Projekt Zooplankton - Probenahme -

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1 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg St. 1 Cladocera St. 2 Cladocera St. 3 Cladocera Copepoda Copepoda Copepoda Projekt Zooplankton - Probenahme - Institut für Seenforschung 1 L Bericht des Instituts für Seenforschung

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3 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Projekt Zooplankton - Probenahme - L Bericht des Instituts für Seenforschung

4 IMPRESSUM Herausgeber LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Postfach , Karlsruhe, Bearbeitung LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg H. B. Stich, G. Maier, A. Hoppe Redaktion LUBW Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Institut für Seenforschung, Langenargen Bezug Die Broschüre ist kostenlos erhältlich Download unter: ISSN Stand November 21 Nachdruck auch auszugsweise ist nur mit Zustimmung des Herausgebers unter Quellangabe und Überlassung von Beleg exemplaren gestattet.

5 INhaltsverzeichnis Zusammenfassung 7 1. Monitoring Zooplankton 8 2. Methoden Seenbeschreibung Probenahmegeräte / Probenahme im Freiland Statistik Ergebnisse Netzgeometrie (Öffnung und Maschenweite) Vergleich von vertikalen Netzzügen und Stufenfängen Netze vs. Schöpfer Verteilung des Zooplanktons / Patchiness Verteilung in Kleinseen / Baggerseen Verteilung im Zeller See (Bodensee Untersee) Diskussion Schlusswort 28 Verdankung Literatur 3 7. Probenahme Zooplankton 33

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7 Zusammenfassung 1. Unterschiedliche Netze (Durchmesser der Netzöffnung, Länge des Netzbeutels) unterscheiden sich signifikant in ihrer Fängigkeit. Netze ohne Aufsatzkegel fangen weniger Zooplankton als Netze mit Aufsatzkegel. Netze mit kurzem Netzbeutel fangen weniger als Netze mit langem Netzbeutel. Diese Unterschiede in der Fängigkeit verstärken sich mit abnehmender Maschenweite. Bei niedrigen Maschenweiten (3 und 55 µm) fangen Netze mit Aufsatzkegel und langem Netzbeutel zwei- bis dreimal mehr Zooplankton als Netze ohne Aufsatzkegel und kurzem Netzbeutel. Bei großen Maschenweiten (1 µm) verringern sich diese Unterschiede. 2. Die Maschenweite beeinflusst die Artenzusammensetzung des gefangenen Zooplanktons und kann dadurch die resultierende Artendiversität beeinflussen Große Arten und Entwicklungsstadien werden von Netzen mit kleiner Maschenweite (3 µm) nicht repräsentativ erfasst. Umgekehrt werden kleine Arten und Entwicklungsstadien von Netzen mit großer Maschenweite (1 µm) nicht repräsentativ gefangen. Netze mit der Maschenweite 55 µm erfassen sowohl große als auch kleine Arten und Entwicklungsstadien repräsentativ. 3. Stufenfänge erzielen deutlich höhere Abundanzen als Vertikalzüge. Der Faktor ist 3 und hängt von Netzgeometrie (Durchmesser Netzöffnung, Länge Netzbeutel) und Maschenweite ab. 4. Die Zooplanktonfalle (Volumen 25 l) ist fängiger als die getesteten Netze. Der Faktor ist 2 und variiert mit Art und Entwicklungsstadium. 5. Die höchsten Zooplankton - Abundanzen werden mit der Planktonfalle und dem Doppelnetz erzielt, gefolgt von dem Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel (SML). Die Planktonfalle ist auf Grund ihres hohen Eigengewichts und das Doppelnetz ist durch die starre Fixierung zweier Netze mit jeweils knapp 2 m Länge für den universellen Einsatz im Gewässermonitoring ungeeignet. 6. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Schließnetz mit Aufsatzkegel (Durchmesser Netzöffnung: 16,5 cm, Länge des Netzbeutels: 1 m) und der Maschenweite: 55 µm sowohl kleine als auch große Formen und Entwicklungsstadien repräsentativ fängt. Die Abundanzen aus Stufenfängen sind grundsätzlich höher als aus Vertikalzügen über den gesamten Tiefenbereich. 7. Das Zooplankton ist in Seen ungleichmäßig verteilt. In kleinen Seen wurden zwischen benachbarten Probestellen Abundanzunterschiede von bis zu 6 % gefunden. Im größeren Zeller See betrugen die Abundanzunterschiede zwischen 3 jeweils 1 km entfernten Probestellen bis zu 8 %. Derartig hohe Abundanzunterschiede verfälschen das Ergebnis sofern sie unberücksichtigt bleiben. In den meisten untersuchten Fällen war die Planktonverteilung nicht homogen sondern heterogen, mit zum Teil drastischen Unterschieden hinsichtlich Abundanz aber auch der Artendiversität. Um repräsentative Proben zu erhalten muss diese heterogene Verteilung des Zoopanktons berücksichtigt werden. LUBW 7

8 1. Monitoring Ziel des Gewässermonitoring ist die Erfassung und Beschreibung der spezifischen Eigenschaften eines Gewässers. Deshalb müssen die im Rahmen des Monitoring durchgeführten Untersuchungen zu Ergebnissen führen, die diese spezifischen Eigenschaften repräsentativ charakterisieren. Nur dann ist es möglich Gewässer, wie beabsichtigt, zuverlässig zu beschreiben und damit ihre Entwicklung zutreffend zu analysieren. Diese grundlegende Forderung ist mit den realistischen Bedingungen des Gewässermonitoring oft nur schwer vereinbar. Trotzdem kann auf diese Forderung nicht verzichtet werden, weil die aus den entnommenen Proben resultierenden Analysenergebnisse die Grundlage für weitere Aufarbeitung und Auswertung sind. Damit beeinflusst die Probenahme maßgeblich die Bewertung eines Gewässers und ggf. daraus abgeleitete künftige Sanierungs-, Restaurierungsoder fischereiliche Maßnahmen. Der Verzicht auf eine repräsentative Beprobung kann zu fatalen Fehleinschätzungen der Gewässerentwicklung führen. Neben den fachlichen existieren im Gewässermonitoring aber auch praktische Einschränkungen (Abb. 1.1). So müssen die verwendeten Boote in der Regel meist transportabel und deshalb klein sein. Das verfügbare Platzangebot muss aber für Geräte, Probeflaschen, technische Hilfen und mindestens zwei Mitarbeiter ausreichend sein. Der resultierende Kompromiss muss trotzdem eine repräsentativ Probenahme gewährleisten. Aspekte der Arbeitssicherheit sind gleichberechtigt mit den fachlichen Aspekten der Probenahme zu sehen, im Zweifelsfall sind sie prioritär zu behandeln. Die Überwachung der Gewässergüte beruht im Wesentlichen auf einem Vergleich von Daten. Untersuchungsergebnisse verschiedener Seen oder Zeiträume werden analysiert und es resultiert ein mehr oder weniger, in der Regel verbunden mit einem besser oder schlechter. Für derartige Analysen ist neben einheitlichen Methoden auch eine vergleichbar Datenhaltung notwendig. Eine Bewertung z.b. des Klimawandels kann nur über den Vergleich langfristig erhobener, methodisch vergleichbarer Daten erfolgen, die in einheitlich strukturierten Datenbanken zur Verfügung stehen Zooplankton Das Zooplankton steht in der Nahrungskette zwischen dem Phytoplankton und den Fischen. Durch diese zentrale Stellung kommt dem Zooplankton für die Artenzusammensetzung und Menge des Phytoplanktons eine hohe Bedeutung zu ( top down Effekte ). Gleichzeitig beeinflussen Qualität und Quantität des fressbaren Phytoplanktons aber auch Artendiversität und Produktion des Zoo- Abb. 1.1: Bedingungen der Probenahme: Die technischen Möglichkeiten für die Probennahme variieren sehr stark. Im Bodensee steht ein voll ausgestattetes Forschungsschiff mit GPS, mehreren elektrischen Winden zur Verfügung. In den meisten anderen Seen erfolgt die Probennahme unter wesentlich einfacheren Bedingungen, die die technischen Möglichkeiten der Probenahme einschränken. 8 Monitoring LUBW

9 planktons ( bottom up Effekte ). Eine der bekanntesten Wechselwirkungen zwischen Phyto- und Zooplankton ist das so genannte Klarwasserstadium, das in vielen Seen durch hohen Fraßdruck des Zooplanktons entsteht. Insbesondere Daphnien filtrieren Algen aus dem Wasser bis es klar wird. Mangels Nahrung reduziert sich anschließend wieder die Anzahl und damit auch der Fraßdruck der Daphnien auf die Algen. Das Zooplankton ist seinerseits Nahrungsgrundlage für Fische. Im Bodensee ist das Zooplankton die wichtigste Nahrungsgrundlage für die auch ökonomisch bedeutsamen Bodenseefelchen (z. B. Hartmann 198, 1983; Eckmann et al. 22). Aber nicht nur für das Wachstum der adulten zooplanktivoren Felchen ist das Zooplankton wichtig, sondern es bestimmt auch das Überleben frisch geschlüpfter Fischlarven und die anschließende Entwicklung der Jungfische. Dies gilt wie gesagt - nicht nur für Felchen sondern auch für viele andere Fischarten (Hartmann 1983). Veränderungen in der Qualität und Quantität des Zooplanktons wirken sich also auch auf die Fischpopulationen aus.. Die bottom up - und top down Effekte sind nicht nur vielfach dokumentiert und nachgewiesen, sondern wurden auch in so genannten Biomanipulationen (Benndorf et al. 1988, 22, Jeppesen et al. 27, Kasprzak et al. 1993, 22, Mehner et al. 22) zur Restaurierung und Sanierung von Seen erfolgreich eingesetzt. Diese Effekte beruhen auf der zentralen Stellung des Zooplanktons in der Nahrungskette; ihre Bewertung basiert auf einer langen Wissenstradition, die im Bodensee zum Beispiel gegen Ende des 18. Jahrhunderts begann (Weism a n n 1877, Hofer 1896). Bedingt durch seine zentrale Stellung in der Nahrungskette ist das Zooplankton für eine Bewertung des Gewässerzustandes unerlässlich. Abundanz, Artenzusammensetzung, Größenstruktur, Trockengewicht und Gelegegröße, sowie die daraus ableitbaren Parameter (z.b. Artendiversität, Dominanz, Fekundität, Geburten- und Mortalitätsraten) sind wesentliche Erweiterungen für die Bewertung von Seen. Durch die Bewertung von Bottom Up - und Top Down Effekten lassen sich die benachbarten trophischen Ebenen (z. B. Gliwicz 1969; Gannon & Stemberger 1978; Maier 1996) in die Bewertung mit einbeziehen. Die gewonnenen Rückschlüsse auf Phytoplankton und Fischfauna ermöglichen eine umfassende und solide Bewertung des Gewässerzustands. Im Verlauf der historischen Entwicklung wurden unterschiedlichste Entnahmegeräte entwickelt, benutzt, modifiziert, wieder benutzt (Schöpfer, Fallen, Pumpen, Netze, Stecher). Einen Überblick über die entstandene Vielfalt der Geräte findet sich z.b. in De Bernardi (1984), Schwoerbel (1994) und Horn (1999). Keines der gelisteten Probenahmegeräte ist das Beste. Jedes Probenahmegerät weist Eigenschaften auf, die sich bei unterschiedlichen Fragestellungen und Gewässern nachteilig auswirken. Dies gilt auch für das Probenahmegerät haben wir schon immer benutzt, das lediglich den Vorteil eines nicht gerätespezifisch variierenden Fehlers hat. Beim Gewässermonitoring werden zur Erfassung des Zooplanktons (Copepoden, Cladoceren, Rotatorien) meist Netze benutzt, wobei die Wahl zwischen einer Vielfalt von verfügbaren Varianten möglich ist: Große Netze, kleine Netze, Netze ohne Aufsatzkegel, Netze mit Aufsatzkegel sowie Netze mit Aufsatzkegel und Schließmechanismus. Die Maschenweite der Netzbeutel kann ebenfalls nochmals variieren, meist im Bereich zwischen 3 µm und 15 µm. Das Netzgewebe besteht mittlerweile aus monofiler Nylongaze, die im Wasser nicht aufquillt. Mit diesen Netzen erfolgt die Beprobung meist an der tiefsten Stelle (T max ) des Sees. Diese gewohnheitsmäßige Beprobung an T max hat eine lange limnologische Tradition, obwohl man grundsätzlich nicht davon ausgehen kann, dass das Plankton in Seen gleichmäßig verteilt ist (z. B. Elster 1958, Zitate in De Bernardi 1984). Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass die Planktonprobe bei T max immer repräsentativ ist. Dies wäre nur möglich, wenn das Zooplankton vertikal und insbesondere horizontal gleichmäßig verteilt wäre. Trotzdem wird die Beprobung meist bei T max durchgeführt; die gleichmäßige Verteilung des Zooplanktons wird in der Regel weder hinterfragt noch überprüft sondern vorausgesetzt. Die Größe des Seebeckens (siehe Zitate in Horn 1999), seine morphologische Struktur, unterschiedliche Nutzungen von Uferarealen, Meteorologie, sowie Zu- und Abflüsse beeinflussen die Vertei- LUBW Monitoring 9

10 lung des Zooplanktons (patchiness). Wenn die Bewertung eines Gewässers das Ziel des Monitoring ist, muss dies bei der Probennahme entsprechend berücksichtigt werden. Für die Probenahme von Zooplankton ist eine praktische Anleitung oder ein Vergleich von Methoden zurzeit nicht verfügbar. Die bestehenden Richtlinien (ÖNORM EN 1511; Deutsche Norm DIN EN 1511) beschränken sich auf die Beschreibung unterschiedlicher Probenahmegeräte, und -methoden, mögliche Fixierungen und alternative Verfahrensweisen. Weil die Probenahme von grundlegender Bedeutung ist, wurden im Projekt Zooplankton der LUBW (Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden Württemberg) die gängigen und praktikablen Entnahmemethoden zur Erfassung des Zooplanktons geprüft und verglichen. Aus der Auswertung der Ergebnisse soll eine Methode resultieren, die korrekt ist, die im Gewässermonitoring realisierbar ist, die eine solide und aussagekräftige Bewertung des Gewässers gewährleistet und die mit ihrer zukünftigen Anwendung einen methodisch verbesserten Vergleich von erzielten Ergebnissen ermöglicht. Bei der Erarbeitung der Methode standen die Belange des Gewässermonitoring mit der routinemäßigen Erhebung grundlegender Parameter im Vordergrund. Die resultierende Methode kann deshalb keine Universalmethode Zooplankton sein. Für spezifische Fragestellungen sind weiterhin entsprechend modifizierte und angepasste Methoden notwendig. Im Fokus der Untersuchungen stand deshalb die Frage: Wie wird die Probe (Netz, Falle, Tiefenprofil) an welchen Probenstellen (Patchiness) mit welchem Netz (Öffnung und Länge des Netzbeutels) und welcher Maschenweite entnommen. 1 Monitoring LUBW

11 2. Methoden 2.1. Seenbeschreibung Das LUBW Projekt Zooplankton wurde insgesamt in drei Baggerseen in der Rheinebene, in fünf Baggerseen im Donau / Iller Bereich und im Zeller See (Bodensee-Untersee) durchgeführt. Die Seen unterscheiden sich in ihren morphologischen und chemischen Eigenschaften; die Trophie reicht von hyper- bis oligotroph (Tab. 2.1). Der Schurrsee wird als einziger See von einem Entwässerungsgraben durchflossen. Das Thema Probennahme wurde im Zeller See (Bodensee-Untersee) sowie in den Baggerseen im Donau / Iller Bereich bearbeitet.. O AK SM SM 2.2. Probenahmegeräte / Probenahme im Freiland Insgesamt wurden sieben verschiedene Probenahme- Geräte (sechs Netze und eine Plankton Falle) auf ihre Fängigkeit getestet (Tab. 2.2, siehe Seite 13). Fünf der sechs getesteten Netze (Abb. 2.1) sind über den Fachhandel (z. B. erhältlich. Als sechstes Netz wurde ein Doppelnetz getestet (Bürgi 1983), wie es in der Schweiz zum Beispiel von der EAWAG (Eidgenössische Abb. 2.1: Standardnetze nach Apstein. Die Abbildung zeigt die getesteten Netze: O = offenes Netz, AK = Netz mit Aufsatzkegel, durch den die Öffnung des Netzes reduziert wird, SM = Netz mit Aufsatzkegel und Schließmechanismus. Der Mechanismus wird in der gewünschten Tiefe durch ein Fallgewicht ausgelöst und die Netzöffnung durch die Klappe verschlossen. Mit diesem Netztyp ist die Entnahme von Stufenfängen möglich. Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) verwendet wird (Abb. 2.2). Die beiden verbundenen Netze werden auf Ruck geschlossen wäh- Tab. 2.1: Limnologische Kenndaten der untersuchten Seen Gesamtphosphor (TP) - und Chlorophyll a (Chl a) Konzentrationen sowie Sichttiefen (ST) wurden z.t. verschieden berechnet. Bei den Rheinseen (Rohrköpfle- bis Waltershofener See) basiert TP auf Messungen während der Frühjahrszirkulation, die Chl a - Konzentrationen und ST sind Mittelwerte für den Sommer bzw. das gesamte Jahr. Die Werte für die Donau-Seen (Autobahnsee bis Illerzeller See sind Mittelwerte für das Frühjahr (TP), bzw. für das gesamte Jahr (Chl a, ST). Der Schurrsee besitzt einen Durchfluss. Daten zu den Rheinseen stammen von der LUBW. Die Daten für den Zeller See wurden dem Grünen Bericht Nr. 33 der IGKB entnommen. Die Daten für die Donau/Iller - Seen stammen aus Diplomarbeiten und Praktikumsberichten der Universität Ulm. Im Zeller See wurden überwiegend Vergleiche zwischen Geräten (Geometrie, Maschenweite), Vertikalzug und Tiefenprofil durchgeführt, auf horizontale Verteilungsunterschiede ( Patchiness ) wurde in den Donauseen geprüft. Parameter / Seen Kernsee Rohrköpflesee Waltershofener See Zellersee Schurrsee Autobahnsee Professoren Weiher Käsbohrersee Illerzeller See Position N ' ' ' ' Position E ' ' ' ' Seefläche (ha) 57 69,4 4,3? 1,7 2,3 9,6 ca. 1, ca. 1, max. Tiefe (m) 18,7 58,2 12, ,8 8,3 1, - 12, 1 mittl. Tiefe (m) 8,1 11,2 7,4? 2,6 4,5 3,8 ka ka Sichttiefe (m) 2,9 1,5 1,4 2-7,5 1,7,9 3,5 3, - 4, 2, - 4, TP (µg L -1 ) Chl a (µg L -1 ) ka 1 Kiesgewinnung nein ja nein nein nein nein nein nein ja Besonderheiten keine keine keine Rhein Einfluss keine keine Durchfluss keine keine Bearbeitungsthema Biomasse Biomasse Biomasse Geräte Patches Patches Patches Patches Patches Patches LUBW Methoden 11

12 Abb. 2.2: Das Doppelnetz Das Doppelnetz (Bürgi 1983) besteht aus zwei fest verbundenen Netzbeuteln (Netzöffnung 17, 5 cm, Netzlänge 18 cm). Es wird häufig in der Schweiz verwendet. Eine plötzliche und kurzfristige Verstärkung der Hievgeschwindigkeit (Ruck) bewirkt ein Umklappen der Netzöffnungen, beim weiteren Hieven kann das Wasser nicht mehr durch die beiden Netze strömen, sie sind verschlossen. Abb. 2.3: Die Planktonfalle Bei der Planktonfalle sind Deckel und Boden beim Fieren geöffnet. Beim Hieven schließt der Wasserdruck den Boden. Da der Boden über ein Seil mit dem Deckel verbunden ist, wird dieser aus der Magnethalterung gelöst und dann ebenfalls durch den Wasserdruck vollständig geschlossen. rend der Schließmechanismus der übrigen Netze durch ein Fallgewicht ausgelöst wird. Die zeitliche Verzögerung vom Auslösen des Fallgewichtes bis zum Verschluss des Netzes (ca. 3 sec. bei 1 m Falltiefe; Schwoerbel 1994) entfällt beim Doppelnetz, was eine eventuelle Flucht des Zooplanktons weitgehend ausschließt. Die getesteten Netze unterscheiden sich in ihren technischen Merkmalen (Tab. 2.2). Die variierenden Netzflächen ergeben sich aus Länge und Öffnung der Netze. Alle Netze wurden mit drei Maschenweiten getestet (3 µm, 55 µm, 1 µm). Die beiden Netzbeutel des Doppelnetzes waren nur in der Maschenweite 1 µm verfügbar. Die Siebfläche ist der prozentuale Anteil der offenen Netzfläche, der vom Wasser durchströmt werden kann (die Summe der Löcher). Mit abnehmender Maschenweite (Zunahme der Fäden) nimmt die Siebfläche deutlich ab, von 47 % bei einer Maschenweite von 1 µm auf 17 % bei einer Maschenweite von 3 µm. Das Verhältnis von Siebfläche zu Netzöffnung ist ein Maß für die potentielle Filtrierleistung des Netzes. Neben den Netzen wurde zu Vergleichszwecken auch 12 Methoden LUBW

13 Tab. 2.2: Technische Kenndaten der getesteten Netze Die getesteten Netze unterscheiden sich in ihrem Durchmesser und entsprechend in ihrer Öffnung. Die Netzbeutel waren unterschiedlich lang (5 cm, 1 cm, 18 cm). Die Netzflächen sind aus Länge und Öffnung der Netze berechnet. Außer beim Doppelnetz (1 µm) wurden bei allen Netzen drei Maschenweiten getestet (3 µm, 55 µm, 1 µm). Die Abkürzungen bedeuten: O: offenes Netz, K: kurzer Netzbeutel, L: langer Netzbeutel, AK: Netz mit Aufsatzkegel, SM: Netz mit Aufsatzkegel und Schließmechanismus (Abb.2.1), Doppel: Doppelnetz (Abb. 2.2). Ein SML ist also ein Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel, ein OK ist ein offenes Netz mit kurzem Netzbeutel. Parameter / Netze OK OL AKK SMK SML DOPPEL Durchmesser (cm) ,4 8,5 16,5 17,5 Länge (cm) Netzöffnung (m²),49,189,7,6,21,24 Netzfläche (ca. m²),2,8,22 -,72 - Maschenweiten (µm) 3 / 55 / 1 3 / 55 / 1 3 / 55 / 1 3 / 55 / 1 3 / 55 / 1 1 Offene Siebfläche (%) 17 / 32 / / 32 / / 32 / / 32 / / 32 / Netzfläche : Netzöffnung ca Siebfläche /. Netzöffnung,7 / 1,3 / 1,9,7 / 1,4 / 2, 5, / 1, / 15, 6, / 11, / 16, 6, / 11, / 16, 15 Schließmechanismus nein nein nein ja ja ja eine Planktonfalle ( eingesetzt (Abb. 2.3). Alle Proben wurden vom fest verankerten Boot aus während der Vegetationsperiode im Jahr 27 entnommen und sofort in einer ca. 4 % Formalin-Rohrzuckerlösung (Endkonzentration) fixiert (Haney & Hall 1973). Zur Erfassung kleinräumiger, horizontaler Unterschiede in der Planktonverteilung (Patchiness) wurden an zwei ca. 2 m entfernten Stellen in den Donau/Iller Seen (Abb. 2.4) Proben mittels vertikaler Netzzüge (Grund bis Oberfläche) genommen. An jeder der beiden Stellen wurden jeweils drei parallele Netzzüge um das Boot herum (Radius ca. 1 m) durchgeführt. Zur Erfassung großräumiger, horizontaler Unterschiede in der Planktonverteilung (Patchiness) wurde an den drei Stellen im Zeller See Proben durch Vertikal- (2 - m) und Stufenfänge (5 - m, 1-5 m, 15-1 m, 2-15 m) entnommen (Abb. 2.5) Statistik Der Variabilitätskoeffizient (V = Standardabweichung in % des Mittelwertes) ist eine Kenngröße zur Beschreibung der Variabilität innerhalb einer Messreihe. Er wurde zur Charakterisierung der Streuung der Zooplankton - Abundanzen aus parallelen Netzzügen sowie zur Abschätzung der Patchiness benutzt. Effekte verschiedener Netztypen bzw. Entnahmegeräten und Maschenweiten, von Stufen- Abb. 2.4: Die Donau / Iller Seen Die Seenkette bei Weissingen an der Donau mit Professorenweiher (1) und Schurrsee (2). Diese Seen sind ehemalige Baggerseen. Sie werden durch Grundwasser und durch Druckwasser aus der gestauten Donau gespeist. Abb. 2.5: Der Zeller See IIm Zeller See wurden Netzfänge an den drei Probestellen durchgeführt. Der Zeller See ist ein Teil des Untersees. Dieser ist über den Seerhein mit dem Obersee verbunden. Die obere Bildhälfte zeigt den als Überlinger See bezeichneten Teil des Obersees. LUBW Methoden 13

14 Tab. 2.3: Fragestellungen und Untersuchungen *Um eine Vergleichbarkeit der Resultate mit den Netzfängen zu erhalten wurde mit der Planktonfalle die Wassersäule bis zu der Tiefe von 2 m meterweise beprobt (=2 Proben à 25 Liter pro Probenstelle). In Monitoringuntersuchungen ist dieser Aufwand nicht durchführbar. Thema/Fragestellung Einfluß von Netzgeometrie und Maschenweite Fängigkeit von Netzen (Verstopfen der Netzporen) Vergleich von Netz und Schöpfer (Zooplanktonfalle) Homogenität der Verteilung 1. kleinräumige Patchiness Homogenität der Verteilung 2. großräumige Patchiness Verfahrensweise Vertikalzüge mit den in Tabelle 2.2 aufgelisteten Netzen an den drei Probestellen im Zellersee.. Vertikalzüge (2 m bis Oberfläche) und Netzzüge in vier Tiefenstufen ( - 5; 5-1, 15-1 und 15-2 m) mit den Netzen SML, SMK und Doppelnetz an den drei Probestellen im Zellersee. Netzzüge in vier Tiefenstufen ( - 5; 5-1, 15-1 und 15-2 m) mit den Netzen SML, SMK, Doppelnetz und Planktonfalle * an den drei Probestellen im Zellersee. Jeweils drei Vertikalzüge an zwei ca. 3 m entfernten Probestellen im Professoren Weiher und im Schurrsee mit den Netzen OK, OL und den Maschenweiten 55 µm und 1 µm. Vertikal- und Netzzügen (Tiefenstufen ( - 5; 5-1, 15-1 und 15-2 m) an den drei Probestellen im Zellersee mit den Netzen SML, SMK und Doppelnetz jeweils mit den Maschenweiten 3 µm, 55 µm, und 1 µm (nur für SML, SMK). bzw. Vertikalfängen wurden mittels parameterfreier Tests für verbundene Stichproben (Friedman-Test gefolgt von einem Wilcoxon-Test) bewertet. Beim Friedman-Test wurde in der Regel die Rangfolge angegeben, wobei höhere Ränge eine bessere Fängigkeit bedeuten. Eine Ausnahme machte der Vergleich verschiedener Entnahmestellen in den Donau-Iller Seen. Hier wurde ein Test für nicht verbundene Stichproben (U-Test / Mann Whitney) verwendet. Die Fängigkeit von Netzen unterschiedlicher Maschenweiten im Jahresgang wurde noch mittels Chi- Quadrat-Test geprüft. Parameterfreie Tests wurden verwendet, weil die Stichprobenzahlen relativ niedrig waren und damit keine Normalverteilung (und keine Varianzengleichheit) gegeben bzw. vorauszusetzen waren. Wenn nicht anders angegeben, ist das Signifikanzniveau p <,5. Eine allgemeine Beschreibung der statistischen Tests und ihrer Anwendung findet sich in fast jedem Lehrbuch der Statistik (z. B. Ebner 1989, Lozan & Kausch 1998). 14 Methoden LUBW

15 3. Ergebnisse 3.1. Netzgeometrie (Öffnung und Maschenweite) Die verschiedenen Netzgeometrien und Maschenweiten haben einen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis der Probenahme (Tab. 3.1, 3.2). Die Verwendung offener Netze (OK, OL) ergibt für alle taxonomischen Gruppen niedrigere Individuendichten als die Verwendung von Netzen mit Aufsatzkegel (AK) bzw. Schließmechanismus (SM). Der Wilcoxon-Test (post hoc Test zu Friedman) ergibt für Cladoceren und Copepoden Unterschiede in der Fängigkeit zwischen dem Netz OK und den übrigen Netzen. Bei den Nauplien und Rotatorien sind insbesondere die Unterschiede zwischen den Netzen SML, AKK versus OK, OL deutlich bzw. signifikant. Für unterschiedliche Maschenweiten ergeben sich überwiegend signifikante Unterschiede in den Individuendichten, allerdings sind die Ergebnisse für die verschiedenen taxonomischen Gruppen nicht einheitlich (Tab. 3.2). Maschenweiten von 1 µm und 55 µm ergeben bei Cla- Tab. 3.1: Bewertung der Fangergebnisse in Abhängigkeit von der Netzgeometrie Statistische Ergebnisse (Friedman-Test) für die Unterschiede in der Fängigkeit der getesteten Netze in Abhängigkeit von der Netzgeometrie (Netzöffnung, -länge) getrennt nach Cladoceren, Copepoden, Nauplien und Rotatorien. Verallgemeinernd lässt sich sagen, dass Netze mit hohem Rangmittel auch eine hohe Fängigkeit haben. Taxon Netztyp Rangmittel n x² df P CLADOCERA OK 1,56 9 1,7 4,31 OL 2,89 SMK 3,33 SML 3,67 AKK 3,56 COPEPODA OK 1, ,6 4,6 OL 2,61 SMK 3,6 SML 3,56 AKK 4,22 NAUPLIEN OK 1, ,8 4,2 OL 2,44 SMK 2,56 SML 4,56 AKK 4, ROTATORIA OK 1, ,5 4,14 OL 1,89 SMK 2,56 SML 4,22 AKK 3,67 Tab. 3.2: Bewertung der Fangergebnisse in Abhängigkeit von der Maschenweite Statistische Ergebnisse (Friedman-Test) für die Unterschiede in der Fängigkeit der getesteten Netze in Abhängigkeit von der Maschenweite, getrennt berechnet für Cladoceren, Copepoden, Nauplien und Rotatorien. Die Unterschiede zwischen den Maschenweiten sind hoch signifikant. Taxon Netztyp Rangmittel n x² df P CLADOCERA 1 2, ,9 2,2 55 2,4 3 1,13 COPEPODA 1 2, ,8 2,1 55 2,4 3 1, NAUPLIEN 1 1, ,53 2,1 55 3, 3 1,87 ROTATORIA 1 1, ,7 2,1 55 2,53 3 2,4 doceren und Copepoden (ohne Nauplien) höhere Individuendichten als die Maschenweite 3 µm (Abb. 3.1), d.h. große Zooplankter werden mit kleiner Maschenweite (3 µm) schlechter gefangen. Die Maschenweiten 3 µm und 55 µm ergeben bei Nauplien und Rotatorien höhere Individuendichten als die Maschenweite 1 µm, d.h. kleine Zooplankter werden erwartungsgemäß mit der großen Maschenweite (1 µm) schlechter erfasst (Abb. 3.2). Keine signifikanten Unterschiede bestehen bei den Cladoceren und Copepoden zwischen den Maschenweiten 1 µm und 55 µm und bei den Nauplien und Rädertieren zwischen den Maschenweiten 55 µm und 3 µm, d.h. die Maschenweite 55 µm kann also sowohl für den Fang großer als auch kleiner Zooplankter verwendet werden. Die Siebfläche, Netzöffnung und deren Verhältnis zueinander sind für die Fängigkeit eines Netzes von wesentlicher Bedeutung. Bei großer Maschenweite (1 µm) ist die Siebfläche groß, wodurch die Netzgeometrie (Öffnung des Netzes, Länge des Netzbeutels) eine untergeordnete Rolle spielt. Mit abnehmender Maschenweite (55 µm, 3 µm) verringert sich die Siebfläche wodurch der Effekt der Netzgeometrie deutlich zunimmt. Netze mit reduzierter Öffnung (AK, SM) erzielen höhere Abundanzen als Netze LUBW Ergebnisse 15

16 CLADOCERA COPEPODA µm OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK Ind. m µm OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK Abb. 3.1: Effekte von Netzgeometrie und Maschenweite bei Cladoceren und Copepoden Mit den verschiedenen Netzen und Maschenweiten wurden an den drei Probestellen im Zeller See am Proben entnommen (Stelle 1 = grau, Stelle 2 = rot, Stelle 3 = schwarz). Aus den Zählergebnissen wurde die Abundanz für alle Cladoceren und alle Copepoden berechnet, jeweils für die drei Maschenweiten 1 µm, 55 µm und 3 µm und die fünf getesteten Netze (OK: offenes Netz mit kurzem Netzbeutel, OL: offenes Netz mit langem Netzbeutel, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel). mit großer Öffnung (O). Die Abundanzen unterscheiden sich je nach Art und Entwicklungsstadium um den Faktor 2 bis 5. Bei Verwendung der Maschenweite 3 µm ergibt sich die höchste Variabilität (Abb. 3.3), d.h. bei dieser Maschenweite sind die Unterschiede zwischen parallelen Netzzügen am größten. Der Friedman-Test ergibt signifikante Unterschiede im Variabilitätskoeffizient für Netze verschiedener Maschenweiten (x 2 = 13.8 (2), P <.2). Der Wilcoxon-Test ergibt signifikante Unterschiede in der Fangvariabilität zwischen den mit 1 µm und 3 µm bestückten Netzen (Z = -2.85, P <.5) sowie zwischen den mit 55 µm und 3 µm bestückten Netzen (Z = -3.6, P <.3), aber keine Unterschiede in der Fangvariabilität zwischen den mit 1 µm und 55 µm bestückten Netzen (Z =.71, P =.48). 16 Ergebnisse LUBW

17 NAUPLIEN ROTATORIA µm µm OK OL SMK SML AKK OK OL SMK SML AKK µm µm OK OL SMK SML AKK OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK µm OK OL SMK SML AKK Abb. 3.2: Effekte von Netzgeometrie und Maschenweite bei Nauplien und Rotatorien Mit den verschiedenen Netzen und Maschenweiten wurden an den drei Probestellen im Zeller See am Proben entnommen (Stelle 1 = grau, Stelle 2 = rot, Stelle 3 = schwarz). Aus den Zählergebnissen wurde die Gesamtabundanz für Nauplien und Rotatorien berechnet, jeweils für die drei Maschenweiten 1 µm, 55 µm und 3 µm und die fünf getesteten Netze (OK: offenes Netz mit kurzem Netzbeutel, OL: offenes Netz mit langem Netzbeutel, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel). V (%) Clad Cop Naupl Rot ± SD Maschenweite (µm) Abb. 3.3: Variabilitätskoeffizienten und Maschenweiten Die mittlere Variabilitätskoeffizienten (± SD) wurden aus den Abundanzen für Cladoceren, Copepoden, Nauplien und Rädertiere berechnet, die sich aus den Probenahmen mit den verschiedenen Netzen und Maschenweiten ergaben. Die Mittelwerte wurden über die drei Probestellen des Zeller Sees für die Proben vom berechnet. Die Abundanz, auch Individuendichte genannt, ist eine absolute Zahl und gibt an, wie häufig ein Tier im Gewässer vorkommt. Die Dominanz ist ein relatives Maß und beschreibt den prozentualen Anteil der einzelnen Arten / Taxa an der Abundanz aller vorkommenden Arten / Taxa. LUBW Ergebnisse 17

18 Daphnia Ceriodaphnia Eudiaptomus Thermocyclops Bosmina Diaphanosoma Mesocyclops Cyclops Abb. 3.4: Dominanzverteilungen von Cladoceren Die Abbildung zeigt die Dominanzverteilung der einzelnen Cladocerenarten (Daphnia hyalina, Eubosmina cf. longispina, Ceriodaphnia pulchella, Diaphanosoma brachyurum) in Abhängigkeit von Netzgeometrie und Maschenweite. Die farbliche Kennung der prozentualen Anteile entspricht den farblichen Markierungen der Arten. Die Auswertung basiert auf der Probennahme vom im Zeller See. (Abkürzungen Netze: OK: offenes Netz mit kurzem Netzbeutel, OL: offenes Netz mit langem Netzbeutel, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel, AKK: Netz mit Aufsatzkegel und kurzem Netzbeutel). Abb. 3.5: Dominanzverteilungen von Copepoden Die Abbildung zeigt die Dominanzverteilung der einzelnen Copepodenarten (Eudiaptomus gracilis, Thermocyclops oithonoides, Mesocyclops leuckarti, Cyclops strenuus landei) in Abhängigkeit von Netzgeometrie und Maschenweite. Die farbliche Kennung der prozentualen Anteile entspricht den farblichen Markierungen der Arten. Die Auswertung basiert auf der Probennahme vom im Zeller See. (Abkürzungen Netze: OK: offenes Netz mit kurzem Netzbeutel, OL: offenes Netz mit langem Netzbeutel, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel, AKK: Netz mit Aufsatzkegel und kurzem Netzbeutel). 18 Ergebnisse LUBW

19 Ind. m -2 Rotatoria Ind. m -2 Nauplien Ind. m -2 Crustacea (ohne Nauplien) Abb. 3.7: Saisonale variierender Effekt der Maschenweiten Der Jahresgang von Rädertieren, Nauplien und Crustaceen (Summe aller Arten) zeigt den saisonal variierenden Effekt der Maschenweite (Maschenweite 1 µm = grün, Maschenweite 55 µm = rot, Maschenweite 3 µm = dunkelblau). Die Probenahme erfolgte wieder im Zeller See; mit der Maschenweite 55 µm wurden erst ab der zweiten Jahreshälfte Proben genommen. Die Skalierung der y-achse wurde an die unterschiedlichen Abundanzen angepasst Polyarthra Kellicottia Die Effekte von Netztypen und Maschenweiten auf die Dominanzen von Cladoceren und Copepoden sind gering, was sich in den niedrigen Unterschieden der prozentualen Anteile zeigt. In den mit verschiedenen Netzen und Maschenweiten gezogenen Proben sind die Cladoceren Daphnien, Bosminen und Diaphanosoma prozentual annähernd in gleichen Anteilen vertreten (Abb. 3.4). Conochilus Keratella Abb. 3.6: Dominanzverteilungen von Rädertieren Die Abbildung zeigt die Dominanzverteilung der einzelnen Rädertierarten (Polyarthra cf. remata, Conochilus cf. unicornis, Kellicottia longispina, Keratella cochlearis) in Abhängigkeit von Netzgeometrie und Maschenweite. Die farbliche Kennung der prozentualen Anteile entspricht den farblichen Markierungen der Arten. Die Auswertung basiert auf der Probennahme vom im Zeller See. (Abkürzungen Netze: OK: offenes Netz mit kurzem Netzbeutel, OL: offenes Netz mit langem Netzbeutel,, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel, AKK: Netz mit Aufsatzkegel und kurzem Netzbeutel). Bei den Copepoden dominiert Thermocyclops in allen Proben, die Gattung Cyclops ist immer am schwächsten vertreten ist (Abb. 3.5). Bei den Rädertieren zeigen sich deutliche Effekte der Maschenweite auf die Dominanzstruktur (Abb. 3.6). Bei Verwendung der Maschenweite 1 µm dominieren koloniebildende Tiere der Gattung Conochilus, gefolgt LUBW Ergebnisse 19

20 1% 8% 6% 4% 2% % Crustacea µm 55 µm 1 µm 1% 8% 6% 4% 2% % Rotatoria µm 55 µm 1 µm 1% 8% 6% 4% 2% % µm 55 µm 1 µm 1% 8% 6% 4% 2% % µm 55 µm 1 µm 1% 8% 6% 4% 2% % µm 55 µm 1 µm 1% 8% 6% 4% 2% % µm 55 µm 1 µm Mesocyclops Thermocyclops Übrige Synchaeta Cyclops Diaphanosoma Pompholyx Polyarthra Ceriodaphnia Bosmina Keratella quadrata Gastropus Daphnia Keratella cochlearis Kellicottia Conochilus Ascomorpha Asplanchna Abb. 3.8: Saisonale Dominanzunterschiede Drei aus dem Jahresgang ausgewählte Beispiele zeigen die saisonale Änderung in der Dominanz der Arten. Die Effekte der drei unterschiedlichen Maschenweiten zeigen sich bei den Crustaceen nur wenig, bei den Rädertieren sind die Effekte aber deutlich zu sehen. von große Synchaeten (S. cf. pectinata), Euchlanis dilatata und Kellicottia longispina. Bei Verwendung der Maschenweite 55 µm und 3 µm sind die kleinere Taxa (z.b. Keratella cochlearis und Polyarthra spp.) deutlich stärker vertreten. Mit dem SML (Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel) wurde der Zeller See an der Probenstelle 2 während des Jahres 27 mit den Maschenweiten 1 µm und 3 µm und ab Juli auch mit der Maschenweite 55 µm beprobt. Die saisonalen Unter- 2 Ergebnisse LUBW

21 schiede in den Abundanzen (Abb. 3.7) bestätigten die bereits erläuterten Ergebnisse. Bei den Nauplien und Rotatorien erweisen sich die kleinen Maschenweiten 55 µm und 3 µm deutlich fängiger als die Maschenweite 1 µm SML 3 µm 55 µm 1 µm Bei den Crustaceen (Summe Cladoceren und Copepoden, ohne Nauplien) erweist sich die Maschenweite 1 µm fängiger als die Maschenweite 3 µm (Fisherś exact P <.1). In der Mehrzahl der Fälle (11 von 13 Probenahmen) lieferte das SML mit der Maschenweite 1 µm höhere Abundanzen als das SML mit der Maschenweite 3 µm. Die Abundanzen unterscheiden sich maximal um den Faktor 2,5. Die Maschenweite 55 µm liefert tendenziell etwas geringere Abundanzen als die Maschenweite 1 µm, die Unterschiede sind aber nicht signifikant. Hinsichtlich des Dominanzspektrums ergeben sich für die Crustaceen (ohne Nauplien) keine Unterschiede zwischen den drei Maschenweiten (Abb. 3.8), während sich bei den Rotatorien wiederum erhebliche Unterschiede insbesondere zwischen den Maschenweiten 1 µm und 3 µm ergeben. Bei Verwendung der Maschenweite 1 µm dominieren große Arten (z.b. Synchaeta, Conochilus, Kellicottia), während kleine Arten (z.b. Keratella cochlearis, Polyarthra spp.) praktisch nicht gefangen werden. Bei Verwendung der kleinen Maschenweiten verschieben sich die Dominanzverhältnisse zu den tatsächlich aspektbestimmenden kleinen Arten K.cochlearis und Polyarthra spp., wobei das 55 µm Netz allerdings etwas höhere Anteile an Conochilus fängt als das 3 µm Netz (Abb. 3.8) Vergleich von vertikalen Netzzügen und Stufenfängen Alle Planktonpartikel, die größer als die jeweilige Maschenweite sind, werden im Netz zurückgehalten, setzen offene Poren zu und reduzieren dadurch die verfügbare Siebfläche des Netzes. Besonders in eutrophen Seen mit vielen Partikeln kann das Netz dadurch schnell verstopfen. Zur Prüfung dieses Verstopfungeffekts wurden Vertikalzüge (Netzzug von 2 m Tiefe bis zur Oberfläche (= m) und Stufenfänge verglichen, in denen der Tiefenbereich 2 - m in vier Teilbereiche (2 15 m, 15 1 m, 1-5 m, 5 m) untergliedert wurde. Verwendet wurde ein Schließnetz Cladocera Copepoda Nauplien Rotatoria Cladocera Copepoda Nauplien Rotatoria mit Aufsatzkegel und langem Netzbeutel (SML). Die aus den Vertikalzügen ermittelten Abundanzen sind niedriger als die über den identischen Tiefenbereich aufsummierten Abundanzen der einzelnen Stufenfänge (Abb. 3.9). Netze mit kleiner Maschenweite (3 µm, 55 µm) und damit geringer Siebfläche verstopfen schneller als Netze mit großer Maschenweite (1 µm) und größerer Siebfläche. Bei Netzen mit geringer Siebfläche (3 µm und 55 µm Maschenweite) ist der Verstopfungseffekt also stärker ausgeprägt. Der maximale Unterschied zwischen den Abundanzen der jeweiligen Taxa liegt ca. bei Faktor 2. Beim Schließnetz mit der Maschenweite 1 µm zeigen sich bei den Rotatorien geringe Unterschiede zwischen Vertikalzug und Stufenfang (Abb. 3.9). Cladocera Copepoda Nauplien Rotatoria Abb. 3.9: Vergleich Vertikalzug Stufenfänge mit dem SML Die aus Vertikalzug (-2m) und Stufenfängen ( - 5 m, 5-1 m, 1-15 m, 15-2 m) ermittelten Abundanzen unterscheiden sich. In der Regel sind die aus Stufenfängen ermittelten Abundanzen höher als die Abundanzen aus Vertikalzügen. Die Unterschiede variieren in Abhängigkeit von der Maschenweite. Die Proben wurden am mit dem SML (Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel) an der dritten Probenstelle im Zeller See genommen (Vertikalzüge = rot, Summe Stufenfänge = schwarz) µm Cladocera Copepoda Nauplien Rotatoria Abb. 3.1: Vergleich Vertikalzug Stufenfänge mit dem Doppelnetz Auch bei Verwendung des Doppelnetzes (Maschenweite 1 µm) ergeben sich zwischen Vertikalzug ( - 2 m) und Stufenfängen ( - 5 m, 5-1 m, 1-15 m, 15-2 m) Unterschiede in den ermittelten Abundanzen. Dargestellt sind die aus den Abundanzen beider Netze berechneten Mittelwerte. Die aus den Stufenfängen berechnete Abundanzen sind höher als die, die aus den Vertikalzügen berechnet wurden. Die Proben wurden am an der dritten Probenstelle im Zeller See genommen (Vertikalzüge = rot, Summe Stufenfänge = schwarz). LUBW Ergebnisse 21

22 Tab. 3.3: Vergleich Fangergebnisse Vertikalzug - Stufenfänge Die Ergebnisse des Wilcoxon-Test zeigen, dass die Abundanzunterschiede zwischen Vertikalzug ( - 2 m) und Stufenfängen ( - 5 m, 5-1 m, 1-15 m, 15-2 m) signifikant sind. Die Rangmittel für Vertikalzüge und Stufenfänge wurden nach dem Friedman-Test berechnet. Der Test beinhaltet die Ergebnisse für die getesteten Netze und Maschenweiten und die drei Probestellen im Zellersee. Taxon Z P Rangmittel Vertikalzug Auch beim Doppel Netz (das nur mit einer Maschenweite von 1 µm verfügbar war) sind die aus Stufenfängen ermittelten Abundanzen aller Taxa höher als die über Vertikalzüge ermittelten Abundanzen (Abb. 3.1). Auf Grundlage der verfügbaren Daten ergibt der Wilcoxon- Test für alle taxonomischen Gruppen signifikante Unterschiede (Tab. 3.3), wobei der Friedman Test immer den Stufenfängen die höheren Rangmittel zuordnet. Die aus den beiden einzelnen Netzen des Doppelnetzes berechneten Abundanzen und Dominanzen stimmen sehr gut überein. Der Wilcoxon-Test ergibt keine signifikanten Unterschiede (Vertikalfang: Z = -3.8, P =.754; Stufenfänge: Z = -1.5, P =.136) Netze vs. Schöpfer Stufenfang CLADOCERA -3,56,8 1,1 1,9 COPEPODA -3,7,3 1,5 1,95 NAUPLIEN -2,5,12 1,2 1,8 ROTATORIA -2,24,3 1,25 1,75 Um einen eventuell grundsätzlichen Fehler in der Methode Netz abzuschätzen wurden Schließnetze mit kurzem und langem Netzbeutel (SMK, SML) und das Doppelnetz mit einer Planktonfalle (siehe 2.2) verglichen. Die Planktonfalle hat ein Volumen von 25 Liter, eine Höhe von 75 cm und einen Durchmesser von 3 cm ( Sie entleert sich erst beim Auftauchen aus dem Wasser durch ein Ablaufsieb. Da auch die Planktonfalle nur mit einer Maschenweite von 1 µm zur Verfügung stand, wurden bei den Schließnetzen die Maschenweiten 55 µm und 3 µm nicht getestet. Außerdem werden nur die Ergebnisse für Crustaceen dargestellt, weil nur diese mit der Maschenweite 1 µm quantitativ gefangen werden. Netze filtrieren beim Hieven kontinuierlich, die Planktonfalle hingegen entnimmt konstruktionsbedingt aus einer 75 cm mächtigen Wasserschicht (= Länge der Planktonfalle) ein Volumen von 25 Liter. Um auch mit der Planktonfalle möglichst den Tab. 3.4: Unterschiede zwischen Probenahmegeräten Die Ergebnisse des Friedman Tests zeigen, dass die verschiedenen Probenahmegeräte (SML, SMK Doppelnetz und Planktonfalle sowohl bei Vertikalzügen (a), als auch bei Stufenfängen (b) signifikant verschiedene Ergebnisse liefern. Abkürzungen: SML: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netz, SMK: Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und kurzem Netzbeutel, Vertikalzug: -2 m, Stufenfänge -5 m, 5-1 m, 1-15 m, 15-2 m. Die Probenahme mit der Planktonfalle erfolgte meterweise, das Volumen der Falle beträgt 25 L. Gerät Rangmittel n x² P a) SML 1, ,8, SMK 1,25 DOPPELNETZ 3,58 PLANKTONFALLE 3,42 b) SML 1, 12 18,7,1 DOPPELNETZ 2,67 PLANKTONFALLE 2,33 St. 1 St. 2 St. 3 Cladocera Cladocera Cladocera Copepoda Copepoda Copepoda Abb. 3.11: Vergleich Netz (SML) Planktonfalle Die aus den Probenahmen mit dem Netz und der Planktonfalle berechneten Abundanzen unterscheiden sich an allen drei Probestellen des Zeller Sees. Mit dem SML (Netz mit Aufsatzkegel, Schließmechanismus und langem Netzbeutel) wurden Stufenfänge durchgeführt, mit der Planktonfalle (Volumen 25 L) wurde meterweise beprobt. Die Maschenweite von Netz und Planktonfalle betrug 1 µm. (Netzfang = rot, Planktonfalle = dunkelgrau). 22 Ergebnisse LUBW

23 gesamten Tiefenbereich 2 m - m abzudecken, wurde 19mal in Meterabständen beprobt (Oberkante Falle = voller Meter: m -,75 m, 1 m -1,75 m, - -, 19 m - 19,75m). Bei der Probenahme mit der Planktonfalle fehlt also eine jeweils 25 cm mächtige Wasserschicht. Dieser für Monitoring Untersuchungen unrealistisch hohe Probenaufwand wurde durchgeführt, um eine möglichst hohe Vergleichbarkeit zwischen Netzen und Falle zu erreichen. Die mit verschiedenen Probenahmegeräten ermittelten Abundanzen der Crustaceen unterscheiden sich signifikant (Tab. 3.4): Der Friedman-Test ordnet dem SMK Netz den niedrigsten, dem Doppelnetz und der Falle höhere Ränge zu. Der Wilcoxon-Test ergibt signifikante Unterschiede in der Fängigkeit zwischen den Netzen SMK, SML einerseits und Planktonfalle, Doppelnetz, andererseits (P <,3). Kein signifikanter Unterschied in der Fängigkeit besteht zwischen Planktonfalle und Doppelnetz (P =,388 bzw. P =,29). Zwischen SML und SMK sind die Unterschiede in der Fängigkeit fast signifikant (P =.6). Die Planktonfalle liefert an allen drei Probestellen des Zeller Sees höhere Abundanzen als das SML (Abb. 3.11). Die Unterschiede in der Fängigkeit zwischen beiden Probennamegeräten sind aber kleiner als Faktor Verteilung des Zooplanktons / Patchiness Eine ungleichförmige Verteilung des Zooplanktons wurde in zahlreichen Studien nachgewiesen (Siebeck 196, Jacobson & Johnson 1987, Nogrady 1988, Moen & Langeland 1989, Zánkai 1989, Patalas & Salki 1992, George & Winfield 2, Masson et al. 21, Pinel-Alloul et al. 24, Woital et al. 27, Takikawa et al. 29). Die ungleichförmige, heterogene Verteilung des Zooplanktons ist seit langem bekannt (Elster 1958) und unabhängig von der Größe des Sees. Sie kann auf aktiver Wanderung (z.b. Stich 1989) oder passiver Verdriftung (z.b. Wolf et al. 26, Rinke 29) beruhen. Setzt man die hohe sommerliche Wanderamplitude (ca. 8 m) der Daphnien im Bodensee (Stich & La m p e rt 1981) in Relation zur Größe Profes.weiher 2 1 N Seenkette Weissingen 1 Schurrsee Weissingen I Schurrsee Abb. 3.12: Heterogenität der Verteilung in Baggerseen Die Abbildung zeigt die Variabilität der Abundanz an zwei ca. 2 m entfernten Probenahme-Stellen (Stelle 1 linke Spalte; Stelle 2 rechte Spalte) im Professorenweiher und im Schurrsee am 19. Juli 27. Die Nummern 1, 2, 3 innerhalb einer Graphik repräsentieren drei verschiedene Netzzüge an derselben Stelle. Sowohl zwischen den drei Netzzügen pro Probenort, als auch zwischen den beiden Probenorten zeigen sich insbesondere für Daphnia (Professorenweiher) und Bosmina (Schurrsee) deutliche Unterschiede in den Abundanzen (Daphnia = blau, Bosmina = lila, Ceriodaphnia = cremefarben, Diaphanosoma = hellblau).. LUBW Ergebnisse 23

24 der Tiere (ca. 2 mm), dann müsste ein Mensch mit 1,8 m Körpergröße ca. 7 km wandern, zwar nur im Sommer, dafür aber täglich. Trotzdem wird oft davon ausgegangen, dass die Beprobung einer einzigen Stelle, meist der Probenstelle Tmax, ausreicht um eine für Monitoring - Untersuchungen hinreichend genaue Erfassung von Abundanz und Diversität des Zooplanktons zu gewährleisten. Diese Annahme wurde geprüft Verteilung in Kleinseen / Baggerseen Einen Vergleich von Probeserien an 2 ca. 2 m voneinander entfernten Probestellen (jeweils 3 Parallelproben pro Stelle) in Baggerseen des Iller / Donaubereichs zeigt Abbildung Der Professorenweiher zeigt eine vergleichsweise gute Übereinstimmung in den Gesamtabundanzen der beiden Probestellen. Allerdings wird bereits hier deutlich, dass die Ergebnisse zwischen den Parallelproben erheblich (bei den Daphnien um den Faktor 2) abweichen können. Der Variabilitätskoeffizient für Parallelproben und die taxonomischen Großgruppen (Cladoceren, Copepoden, Rädertiere) liegt in diesem See an Probenstelle 1 zwischen 9 und 27 % und an Probenstelle 2 zwischen 12 und 21 %. Im Schursee ergeben sich erhebliche Unterschiede zwischen den zwei Probestellen (Abb. 3.12). Insbesondere die Abundanz der Bosminen ist in diesem See an Probenstelle 2 deutlich höher als an Probenstelle 1, während die Abundanz der Daphnien an Probenstelle 2 niedriger ist als an Probenstelle 1. Der Variabilitätskoeffizient für Parallelproben und die taxonomischen Großgruppen (Cladoceren, Copepoden, Rädertiere) an Probenstelle 1 (befindet sich in Nähe des Zuflusses) liegt zwischen 41 und 62 %, an Probenstelle 2 (weiter abgelegen von Zu- und Abfluss) zwischen 9 und 36 %. Vergleicht man die Abundanzen aspektbestimmender Taxa an den beiden Probestellen in den vier beprobten Baggerseen des Iller / Donaubereichs mittels U-Test (Tab. 3.5), so ergeben sich signifikante Unterschiede zwischen den nur 2 m entfernten Probestellen für 3 der untersuchten Seen. Lediglich im Professorenweiher sind die Unterschiede zwischen den Probestellen nicht signifikant (Tab. 3.5). Tab. 3.5: Patchiness Abweichung zwischen Parallelzügen Um die Unterschiede zwischen den beiden Probestellen für die aspektbestimmenden Arten zu überprüfen wurde ein U-Test durchgeführt. Die signifikanten Ergebnisse sind fett gedruckt. See Taxon gez. Ind. Z P Professorenweiher 3.6. Verteilung im Zeller See (Bodensee Untersee) Im Zeller See unterscheiden sich die 3 Probestellen deutlich (Abb. 3.13). Der Friedman-Test ergibt hoch signifikante Unterschiede in den Abundanzen (Friedman Test: x 2 = 73,3 (2), n = 48, P <,1). Die höchsten Zooplankton Abundanzen wurden an Probenstelle 3, die niedrigsten an Probenstelle 1 gemessen. Das Rangmittel ist für Stelle 1 immer am niedrigsten, für Stelle 2 intermediär und für Stelle 3 immer am höchsten. Sowohl bei den aspektbestimmenden Cladoceren also auch bei Copepoden steigen die Abundanzen von Stelle 1 zu Stelle 3 hin an (z. T. bis zu 8fach vgl. Diaphanosoma brachyurum SML 1 µm). Deutliche Unterschiede zwischen den Stellen bestehen auch in den Abundanzen der Nauplien und Rotatorien. Daphnia 78-1,68,93 Thermocyclops 134-1,59,112 Nauplien 365-1,19,233 K. cochlearis 328 -,22,827 Polyarthra 657-1,11,268 Asplanchna 378 -,25,51 Schurrsee Bosmina 847-3,58,5 Käsbohrer See Thermo. / Mesocyclops 358-2,12,34 Nauplien ,92,4 K. cochlearis 715-1,96,5 Polyarthra 852 -,22,83 Bosmina 355-3,58,4 Ceriodaphnia 67-3,58,4 Nauplien 513 -,71,477 Illerzeller See Bosmina 118-2,52,12 Nauplien 634-2,95,4 K. cochlearis 334 1, 24 Ergebnisse LUBW