhino-shrimp/651 http://de.wikipedia.org/wiki/Reliktkrebschen 21. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Reliktkrebschen 21. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Reliktkrebschen http://de.wikipedia.org/wiki/Rotlachs 21. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Rotlachs 21. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Rotlachs http://de.wikipedia.org/wiki/Haliaeetus_leucocephalus 20. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Haliaeetus_leucocephalus 20. 8. 2010 http://de.wikipedia.org/wiki/Haliaeetus_leucocephalus