Bottom-up gesteuerte Anpassungen von Daphnia galeata an die Nahrungsbedingungen in der biomanipulierten Talsperre Bautzen

• Main Author: Voigt, Hanno
• Other Authors: Technische Universität Dresden, Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften, Wasserwesen, Institut für Hydrobiologie
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden 2002
• Subjects: Biomanipulation; Durchflußexperimente; Filterbeinmorphologie; Nahrungsqualität; Nahrungsquantität; Zooplankton; biomanipulation; filtercomb morphology; flow-through-experiments; food quality; food quantity; zooplankton; ddc:32; rvk:WI 4800; Autökologie; Daphnia galeata; Leistungsfähigkeit; Manipulation; Morphologie; Nahrungsangebot; Nahrungskette; Stehendes Gewässer; Wassergüte
• Online Access: http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1022775643921-27198; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:swb:14-1022775643921-27198; http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/959/1022775643921-2719.pdf

Ziel der Arbeit war eine möglichst umfassende Analyse der Nahrungsbedingungen von D. galeata unter Berücksichtigung der damit verbundenen Strategien der Daphnien zur Optimierung des Nahrungserwerbs, um den Einfluß dieser Faktoren bezüglich des Auftretens einer Sommerdepression der Daphnien zu beurteilen. Aufbauend auf den bereits vorhandenen Kenntnissen aus der Literatur sollte dazu im Rahmen der Arbeit festgestellt werden, ob morphologische Veränderungen des Filtrationsapparates der Daphnien (Ausbildung großer, hydrodynamisch dichter Filter), die als Reaktion auf die geringen Nahrungsmengen im Klarwasserstadium auftreten, bei einer drastischen Erhöhung der Nahrungskonzentration zu einer "Überlastung" der Filterbeine der Daphnien, zu hohen Energieausgaben und schließlich zu erhöhter Mortalität (Sommerdepression) führen können. Hauptziel war dabei die Klärung der Frage, ob bottom-up gesteuerte schnelle Veränderungen im Nahrungsangebot, wie sie für geringe bottom-up Limitation (Hypertrophie) typisch sind, eine erhöhte Mortalität bei Daphnien hervorrufen können. Die Beantwortung dieser Fragestellung ist wichtig, um die Effizienz der top-down Steuerung (Biomanipulation) als ökotechnologische Maßnahme zur Gewässersanierung zu erhöhen. Dazu wurden in der biomanipulierten Talsperre Bautzen in drei Untersuchungsjahren (1997 - 1999) wichtige bottom-up wirkende Steuerfaktoren der Daphnienentwicklung sowie morphologische Charakteristika der Filterkämme und physiologische Leistungskriterien von D. galeata vor und während der Zeit des potentiellen Auftretens einer Sommerdepression untersucht. Aus den Ergebnissen ließ sich ableiten, daß das Zusammenspiel der vielfältigen Anpassungsmöglichkeiten der Daphnien in einem bestimmten Variationsbereich der Steuerfaktoren eine erfolgreiche Strategie zur Optimierung der Nahrungsaufnahme darstellen kann. Werden jedoch bestimmte Schwellenwerte über- oder unterschritten, ist eine Kompensation durch die Anpassungsstrategien nicht oder nur bedingt möglich. Dabei kann durch verschiedene Ursachen der gleiche Effekt (Mortalität adulter Daphnien) auftreten, was die Interpretation erschwert. Dieser Effekt wird besonders bei adulten Daphnien durch die gegenüber juvenilen Daphnien höheren Filterwiderstände und die damit verringerte effektive Energieaufnahme begünstigt. Erst wenn ungünstige Nahrungsbedingungen und die am Ende der Klarwasserphase beobachteten ungünstigen Konstellationen der Filterkämme zusammentreffen (timing), tritt die erhöhte Mortalität adulter Daphnien auf. Die Ergebnisse der Untersuchungen unterstreichen damit die Bedeutung von Ganzsee-Experimenten und die möglichst simultane Erfassung verschiedener Zustandsgrößen, um eine umfassende Kausalanalyse der Sommerdepression der Daphnien zu ermöglichen, zu der die vorliegende Arbeit einen Beitrag liefert. Für den Erfolg der Biomanipulation konnte daher geschlußfolgert werden, daß eine nachhaltige Wirkung nur dann erreicht werden kann, wenn zusätzlich zur top-down Steuerung des Nahrungsnetzes gleichzeitig eine erfolgreiche Kontrolle der bottom-up Prozesse im Gewässer realisiert wird, indem starke Schwankungen von bottom-up Faktoren vermieden werden und damit das System insgesamt stabilisiert wird. === The occurrence of midsummer declines of daphnids is often related to poor food conditions or fish predation. In this three-year-study on the midsummer decline of Daphnia galeata field investigations in the highly eutrophic biomanipulated Bautzen reservoir were combined with flow-through experiments in the laboratory. The following hypothesis was tested: The inability of adult Daphnia to reduce the filtering area of their feeding appendages in response to fast increasing food levels after a clear-water phase enhances adult mortality. During the clear-water phase daphnids develop large and dense filtercombs to optimise their filter feeding. When food concentrations increase, however, this adaptation to low-food situation may be inappropriate due to too high energy consumtion. As adult daphnids cannot reduce the size of their feeding appendages, the filtration process may be hindered when seston concentrations rise, resulting in reduced fitness and increasing adult mortality. Indeed, adult survival in the laboratory (predation excluded) drastically decreased exactly at that time when the Daphnia galeata population in Bautzen reservoir declined. However, enhanced mortality was found irrespective of different food conditions offered during the experiments. It is concluded that increased mortality of adult daphnids is not an direct effect of their inability to adapt the morphology of their filtercombs to high seston concentrations. Furthermore daphnids are able to compensate unfavorable food conditions within a certain range by different kinds of adaptation mechanisms. Therefore the timing of the changes of food conditions and the adaptations of daphnids is most important to the efficiency of energy gain of the daphnids. Concerning the success of biomanipulation it is concluded that in addition to the regulation of top-down mechanisms there is an urgent need for control of bottom-up processes in order to stabilize the ecosystem.