Effekte multipler Stressoren auf den Zustand der Fließgewässer
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- Dorothea Thomas
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1 Effekte multipler Stressoren auf den Zustand der Fließgewässer Dr. Sebastian Birk Aquatische Ökologie, UDE Essen/Deutschland
2 Inhalt Multiple Belastungen im Europäischen Kontext Bewirtschaftungs-relevante Fragestellungen MARS-Projekt: Multi-Stressor Wirkungs Beziehungen in Europa MARS-Projekt: Fallstudien von 2-Stressor Wirkungs Beziehungen Zusammenfassung und Empfehlungen
3 Folientitel Anteil von Wasserkörpern 58% Multiple Belastung Stillgewässer = 39% Fließgewässer = 62% Übergangsgewässer = 67% Küstengewässer = 52% Anzahl signifikanter Belastungen Stillgewässer Fließgewässer Übergangsgewässer Küstengewässer Anteil von Wasserkörpern mit keiner, ein, zwei oder mehr signifikanten Belastungen (Quelle: WISE Berichterstattung zum 2. WRRL-Zyklus) WISE WFD Reporting Preliminary results 25 Member States August 2017 Kategorien: Punktquellen, Diffuse Quellen, Hydrologie, Morphologie, Durchgängigkeit, Andere Belastungen
4 Wirkung auf den ökologischen Zustand Anteil von Wasserkörpern Anzahl signifikanter Belastungen (Multiple) Belastung Wirkungs Beziehung
5 Von Belastungen zu Stressoren Belastung Belastung STRESS Ökologischer Zustand Belastung Ökologischer Zustand Treibende Kräfte Belastungen Beispiele: Punktquellen, Diffuse Quellen STRESS Belastung Stressoren beeinflussen die Lebensumstände Beispiele: Nährstoffkonzentration Sauerstoffzehrung Restwasser
6 Bewirtschaftungs-relevante Fragestellungen 1. Welche Stressoren sind relevant für das Nicht-Erreichen des guten ökologischen Zustands? 1. Wie wirken diese Stressoren zusammen? Additiv (1 + 1 = 2) Wirkung entspricht der Summe der Einzelstressor-Wirkungen Interaktiv Ökologische Überraschungen Synergistisch (1 + 1 = 3) (z.b. Nährstoffe & Temperatur) Wirkung größer als Summe der Einzelstressor-Wirkungen Antagonistisch (1 + 1 = 1) (z.b. Nährstoffe & Schwall) Wirkung kleiner als Summe der Einzelstressor-Wirkungen
7 Prinzip der Stressor-Interaktion Biologische Reaktion (EQR) Effektgröße A B A*B Koeffizient additiv Interaktion von Stressor A & B antagonistisch
8 20 Europäische Forschungseinrichtungen und vier Wasserverwaltungen Laufzeit: Februar 2014 Januar 2018
9 Modellierung: Gesamteuropäische Übersicht Multiple Stressoren (Modellierungen, Fernerkundung) Nährstoffe Hydrologie Landnutzung in der Aue Prioritäre Stoffe MODELL Ökologischer Zustand (n = 52,355 FECs) WISE WFD Reporting Preliminary results 25 Member States August 2017
10 Modellierung: Gesamteuropäische Übersicht Beispiel Flüsse des Tieflands n = 7,331 Erklärte Varianz: 64 %
11 Empirische Fallstudien: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen Experimente n=9 n = 1,467 Proben Flussgebiete n=15 n = 1,729 Proben Europa-weit n=9 n = 4,199 Proben
12 Empirische Fallstudien: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen Biologische Reaktion Signifikanz und Stärke (=Effektgröße) von 2-Stressor-Wirkungs-Beziehungen f(x) = a x 1 + b x 2 + c x 1 x 2 Stressor 1 Stressor 2 Interaktions-Term
13 Empirische Fallstudien: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen Stillgewässer Fließgewässer Stressor-Paare Nährstoffe/Nährstoffe Hydrologie/Temperatur Nährstoffe/Verbraunung Nährstoffe/Hydrologie Nährstoffe/Temperatur Nährstoffe/Sauerstoff Hydrologie/Sauerstoff Hydrologie/Morphologie Nährstoffe/Temperatur Hydrologie/Temperatur Nährstoffe/Morphologie Nährstoffe/Hydrologie Anzahl Fallstudien (n=76) Anzahl Fallstudien (n=80) Biologische Qualitätskomponenten Heterotrophe Wirbellose Fische Wasserpflanzen Benthische Algen Planktische Algen Autotrophe
14 Empirische Fallstudien: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen 40 % Einzelstressor wirksam 67 % Signifikante Stressor-Wirkungs-Beziehungen in 156 MARS Fallstudien
15 Empirische Fallstudien: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen 26 % Zwei Stressoren additiv 12 % Signifikante Stressor-Wirkungs-Beziehungen in 156 MARS Fallstudien
16 Empirische: 2-Stressor Wirkungs Beziehungen 34 % Zwei Stressoren interaktiv 21 % Signifikante Stressor-Wirkungs-Beziehungen in 156 MARS Fallstudien
17 Maßnahmenplanung im Kontext multipler Stressoren I Zwei Stressoren additiv schlechter OWK-Zustand Einzelmaßnahme 1 Verminderung von 30 µg/l PO 4 Einzelmaßnahme 2 Wiederherstellung von 20 % Ufervegetation Kombinierte Maßnahme Verminderung von 15 µg/l PO 4 UND Wiederherstellung von 10 % Ufervegetation Beseitigung der Ufervegetation [%] - 30 µg/l Orthophosphat [µg/l] - 20 %
18 Maßnahmenplanung im Kontext multipler Stressoren II Zwei Stressoren interaktiv schlechter OWK-Zustand Kombinierte Maßnahme Verminderung von 20 µg/l PO 4 UND Wiederherstellung von 15 % Ufervegetation Beseitigung der Ufervegetation [%] Orthophosphat [µg/l]
19 Zusammenfassung Auch im Kontext multipler Belastungen: Viele biologische Effekte sind durch Einzelstressoren bedingt. [40% der MARS-Fallstudien für Fließgewässer] Additiv wirkende Stressoren: Minderung des stärker wirkenden (oder beider) Stressoren [26% der MARS-Fallstudien für Fließgewässer] Interaktiv wirkende Stressoren: Fallspezifische, detailliertere Untersuchungen notwendig [34% der MARS-Fallstudien für Fließgewässer]
20 Empfehlungen Bewirtschaftung auf Grundlage integrierter Flussgebietsmodelle Zusammenführung der Überwachungsdaten zur Biologie, Physiko- Chemie, Hydrologie und Morphologie Statistische Ursache-Wirkungs-Analysen ggf. Erstellen von Bayesischen Prognoseund Diagnose-Modellen
21 MARS-Abschlusstagung
22
23 Nährstoffe versus andere Stressoren Effektgröße (absolut) Nährstoffeffekte dominant STILLGEWÄSSER (n=67 Fallstudien) FLIESSGEWÄSSER (n=38 Fallstudien) Andere Stressoren wirken/dominieren NÄHRSTOFFE ANDERE Hydro Temp Temp Hydro HPeak Hydro Morph Temp Autotrophe H trophe Autotrophe Heterotrophe 2-Stressor-Effekte (Nährstoffe & Andere) N=105 2-Stressor Wirkungs Beziehungen
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