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.
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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
Yazar hakkında
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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