@phdthesis{Wilhelm2007,
  author    = {Wilhelm, Susann},
  title     = {Climate induced impacts on lake functioning in summer},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-14599},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2007},
  abstract  = {Es gibt bereits viele Hinweise daf{\"u}r, dass Seen sehr sensibel auf die anthropogen verursachte Klimaerw{\"a}rmung reagiert haben. Bis jetzt haben sich die Studien der Klimafolgenforschung haupts{\"a}chlichst auf die Auswirkungen der Erw{\"a}rmung im Winter und Fr{\"u}hling konzentriert. {\"U}ber den Einfluss der Klimaerw{\"a}rmung auf Seen in den gem{\"a}ßigten Breiten im Sommer ist weniger bekannt. In der vorliegenden Doktorarbeit habe ich einige Faktoren, welche die Reaktion von Seen auf die Erw{\"a}rmung im Sommer vermutlich stark mitbestimmt haben, untersucht. Der Schwerpunkt lag dabei auf klimatisch induzierten Auswirkungen auf die thermische Charakteristik und die Ph{\"a}nologie und Abundanz des Planktons eines flachen und polymiktischen Sees (M{\"u}ggelsee, Berlin). Zuerst wurde der Einfluss der Klimaerw{\"a}rmung auf die Ph{\"a}nologie und Abundanz des Planktons in verschiedenen Jahreszeiten untersucht. Das schnellwachsende Phyto- und Zooplankton (Daphnia) im Fr{\"u}hjahr hat sich vorwiegend synchron vorverschoben, wohingegen Ver{\"a}nderungen des Sommerzooplanktons deutlich artspezifisch und nicht synchron waren. Die Ph{\"a}nologie oder Abundanz einiger Sommercopepoden hat sich entsprechend der individuellen thermischen Anforderungen innerhalb bestimmter Entwicklungsstufen, wie zum Beispiel der Emergenz von der Diapause im Fr{\"u}hling, ver{\"a}ndert. Die Studie unterstreicht, dass nicht nur der Grad der Erw{\"a}rmung, sondern auch dessen Zeitpunkt innerhalb des Jahres von großer {\"o}kologischer Bedeutung ist. Um die Auswirkungen des Klimawandels auf die thermischen Eigenschaften des Sees zu erforschen, habe ich die Langzeitentwicklung der t{\"a}glichen epilimnischen Temperaturextrema w{\"a}hrend des Sommers untersucht. Durch diese Studie wurde zum ersten Mal f{\"u}r Seen gezeigt, dass die t{\"a}glichen epilimnischen Minima (Nacht) st{\"a}rker angestiegen sind als die Maxima (Tag), wodurch sich der t{\"a}gliche epilimnische Temperaturbereich deutlich verringert hat. Diese Tag-Nacht-Asymmetrie in der epilimnischen Temperatur wurde durch eine erh{\"o}hte Emission von Langwellenstrahlung aus der Atmosph{\"a}re w{\"a}hrend der Nacht verursacht. Dies unterstreicht, dass nicht nur Erh{\"o}hungen der Lufttemperatur, sondern auch {\"A}nderungen anderer meteorologischer Variablen wie der Windgeschwindigkeit, der Luftfeuchte und der Bew{\"o}lkung eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Seetemperatur im Hinblick auf weitere Klimaver{\"a}nderungen spielen werden. Zudem wurde eine Kurzzeitanalyse zum Schichtungsverhalten des polymiktischen Sees durchgef{\"u}hrt, um die H{\"a}ufigkeit und Dauer von Schichtungsereignissen und deren Einfluss auf den gel{\"o}sten Sauerstoff, die gel{\"o}sten N{\"a}hrstoffe und das Phytoplankton zu untersuchen. Selbst w{\"a}hrend der l{\"a}ngsten Schichtungsereignisse (Hitzewellen 2003 und 2006) unterschieden sich die Auswirkungen auf den See von denen, welche in flachen dimiktischen Seen w{\"a}hrend der kontinuierlichen Sommerschichtung auftreten. Die hypolimnische Temperatur war h{\"o}her, was die Sauerstoffzehrung und die Akkumulation von gel{\"o}sten N{\"a}hrstoffen beg{\"u}nstigt hat. Die thermische Schichtung wird in Zukunft sehr wahrscheinlich zunehmen. Dies l{\"a}sst darauf schließen, dass polymiktische Seen sehr anf{\"a}llig gegen{\"u}ber {\"A}nderungen im Hinblick auf projizierte Klimaver{\"a}nderungen sein werden. Abschließend wurde eine Studie {\"u}ber Lang- und Kurzzeitver{\"a}nderungen in der Entwicklung der planktischen Larven der Muschel Dreissena polymorpha durchgef{\"u}hrt, um den Einfluss der Ver{\"a}nderungen im thermischen und trophischen Regime des Sees zu analysieren. Die Klimaerw{\"a}rmung und die Verringerung in der externen N{\"a}hrstofffracht haben die Abundanz der Larven stark beeinflusst indem sie jeweils auf bestimmte Entwicklungsphasen dieser Art w{\"a}hrend der warmen Jahreszeiten gewirkt haben. Der Anstieg in der Abundanz und der L{\"a}nge der Larven stand im Zusammenhang mit dem R{\"u}ckgang der N{\"a}hrstofffracht und der Ver{\"a}nderung der Phytoplanktonzusammensetzung. Die Hitzewellen in den Jahren 2003 und 2006 haben diesen positiven Effekt auf die Larvenabundanz jedoch durch ung{\"u}nstige Sauerstoffkonzentrationen w{\"a}hrend der sehr langen Schichtung aufgehoben. Die Klimaerw{\"a}rmung kann demzufolge entgegenwirkende Effekte in produktiven flachen Seen, in welchen die externe N{\"a}hrstofffracht reduziert wurde, ausl{\"o}sen. Aus diesen Ergebnissen schließe ich, dass nicht nur die Art des Klimawandels und damit der Zeitpunkt der Erw{\"a}rmung und das Auftreten von Extremen wie Hitzewellen, sondern auch standortspezifische Bedingungen wie Schichtungsverhalten und Trophiegrad entscheidende Faktoren sind, welche die Auswirkungen der Klimaerw{\"a}rmung auf interne Seeprozesse im Sommer bestimmen. Somit sollte sich die weiterf{\"u}hrende Klimafolgenforschung f{\"u}r Seen darauf konzentrieren, wie verschiedene Seetypen auf die komplexen Umweltver{\"a}nderungen im Sommer reagieren, damit ein umfassenderes Verst{\"a}ndnis {\"u}ber den Einfluss von anthropogen verursachten Ver{\"a}nderungen auf Seen der gem{\"a}ßigten Breiten erreicht wird.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Pusch2012,
  author    = {Pusch, Martin},
  title     = {Horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t in Fließgew{\"a}ssern und Seen : {\"o}kologische Funktionen und anthropogene {\"U}berformung},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-63713},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2012},
  abstract  = {Gew{\"a}sser werden traditionellerweise als abgeschlossene {\"O}kosysteme gesehen, und insbeson¬dere das Zirkulieren von Wasser und N{\"a}hrstoffen im Pelagial von Seen wird als Beispiel daf{\"u}r angef{\"u}hrt. Allerdings wurden in der j{\"u}ngeren Vergangenheit wichtige Verkn{\"u}pfungen des Freiwasserk{\"o}rpers von Gew{\"a}ssern aufgezeigt, die einerseits mit dem Benthal und andererseits mit dem Litoral, der terrestrischen Uferzone und ihrem Einzugsgebiet bestehen. Dadurch hat in den vergangen Jahren die horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t der Gew{\"a}sser{\"o}kosysteme erh{\"o}htes wissenschaftliches Interesse auf sich gezogen, und damit auch die {\"o}kologischen Funktionen des Gew{\"a}ssergrunds (Benthal) und der Uferzonen (Litoral). Aus der neu beschriebenen Konnektivit{\"a}t innerhalb und zwischen diesen Lebensr{\"a}umen ergeben sich weitreichende Konsequenzen f{\"u}r unser Bild von der Funktionalit{\"a}t der Gew{\"a}sser. In der vorliegenden Habilitationsschrift wird am Beispiel von Fließgew{\"a}ssern und Seen des nordostdeutschen Flachlandes eine Reihe von internen und externen funktionalen Verkn{\"u}pfungen in den horizontalen und vertikalen r{\"a}umlichen Dimensionen aufgezeigt. Die zugrunde liegenden Untersuchungen umfassten zumeist sowohl abiotische als auch biologische Variablen, und umfassten thematisch, methodisch und hinsichtlich der Untersuchungsgew{\"a}sser ein breites Spektrum. Dabei wurden in Labor- und Feldexperimenten sowie durch quantitative Feldmes¬sungen {\"o}kologischer Schl{\"u}sselprozesse wie N{\"a}hrstoffretention, Kohlenstoffumsatz, extrazellu¬l{\"a}re Enzymaktivit{\"a}t und Ressourcenweitergabe in Nahrungsnetzen (mittels Stabilisotopen¬methode) untersucht. In Bezug auf Fließgew{\"a}sser wurden dadurch wesentliche Erkenntnisse hinsichtlich der Wirkung einer durch Konnekticit{\"a}t gepr{\"a}gten Hydromorphologie auf die die aquatische Biodiversit{\"a}t und die benthisch-pelagische Kopplung erbracht, die wiederum einen Schl{\"u}sselprozess darstellt f{\"u}r die Retention von in der fließenden Welle transportierten Stoffen, und damit letztlich f{\"u}r die Produktivit{\"a}t eines Flussabschnitts. Das Litoral von Seen wurde in Mitteleuropa jahrzehntelang kaum untersucht, so dass die durchgef{\"u}hrten Untersuchungen zur Gemeinschaftsstruktur, Habitatpr{\"a}ferenzen und Nahrungs¬netzverkn{\"u}pfungen des eulitoralen Makrozoobenthos grundlegend neue Erkenntnisse erbrach¬ten, die auch unmittelbar in Ans{\"a}tze zur {\"o}kologischen Bewertung von Seeufern gem{\"a}ß EG-Wasserrahmenrichtlinie eingehen. Es konnte somit gezeigt werden, dass die Intensit{\"a}t sowohl die internen als auch der externen {\"o}kologischen Konnektivit{\"a}t durch die Hydrologie und Morphologie der Gew{\"a}sser sowie durch die Verf{\"u}gbarkeit von N{\"a}hrstoffen wesentlich beeinflusst wird, die auf diese Weise vielfach die {\"o}kologische Funktionalit{\"a}t der Gew{\"a}sser pr{\"a}gen. Dabei tr{\"a}gt die vertikale oder horizontale Konnektivit{\"a}t zur Stabilisierung der beteiligten {\"O}kosysteme bei, indem sie den Austausch erm{\"o}glicht von Pflanzenn{\"a}hrstoffen, von Biomasse sowie von migrierenden Organismen, wodurch Phasen des Ressourcenmangels {\"u}berbr{\"u}ckt werden. Diese Ergebnisse k{\"o}nnen im Rahmen der Bewirtschaftung von Gew{\"a}ssern dahingehend genutzt werden, dass die Gew{\"a}hrleistung horizontaler und vertikaler Konnektivit{\"a}t in der Regel mit r{\"a}umlich komplexeren, diverseren, zeitlich und strukturell resilienteren sowie leistungsf{\"a}hi¬geren {\"O}kosystemen einhergeht, die somit intensiver und sicherer nachhaltig genutzt werden k{\"o}nnen. Die Nutzung einer kleinen Auswahl von {\"O}kosystemleistungen der Fl{\"u}sse und Seen durch den Menschen hat oftmals zu einer starken Reduktion der {\"o}kologischen Konnektivit{\"a}t, und in der Folge zu starken Verlusten bei anderen {\"O}kosystemleistungen gef{\"u}hrt. Die Ergebnisse der dargestellten Forschungen zeigen auch, dass die Entwicklung und Implementierung von Strategien zum integrierten Management von komplexen sozial-{\"o}kologischen Systemen wesentlich unterst{\"u}tzt werden kann, wenn die horizontale und vertikale Konnektivit{\"a}t gezielt entwickelt wird.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hornick2019,
  author    = {Hornick, Thomas},
  title     = {Impact of climate change effects on diversity and function of pelagic heterotrophic bacteria studied in large-scale mesocosm facilities},
  doi       = {10.25932/publishup-42893},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-428936},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {199},
  year      = {2019},
  abstract  = {Seit der Industriellen Revolution steigt die Konzentration von Kohlenstoffdioxid (CO2) und anderen Treibhausgasen in der Erdatmosph{\"a}re stetig an, wodurch wesentliche Prozesse im Erdsystem beeinflusst werden. Dies wird mit dem Begriff „Klimawandel" umschrieben. Aquatische {\"O}kosysteme sind sehr stark davon betroffen, da sie als Integral vieler Prozesse in einer Landschaft fungieren. Ziel dieser Doktorarbeit war zu bestimmen, wie verschiedene Auswirkungen des Klimawandels die Gemeinschaftsstruktur und Aktivit{\"a}t von heterotrophen Bakterien in Gew{\"a}ssern ver{\"a}ndert, welche eine zentrale Rolle bei biogeochemischen Prozessen einnehmen. Diese Arbeit konzentriert sich auf zwei Aspekte des Klimawandels: (1) Ozeane nehmen einen Großteil des atmosph{\"a}rischen CO2 auf, welches im Meerwasser das chemische Gleichgewicht des Karbonatsystems verschiebt („Ozeanversauerung"). (2) Durch kontinuierlichen Anstieg der Erdoberfl{\"a}chentemperatur werden Ver{\"a}nderungen im Klimasystem der Erde vorhergesagt, welche u. a. die H{\"a}ufigkeit und Heftigkeit von episodischen Wetterereignissen (z.B. St{\"u}rme) verst{\"a}rken wird. Insbesondere Sommer-St{\"u}rme sind dabei in der Lage die sommerliche Temperaturschichtung der Wassers{\"a}ule in Seen zu zerst{\"o}ren. Beide Effekte des Klimawandels k{\"o}nnen weitreichende Auswirkungen auf Wasserchemie/-physik sowie die Verteilung von Organismen haben, was mittels Mesokosmen simuliert wurde. Dabei untersuchten wir den Einfluss der Ozeanversauerung auf heterotrophe bakterielle Prozesse in der Ostsee bei geringen Konzentrationen an gel{\"o}sten N{\"a}hrstoffen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ozeanversauerungseffekte in Kombination mit N{\"a}hrstofflimitation indirekt das Wachstum von heterotrophen Bakterien durch ver{\"a}nderte trophische Interaktionen beeinflussen k{\"o}nnen und potentiell zu einer Erh{\"o}hung der Autotrophie des {\"O}kosystems f{\"u}hren. In einer weiteren Studie analysierten wir, wie Ozeanversauerung die Umsetzung und Qualit{\"a}t gel{\"o}sten organischen Materials (DOM) durch heterotrophe Bakterien beeinflussen kann. Die Ergebnisse weisen jedoch darauf hin, dass {\"A}nderungen in der DOM-Qualit{\"a}t durch heterotrophe bakterielle Prozesse mit zunehmender Ozeanversauerung unwahrscheinlich sind. Desweiteren wurde der Einfluss eines starken Sommer-Sturmes auf den stratifizierten, oligotroph-mesotrophen Stechlinsee simuliert. Mittels oberfl{\"a}chlicher Durchmischung in Mesokosmen wurde die bestehende Thermokline zerst{\"o}rt und die durchmischte Oberfl{\"a}chenwasserschicht vergr{\"o}ßert. Dies {\"a}nderte die physikalischen und chemischen Gradienten innerhalb der Wassers{\"a}ule. Effekte der Einmischung von Tiefenwasser {\"a}nderten in der Folge die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaftsstruktur und stimulierten das Wachstum filament{\"o}ser Cyanobakterien, die zu einer Cyanobakterien-Bl{\"u}te f{\"u}hrte und so maßgeblich die metabolischen Prozesse von heterotrophen Bakterien bestimmte. Unsere Studie gibt ein mechanistisches Verst{\"a}ndnis, wie Sommer-St{\"u}rme bakterielle Gemeinschaften und Prozesse f{\"u}r l{\"a}ngere Zeit w{\"a}hrend der sommerlichen Stratifizierung beeinflussen k{\"o}nnen. Die in dieser Arbeit pr{\"a}sentierten Ergebnisse zeigen Ver{\"a}nderungen bakterieller Gemeinschaften und Prozesse, welche mit dem einhergehenden Klimawandel erwartet werden k{\"o}nnen. Diese sollten bei Beurteilung klimarelevanter Fragen hinsichtlich eines zuk{\"u}nftigen Gew{\"a}sser-managements Ber{\"u}cksichtigung finden.},
  language  = {en}
}