Aquatische Ökosysteme sind von Natur aus komplex. In ihnen laufen beständig miteinander vernetze, oft nicht lineare Prozesse auf verschiedenen räumlichen und zeitlichen Ebenen ab. Zu nicht linearen 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.
Im Programmbereich „Dimensionen der Komplexität aquatischer Systeme“ analysieren wir diese Netzwerke, um Dynamik und Verhalten aquatischer Ökosysteme und ihres terrestrischen Umfelds besser zu verstehen. Konkret geht es dabei um Flüsse von Wasser, Energie, Informationen, Nähr- und Schadstoffen sowie um den Beitrag externer Faktoren wie Landnutzung und Klimawandel. Wir nutzen Felduntersuchungen und Monitoring, Data Mining, Experimente und Modellierung. Das Langzeitmonitoring des IGB ist eine Schlüsselkomponente unseres Programmbereichs. Im Fokus unserer Forschung stehen die 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
High-Resolution Regional Atmospheric Simulation of Precipitation and Isotopes in Central America
Die Autor*innen nutzten ein isotopengestütztes Spektralmodell, um die Simulation des Niederschlags und seiner Isotopenzusammensetzung über Costa Rica zu verbessern und so die Eignung von Ergebnissen aus Atmosphärenmodellen als Eingabedaten für ökohydrologische Modelle zu bewerten.
Tracing the occurrence and spatial drivers of organic contaminants in urban ponds along urbanization gradients
Die Studie stellt einen Multi-Tracer Ansatz vor, um die Auswirkungen von Urbanisierung auf die Verschmutzung von Teichen auf Stadtebene zu untersuchen. Daten zu organischen Spurenstoffen, städtischer Hydrologie und Urbanisierungsindikatoren wurden miteinander verknüpft. In Berlin wiesen Teiche viele gelöste organische Spurenstoffe auf. Der Wasserzufluss erwies sich dabei als bedeutenderer Faktor.
Exploring impacts of forest management strategies on water partitioning in a drought-sensitive catchment using a tracer-aided ecohydrological framework
Die Autor*innen entwickelten ein tracergestütztes Rahmenkonzept für die Bewirtschaftung von Wäldern unter Verwendung eines ökohydrologischen Modells. Dies sollte die vegetations- und strukturbedingten Einflussfaktoren auf die langfristige Wasserverteilung herausfiltern. Die Evapotranspiration war unter Nadelbäumen am höchsten. Die größte Grundwasserneubildung wurde in Agroforstsystemen beobachtet.
Prediction of Hydroclimatic Anomalies Using a New Isotope Precipitation Index
Das Team nutzte stabile Wasserisotope, um die Herkunft von Niederschlägen nachzuvollziehen, und entwickelte einen isotopenbasierten Evaporation and Moisture Recycling Index (iEMI). Der iEMI kann anomale Trockenperioden identifizieren und verknüpft verdunstungsbedingte Niederschläge mit Dürre in Europa, Afrika und Australien. Er kann zu einem verbesserten Dürre- und Wassermanagement beitragen.
Effects of temporary streamflow interruption on hyporheic oxygen dynamics
Die Studie zeigt, wie wichtig es ist, kurzfristige Durchflussunterbrechungen in Flussbewirtschaftungsstrategien zu berücksichtigen: Sie führten an der Erpe zu einem Rückgang der tägl. Schwankungsamplitude des Sauerstoffgehalts im Oberflächen- und im Porenwasser. Darüber hinaus kam es nach der Wiederbefeuchtung zu einer Stoffwechselverschiebung.