Filterungsmethoden in der Limnologie

Projekttitel: 

Ideengeber*in:

Potenzielle Projektpartner*innen

• Anglerverein Karlsruhe e. C., Präsident: Thomas Biletzki

Abstract

Ergebnisse aus dem Monitoring des Badesee Buchtzig bei Ettlingen über 13 Jahre ermöglichten die Korrelation des Rotaugenbesatzes mit einem limnologischen Parameter und eine polynomiale Regression des Cladocerentrockengewichts mit dem Gesamtphosphor, beide auf einem signifikantem Niveau. Vorausgegangen waren Verbesserungen in den Arbeitsgeräten. Diese sind eine Voraussetzung, um Voraussagen über die Wirkungen von menschlichen Eingriffen in ein Ökosystem zu erstellen. Die Ergebnisse vom Badesee Buchtzig wurden auf der JHV der DGL in Leipzig vorgestellt und in den Jahresbericht aufgenommen (Keim 2022). Das Ziel ist  es, aus dem komplexen Geschehen in einem See mit Hilfe von einfachen Methoden jene Merkmale zu standardisieren, welche Voraussagen über die Wirkung von menschlichen Aktivitäten auf den ökologischen Zustand eines Sees ermöglichen.

Innovationsgrad

In der Limnologie bestehen Kontroversen bezüglich der Filterungsmethode von Probenwasser aus Seen und bezüglich der Arbeitsgeräte zur Zooplanktonbeprobung. Bisher sind die Vakuumfiltration und der Vertikalzug mit dem Planktonnetz viel gebräuchlich. Die hierfür benutzten Geräte verursachen Artefakte: Bei der Vakuumfiltration fällt der Filter trocken und Algeninhaltsstoffe treten ins das Filtrat über. Ein Netzzug löst Fluchtreaktionen der Zooplankter aus und die Plankter verstopfen die Netzmaschen. Diese Erscheinungen sind nicht kontrollierbar. Ich benutze dagegen die Schwerkraftfiltration, die Filtermembran bleibt nass. Ich kann ein Verhältnis des total dissolved phosphorus (TDP) zum Gesamtphosphor (TP) berechnen und mit anderen limnologischen Parametern und mit dem Fischbesatz korrelieren. Der Pumpenfang des Zooplankton wird quantitativ durchgeführt und das aus der Probe berechnete Trockengewicht der Cladoceren ist mit dem Gessamtphosphor korrelierbar. Also erhalte ich Regressionsgleichungen für wichtige limnologische Parameter, die von Bedeutung für ein rationales Management des Ökosystem sind. Solche Arbeiten sind eine Fortsetzung von nordamerikanischen Veröffentlichungen (Pace 1986, Laroque et al. 1996, Kiene & Slezak 2006). 

Welche Situation liegt aktuell wie vor?

Bisher sind zur Probennahme von Zooplankton und zur Bearbeitung von Wasserproben im Labor wohl gewohnheitsmäßig Geräte in Gebrauch, mit denen Artefakte erzeugt werden. Die Arbeitsmethoden welche ich von 1993 bis 2006 am Badesee Buchtzig im Landkreis Karlsruhe zum Monitoring benutzt habe, werden als Abweichungen vom laborüblichen Standard angesehen.  

Welche Bedarfe und Lösungen (aktueller Stand der Wissenschaft und Technik) liegen bei welchen Marktteilnehmern*innen vor?

Bisher ist es mit den amtlich anerkannten Arbeitsgeräten nicht möglich, die Folgen von Fischbesatz an einem See mit limnologischen Parametern zu korrelieren. Sicherlich gab es Versuche, den Fischbesatz und die folgenden Veränderungen im Ökosystem See nachzuweisen. Ergebnisse von anderer Seite sind mir nicht bekannt, weil nicht publiziert. Es gibt wohl einen Vergleich zweier Seen mit unterschiedlichem Fischbesatz (Tremel 1995), der einen Klärungsbedarf aufzeigt. Es ist nicht bekannt, welche Mechanismen im Nahrungsnetz wirken, wenn z. B. planktivore Rotaugen besetzt werden.

Weshalb sind diese vorhandenen Lösungen nicht hinreichend genug?

Die Eigentümer wünschen Handlungsempfehlungen für Seen mit Mehrfachnutzungen (Naturschutz, Badebetrieb und Angelfischerei), um das Gewässer in einem guten Zustand, hier mit ausreichenden Sauerstoffsättigungen zu erhalten. Als Sachverständiger bin ich gefragt, Voraussagen zu erstellen. Die amtlich empfohlenen Arbeitsgeräte geben dafür nichts her bezüglich der Folgen von Fischbesatz.

Was ist der Fortschritt Ihrer Idee gegenüber dem Stand von Wissenschaft und Technik?

Meine Ideen habe ich von einem Handwerker abgeschaut, der seine Arbeitsgeräte auf mögliche Fehlerquellen durchsieht und prüft. Es geht um Ergebnisse, die der Wirklichkeit in der Natur nahekommen. Der Fischereitechniker Josef Hönig, der mir einiges gezeigt hat, führte ohne Wissen der ausländischen Literatur geeignete Geräte in seine Arbeitspraxis ein, Damit kann ich quantitativ arbeiten und erarbeite Daten, die Einblick in Stoffumsetzungen im Gewässer erlauben. Fischbesatz ist ein Eingriff in das Ökosystem See und meine Geräte erlauben mir einen Schritt hin zur besseren Kenntnis der Mechanismen im Nahrungsnetz nach dem Eingriff des Menschen.

Welche themenverwandten Standards, technische Regeln, Normenausschüsse, Gremien, Foren und Konsortien sind Ihnen bekannt bzw. existieren bereits?

In Baden-Württemberg, wo ich wohne und arbeite, gibt es eine Standardvorschrift für Gewässeruntersuchungen, erarbeitet von der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg.

Beschreibung der Vorarbeiten: Welche Vorarbeiten sind vor einer möglichen Standardisierung Ihrer Idee noch zu leisten und mit welchem zeitlichen Faktor rechnen Sie hierbei?

Am Buchtzigsee und an weiteren Gewässern habe ich Monitoring betrieben und die Geräte benutzt, die mir geeignet erschienen. Danach im Januar 2006 wurde mir vorgeworfen, das sei nicht bewiesen. Danach habe ich die gesammelten Daten vom Buchtzigsee ausgewertet, hatte  Kontroversen mit den Reviewern zweier Zeitschriften über zehn Jahre lang bis zur endgültigen Ablehnung  Es ist also nötig, die in Frage kommenden Geräte zu vergleichen: Vakuumfiltration gegen Schwerkraftfiltration und Netzzug gegen Pumpenfang. Das muss hier im Gebiet geschehen über ein Jahr lang. Dann ist zu zeigen, mit welchen Geräten quantitative Daten erarbeitet werden können, mit denen Regressionsrechnungen auf einem signifikanten Niveau möglich sind.

Welchen Zusammenhang gibt es zwischen Ihrer Idee und dem DIN-Connect Themenschwerpunkt?

Es geht um die Nachhaltigkeit in Ökosystemen. Wie können die Eigentümer diese nutzen, schützen und erhalten? Rings um das Ökosystem See gibt es Gruppeninteressen. Ist ein Ausgleich möglich auf Grund von Unterlagen, die nach dem Stand der Wissenschaft und Technik erarbeitet werden? Die Beprobung von Zooplankton ist bis heute hoch kontrovers. Wir benötigen vergleichende Untersuchungen, um sagen zu können, mit den Geräten können wir verlässliche, wirklichkeitsnahe Daten erheben. Danach wäre es gut, Normen für Beprobungen und Laborarbeiten zu erstellen. 

Nutzen und Ziele

Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Idee?

Es geht um bessere Arbeitsgeräte zur Seenbeprobung und in der Laborarbeit, um quantitative Daten ohne Artefakte zu erarbeiten, die der Wirklichkeit in der Natur nahekommen.

Welchen Nutzen generiert Ihre Innovation für welche Zielgruppen?

Den Eigentümern der Seen kann ich damit Voraussagen erstellen und Managementempfehlungen für eine nachhaltige Nutzung.

Wer profitiert von Ihrer Idee und dem daraus entwickeltem Standard?

Der erste Nutznießer ist der/die Eigentümer des stehenden Gewässer und dazu die verschiedenen Nutzer, nachdem ein Fischbesatz in seinen Folgen bewertet werden kann. 

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

 Es ist beabsichtigt, die Arbeitsergebnisse der Beprobungen auf eine Webseite zu stellen, damit sie von fremder Seite geprüft werden können. Die Ergebnisse sind bisher hoch kontrovers und werden deshalb als Zwischen- und Endergebnis auf den Jahrestagungen der Gesellschaft für Ichthyologie und der Deutschen Gesellschaft für Limnologie vorgestellt und schließlich zum Druck bei einer Zeitschrift eingereicht.

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

Im Vergleich der europäischen Limnologie mit der Ozeanographie fällt in Europa eine Vernachlässigung in der Arbeitsmethodik auf. Das ist einiges nachzuholen.

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Die langfristige Bedeutung liegt in den Möglichkeiten zu einer nachhaltigen Nutzung von stehenden Gewässern auf einer rationalen Grundlage.

Kompetenzen und Ressourcen

Als Gewässerökologe verfüge ich über eine jahrzehntelange Erfahrung im In- und Ausland in unterschiedlichen Bereichen und nehme gerne Vorschläge zur technischen Verbesserung von Geräten auf. Seit 1989 bearbeite ich stehende Gewässer in Nordbaden. Nach 2006 habe ich den Schwerpunkt auf die Durchsicht der relevanten Literatur gelegt, um diese Arbeit von der Theorie her abzustützen. Die Daten und Proben aus einer Seenbeprobung lassen sich in einer Woche bearbeiten, soweit ich mich auf die wesentlichen Teile beschränke, die für die Fragestellung des Einflusses vom Fischbesatz auf den ökologischen Zustand von Bedeutung sind. Für die spätere Anwendung sind einfache Methoden zu bevorzugen. Mein Partner ist der Anglerverein Karlsruhe (AVK), der seine Pachtgewässer und einen geeigneten Arbeitsraum zur Verfügung stellt. Der AVK ist ein eingetragener Verein, also mit einer Rechnungsprüfung.

/Anwendungsbereich

Gewässerbeprobung und Laborarbeiten sollen auf eine quantitative Grundlage gestellt werden. Hier Beprobung des Zooplanktons und die Filtration von Wasserproben aus stehenden Gewässern mit geeigneten Geräten unter Vermeidung von Artefakten. Im Rahmen des Monitoring von stehenden Gewässern im Auftrag von Gewässereigentümern.