
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
Oxygen depletion and sediment respiration in ice-covered arctic lakes
Die Autor*innen untersuchten den Sauerstoffhaushalt von 4 arktischen Seen anhand von Hochfrequenzdaten und bestimmten in Inkubationsexperimenten den Stoffwechsel der Sedimente. Die volumengemittelte Sauerstoffverarmung in situ war unabhängig von Wassertemp. u. Dauer der Eisbedeckung. Die Modellierung der Sauerstoffdynamik unter Eis muss optische, biologische u. Transportprozesse berücksichtigen.
Tracer-aided ecohydrological modelling across climate, landcover, and topographical gradients in the tropics
Ein Tracer-gestütztes Ökohydrologiemodell wurde in einem tropischen Einzugsgebiet angewandt, das Ergebnisse von Klimamodellen nutzt, um räumlich-zeitliche Verteilung, Speicherung u. Transport von Wasser auf größeren räumlichen Ebenen abzuschätzen. Dies war die Grundlage für die Prognose von Klima- und Vegetationsveränderungen u. den Auswirkungen auf hydrologische u. biogeochemische Kreisläufe.
Integrated ecohydrological hydrometric and stable water isotope data of a drought-sensitive mixed land use lowland catchment
Die Autor*innen bieten freien Zugang zu einem einzigartigen ökohydrologischen und wasserstabilen Isotopendatensatz aus verschiedenen Landschaftskompartimenten, die während der extremen Dürre von 2018 auf mehreren räumlichen Skalen von Tieflandoberläufen erhoben wurden. Dieser Datensatz ermöglicht die Unterscheidung zwischen "blauen" und "grünen" Wasserflüssen.
Multispecies collective waving behaviour in fish
Anhand von artgemischten Gruppen lässt sich die Entwicklung des kollektiven Verhaltens untersuchen. Die Studie präsentiert Daten über artengemischte Fischschwärme, die kollektive Tauchgänge durchführen. Die dämpfende Wirkung von weniger reaktionsfreudigen Gambusia auf das Tauchverhalten von Mollys kann starke evolutionäre Auswirkungen auf das gesamte kollektive Verhalten haben.
Anaerobic duration predicts biogeochemical consequences of oxygen depletion in lakes
Die Autor*innen entwickelten eine einfache Methode, um die Folgen von Sauerstoffmangel auf Prozesse im Tiefenwasser von Seen abzuschätzen. Sie nutzen hochaufgelöste Monitoringdaten, um die räumlich-zeitliche Ausdehnung der Anoxie anhand weniger Messungen u. der Bathymetrie des Sees zu modellieren. So lassen sich die ökologischen Folgen einer zunehmenden Anoxie in Seen besser vorhersagen.