
Aquatische Ökosysteme werden als „komplex“ bezeichnet, wenn sie eine Netzwerk-Struktur aufweisen und in ihnen häufig nichtlineare Prozesse auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen ablaufen. Zu nichtlinearen Reaktionen kann es beispielsweise durch Störungen kommen, die einen sogenannten Regimewechsel auslösen, etwa langanhaltende Trockenheit. Wichtige Bestimmungsfaktoren komplexer aquatischer Ökosysteme sind die Landschaftsstruktur, in der sich die Gewässer befinden, und die Konnektivität, also die Verbindung der Gewässer untereinander auf verschiedenen Ebenen: Dazu gehören die Flüsse von Wasser, Energie, Informationen, Nähr- und Schadstoffen sowie die Ausbreitung von Organismen. Diese Prozesse bestimmen die Struktur und Dynamik der Ökosysteme und werden über die Zeit durch externe Faktoren wie Landnutzung und Klimawandel verändert.
Im Programmbereich „Dimensionen der Komplexität aquatischer Systeme“ will das IGB ein besseres Verständnis der Dynamik und Funktionsweise aquatischer Systeme und der Lebewesen darin erreichen. Dabei geht es uns auch um deren räumliche und zeitliche Skalierung. Ein wichtiger Schwerpunkt liegt auf den Schnittstellen und Wechselwirkungen zwischen terrestrischen und aquatischen Lebensräumen, zwischen Sediment und Wassersäule, zwischen Wasser und Luft sowie zwischen und innerhalb von Organismen.
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Ausgewählte Publikationen
Environmental Science & Technology - XX(2023)XX, XX
Predicting PFAS and Hydrophilic Trace Organic Contaminant Transport in Black Carbon-Amended Engineered Media Filters for Improved Stormwater Runoff Treatment
Hydrophile organische Schadstoffe und Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) lassen sich nur schwer aus Niederschlagsabfluss entfernen. Es wurde ein Schadstofftransportmodell validiert, um die Entfernung von Schadstoffen in Filteranlagen für die Niederschlagswasserbehandlung besser abzuschätzen.
Attenuation of trace organic compounds along hyporheic flow paths in a lowland sandbed stream
Weil die hyporheische Zone bereits in cm-Skalen sehr heterogen sein kann, wurde ein experimenteller Aufbau entwickelt, mit dem man einen kurzen flachen hyporheischen Fließpfad vorgeben und Porenwasser beproben kann. So konnten die Autor*innen den Rückhalt von 18 verschiedenen organischen Spurenstoffen untersuchen, wobei ein Großteil innerhalb der kurzen oxischen Abschnitte zurückgehalten wurde.
Synoptic water isotope surveys to understand the hydrology of large intensively managed catchments
Mithilfe saisonaler, großflächiger synoptischer Probenahmen von stabilen Wasserisotopen und Tritium entlang der Spree konnten Wasserkreislauf, -speicherung und -verluste bewertet werden. Die Spree ist stark reguliert durch diverse Faktoren und aufgrund hoher Evapotranspirationsverluste empfindlich gegenüber Trockenheit. Solches Wissen ist wichtig, um Wasserbewirtschaftungsstrategien anzupassen.
Quantifying changes and trends of NO3 concentrations and concentration-discharge relationships in a complex, heavily managed, drought-sensitive river system
Entlang der Spree wurden die Nitrat-Stickstoff-Konz. und der Konzentrations-Abfluss untersucht, wobei eine erhebliche Heterogenität beider Variablen festgestellt wurde. Die flussaufwärts gelegenen Abschnitte und die Wintersaison wiesen die stärkste Verschmutzung auf. Konzentrationen und Relationen werden wahrscheinlich auch stark auf künftige Dürreperioden reagieren.
Particle-associated organic contaminant and cytotoxicity transport in a river during storm events
Diese Studie untersuchte Mobilisierung u. Transport von partikelassoziierten organischen Schadstoffen u. deren Zytotoxizität in einem Fluss während Regen. Die in zellbasierten Bioassays ermittelte Zytotoxizität korrelierte linear mit der Gesamtkonzentration an Schwebstoffen, was zeigt, dass partikelassoziierte Schadstoffgemische die Wasserqualität von Flüssen bei Regen stark beeinflussen können.