STRESSOR - Ökologische Effekte von Stressoren und Maßnahmen zur Verbesserung des ökologischen Zustands von Gewässerökosystemen.

Süßwasserökosysteme stellen diverse Ökosystem-Dienstleistungen für die Gesellschaft bereit. Gleichzeitig gehören Süßwasserorganismen, auf denen viele dieser Dienste beruhen, zu den am stärksten bedrohten Organismen. Deshalb sind Maßnahmen des Gewässermanagments notwendig, um die Lebensräume der Organismen zu schützen oder wiederherzustellen, was auch der Erfüllung der Ziele der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) dient. Um effektive Maßnahmen für das Gewässermanagement zu identifizieren, ist ein umfassendes Verständnis der Auswirkungen verschiedener Maßnahmen auf Süßwasserorganismen nötig. Das Verständnis der Rolle einzelner Umweltbedingungen wie Stressoren auf der einen Seite und Raum auf der anderen Seite für die Verteilung der Organismen ist entscheidend, um Veränderungen in ihrer räumlichen Verteilung in Folge von Managementmaßnahmen prognostizieren zu können. In diesem Projekt wird ein dynamisches mathematisches Modell für mehrere aquatische Wirbellose mit unterschiedlichen Eigenschaftskombinationen in Bezug auf Ausbreitungsfähigkeit und Stressortoleranz entwickelt. Mit Hilfe des Modells werden die ökologischen Auswirkungen von Managementszenarien bewertet, indem eine Reihe von Renaturierungsmaßnahmen sowie die Rolle von Raum und Stressoren für die Verteilung ausgewählter Arten untersucht werden. Zu diesem Zweck werden zwei mathematische Modelle für die räumliche und zeitliche Verteilung der Wirbellosen entwickelt: eine detailliertes räumlich-explizites mikroskopisches Modell und ein reduziertes makroskopisches netzwerk-basiertes Modell, wobei letzteres das "Modell eines Modells“ darstellt. Beide Modelle sollen hinsichtlich ihrer Genauigkeit, ihrer Komplexität und der Möglichkeit der Kombination zu einem gekoppelten Modell untersuchtwerden. Diese Modelle werden auch in der inversen Simulation eingesetzt um Management-Maßnahmen zu bestimmen, die zu einem gewünschten ökologischen Status eines Gewässers führen.

 

Das Projekt ist in zwei Teilprojekte gegliedert:

Macroskopische Modellierung und Prognose der Verteilung von aquatischen Wirbellosen basierend auf mathematischen Netzwerken

Projektleiter: Jun.-Prof. Dr. Ralf B. Schäfer

 

Space and Stress – Dynamische Modellierung der räumlichen Verteilung von aquatischen Wirbellosen unter dem Einfluss unterschiedlicher Umweltstressoren

Projektleiter: Jun.-Prof. Dr. Ralf B. Schäfer

 

Ecological effects of stressors and measures improving the ecological status of freshwater ecosystems

Freshwater ecosystems provide several ecosystem services to society. At the same time freshwater organisms, on which many of these services rely, are among the most threatened. Thus, active watershed management measures are required to protect or restore their habitats, also to fulfil the standards of the EU Water Framework Directive (WFD). To determine successful measures, managers need a thorough understanding of the effects of different measures on freshwater organisms. Understanding the role of environmental constraints such as stressors on the one hand and space on the other in structuring the distribution of organisms is pivotal to predict changes in their distribution following management measures. In this project, a dynamic ecological model will be developed for several aquatic invertebrate species with different trait combinations related to dispersal and stressor tolerance. The model will be used to assess ecological impacts of management scenarios, i.e. a set of restoration measures, and to examine the role of space and stress as well as organisms traits for species distributions. To this end, two mathematical models for the spatial and temporal distribution of invertebrates will be built: a detailed spatially-explicit microscopic model and a lean macroscopic network-based model, the latter representing a ‘model of a model’. The abovementioned ecological models will also be employed in inverse simulation to determine management options leading to a desired freshwater status.

 

Macroscopic modeling and forecasting of aquatic invertebrates distribution based on mathematical networks

 Project leader: Jun.-Prof. Dr. Ralf B. Schäfer

 

Space and stress - Modelling the spatial distribution of aquatic invertebrates constrained by environmental stressors

Project leader: Jun.-Prof. Dr. Ralf B. Schäfer