Methoden und Modelle zur Phytoplanktonanalyse am Beispiel einer Restaurierungsmaßnahme an der Bleiloch Talsperre

Abstract

Methoden und Modelle zur Phytoplanktonanalyse am Beispiel einer Restaurierungsmaßnahme an der Bleiloch Talsperre Zusammenfassung An der hypertrophen Bleiloch Talsperre (Thüringen, BRD) werden die Auswirkungen der 1997 in Betrieb genommenen partiellen Destratifikation (0- 20m) untersucht. Ziel der Maßnahme war die Hemmung des Phytoplanktonwachstums durch Lichtlimitation.Da es nicht gelang, auch die Oberflächenlammelle in die Durchmischung einzubeziehen, wurde auch keine Reduktion des Phytoplanktons beobachtet. Seine zeitliche Dynamik nahm deutlich zu und es traten neben typischen Längsgradienten auch extreme, kleinräumige Konzentrationsunterschiede auf. Die vorher häufigen Cyanobakterien spielten jedoch keine quantitativ bedeutsame Rolle mehr. Es wird diskutiert, wie die Belüftung die Saisonalität des Planktons stört und zu Verschiebungen der Zusammensetzung führt. Der Zusammenhang zwischen der Chlorophyll a Menge und der Stabilität der Wassersäule sowie der Einfluß wachstumsbestimmender Größen werden modelliert. Methodische Schwerpunkte umfassen die Auswertung von Phytoplankton-Pigmentdaten (HPLC-Analyse) und die Entwicklung einer Durchflußzytometer-Methode. Bei letzerer werden an lebenden Phytoplanktern die Vorwärtsstreuung sowie vier Fluoreszenzen (2 Phycoerythrine, Phycocyanin und Chlorophyll a, 514nm Anregungswellenlänge) gemessen. Zur Klassifizierung von Algen anhand von Referenzen werden zwei Methoden entwickelt, Möglichkeiten des Sortierens aufgezeigt und es wird ein Vergleich mit Mikroskopie und HPLC- Pigmentanalyse durchgeführt. Anhand von Modellrechnungen wird demonstriert, wie sich systematische bzw. zufällige Abweichungen der Pigmentstöchiometrien auf die Berechnung von Algengruppenanteilen auswirken. Strategien zur Auswertung von Pigmentdaten werden empfohlen.

Methods and Models for Phytoplankton Analysis applied to a Restauration Measure at the Bleiloch Dam Abstract Consequences of the partial destratification (0- 20m) running since 1997 are investigated at the hypertrophic Bleiloch Dam (Thuringia, BRD). The measure aims at a reduction of phytoplankton through light-limitation.As the destratification couldn't prevent a thermal stratified surface layer, phytoplankton was not reduced. Its temporal dynamics increased significantly and typical longitudinal gradients as well as extreme small scale heterogeneity were found. The formerly prevalent Cyanobacteria lost their quantitatively important role in the phytoplankton. The discussion focuses on how the destratification disturbs phytoplankton seasonality, leading to its different composition. Models of chlorophyll a concentration and water column stability, as well as the influence of parameter determining productivity are presented. Methodological emphasis is placed on the examination of phytoplankton-pigment-data (HPLC-analysis) and the development of a flow-cytometer method: In the latter forward-scatter and 4 fluorescences (chlorophyll a, phycocyanin and 2 different phycoerythrins, 514nm excitation-wavelength) of living phytoplankton-cells were measured. For the reference-based classification of algae two methods were applied, possibilities of flow-cytometer-sorting were tested and results were compared to those of microscopy and HPLC-pigment-analysis.Calculations with model-data show how systematic and arbitrary deviations of pigment-stoichiometry influence the derivartion of plankton-group composition. Strategies for of pigment-data evaluation are suggested.