Bestimmungshilfen bei der Auswertung von Phytoplanktonproben im Rahmen des Bewertungsverfahrens in Fließgewässern

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1 Bestimmungshilfen bei der Auswertung von Phytoplanktonproben im Rahmen des Bewertungsverfahrens in Fließgewässern Teil 1 a und b Einführung in die lichtmikroskopische Bestimmung der solitären Centrales anhand von Schalenpräparaten Teil 2 Einführung in die lichtmikroskopische Bestimmung von ausgewählten Diatomeen in der Utermöhl-Kammer (in Vorbereitung) Teil 3 Bestimmung von Phytoplankton in Fließgewässern an Utermöhl-Proben im Lugol-fixierten Zustand (in Vorbereitung, Beispiele Cyanobakterien)

2 Teil 1 Einführung in die lichtmikroskopische Bestimmung der solitären Centrales anhand von Schalenpräparaten Besonderer Focus auf die in Flüssen verbreiteten Arten Und auf die Unterscheidung in der kleiner 15 µm-größenfraktion Ziel Qualitätssicherung zur taxonomischen Bestimmung von Indikatorarten im Rahmen der Gewässerbewertung für die Anwendung der EU- Wasserrahmenrichtlinie mittels Phytoplankton Erstellt durch Ute Mischke (IGB Berlin) im Rahmen des LAWA-Projektes Praxistest 2005 Phytoplankton in Fließgewässern in Kooperation mit - Regine Jahn (Botanischer Garten und Botanisches Museum Berlin-Dahlem, FU Berlin) - Juliane Kasten (Berlin, Lüttig & Friends) - Rolf Klee (Bayerisches Landesamt für Umwelt, Wielenbach) - Gabriele Hofmann (Glashütten) - Wolf-Hennig Kusber (FU Berlin) - Jens Penig (Büro für Gewässerökologie, Lampertheim) - Oliver Skibbe (Berlin) - Thomas Hübener und Mikro Dressler (Universität Rostock, Allg. u. spezielle Botanik)

3 Lichtmikroskopische Dokumentation solitärer Centrales anhand von Schalenpräparaten (Naphrax) Untersuchungsgewässer Fotodokumentation wenn nicht anders ausgewiesen Elbe bei Magdeburg in 2003 ZEISS-Mikroskop: Axioplan im Rahmen eines Unterauftrages 100/1,30 Plan-Neofluar (G. Hofmann) des LAWA-Projektes: Interferenzkontrast Entwicklung eines Bewertungsverfahrens für Fließgewässer mittels Phytoplanktons Kamera: AxioCam MRc (Mischke, Behrendt & Köhler, IGB, 2005) (BGBM; R. Jahn) Untersuchungsgewässer 8 bayerische Fließgewässer im Rahmen eines Unterauftrages (J. Kasten) des Bayerischen Praxistest-Projektes 2004: Bewertung bayerischer Fließgewässer mittels Phytoplanktons (Mischke & Köhler, IGB, 2005) Orte: Altmühl bei Leising und bei Thann, Donau bei Dillingen, Kelheim, Lechsend und Niederalteich, Donau-Nordarm uh. Pfaffenstein, Vils bei Pegel Dietldorf, Wörnitz oh Einmünd. Sulzach, Naab bei Münchshofen, Regen bei Pegel Marienthal, Main bei Unterbrunn, Regnitz bei Pegel Hüttendorf Ergänzungen: Untersuchungsgewässer Mosel, Saar und Rhein Fotos von Jens Penig (Büro für Gewässerökologie, Lampertheim) Im Phasenkontrast im Auftrag der IKSMS und der BfG Weser, Werra und Fulda Diatomeenpräparate von G. Hofmann (Glashütten) Spree und Oberhavel (IGB)

4 1 Teil 1 a Thalassiosira weissflogii Fotos: Jahn & Mischke, Probe: Altmühl, Thann Sept 04 Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee Große Centrales - I LM-Merkmale Thalassiosira weissflogii (Grunow) Fryxell 1977 Durchmesser: >10 µm Rippen: sehr fein, meist nicht sichtbar Zentralfeld: mehrere Stützfortsätze keine Areolen Schalenrand: regelmäßig, mit kurzen groben Stützenfortsätze Schalenfläche: flach Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a Im Phasenkontrast Fotos: J. Penig Probe: Mosel- Millery, , 1SKT=8µm Präparation und Vorbestimmung: Jens Penig 8µm 3 4

5 Stephanodiscus hantzschii Fotos: Jahn & Mischke Probe oben: Elbe, Magdeburg, Sept 03 Präparation und Vorbestimmung: G. Hofmann Große Centrales - II Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a LM-Merkmale Stephanodiscus hantzschii Grunow 1880 Durchmesser: meist >10 µm, selten <10 µm (siehe Bild 5) Rippen: grob bis fein, meist sichtbar Zentralfeld: Zentraler Stützenfortsatz fehlend Typ tenuis= mit Rosette und sehr zart Schalenrand: regelmäßig, Dornen immer sichtbar, stark ausgeprägt Schalenfläche: flach 1 3 Maßstab wie Bild oben Probe unten: Donau Dillingen 04 Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee Kleine Exemplare <15µm zum Vergleich Cyclostephanos invisitatus

6 1 Cyclotella meneghiniana Fotos: Jahn & Mischke Proben oben, unten: Elbe, Magdeburg, Sept 03 Präparation und Vorbestimmung: G. Hofmann Probe Mitte: Regen, Marienthal, Juli 04 Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee Große Centrales - III LM-Merkmale Cyclotella meneghiniana Kützing 1844 Durchmesser: meist >10 µm, (5-43 µm) größenvariabel s. kleines Exemplar Bild 3 Streifen: grob und kräftig, immer sichtbar Zentralfeld: eine oder mehrere Stützenfortsätze ohne Areolen Schalenrand: regelmäßig kurze Dornen Schalenfläche: flach oder tangential gewellt Fotos 4-5 unten: im Phasenkontrast (IGB Mischke & Kasten, Main, Unterbrunn ) Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a rechts: Lebende Zelle aus Kultur (Oliver Skibbe) 6

7 1 Cyclostephanos dubius Fotos: Jahn & Mischke Probe: Donau, Dillingen Okt 2004; Regen, Marienthal, Juli 2004; Altmühl 2004 Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee Elbe, Magdeburg Apr / Sept 04 (Bestimmung G. Hofmann) Große Centrales - IV LM-Merkmale Cyclostephanos dubius (Fricke) Round 1987 Durchmesser: >10 µm bis 25 µm, mittelgroß Streifen: Immer mit Strukturwechsel von außen nach innen: Außenrand stark erhaben und breit dann Punktreihen (s. Bild 2) Zentralfeld: mehrere Stützenfortsätze mit kräftigen Areolen Schalenrand: regelmäßig, ohne Dornen Schalenfläche: stark konzentrisch gewellt Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a Foto 7: im Phasenkontrast (IGB Mischke & Kasten, Naab, Münchshoefen ) zum Vergleich 4 6 Stephanodiscus neoastraea

8 1 Cyclotella radiosa Synonym: C. comta pro parte Foto1: Jahn & Mischke Probe: Donau, Dillingen Okt 2004; Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee, Bild 1 Große Centrales - V Kein Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a LM-Merkmale Cyclotella radiosa (Grunow) Lemmermann 1900 Durchmesser: meist >10 µm bis 50 µm, mittelgroß bis groß Streifen: Zahlreiche Streifen deutlich sichtbar Jeder dritte bis vierte Radialstreifen verdickt - Schattenlinien Zentralfeld: groß, circa 2/3 der Schalenfläche Areolreihen, teilweise aufgelöste radiale Ordnung, kräftige Areolen, teils Rosette Schalenrand: ohne Dornen Schalenfläche: flach meist solitär, kann aber Zellketten bilden, ohne Gallerte 2 Kleines Exemplar: Foto 2: Kusber & Mischke Probe:Burgsee, Bad Salzungen Präparation: G. Hofmann Foto 3-4: Kusber & Mischke Probe:Bild 3: Heiligensee, Sept 1996; ähnliche Arten sind: Bild 4: Spree, Neu-Zittau , Präparation: H. Täuscher - Cyclotella praetermissa Lund 1951 zumeist 2 Zellen liegen in einer Gallerte, (meist < 25 µm) in englischen Seen - Cyclotella quadrijuncta (Schröder) von Keissler 1910 immer zu Ketten in Gallerte µm; in Alpenseen Kettenbildung nur in Frisch- oder Lugol-Probe nachweisbar Foto 5: Jens Penig Rhein Km , 1SKT=8µm 5

9 Stephanodiscus neoastraea Fotos 1-2: Kusber & Mischke, Probe: Spree, Neu-Zittau, , Präparation: H. Täuscher, IGB 1 Große Centrales - VI 3 LM-Merkmal Stephanodiscus neoastraea Håkansson & Hickel 1986 Durchmesser: >10µm und bis 50µm Rippen: grob, bis zur Mitte sichtbar Zentralfeld: Rosette, grobe Areolen zw. Rippen Schalenrand: Dornen sichtbar, immer unregelmäßig angeordnet Schalenform: stark konzentrisch gewölbt Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a zum Vergleich Stephanodiscus alpinus Foto 4: Hübener, Müritz, Sediment Foto 5: Jahn & Mischke, Probe: Elbe, Magdeburg, Sept 03 Präparation: G. Hofmann - mit regelmäßigen Dornen -stark konzentrisch gewölbt im Phasenkontrast mit kräftigen, unregelmäßigen Dornen Foto 3 (rechts): Jens Penig, Rhein Km590 am , 1SKT=8µm 3 Verbreitung nicht nur im alpin-beeinflussten Raum, sondern auch in Norddeutschland z.b. Warnow teils gemeinsam mit S. neoastraea

10 1 Actinocyclus normanii Morphotyp subsalsus Fotos: Jahn & Mischke, Probe: Altmühl, Thann Sept 04 Präparation und Vorbestimmung J. Kasten & R. Klee Große Centrales - VII LM-Merkmale Actinocyclus normanii (GREGORY) HUSTEDT 1957 Durchmesser: >10 µm Rippen: keine Zentralfeld: viele kräftige Areolen, teils in Reihen angeordnet Schalenrand: regelmäßig, ohne Dornen teils Pfennigsstruktur s. Pfeile in Bild 2 und 4 Schalenfläche: flach bis leicht konzentrisch gewölbt Auch ohne Schalenpräparat bestimmbar Kein Indikatortaxon für Elbe: Typ 10.2 und 20.2 gr, Flüsse im Tiefland Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a Fotos: Kusber & Mischke, Bild 4 Probe: Spree, Neu-Zittau, Bild 5: Heiligensee an Oberhavel, ; Präparation: H. Täuscher, IGB 2 4 8µm 5 Fotos: J. Penig; Probe: Mosel-Sierck, , 1SKT=8µm Phasenkontrast, Lugol-Probe 3 Bild 3: Lebende Zelle (Oliver Skibbe)

11 Große Centrales - VIII Thalassiosira lacustris Foto: J. Penig Probe: Mosel- Millery, , 1SKT=8µm Präparation und Bestimmung: Jens Penig Phasenkontrast LM-Merkmale Thalassiosira lacustris (GRUNOW) HASLE Durchmesser: >10µm Rippen: keine Zentralfeld: grobe Areolen Kein Indikatortaxon im Bewertungsverfahren Fließgewässer Phytoplankton nach Mischke u.a Schalenrand: Dornen nicht sichtbar Schalenfläche: stark tangential gewölbt Auch ohne Schalenpräparat bestimmbar 1 ähnliche Art: - Thalassiosira bramaputrae (EHRENBERG) HAKANSSON & LOCKER auch tangential gewölbt; aber 2 reihiger Dornenkranz (nicht im LM sichtbar) und mehr netzförmig strukturiertes Zentralfeld zum Vergleich Actinocyclus normanii flach bis leicht konzentrisch gewölbt

12 Große Centrales Im Vergleich Thalassiosira weissflogii Schalenfläche nie flach: rechts: stark konzentrisch gewellt Cyclostephanos dubius unten: stark konzentrisch gewölbt rechts unten: stark tangential gewellt Cyclotella meneghiniana Stephanodiscus alpinus neoastraea Thalassiosira lacustris Cyclotella radiosa (C. comta) Bedornung regelmäßig - unregelmäßig Stephanodiscus hantzschii Actinocyclus normanii Morphotyp subsalsus

13 Glossar Schalenstrukturen: Rippen = Interstriae Streifen = Striae (strukturlose `Linien` zwischen den radialen Areolreihen) Rosette = Anulus im Zentralfeld Bestimmung der Rippen- oder Streifenzahl: Dichte der Striae/10µm (des Umfanges, acc. Genkal 1987: Striae- Dichte = n striae ganze Schale / πd) angegeben. Kettenbildungen sind in oxidierten Schalen nicht mehr nachweisbar - nur im Frischpräparat oder im Lugol-fixierten Frischpräparat sichtbar

14 Veränderungen gegenüber Vorversion Gegenüberstellung Stephanodiscus neoastraea mit Stephanodiscus alpinus