Stoffdynamik und Habitatstruktur in der Elbe

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1 Konzepte für die nachhaltige Entwicklung einer Flusslandschaft Band 5 Martin Pusch / Helmut Fischer (Hrsg.) Stoffdynamik und Habitatstruktur in der Elbe Mit 214 Abbildungen und 39 Tabellen Weißensee Verlag Ökologie

2 XV 1 Einleitung 1 Martin Pusch und Helmut Fischer 1.1 Ausgangslage und Ziele Aufbau des vorliegenden Bandes 5 2 Die Elbe - natürliche Bedingungen und anthropogene Veränderungen Entstehung und Gliederung des Flusslaufs 7 Reni Schwanz 2.2 Abflussverhältnisse und hydraulische Kenngrößen der Gewässerstrukturen entlang der Elbe 15 Bruno Büchele 2.3 Stoffliche Belastungen 19 Helmut Guhr und Reni Schwanz 2.4 Überblick über die untersuchten Eibabschnitte 27 Helmut Fischer und Martin Pusch 3 Prozesse und Biozönosen im Pelagial des Hauptstroms 31 Heike Zimmermann-Timm (Einleitung) 3.1 Phytoplanktondynamik 33 Michael Böhme, Helmut Guhr und Klaus Ockenfeld Phytoplanktonentwicklung im Längsschnitt Zeitliche Aspekte der Phytoplanktonentwicklung Pelagische Stoffumsetzungen 44 Michael Böhme, Helmut Guhr und Klaus Ockenfeld Übersicht über die einzelnen Stoffumsetzungsprozesse Tagesschwankungen Jahreszeitliche Änderungen Änderungen im Längsverlauf Langzeitveränderungen Einfluss des Phytoplanktons auf die Nährstoffkonzentrationen Zooplankton im Pelagial des Hauptstroms 56 Henry Holst Lebensbedingungen des Zooplanktons in Flüssen Zooplanktonentwicklung im Längsverlauf Jahreszeitliche Dynamik Planktische Bakterien und Einzeller 65 Ute Wörner und Heike Zimmermann-Timm Planktische Bakterien und Einzeller im Nahrungsnetz Saisonaler Verlauf Längsverlauf 69

3 XVI..... _.. :.. - _. :,,,,..._ 3.5 Aggregate im Pelagial des Hauptstroms 72 Ute Wörner (Kapitel 3.5.1} und Sabine Wilczek (Kapitel 3.5.2) Vorkommen, Größe, Zusammensetzung und Besiedlung von Aggregaten Extrazelluläre Enzymaktivitäten freier und angehefteter Bakterien 79 4 Prozesse und Biozönosen in den Buhnenfeldern 83 Martin Pusch, Rena Schwanz und Helmut Fischer (Einleitung) 4.1 Hydro- und Morphodynamik 87 Christof Engelhardt, Alexander Sukhodolov und Carsten Wirtz (Kapitel und 4.1.2); Helmut Baumert und Kurt Duwe (Kapitel 4.1.3) Strömungsmuster in Buhnenfeldern Hydro- und Morphodynamik einzelner Buhnenfelder Aufenthaltszeiten von Schwebeteilchen in Buhnenfeldern der Elbe Sedimentation in Buhnenfeldern 105 Rena Schwanz und Hans-Peter Kozerski Untersuchung der Bedeutung von Buhnenfeldern für die Retentionsleistung eines Flusses am Beispiel der Mittelelbe Aktuelle Sedimentation Stoffdepot Zusammensetzung rezenter Sedimente Extrapolation des Schwebstoffrückhalts Plankton und behthische Besiedlung in Buhnenfeldern 118 Henry Holst (Kapitel 4.3.1); Matthias Brunke (4.3.2); Sandra Kröwer (4.3.3); Ute Wörner und Heike Zimmermann-Timm (4.3.4) Zooplankton Meio- und Makrofauna des Buhnenfeldes Mikrofauna Aggregate im Buhnenfeld Bakterien und deren Stoffumsetzungen 147 Helmut Fischer und Sabine Wilczek 5 Prozesse und Biozönosen an der überströmten Flusssohle 155 Matthias Brunke und Martin Pusch (Einleitung) 5.1 Hydrodynamik und lateraler Stoffaustausch 157 Johannes Kranich und Klaus-Peter Lange (Einleitung, Kapitel und 5.1.2); Helmut Baumert und Simon Levikov (Kapitel 5.1.3) Methodische Ansätze zur Untersuchung des lateralen Stoffaustausches mit dem Parafluvial Lateraler und vertikaler Stoffaustausch der Elbe Theorie und numerische Modellierung der Austauschprozesse zwischen Pelagial und Parafluvial sowie Hyporheal Sedimentdynamik 171 Rena Schwanz, Matthias Brunke und Helmut Fischer 5.3 Biologische Besiedlung 174 Sandra Kröwer (Kapitel 5.3.1); Matthias Brunke (Kapitel 5.3.2) Protozoen der überströmten Flusssohle Meio- und Makrofauna der überströmten Sohle 181 Stoffdynamik und Habitatstruktur in der Elbe

4 ;_-..-.-_,.._.,-...,...,...-. : _ XVII 5.4 Mikrobieller Stoffumsatz in der Flusssohle 191 Helmut Fischer, Sabine Wilczek und Matthias Brunke (Kapitel 5.4.1); Frank Kloep (Kapitel 5.4.2,5.4.3! Kohlenstoffumsatz Stickstoffumsatz Struktur der bakteriellen Lebensgemeinschaft Wechselwirkungen zwischen den Gewässerkompartimenten 209 Michael Böhme (Einleitung) 6.1 Wechselwirkungen zwischen Hauptstrom und Buhnenfeld 210 Michael Böhme Untersuchungsansatz Ergebnisse vom Profil Schnacken bürg am Elbe-km Schlussfolgerungen aus den Flussquerschnitt-Messungen Wechselwirkungen und Stoffumsatz im Interstitial 218 Johannes Kranich und Klaus-Peter Lange Untersuchung von Prozessen im Interstitial Ergebnisse der Untersuchungen bei Dresden-Übigau (Elbe-km 62,1 bis 62,3) Bedeutung des Interstitials für den Stoffumsatz und -transport Vertikale Wechselwirkungen zwischen Pelagial und Sediment im Buhnenfeld 225 Ute Wörner und Matthias Brunke Austauschprozesse in einem Buhnenfeld Vertikale Wechselwirkungen: Aggregatassoziierte Protozoen Vertikale Wechselwirkungen: Sedimenteigenschaften Auswirkungen von strukturellen Veränderungen und Störungen Integrierte Modellierung der Wasserbeschaffenheit mit QSim 233 Andreas Schal, Regina Eidner, Michael Böhme und Volker Kirchesch Beschreibung des Gewässergütemodells QSim Stillwasserzonen-Erweiterung in QSim Modellanwendung auf die Mittelelbe Einfluss der Buhnenfelder auf die Wasserbeschaffenheit der Mitteleren Elbe 243 Andreas Schal, Regina Eidner, Michael Böhme und Volker Kirchesch Modellvalidierung für das Jahr Einfluss der Buhnenfelder auf den Stoffhaushalt und das Plankton in der Mittelelbe Simulationen zum Einfluss verschiedener Bauformen von Buhnenfeldern Auswirkungen von wasserbaulichen Veränderungen 264 Helmut Fischer und Martin Pusch (Kapitel 7.3.1); Xavier-Francois Garcia, Mario Brauns und Martin Pusch (Kapitel 7.3.2); Matthias Brunke, Eva Grafahrend-Belau und Martin Pusch (Kapitel 7.3.3) Auswirkungen wasserbaulicher Eingriffe auf das Zoobenthos und die mikrobiellen Stoff Umsetzungen Makrozoobenthos-Besiedlung in unterschiedlichen Buhnenfeldtypen Bedeutung von Totholz für das Makrozoobenthos Auswirkungen der Schifffahrt 285 Matthias Brunke und Helmut Guhr Wasserspiegelschwankungen und Wirkungen der hydraulischen Kräfte Verteilung des Benthos im exponierten Buhnenfeld und Drift der Fauna 291

5 XVIII. :..,.: , 7.5 Synthese der Auswirkungen 295 Martin Pusch, Helmut Fischer und Rena Schwanz 7.6 Szenarien und Entscheidungshilfen 301 Martin Pusch 8 Zusammenfassung und Ausblick 311 Martin Pusch und Helmut Fischer Publikationen aus dem Projektverbund 321 Literaturverzeichnis 327 Abbildungsverzeichnis 359 Tabellenverzeichnis 365 Glossar 367 Abkürzungsverzeichnis 383 Stoffdynamik und Habitatstruktur in der Elbe