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
Mixtures of organic micropollutants exacerbated in vitro neurotoxicity of prymnesins and contributed to aquatic toxicity during a toxic algal bloom
In dieser Studie wurde untersucht, wie organische Mikroverunreinigungen und die Algentoxine Prymnesine als Mischungen in Wasserextrakten aus der Oder interagieren, und zwar anhand neurotoxischer Wirkungen auf menschliche Nervenzellen in vitro. Prymnesine dominieren die neurotoxische Wirkung, aber viele der nachgewiesenen organischen Mikroverunreinigungen verstärken deren tödliche Wirkung.
Persulfate activation by biochar and iron: Effect of chloride on formation of reactive species and transformation of N,N-diethyl-m-toluamide (DEET)
In der Studie wurde die Bildung reaktiver Spezies während der Aktivierung des chemischen Oxidationsmittels Persulfat mit Pflanzenkohle u. Eisen zur Entfernung organischer Schadstoffe untersucht. Das Vorhandensein von organischem Material u. Chlorid bewirkte eine Veränderung der gebildeten reaktiven Spezies, was unterstreicht, dass die Wassermatrix als kritischer Faktor berücksichtigt werden muss.
Unveiling nitrate origins in semiarid aquifers: A comparative analysis of Bayesian isotope mixing models using nitrate and boron isotopes and a Positive Matrix Factorization model
Die Autor*innen ermittelten die wichtigsten Quellen der Nitratverschmutzung und der biogeochemischen Umwandlungen in der semiariden Region des Meoqui-Delicias-Grundwasserleiters in Mexiko, wo der unkontrollierte Einsatz von chemischem Dünger und Gülle zu einem Nährstoffeintrag führt, der die Grundwasserqualität verschlechtert. Dies bietet eine Evidenzbasis zum Schutz der Trinkwasserqualität.
Linking terrestrial biogeochemical processes and water ages to catchment water quality: A new Damköhler analysis based on coupled modeling of isotope tracers and nitrate dynamics
Die Nitratdynamik im Einzugsgebiet ist ein komplexes Zusammenspiel aus hydrologischem Transport u. biogeochemischen Umsetzungen. Die gekoppelte Modellierung von Isotopentracern u. Nitratdynamik zeigte, dass Ackerflächen im Hochland bei Trockenheit ein Verschmutzungsrisiko darstellen, während flussnahes Tiefland ein Hotspot der Nährstoffumsetzung u. widerstandsfähiger gegenüber Trockenheit ist.
Temperatures and hypolimnetic oxygen in German lakes: Observations, future trends and adaptation potential
Eine Untersuchung der Sauerstoff- und Temperaturtrends in 46 deutschen Seen ergab, dass die Temperaturen vor allem an der Oberfläche, nicht aber im Tiefenwasser angestiegen sind. Dies führte zu stärkerer Schichtung und geringeren Sauerstoffkonzentrationen. Szenarien zeigten, dass diese Folgen des Klimawandels auf den Sauerstoffgehalt durch Nährstoffreduktion kompensiert werden könnten.