Vortragsinhalt Deutsch Jahrestagung der DGL in Dresden September 2025
Arbeitsmittel in der Planktologie und der Austausch darüber
Albert Keim, Anglerverein Karlsruhe e. V., Herweghstraße 3, 76187 Karlsruhe, E-Mail: info@anglerverein-karlsruhe.de
Schlüsselwörter: Zooplankton, Werkzeuge zur Probenahme, Bestimmtheitsmaß
Einführung
Die Größeneffizienzhypothese von Brooks & Dodson (1965) besagt, dass die Prädation durch Planktivoren bei pflanzenfressendem Zooplankton größenselektiv ist, während bei geringem Prädationsdruck große Daphnien dominieren. Peters (1992) fand heraus, dass Zooplankton auch von Phosphor als Nährstoff abhängig ist. Laborstudien von Hessen (1992), Elser et al. (2001) und Plath & Boersma (2001) unterstützen Phosphor als bestimmende Variable für das Wachstum von Daphnien. Nährstoffe und Planktivoren wirken auf Zooplankton und ihre gegensätzlichen Wirkungen sind schwierig zu bewerten. Für ein besseres Verständnis und eine bessere Bewertung des Zooplanktons in einem See ist ein Vergleich der zur Probenentnahme verwendeten Werkzeuge angezeigt.
Korrelation der Zooplanktonbiomasse mit Phosphor
Seit 1984 korrelieren Forscher in Nordamerika die Zooplanktonbiomasse mit dem Gesamtphosphor für Regressionsanalysen. Die durch vertikales Zugnetz ermittelten Determinationskoeffizienten, Bestimmtheitsmaß R2 variierten zwischen 0,63 und 0,77 (Hanson & Peters 1984, Yan 1985, Kamarainen et al. 2008, Havens & Beaver 2011). Pace (1986) verwendete eine Pumpe zur Probenentnahme von Zooplankton und berechnete einen R2 von 0,86. In Deutschland verwendete Keim (2022) ebenfalls eine Pumpe und erreichte einen R2 von 0,83. Siehe Tabelle 1. Ich gehe davon aus, dass ein R2 von 0,72 bedeutet, dass die Zooplanktonbiomasse zu 72 % vom Gesamtphosphor abhängt. Was ist mit den anderen 28 %? Möglicherweise gibt es zusätzliche Determinanten wie Tiefe und pH-Wert. Es gibt jedoch wenig Forschung dazu. Die Frage ist, wie viel der Variation auf die unterschiedlichen Werkzeuge zurückzuführen ist. Vergleiche verschiedener Werkzeuge zur Zooplanktonprobennahme in Binnengewässern, wie sie von Kofoid (1896 a,b), Robert (1922) und Elster (1958) durchgeführt wurden, sind selten. Es besteht ein großer Verbesserungsbedarf.
Eine chronologische Abfolge der Verbesserungen bei der Ausrüstung zur Probenahme von Zooplankton.
In den Ozeanen wurden zahlreiche Vergleichsstudien mit unterschiedlichen Netz- und Pumpenkonstruktionen durchgeführt, um Ichthyoplankton und Krustentierplankton zu untersuchen (Wiborg 1948, Barnes 1949, Aron 1958, Smith et al. 1968, Miller & Judkins 1981, Taggart & Leggett 1984, Dixon & Robertson 1986, Møhlenberg 1987, Nayar et al. 2002, Riccardi 2010).
Eine Person berechnet, wie viel Wasser durch die Maschen eines Netzes fließen kann (Hensen 1887). Die zweite Person zeigt, dass ein Netz schnell verstopft (Kofoid 1897).
Die dritte ermittelt die Selektivität der Organismen beim Pumpen (Robert (1922).
Die vierte misst das Pumpvolumen, indem sie pro Zeiteinheit einen Behälter füllt (Barnes (1949).
Die fünfte setzt einen ausreichenden Durchmesser des Saugschlauchs voraus (Elster 1958). Die sechste platziert einen Durchflussmesser in der Netzöffnung (Aron 1958).
Die siebte verwendet zum Vergleich konische, zylindrische und zylindrisch-konische Netze (Smith et al. 1968).
Die achte berechnet die Durchflussrate des angesaugten Wassers und vergleicht diese mit der Fluchtgeschwindigkeit der Planktonorganismen (Singarajah 1969).
Die neunte macht auf die Reibung aufmerksam, die im Schlauch auf der Rolle wirkt (Miller & Judkin 1981).
Die zehnte teilt den Saugschlauch in Stücke, um diese Reibung zu vermeiden (Powlik et al. 1991).
Die elfte blickt zurück und zählt, wie viele der Planktologen einen Durchflussmesser besitzen in der Netzöffnung (McQueen und Yan 1993)
Die zwölfte entfernt die Leinen aus der Netzöffnung, da sie störendes Rauschen verursachen (Ohman & Smith 1995).
Die dreizehnte verwendet ein Durchflussmesser innerhalb und außerhalb der Netzöffnung, um die Effizienz des Netzzugs zu kontrollieren (Sameoto 2013).
Bewertungen der Werkzeugleistung
Gibbons & Frazer (1937) und Lenz (1972) bewerteten das Fangen mit Zugnetzen und Pumpen und diese Autoren kamen zu dem Schluss, dass das Zugnetz für Organismen mit geringer Dichte verwendet werden kann, während Pumpen für Organismen mit hoher Dichte besser geeignet sind. Organismen mit geringer Dichte sind beispielsweise Eier und Larven von pelagischen Fischen im offenen Meer bei Maschenweiten von 300 μ und mehr, während Wasserflöhe, Ruderfußkrebse und Rädertierchen als Organismen mit hoher Dichte in Küsten- und Binnengewässern gelten und mit Maschenweiten zwischen 35 und 150 μ gefangen werden. Darüber hinaus sind unterschiedliche Maschenweiten selektiv für Zooplanktonorganismen.
Es gibt Unterschiede. Vertikale Zugnetze leiden unter Verstopfungen. Eine Pumpe ermöglicht tangentiale Strömung und vermeidet Verstopfungen und erlaubt die genaue Messung des gefilterten Volumens. Es stehen leistungsstarke Pumpen zur Verfügung, welche die Flucht der Plankter überwinden. Handwerkliches Geschick ist Voraussetzung für den Umgang mit Schläuchen, Rohren, Seil, Netz und Pumpe.
Ein Blick auf die Meere. Ende des 19. Jahrhunderts begann der Norweger J. Hjort, die Fischbestände im Nordatlantik und angrenzenden Meeren wissenschaftlich zu untersuchen. Seitdem gibt es eine grenzüberschreitende wissenschaftliche Untersuchung der marinen Fischbestände (Scheiber 1997). Fischereibiologen aus verschiedenen Ländern treffen sich, um ihre Otolithen zu betrachten und sie auszuwerten, um das Alter und das Wachstum der Fische zu bestimmen. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für Verhandlungen über Fangquoten. Es entsteht ein positiver Wettbewerb um verwertbare Ergebnisse. Sie betrachten gemeinsam die Otolithen, reisen gemeinsam auf einem Schiff, um Ichthyoplankton zu beproben, und sie veröffentlichen gemeinsam die Ergebnisse. Ein Beispiel für eine solche Zusammenarbeit ist der Workshop zum Vergleich und zur Bewertung von Methoden zur Probenentnahme und Bestimmung der Zooplanktonverteilung und -biomasse im norwegischen Storfjorden, an dem 38 wissenschaftliche Mitarbeiter aus 8 Ländern teilnahmen (Skjoldal et al. 2013). Heute ist die Meeresfischerei weitgehend eine Industrie. Es wird viel Aufwand betrieben, um grenzüberschreitend zusammenzuarbeiten und Informationen auszutauschen, um den maximal möglichen Ertrag zu bestimmen. Die Qualität dieser Arbeit wird durch den Vergleich der Vorhersage mit dem später eingetretenen Zustand beurteilt. Die Fischereiliche Ozeanographie umfasst Fische , Ichthyoplankton sowie Temperatur- und Salzgehaltsmessungen. Die natürlichen Ressourcen der stehenden Binnengewässer haben andere Probleme. Es gibt einen hohen Anteil an Freizeitfischerei. In den neu geschaffenen künstlichen Seen wird regelmäßig Fischbesatz, einschließlich Planktivoren, durchgeführt. Bislang wurden solche Fischbestände und Fischbesätze nicht auf ihre Auswirkungen auf die Wasserqualität untersucht.
Zooplanktonuntersuchungen sind aufgrund der Größenauswahl durch Planktivoren ein unverzichtbarer Bestandteil der Bewertung. Keim (2022) zeigte, dass die Dichte von Planktivoren einen Einfluss auf das Verhältnis von insgesamt gelöstem Phosphor (TDP) zu Gesamtphosphor (TP) hat. Für eine vollständige Bewertung eines stehenden Gewässers sollten Daten aus der Fischerei, Zooplankton und Phosphorkonzentrationen verarbeitet werden. Zooplanktonstudien sind ein unverzichtbarer Bestandteil der Bewertung. Der Workshop in Storfjorden, Norwegen, erstreckte sich über eine Entfernung von 5 Seemeilen. Die meisten unserer Binnengewässer im Oberrheintal sind klein, <100 ha groß und für solche Geräte wie in Storfjorden ungeeignet. Häufig stehen kleine Boote mit einer Länge von 5 m zur Verfügung, bei denen eine Pumpe und ein Meter lange Schläuche verwendet werden können. Ein konisches Netz für den vertikalen Zug ist mit Verstopfungen behaftet, die nicht kontrolliert werden können und eine hohe Dispersion verursachen, die eine genaue Probenentnahme verhindert.
Als die Unterdruckfiltration in Laboren für aquatische Ökologie eingeführt wurde, hat niemand darauf geachtet, was mit lebenden Zellen passiert. Meeresbiologen waren die ersten, die auf Unregelmäßigkeiten bei der Messung der Primärproduktion nach der Filtration hinwiesen (Arthur & Rigler 1967). Kiene & Slezak (2006) verglichen die Filtration durch Vakuum und durch Schwerkraft und führten Leckagen ins Filtrat auf das Austrocknen der Filtermembran und Druckänderungen zurück. Während der Monitoring des Buchtzigsees wurde das Zooplankton mit einer Pumpe beprobt und Wasserproben im Labor durch Schwerkraft gefiltert. Es war möglich, den Gesamtphosphor mit der Cladoceren-Biomasse und das TDP/TP-Verhältnis mit dem Rotaugenbesatz des Vorjahres zu korrelieren (Keim 2022). Eine weitere Auswertung zeigt die Korrelation des Gesamtphosphors mit dem TDP/TP-Verhältnis (Abb. 1 und 2). Eine direkte Abhängigkeit der Phosphorkonzentrationen vom Rotaugenbesatz ist nicht erkennbar. Inwieweit kann das TDP/TP-Verhältnis in zukünftigen Forschungen genutzt werden? Durch die Arbeit mit artefaktarmen Geräten können neue Erkenntnisse über die Materialveränderungen in einem See möglich sein.
Die Natur ist eine Einheit.
Es ist ein Irrtum, Nutzung und Schutz zu trennen, wie es bei unterschiedlichen Verwaltungen für Naturschutz und Fischerei der Fall ist. Es besteht die Notwendigkeit, die natürlichen Ressourcen, insbesondere Nährstoffkonzentrationen, Plankton und Fische, aus einer Hand zu bearbeiten.
Die vorgestellten Daten entstanden im Rahmen der Überwachung des Buchtzigsees von 1993 bis 2005 und des Wilhelmswörthweihers von 1996 bis 1997. Ich danke Jürgen König, Bäderverwaltung Ettlingen, und Werner Kremer, ASV Sandhofen, für die Untersuchungsaufträge und die Genehmigung zur Veröffentlichung der Daten.
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