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Mawira Sitima is a thermal spring located in the village Sitima outside of Liwonde,Malawi. The spring is used by many of the local villagers to take baths, play around and wash clothes. Washing using detergents in springs may cause harm to the aquatic ecosystems and worsen the water quality, which might pose a health risk to people swimming in the spring. This study compared physico-chemical properties of Mawira Sitima and the soil and plants around it with standards, guidelines and other studies to assess thewater quality of the spring. The water quality of another hot spring, Mawira Liwonde, was also assessed and compared to Mawira Sitima to investigate the potential for recreationaluse of Mawira Sitima. The findings were then used to produce recommendations for future monitoring of relevant variables in the spring. The results indicate that the current water quality of Mawira Sitima is of no concern for the local health and has all basis to be of recreational use. A monitoring system including electrical conductivity, water temperature, pH, total phosphorous, copper, manganese, and iron was recommended based on correlations and trends. Monitoring of extreme meteorological conditions, such as heavy rainfall or drought, were also recommended. Mawira Sitima är en varm källa belägen i byn Sitima utanför Liwonde, Malawi. Källan används av lokalbefolkningen för att bada, leka och tvätta kläder. Att tvätta med tvättmedel i källor kan skada de akvatiska ekosystemen och försämra vattenkvaliteten vilket kan leda till hälsorisker för de som använder källan. I denna studie jämfördes fysikaliska och kemiska parametrar i Mawira Sitima, och jorden och plantor runtom den, med standarder, riktlinjer och andra studier för att utvärdera vattenkvaliteten i källan. Vattenkvaliteten i en annan källa, Mawira Liwonde, utvärderades också och jämfördes med Mawira Sitima i syftet att undersöka potenitalen för fritidsbruk av Mawira Sitima. Undersökningsresultaten användes sedan för att föreslå ett framtida övervakningssystem av relevanta variabler i källan. Resultaten i studien visar på god vattenkvalitet i Mawira Sitima och stora möjligheter för fritidsbruk. Övervakningssystemet föreslogs innefatta elektrisk konduktivitet, vattentemperatur, pH, totalfosfor, koppar, mangan och järn baserat på korrelationer och trender. Även extremväder såsom stora mängder regn eller extrem torka rekommenderades ingå i övervakningssytemet

The anthropogenic effects on the ecosystem Wadden Sea at the coast of the industrial town of Esbjerg (Denmark) were studied using the macrozoobenthos as indicator organisms. Organism- and sediment samples were analyzed in order to deduce influences of Esbjerg Harbor, a wastewater treatment plant and other human activities. The number of species and abundances as well as sediment properties were compared to other studies in the trilateral Wadden Sea. As the idea of the study was initiated by current extension plans of Esbjerg Harbor, it was also attempted to estimate the approximate loss of organisms in case of an extension. Moreover, background information was obtained throughout interviews and newspaper articles. In total, 16 organism samples and 12 sediment samples were taken at five sampling locations: The Harbor (H), the Dam (D), the Bay (B) and the Wadden Sea (W, splitted in W1 and W2). Most species were found at the Bay and the Wadden Sea (W2). In total, 19 species were encountered which corresponds to the average in the trilateral Wadden Sea. Polychaete worms dominated the investigation area with about three-fourth of the total encountered organisms. The polychaetes Arenicola marina, Pygospio elegans and Scoloplos armiger were found at all four locations. The ecological quality (M-AMBI-Index) was found “good” on average by Azti’s AMBI program and did not differ much between the sampling locations. According to the disturbance analysis (AMBI-Index), species of AMBI disturbance type III were dominant in all samples, while the Bay showed the highest disturbance and the Dam was assessed to be least disturbed. The number of species at sampling locations W1 and W2 was tested significantly different by R. In this study, there was not proven a significant correlation of the number of species with any sediment parameters. The only correlation of the number of species was found with the disturbance and the ecological quality. At the Harbor, organisms tolerant to heavy contamination like heavy metals, tributyltin (TBT), organic enrichment, anoxia and H2S were found. The encountered species at the Dam featured tolerance for physical disturbance like tidal streams and wave exposure. They prefer high salinity and are intolerant for metals and nutrients. The Bay was inhabited by species that prefer brackish water. W was mostly influenced by H2S generation and W1 was probably also impacted by the percolate from a former waste deposit close by. The share of 17.5 % of AMBI disturbance-indicating species groups IV and V seemed to prove that the investigation area indeed was influenced by additional impacts compared to a study from 2010 in the UNESCO reserve. This supports the assumption that the investigation area could be influenced by anthropogenic effects due to its position close to the industrial area of Esbjerg. In comparison to other studies, the organic carbon content was quite low at most sampling locations, which could be explained by the coarse sediment. A quite low amount of biomass was found which goes along with comparably low densities of the different species. The mean total number of individuals was 1264 individuals per m2 (ind m-2) and the mean density of the species was 124 ind m-2. Compared to the period from 1989 to 1995, the density in the investigation area of the same encountered species had dropped to 45 %. Only 68 % of the average species number in the investigation area between 1987 and 1995 were encountered. This could reveal a significant loss, but one has to take into account that the number of samples was lower in the present study. The share that polychaetes contribute to the population had increased immensely since the former study, while molluscs had declined a lot. The samples of the Bay had an average fresh weight of 4.56 g organisms which can be projected to 257.5 t macroinvertebrates in the area of 1 km2 that will be taken from the tidal flats in case of a harbor extension. This potential loss in organisms could approximately be visualized by the food of 1058 oystercatchers for a whole year, assuming that 40 % of the prey is available for the birds. Even though a particularly negative impact of the harbor was not reflected in the number of species and individuals compared to the other sampling locations in this study, the polychaete worms Capitella capitata and Heteromastus filiformis that can indicate heavy contamination were detected only at the sampling location in the harbor. This study shows a general anthropogenic impact on the investigation area, especially originating from a wastewater treatment plant and harbor drift, and losses in species and densities were detected. Alternative ways like dry harbors or space-saving improvements within the existing harbor area should be chosen instead of extending Esbjerg Harbor into the Wadden Sea area in order to protect the UNESCO World Heritage area from increasing impacts and losses in species.

Mankind has dramatically influenced the nitrogen (N) fluxes between soil, vegetation, water and atmosphere " the global N cycle. Increasing intensification of agricultural land use, caused by the growing demand for agricultural products, has had major impacts on ecosystems worldwide. Particularly nitrogenous gases such as ammonia (NH3) have increased mainly due to industrial livestock farming. Countries with high N deposition rates require a variety of deposition measurements and effective N monitoring networks to assess N loads. Due to high costs, current "conventional"-deposition measurement stations are not widespread and therefore provide only a patchy picture of the real extent of the prevailing N deposition status over large areas. One tool that allows quantification of the exposure and the effects of atmospheric N impacts on an ecosystem is the use of bioindicators. Due to their specific physiology and ecology, especially lichens and mosses are suitable to reflect the atmospheric N input at ecosystem level. The present doctoral project began by investigating the general ability of epiphytic lichens to qualify and quantify N deposition by analysing both lichens and total N and δ15N along a gradient of different N emission sources and severity. The results showed that this was a viable monitoring method, and a grid-based monitoring system with nitrophytic lichens was set up in the western part of Germany. Finally, a critical appraisal of three different monitoring techniques (lichens, mosses and tree bark) was carried out to compare them with national relevant N deposition assessment programmes. In total 1057 lichen samples, 348 tree bark samples, 153 moss samples and 24 deposition water samples, were analysed in this dissertation at different investigation scales in Germany.The study identified species-specific ability and tolerance of various epiphytic lichens to accumulate N. Samples of tree bark were also collected and N accumulation ability was detected in connection with the increased intensity of agriculture, and according to the presence of reduced N compounds (NHx) in the atmosphere. Nitrophytic lichens (Xanthoria parietina, Physcia spp.) have the strongest correlations with high agriculture-related N deposition. In addition, the main N sources were revealed with the help of δ15N values along a gradient of altitude and areas affected by different types of land use (NH3 density classes, livestock units and various deposition types). Furthermore, in the first nationwide survey of Germany to compare lichens, mosses and tree bark samples as biomonitors for N deposition, it was revealed that lichens are clearly the most meaningful monitor organisms in highly N affected regions. Additionally, the study shows that dealing with different biomonitors is a difficult task due to their variety of N responses. The specific receptor surfaces of the indicators and therefore their different strategies of N uptake are responsible for the tissue N concentration of each organism group. It was also shown that the δ15N values depend on their N origin and the specific N transformations in each organism system, so that a direct comparison between atmosphere and ecosystems is not possible.In conclusion, biomonitors, and especially epiphytic lichens may serve as possible alternatives to get a spatially representative picture of the N deposition conditions. Furthermore, bioindication with lichens is a cost-efficient alternative to physico-chemical measurements to comprehensively assess different prevailing N doses and sources of N pools on a regional scale. They can at least support on-site deposition instruments by qualification and quantification of N deposition., Die Menschheit beeinflusst aktiv und nachdrücklich die Stickstoff (N) -flüsse zwischen Boden, Vegetation, Wasser und Atmosphäre - den globalen N-Kreislauf. Die zunehmende Intensivierung der landwirtschaftlichen Flächen, verursacht aufgrund der wachsenden Nachfrage nach Agrarprodukten, hat große negative Auswirkungen auf die Ökosysteme weltweit. Besonders stickstoffhaltige Gase wie Ammoniak (NH3) liegen aufgrund expandierter Massentierhaltung deutlich erhöht vor. Länder mit hohen N-Depositionsraten erfordern eine Vielzahl von Depositionsmessungen und effektive N-Depositionsmessnetze, um vorliegende N-Belastungen beurteilen zu können. Angesichts der hohen Kosten, sind die derzeitigen "konventionellen' Depositionsmessstationen nicht weit verbreitet und spiegeln daher nur ein unvollständiges Bild des realen Ausmaßes der vorherrschenden N-Depositionen über große Flächen wider. Eine Methode, die eine Quantifizierung der Aussetzung und zugleich der Auswirkung des atmosphärischen N-Einflusses in Ökosystemen zulässt, ist der Einsatz von Bioindikatoren. Aufgrund ihrer besonderen Physiologie und Ökologie eignen sich Flechten und Moose besonders gut um den atmosphärischen Stickstoffeintrag auf Ökosystemsebene anzuzeigen.Im vorliegenden Promotionsprojekt wurde zunächst untersucht, ob es generell möglich ist mit epiphytisch wachsenden Flechten und in ihnen ermittelten N-Gesamtgehalten und δ15N Signaturen im Gewebe, N-Depositionen entlang eines Gradienten von verschiedenen N-Emissionsquellen zu quantifizieren und zu qualifizieren. Mit Hilfe der gewonnen Ergebnisse konnte eine Monitoringmethode entwickelt werden, die in einem geeigneten flächenbasierten Raster und mit Hilfe von nitrophytischen Flechten in Deutschland umgesetzt wurde. Schließlich wurden drei verschiedene Monitoringsysteme (Flechten, Moose und Borke), unter Berücksichtigung von national relevanten N-Deposition-Assessment-Daten, angewendet und ihre Beurteilungskraft kritisch hinterfragt. Insgesamt wurden in der vorliegenden Dissertation 1057 Flechtenproben, 348 Borkenproben, 153 Moosproben und 24 Depositionswasserproben in unterschiedlich räumlich angeordneten Untersuchungsansätzen in Deutschland, berücksichtigt.Innerhalb der Studie konnte an unterschiedlichen epiphytischen Flechten art-spezifische Akkumulationsfähigkeit und Toleranz gegenüber N festgestellt werden. Auch mit Hilfe von N-Gehalten in Borkenproben konnte ein Zusammenhang zwischen intensiver landwirtschaftlichen Nutzung und den daraus resultierende N-Verbindungen in der Atmosphäre dargestellt werden. Die nitrophilen Flechtenarten (Xanthoria parietina, Physcia spp.) spiegeln, die durch intensive Landwirtschaft verursachten erhöhten N-Depositionen, am besten wider. Darüber hinaus konnten die vorherrschenden N-Quellen mit Hilfe der δ15N-Werte entlang eines Höhengradienten und durch verschiedene Landnutzungen gekennzeichnete Gebiete (NH3-Emissionsdichten, Großvieheinheiten und verschiedene Depositionstypen) ermittelt werden. Ein Vergleich mit modellbasierten N-Depositionskarten, konnte belegen, dass Flechten in der Lage sind ein ähnliches räumliches N-Depositionsmuster auf regionaler Ebene abzubilden. Zudem konnte der erste bundesweite Vergleich von drei unterschiedlichen Monitoringverfahren (Flechten-, Moos- u. Borkenmonitoring) in Deutschland zeigen, dass Flechten sowohl in stark als auch in gering belasteten Gebieten die aussagekräftigsten Monitororganismen bezüglich einer Beurteilung von N Deposition sind. Darüber hinaus zeigt die Studie, dass der Umgang mit verschiedenen Bioindikatoren aufgrund der unterschiedlichen N-Aufnahmestrategien keine leichte Aufgabe ist. Die spezifischen Rezeptor-Oberflächen der Bioindikatoren sind für den Gesamt-N-Gehalt der jeweiligen Organismusgruppe verantwortlich. Es hat sich auch gezeigt, dass die δ15N-Werte zum einen stark von der N Quelle und zum anderen von der spezifischen N-Umsetzung in jedem Organismussystem abhängig ist, so dass ein direkter Vergleich zwischen der Atmosphäre und Ökosystemen nicht möglich ist.Die vorliegende Arbeit zeigt, dass vor allem epiphytische Flechten eine Alternative zu herkömmlichen Monitoring-Stationen darstellen, um N-Depositionsbedingungen weiträumlich abzubilden. Zudem stellt ein Monitoringverfahren mit Flechten eine kostengünstige Alternative dar bezüglich Beurteilung und Einschätzung verschieden vorliegender N-Dosen und N-Quellen im regionalen Maßstab, im Vergleich zu "konventionellen"-Depositionsmessanlagen. Sie können Depositionsmessanlagen vor Ort zusätzlich unterstützen, durch Qualifizierung und Quantifizierung der jeweiligen N-Deposition.

Ecological research on acidic lakes has historically focused on soft-waters, whereas biota in natural and man-made acidic hard-water lakes remains poorly studied. My thesis deals with the effects of multiple abiotic stressors on species and genetic biodiversity of littoral Cladocera in two types of acidic waters in Germany: hard-water mining and soft-water bog lakes. I found that these two types of acidic lakes supported highly distinct cladoceran communities, both with respect to their species diversity and composition, what led to the rejection of my null hypothesis that pH was the only abiotic factor, determining species diversity patterns. Further analyses revealed that, apart from pH, TDS-related parameters and trophy significantly affected species composition of littoral Cladocera in the studied lakes. Particularly the role of TDS and its constituents for colonization of acidic lakes was virtually neglected by previous studies, based on soft-water lakes’ data sets. My study on the genetic diversity of a generalist cladoceran Chydorus sphaericus provided evidence for genetic erosion, i.e. negative effects of abiotic stress in the acidic hard-water mining lakes, but not in the acidic soft-water bog lakes. I conclude that the observed genetic erosion in acidic mining lakes may have negative long-term consequences for population persistence even in broadly tolerant species. In general, biodiversity at both species and genetic levels was much more impaired in the acidic hard-water mining lakes, compared to the naturally acidic soft-water bog lakes. This was possibly due to both ecological (higher abiotic stress) and evolutionary (insufficient time for long-term adaptations to evolve) mechanisms. My results suggest that colonization of acidic hard- and soft-water lakes in each case should require specific physiological adaptations at both species and population levels. The practical relevance of my studies is that they provide the scientific basis for monitoring of acidic hard-water mining lakes based on littoral Cladocera. Especially genetic diversity proved a valuable indicator of water quality in acidic mining lakes, as it provided unique information on population-level responses, being complementary to species diversity assessment. Overall, my results demonstrate that inclusion of acidic hard-water lakes into the research framework as well as comparisons among communities in chemically diverse acidic lakes can result in important new insights, concerning the community organization and adaptations in acidic environments. In der Vergangenheit konzentrierte sich die ökologische Forschung über saure Seen auf Weichwasserseen, während Lebensgemeinschaften in natürlichen oder künstlichen sauren Hartwasserseen kaum untersucht wurden. Meine Dissertation behandelt die Effekte multipler abiotischer Stressoren auf die Arten- und genetische Diversität litoraler Cladoceren in zwei unterschiedlichen Typen saurer Gewässer: Hartwasser-Tagebauseen und Weichwasser-Moorseen. Meine Ergebnisse haben gezeigt, dass die beiden sauren Gewässertypen sehr unterschiedliche Cladoceren-Gemeinschaften beherbergen. Deswegen musste die Null-Hypothese, dass der pH-Wert als einziger abiotischer Faktor die Arten-Diversität in sauren Seen bestimmt, abgelehnt werden. Weiterhin zeigte sich, dass neben dem pH-Wert TDS (total dissolved solids)-bezogene Parameter und die Trophie signifikant die Artenzusammensetzung der litoralen Cladoceren beeinflussten. Da sich die Untersuchungen bisher auf Weichwasserseen konzentrierten, wurde insbesondere die Rolle der TDS für die Besiedlung von sauren Gewässern allgemein nicht angemessen berücksichtigt. Meine Untersuchung zur genetischen Diversität eines Generalisten, der Cladocere Chydorus sphaericus, ergab Hinweise auf genetische Erosion als Folge von starkem abiotischen Stress in sauren Hartwasser-Tagebauseen, während ähnliches für saure Weichwasser-Moorseen nicht festgestellt werden konnte. Durch genetische Erosion könnte es langfristig selbst bei sehr toleranten Arten zu einem Aussterben der betroffenen Populationen kommen. Insgesamt war die Biodiversität sowohl auf Arten- als auch auf genetischer Ebene in sauren Hartwasser-Tagebauseen viel stärker beeinträchtigt als in sauren Weichwasser-Moorseen. Dafür waren wahrscheinlich neben ökologischen Faktoren, auf Grund stärkerem abiotischen Stress, auch Evolutionsmechanismen, wegen einer zu kurzen Zeit, um Adaptationen in den jungen Tagebauseen zu entwickeln, verantwortlich. Anhand meiner Ergebnisse kann vermutet werden, dass jeweils spezielle physiologische Anpassungen auf Populations- und Art-Ebene für die Besiedlung von sauren Hart- und Weichwasserseen erforderlich sind. Durch diese neuen wissenschaftlichen Grundlagen könnte das Monitoring von sauren Hartwasser-Tagebauseen mithilfe litoraler Cladoceren verbessert werden. Insbesondere die genetische Diversität wäre in Ergänzung zur Artendiversität ein wichtiger Indikator für die Wasserqualität von sauren Hartwasser-Tagebauseen, weil nur sie auch Informationen über Reaktionen auf Populationsebene liefert. Zusammenfassend zeigen meine Ergebnisse, dass wichtige neue Erkenntnisse über Besiedlungsmechanismen und Anpassungen an saure Lebensräume durch die Berücksichtigung von sauren Hartwasserseen und den Vergleich von Lebensgemeinschaften in chemisch unterschiedlichen sauren Seentypen erzielt werden können.

Johannes Tintner Zsfassung in dt. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2013 OeBB

Atmospheric nitrogen deposition emanating from oxidized or reduced nitrogen sources has been influenced immensely by human activities. This is as a result of the need to improve and meet the ever changing demands of an increasing growth in global population. The benefits accrued from such activities however, have not been without some negative effects on several ecosystems, plants, air quality and human health. This is due to the emission of reactive nitrogen species and its contribution to the level of atmospheric nitrogen pollution in the environment as well as nitrogen deposition afterwards. Atmospheric ammonia (NH3) arguably is an important source of nitrogen deposition. Its major source is from agricultural activities involving various aspects of crop production including, fertilizer and manure applications among others and also importantly from livestock management. It is pertinent therefore, to conduct continuous monitoring studies in order to ascertain the prevailing ambient NH3 concentration in an area, so as to identify periods when threshold values are exceeded and also to determine how certain plants would respond when exposed to NH3 pollution. This necessitated the need to investigate in this thesis, through active biomonitoring, the interaction of NH3 pollution on selected indicator species namely, Italian ryegrass (Lolium multiflorum L.), barnyard grass (Echinochloa crus-galli L.), stinging nettle (Urtica dioica L.) and common lambsquarters (Chenopodium album L.). The influence of nitrogen deposition, arising from NH3 pollution on the selected indicator species were examined by the responses of the free amino acids and above ground biomass accumulation of the various plants studied, as an indicator of nitrogen accumulation. In order to execute plant and atmospheric NH3 interactions, two different experiments were conducted. The first experiment was a field study carried out around a livestock farm as a source of NH3 pollution and nitrogen deposition. Plant materials were exposed alongside passive diffusion tube samplers at three selected distances from the stable along a transect of 804m. The three different sites were selected with increasing distance from the stable, in order to enable a comparison between the plants exposed in close proximity to the source NH3 emission and those further away. The ambient NH3 concentration at each site was measured with the passive diffusion tube samplers exposed at each location. This measurement was conducted with a view to determine the ambient NH3 concentration exposed to the plant materials at each site and also to observe the influence of increasing distance on NH3 pollution and its exposure on the plants, from a point source of NH3 pollution. Furthermore, two fumigation experiments were conducted under controlled greenhouse conditions. In the fumigation study, only Lolium multiflorum and Echinochloa crus-galli, plants were used for this experiment and exposed to three treatment levels of gaseous NH3 fumigations in different growth chambers. The plants were exposed to the following treatments, non-filtered air (NFA), non-filtered air with low NH3 concentration (NFA+) and non-filtered air with high NH3 concentration (NFA++) in both fumigation experiments. In the field experiment, the ambient NH3 concentration measured at each location from the stable, decreased with increasing distance from the point of NH3 emission. This decrease in concentration of NH3 clearly demonstrates the impact of livestock management as a source of NH3 pollution. The free amino acid concentrations and compositions investigated in the various plants studied in the field experiments showed a significant response to NH3 exposure. Several fold increases in the free amino acid concentrations and changes in composition were observed in plant materials exposed to increasing NH3 concentrations at closer proximity to the stable. Observations made from this study showed that an increase in NH3 concentration with closer distance to the source of NH3 pollution influenced remarkably, the percentage increases of low carbon to nitrogen compounds such as Glutamine (Gln) in Lolium multiflorum and Chenopodium album, Asparagine (Asn) in Echinochloa crus-galli and Arginine (Arg) in Urtica dioica. The increases and alterations observed in the free amino acid compositions of the plants studied, demonstrates the uptake and sensitivity of the various plants to NH3 pollution and nitrogen deposition by inducing changes in its free amino acid metabolism. The effects of nitrogen deposition on the above ground biomass of the plants in the field study, indicated a significant effect of the ambient NH3 concentrations on Lolium multiflorum, Echinochloa crus-galli and Urtica dioica. These findings demonstrate a positive influence of NH3 pollution as a nitrogen source on growth and biomass accumulation in the plants. Considering the results obtained in this study based on the responses of the plants to atmospheric NH3 pollution in the field and in the fumigation studies, it is obvious NH3 had an influence over the growth and metabolism of the plants studied. This influence indicates the plants were able to detect changes in the ambient NH3 concentrations in the environment and responded by exhibiting changes in biomass production and alterations in free amino acid compositions, thus indicating they have good potentials as biomonitors of ammonia deposition. Die Stickstoffdeposition aus der Atmosphäre hat sich durch menschliches Handeln deutlich erhöht, dies betrifft sowohl oxidierte als auch reduzierte Stickstoffverbindungen. Grund für den Anstieg des globalen Stickstoffumsatzes ist die steigende Weltbevölkerung und deren Nachfrage nach Nahrung, industriellen Produkten und Transportleistungen. Die Emission und Luftbelastung mit reaktiven Stickstoffverbindungen hat negative Auswirkungen auf verschiedene Ökosysteme, die Vegetation und auf die Luftqualität im Hinblick auf die menschliche Gesundheit. Ammoniak (NH3) in der Atmosphäre stellt eine bedeutende Quelle für die Stickstoffdeposition dar. Hauptquelle für NH3-Emissionen ist die Landwirtschaft mit den wichtigsten Sektoren Viehhaltung, Gülle-Ausbringung und mineralischer Düngung. Im Gegensatz zu anderen Luftschadstoffen existiert für NH3 kein flächendeckendes Immissionsmessnetz. Gleichwohl ist es wichtig, die NH3-Belastung zu erfassen, Grenzwertüberschreitungen zu erkennen und zu untersuchen, wie die Vegetation auf NH3-Deposition reagiert. Ziel dieser Arbeit war, die Reaktion ausgewählter Pflanzenarten auf Ammoniak zu untersuchen und zu testen, ob diese Arten als Bioindikatoren für NH3-Deposition geeignet sind. Als Testarten wurden Italienisches Weidelgras (Lolium multiflorum Lema), Hühnerhirse (Echinochloa crus-galli L.), Brennessel (Urtica dioica L.) und Weißer Gänsefuß (Chenopodium album L.) ausgewählt. Als Wirkungskriterien für die Ammoniakdeposition wurden das Wachstum und der Gehalt an freien Aminosäuren herangezogen. Die mögliche Eignung der Testarten wurde in zwei unterschiedlichen Ansätzen untersucht. Beim ersten Ansatz handelte es sich um eine Freilandstudie entlang eines NH3-Gradienten mit einem Tierstall als Punktemittenten. Testpflanzen und Passivsammler zur NH3-Konzentrationsmessung wurden entlang einesTransekts von 804 m Länge exponiert und nachfolgend die Beziehung zwischen NH3-Exposition und Pflanzenreaktion ermittelt. In einem weiteren Ansatz wurden Expositionskammern in einem Gewächshaus errichtet, in denen Atmosphären mit verschiedenen NH3-Konzentrationen hergestellt werden konnten. In diesen Gewächshauskammern fanden zwei Versuchsreihen statt, in denen zwei der Testarten aus dem Freiland, nämlich Lolium multiflorum und Echinochloa crus-galli, in ungefilterter Luft (NF), ungefilterter Luft mit geringer NH3-Konzentration (NF+) und ungefilteter Luft mit hoher NH3-Konzentration (NF++) angezogen wurden. Im Freilandexperiment sanken die NH3-Konzentrationen erwartungsgemäß mit zunehmendem Abstand vom Tierstall. Die ausgebrachten Testpflanzen reagierten deutlich auf die unterschiedlichen NH3-Konzentrationen. Die Gehalte einiger freier Aminosäuren stiegen in Stallnähe auf ein Mehrfaches der Kontrollwerte an; ebenso veränderte sich das anteilige Spektrum der Aminosäurezusammensetzung. Die Gehalte an Aminosäuren mit engem Verhältnis von Kohlenstoff zu Stickstoff (C/N) stiegen stärker an als die Gehalte freier Aminosären allgemein; im Speziellen betraf dies Glutamin (Gln) in Lolium multiflorum und Chenopodium album, Asparagin (Asn) in Echinochloa crus-galli und Arginin (Arg) in Urtica dioica. Dieser Befund belegt eindeutig die Aufnahme von luftbürtigem Ammoniak durch die exponierten Testpflanzen und die dadurch hervorgerufenen Veränderungen im Aminosäure-Metabolismus. Die Wuchsleistung, gemessen als oberirdische Biomasse, stieg in den Testarten mit zunehmender NH3-Konzentration ebenfalls an. In den kontrollierten Begasungsversuchen in den Gewächshauskammern gab es ebenfalls positive Effekte auf die oberirdische Biomasse der beiden Testarten Lolium multiflorum und Echinochloa crus-galli, die allerdings nur hinsichtlich der Blattmasse von Lolium multiflorum in derersten Versuchsreihe statistisch absicherbar waren. Hinsichtlich der Effekte auf die Gehalte an freien Aminosäuren waren die Befunde aus der Freilandexposition nachzuvollziehen: auch im Gewächshausexperiment stiegen die Gehalte an freien Aminosäuren, insbesondere an solchen mit niedrigem C/N-Verhältnis wie Asn, Gln und Alanin (Ala), aber auch Glutaminsäure (Glu). Die Ergebnisse zeigen, dass eine Ammoniak-Aufnahme aus der Atmosphäre stattfand und Wuchsverhalten und Aminosäure-Metabolismus signifikant beeinflusste. Mit den gewählten Messgrößen, insbesondere dem Gehalt und der Zusammensetzung freier Aminosäuren, besteht ein großes Potenzial, pflanzliche Reaktionen als Bioindikationsmethode für Ammoniak-Deposition zu verwenden.

Der durch die Intensivierung der Landwirtschaft bedingte Verlust der Biodiversität gefährdet langfristig die Flexibilität und Produktivität von Agrarökosystemen. Eine Möglichkeit, diesen Folgen zu begegnen, ist die Förderung standorttypischer Artenausstattungen in Nutzökosystemen. Der Erhalt besonders wertvoller und die Anlage neuer Kleinstrukturen kann einen Beitrag zur Einhaltung solcher Anforderungen leisten. Bisher fehlen jedoch weitgehend Erkenntnisse darüber, welche Eigenschaften dieser Lebensräume in welcher Ausprägung von besonderer Bedeutung für bestimmte Organismengruppen sind. Da die Ansprüche vieler Arten regional variieren, gilt es, Lebensräume zu typisieren, um übertragbare Ergebnisse zu erhalten. Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeit, den tierökologischen Wert von Feldhecken anhand der Familie der Laufkäfer (Carabidae) zu ermitteln. Am Beispiel der Hecken der südlich von Stuttgart gelegenen Filderebene werden mittels multivariater Verfahren verallgemeinerbare Heckentypen festgelegt, denen regionalspezifische Indikatorarten zugeordnet werden. Weiterhin werden die Komponenten der Laufkäferbio¬diversität von Hecken auf unterschiedlichen räumlichen Ebenen untersucht und ein Ansatz zur Schätzung der funktionalen Diversität erprobt. Es wird gezeigt, daß sich über einen Gradienten der Faktoren Flächengröße und Alter Heckentypen abgrenzen lassen. Jeder dieser Typen weist spezifische Differentialarten auf, die über die Berechnung von Arten-Assoziationen und eine Indikatoranalyse ermittelt wurden. Während reine Arten- und Individuenzahlen keine eindeutige Abhängigkeit von der Heckengröße aufweisen, besteht insbesondere für Waldcarabiden eine positive Korrelation mit der Flächenausdehnung der Hecken. Außerdem zeigen Artenakkumulationskurven, daß wenige große Hecken mehr Laufkäferarten beherbergen als viele kleine. Weiterhin wird nachgewiesen, daß neben den Faktoren Größe und Alter auch der Deckungsgrad der krautigen Vegetation und die Zonierung der Hecken großen Einfluß auf die Laufkäfergesellschaften ausüben. Die Biodiversitätskomponenten zeigen ebenfalls eine Abhängigkeit von der Heckengröße. So nimmt die alpha-Diversität je Hecke mit abnehmender Flächengröße signifikant zu, während die beta-Diversität mit dieser absinkt. Erklärt werden können diese Verhältnisse mit Randeffekten, die in kleineren Hecken eine Zuwanderung von Offenlandarten bedingen und der erhöhten Strukturvielfalt größerer Hecken, welche sich in einer Vielzahl von unterschiedlichen durch Laufkäfer genutzten Mikrohabitaten ausdrückt. Auf Gebietsebene waren die alpha- und gamma-Diversitäten in großen Hecken stets höher als in kleinen, was auf den höheren Gesamtartenreichtum von Gebieten mit großen Hecken zurückzuführen ist. In kleinen Hecken wird die Biodiversität von der Art der umliegenden Kulturpflanzen bestimmt, während Carabidengesellschaften großer Hecken weniger abhängig vom Umland sind. Dies wurde daran deutlich, daß aus der Homogenisierung der angrenzenden Kulturen eine Abnahme der alpha-Diversität und eine Zunahme der beta-Diversität in den kleinen Hecken resultierten. Ein Vergleich der beta-Diversitäten auf Gebiets- mit denen auf der Heckenebene verdeutlicht, daß die größere Heterogenität innerhalb und nicht zwischen den Hecken besteht. Um auch den funktionalen Aspekt der Biodiversität einzubeziehen, wurden die Laufkäfer der Hecken auf Grundlage ihrer morphologischen und ökologischen Eigenschaften über eine Cluster-Analyse in funktionale Gruppen (Gilden) aufgeteilt. Die Anzahl dieser Gilden in einer Hecke kann als Hinweis auf die funktionale Diversität bzw. die Effizienz der Ressourcennutzung gewertet werden. Die durchschnittlich gefundene Anzahl von drei Gilden je Hecke variiert mit der Heckengröße sowie dem -alter. Dies äußerte sich in einer Verschiebung der Artenzusammensetzung der Laufkäfergilden je nach Heckentyp und der Konstanz, mit der diese funktionalen Gruppen im Untersuchungszeitraum in den Hecken vorkommen. In kleineren Hecken wird die Gilde der ?Waldarten? durch weniger spezialisierte Offenlandarten ersetzt und die Zahl signifikant verschiedener Gilden ist gleichzeitig instabiler als in größeren Hecken. The drastic decline of species caused by intensification of farming in the long run reduces the flexibility and productivity of our agroecosystems. One possibility to counter this negative development is the preservation of typical local species compositions in anthropogenic cultivated ecosystems. The conservation of valuable, or the creation of new habitat patches is a way to maintain these requirements. So far, there is too little knowledge yet, which habitat traits are most important for a given group of organisms. As the habitat requirements of many species vary on a regional level, it is necessary to categorize biotopes into types as a precondition for the application of those types on a broader scale. In this study, the zoo-ecological value of hedgerows is categorized by using ground beetles (Carabidae). Using the ?Filderebene? south of Stuttgart as an example, multivariate methods were used to distinguish general types of hedgerows to which regional bioindicators are assigned. Furthermore, the components of ground beetle diversity in hedges are investigated on different spatial scales and a method to estimate functional diversity is tested. It has been demonstrated that hedgerow types can be distinguished by a gradient of ground area size and age. Each of these types contain specific species, suitable for differentiation, established by calculation of species-associatons and indicator-analyses. While richness in species and individuals alone shows no clear dependency, especially forest carabids were positively correlated with hedgerow size. Besides, species-accumulation-curves show that few large hedges contain more species than small ones. Furthermore, it could be proven, that the carabid beetle associations are not only affected by the factors size and age, but also by the coverage of herbaceous vegetation and zonation of the hedgerows. The biodiversity components show a dependency on hedgerow size, too. While alpha-diversity per hedge increases significantly with decreasing area, beta-diversity decreases simultaneously. This relationship can be explained by the immigration of field species into the small hedges, whereas large and old hedges have a greater variety in structure, which results in a large number of microhabitats occupied by carabids. On site-level, the large hedges showed a higher alpha- and gamma-diversity than small hedges, which can be attributed to a higher general species richness of sites with extended hedgerows. In small hedges, biodiversity depends on the surrounding crops, whereas carabid beetle associations of large hedges are less affected by bordering habitats. This was evident, because homogenization of the surrounding crops caused a decline of alpha-diversity and an increase of beta-diversity in the hedges. A comparison between beta-diversities at site- vs. hedgerow-level shows higher heterogeneities inside than between hedges. In order to consider the functional component of biodiversity as well, the carabids of the hedgerows were partitioned into functional groups (guilds) by means of cluster-analysis based on their morphological and ecological traits. The number of guilds in a hedgerow can be used as an estimate for its functional diversity and efficacy of resource use. The average number of three guilds per hedge varies with hedgerow size and age. This results in a shift of species composition of carabid guilds based on hedgerow type and the continuity, of the functional groups occurence during the investigation period. In smaller hedges, the guild of ?forest species? is substituted by less specialized field species and the number of different significant guilds is less stable than in larger hedges.

composed and submitted by Rafaela Schinegger Zsfassung in dt. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2013 OeBB

eingereicht von Claudia Seidel Zsfassung in dt. Sprache Wien, Univ. für Bodenkultur, Diss., 2010 OeBB

eingereicht von Matthias Burtscher Zsfassung in engl. Sprache Graz, Univ., Dipl.-Arb., 2010

Der Diatomeenaufwuchs auf historischen Herbarbelegen submerser Wasserpflanzen kann als Indikator der früheren Nährstoffsituation herangezogen werden. Da in Fließgewässern keine geschichteten Sedimente für die stratigraphische Diatomeenanalyse vorhanden sind, stellt diese neue Methode oftmals die einzige Informationsquelle für den ehemaligen Qualitätszustand von Fließgewässern dar. Historische Diatomeenproben können zur Formulierung von Referenzzuständen von Fließgewässern beitragen, die für die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie benötigt werden.Bei der Recherche nach Herbarmaterial wurden 1742 historische Belege aus Fließgewässern in Bayern in 30 Sammlungen gefunden. Davon wurden 136 historische Proben aus neun Fließgewässern in Bayern ausgewertet, darunter die Flüsse Amper und Maisach. 457 rezente Proben aus 23 Fließgewässern in Bayern wurden untersucht, um die Diatomeengesellschaften verschiedener Substrate bezüglich floristischer Parameter zu vergleichen. Der Vorgang des Herbarisierens hatte keinen Einfluss auf die Struktur und Zusammensetzung der epiphytischen Diatomeengesellschaften. Zur Rekonstruktion der Wasserqualität wurden fünf Diatomeenindizes berechnet, die eine Abschätzung des Trophie- bzw. Saprobiezustands vornehmen, sowie das Verfahren der Hassediagrammtechnik und Kanonische Korrespondenzanalysen eingesetzt. Eine historische Regionalanalyse des Amper-Einzugsgebiets lieferte Informationen zur Siedlungs- und Wirtschaftsentwicklung. Für die Flüsse Amper und Maisach konnte eine geringere Belastung mit anorganischen Nährstoffen zu Beginn des 20. Jahrhunderts ermittelt werden. Epiphytic diatom communities on herbarium macrophytes were analyzed to reconstruct former nutrient conditions of running waters. As stratified sediments do not exist in lotic ecosystems, stratigraphic diatom analyses yield poor results. Therefore, this study provides a new method to reconstruct the former water quality of running waters and to estimate their reference state as required by the EU Water Framework Directive.A widespread search for historic herbarium specimens was performed on 30 collections resulting in a database with 1742 herbarium specimens of submerged macrophytes with provenance data from running waters in Bavaria, Germany. From this, 136 specimens were chosen to analyze the attached historic diatom communities. Recent diatom samples from different substrata were studied with respect to floristic similarity. Altogether 457 recent diatom samples from 23 rivers and streams in Bavaria, Germany, were analyzed, comprising epilithic, epiphytic and epibryic communities (i. e. epiphyton of Bryophyta). The comparative analysis of recent epiphyton samples and corresponding samples from herbarium macrophytes showed that the process of drying and pressing the macrophytes did not affect diatom community structure.In order to reconstruct historic water quality four different approaches were taken. First, diatom indices that assess trophic and saprobic state of running waters were applied to the historic diatom communities. Secondly, the Hasse diagram technique was used to rank historic samples according to descending water quality. Third, canonical correspondence analyses were carried out to directly compare taxonomic composition and abundance of recent and historic epiphyton to infer past environmental conditions. In the Amper River, the first canonical axis corresponded with the inorganic nutrient load, in particular total phosphorus. Historic samples from the beginning of the 20th century showed a considerably lower nutrient load. In the Maisach River, the first canonical axis corresponded with the nitrate content representing the most important environmental variable in this analysis. Historic samples were found at the lower end of the nitrate gradient. Fourthly, historical changes in settlement and industry in the Amper River catchment area were documented. The obtained information about the relative amounts of domestic and industrial sewage supported the results of the diatom analyses.

Die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) der Europäischen Gemeinschaften fordert die Beurteilung von Gewässern mittels biologischer Qualitätskomponenten. In der vorliegenden Arbeit wird ein auf der aquatischen Makrophytenvegetation basierendes Bewertungssystem für Fließgewässerabschnitte in Deutschland vorgestellt, das den Anforderungen der Wasserrahmenrichtlinie entspricht. Die Kartierung der Makrophytenvegetation erfolgte in den Jahren 2000 und 2001 zur Hauptvegetationszeit zwischen Mitte Juni und Mitte September auf ökologisch homogenen Fließgewässerabschnitten. Insgesamt wurden 262 Probestellen an 202 verschiedenenen Fließgewässern in der gesamten Bundesrepublik Deutschland untersucht. Die Abundanzen der Arten wurden mit der fünfstufigen Pflanzenmengenskala nach KOHLER (1978) geschätzt. Die ordinalen Werte dieser Skala wurden für Statistik und Berechnungen über die dritte Potenz in metrische Quantitätsstufen umgewandelt. Teil des Bewertungsverfahrens ist eine Makrophyten-Typologie für Fließgewässerstellen, die mit Hilfe Hierarchischer Clusteranalysen auf der Basis von Artenzusammensetzung und Abundanz der Makrophytenbiozönose entwickelt wurde. Ergänzend wurden theoretische Überlegungen sowie Expertenwissen berücksichtigt. Die Gewässerstellen werden anhand Ökoregion, Breite des Gewässers, Wassertiefe, Fließgeschwindigkeit, Grundwassereinfluss sowie Gesamthärte des Wassers in sieben Typen eingeteilt. Aufgrund der Datenlage wurden in das Bewertungsverfahren nur vier Typen aufgenommen. Der Versuch, ein Bewertungsschema anhand der helophytischen Makrophytenvegetation zu erarbeiten, war nicht erfolgreich. Die Biozönosen emerser Wasserpflanzen in Fließgewässern weisen eine hohe natürliche Variabilität auf. Eine Indikation struktureller Degradationen anhand von Makrophyten erwies sich somit als nicht durchführbar. Auf Basis der hydrophytischen (submers wachsenden) Makrophyten konnte ein ökologisches Bewertungssystem für Fließgewässerabschnitte erstellt werden. Für jeden Gewässertyp wurden typspezifische Artengruppen erarbeitet, in denen Taxa mit ähnlichen ökologischen Ansprüchen zusammengefasst werden. Artengruppe A enthält Arten, die an Referenzstellen dominieren und somit als typspezifisch bezeichnet werden können. Ausgeschlossen wurden dabei Arten, deren Verbreitungsschwerpunkt im Bereich belasteter Gewässer liegt. Artengruppe B umfasst alle Taxa mit weiter ökologischer Amplitude sowie solche mit Schwerpunkt im mittleren Belastungsbereich. Je nach Belastung der Stellen kommen diese neutralen (indifferenten) Arten gemeinsam mit unterschiedlich hohen Anteilen der anderen Gruppen vor. In Artengruppe C werden Störzeiger zusammengefasst, die einen deutlichen Verbreitungsschwerpunkt an degradierten Standorten zeigen und höchstens in geringen Mengen an den Referenzstellen auftreten. Die Abweichung von Artenzusammensetzung und Abundanz der Biozönose im Vergleich zu einer unbeeinflussten Referenz wird durch die Berechnung des so genannten Referenzindex ermittelt. Zusätzlich werden biozönotische Kenngrößen wie der Anteil von Belastungszeigern bzw. Evenness und Taxazahl für die Bewertung herangezogen. Die Indexgrenzen wurden mit Hilfe vegetationsökologischer Tabellenarbeit nach den Bestimmungen der Wasserrahmenrichtlinie definiert. Das Ergebnis der Bewertung wird durch die in der WRRL vorgegebenen fünf ökologischen Qualitätsklassen (sehr gut – gut – mäßig – unbefriedigend – schlecht) dargestellt. Die Anwendung des Bewertungssystems wird anhand mehrerer Beispiele erprobt. Die Plausibilität der Bewertung wird durch den Vergleich mit standardisierten limnologischen Indikationsverfahren überprüft, auf die Problematik der grundwasserbeeinflussten Gewässer wird besonders eingegangen. Zudem wird der Zusammenhang zwischen Referenzindex und der Trophie der Gewässer untersucht. Die Eignung von Makrophyten als Bioindikatoren der ökologischen Gewässerqualität wird erörtert. Die verwendete Methodik sowie die Entwicklung von Makrophyten-Typologie und Bewertungsverfahren werden kritisch hinterfragt und mit den Ergebnissen anderer Untersuchungen verglichen. Möglichkeiten und Grenzen von Typologie und Bewertungssystem sowie die Anwendbarkeit des Verfahrens in der Praxis werden diskutiert. Das Bewertungssystem verbindet wissenschaftlichen Anspruch mit den Erfordernissen einer praktikablen Anwendbarkeit. Es erfüllt die Anforderungen der europäischen Wasserrahmenrichtlinie und bietet eine gute Basis für die Bewertung von Fließgewässern mittels ihrer Makrophytenvegetation. The Water Framework Directive (WFD) of the European Communities demands the assessment of running waters by the use of biological quality components. The present work introduces an assessment system based on aquatic macrophytes, which can be applied to sites of running waters throughout Germany and which fulfills the requirements of the Water Framework Directive. Macrophytes were mapped in the main period of vegetation (mid June to mid September) in the years 2000 and 2001. 262 sites at 202 rivers were studied. The surveys were carried out in ecologically homogenous sections of running waters. Abundances were estimated according to the five-point-scale established by KOHLER (1978). The ordinal values of the KOHLER-scale were transformed into quantitative values (quantities) for statistical purposes and calculations. The first part of the assessment system is a macrophyte-typology for river sites, which was developed by the use of hierarchical cluster analyses. Here, the development of the typology is based on macrophyte biocoenosis, theoretical considerations, and expert knowledge. River types are defined by ecoregion, channel width, water depth, current velocity, water hardness, and influence of groundwater. The typology results in seven types of running waters, four of which were integrated in the assessment system. The attempt to develop an assessment system for river sites based on helophytes proved unsuccessful, because biocoenoses of emergent water plants in running waters show a high degree of natural variability. Thus, an indication of structural degradations by using macrophytes was not possible. Therefore, submerged macrophytes (hydrophytes) were used to develop an ecological assessment system for river sites. For each river type, specific groups of ecologically similar taxa were categorized. Species group A contains taxa, which are dominant in reference sites and can therefore be called type specific. Taxa which occur mainly in polluted rivers were excluded. Species group B comprises ecologically indifferent species or taxa which indicate middle loads. Depending on the degradation of a river site, species of group B occur together with taxa from group A or C in varying proportions. Species group C contains indicators of disturbed river sites. These taxa occur mainly in degraded rivers and only rarely in reference sites. Deviation of a biocoenosis´ species composition and abundance compared to an unaffected reference site is obtained by calculation of the so called reference index. Additionally, biocoenotic parameters such as quantity of degradation indicators or evenness are used. Based on vegetation tables, type specific limiting values of the reference index were set according to the WFD. The results of the assessment are shown by five ecological quality classes (high – good – moderate – poor – bad), as required in the Water Framework Directive. In the last chapter of the present work several application examples are given, and correlations between the reference index and other limnological indicator systems are examined. Special attention is given to groundwater influenced rivers. Additionally, correlations between the reference index and the trophy of running waters are discussed. The suitability of macrophytes as bioindicators for ecological river quality is outlined. Typology, assessment system, and practicability of the methods are critically discussed. The assessment system combines scientific demands with the aims of applicability. It provides a good basis for the assessment of rivers by using macrophytes. The requirements of the European Water Framework Directive are thus fulfilled.

Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen des vom BLfW koordinierten Forschungsvorhabens „Leitbildbezogenes Bewertungsverfahren für Makrophyten und Phytobenthos (PHYLIB)“. Ziel dieser Arbeit war es, im Teilbereich „Makrophyten in Seen“ ein deutschlandweit anwendbares Bewertungsverfahren für Gewässerstellen anhand der vorkommenden Makrophyten zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) zu entwickeln. Das Bewertungsverfahren basiert auf den Ergebnissen umfangreicher Kartierungsarbeiten im gesamten Bundesgebiet. Die meisten der 71 untersuchten Seen weisen eine Oberfläche von mehr als 0,5 km² auf. Zusätzlich wurden bereits vorhandene Kartierungsdaten zu 24 weiteren Seen in die Auswertungen miteinbezogen. Die Daten wurden mit Hilfe einer ACCESS-Datenbank aufbereitet. Im Zuge der Auswertungen wurden Korrespondenzanalysen, Kanonische Korrespondenzanalysen sowie Korrelationen und Regressionen berechnet. Den ersten Teil des erstellten Bewertungssystems bildet eine biozönotische Seentypologie. Hierfür wurden anthropogen möglichst unbelastete Gewässerstellen zu natürlichen Seetypen zusammengefasst. Entscheidend für die Typisierung war in erster Linie die Makrophytenvegetation der untersuchten Stellen. Die Typen lassen sich jedoch anhand weitgehend degradationsunabhängiger, abiotischer Faktoren von einander abgrenzen. Somit ist sichergestellt, dass auch belastete Stellen eindeutig in die Typen eingeordnet werden können. Deutschlandweit konnten vier Typen unterschieden werden: MTS: Stellen silikatisch geprägter Seen der Mittelgebirge und des Tieflandes. AK(s): Stellen karbonatischer Seen der Alpen und des Alpenvorlandes (AK) incl. Untertyp extrem steile Stellen der karbonatischen Alpenseen (AKs).TKg: Stellen stabil geschichteter karbonatischer Wasserkörper des Tieflandes. TKp: Stellen polymiktischer karbonatischer Wasserkörper des Tieflandes. Für jeden der beschriebenen Typen wurde anschließend ein leitbildbezogenes Indikationssystem erarbeitet, das die Abweichung der Makrophytenvegetation, in Artenzusammensetzung und Abundanz, von der Vegetation der Referenzstellen beurteilt. Wegen der großen natürlichen Variabilität der helophytischen Vegetation wurden nur submerse Wasserpflanzen zur Bewertung der ökologischen Qualität herangezogen. Auf der Grundlage einer Vegetationstabelle wurden für jeden Typ drei Artengruppen erarbeitet. Berücksichtigt wurden sowohl der Verbreitungsschwerpunkt als auch die Indikationsschärfe der Arten. Artengruppe A enthält Arten, die an Referenzstellen dominieren und somit als typspezifisch bezeichnet werden können. Ausgeschlossen wurden dabei Arten, deren Verbreitungsschwerpunkt im Bereich belasteter Gewässer liegt. Artengruppe B umfasst alle Taxa mit weiter ökologischer Amplitude sowie solche mit Schwerpunkt im mittleren Belastungsbereich. Je nach Belastung der Stellen kommen diese neutralen Arten gemeinsam mit unterschiedlich hohen Anteilen der anderen Gruppen vor. In Artengruppe C werden Störzeiger zusammengefasst, die einen deutlichen Verbreitungsschwerpunkt an degradierten Standorten zeigen und höchstens in geringen Mengen an den Referenzstellen auftreten. Die Bewertung der Stellen erfolgt über die Berechnung des Referenzindexes. Dazu werden die ordinal skalierten Pflanzenmengen (P) in metrische Quantitätswerte (Q) umgerechnet (Q = P³), und für die Arten an einer Stelle über alle untersuchten Tiefenstufen aufsummiert. Der Referenzindex berechnet sich aus der Differenz der Prozentualen Anteile der Arten aus Gruppe A und C. Dieser Index vergleicht Artenzusammensetzung und Abundanzen an einer Stelle mit dem Arteninventar der Referenzstellen. Er eignet sich damit zur Quantifizierung der Degradation als Abweichung vom Referenzzustand, wie von der WRRL gefordert. Die errechneten Indexwerte decken die Spanne von 100 bis -100 ab. Die Zuordnung der Indexwerte zu den fünf ökologischen Zustandsklassen orientiert sich an der natürlichen Varianz an den Referenzstellen des jeweiligen Typs. Zusätzliche Kriterien wie der Anteil spezifischer Störzeiger runden die Bewertung ab. Das Bewertungssystem beruht somit nicht auf einer Reihung von Arten nach bestimmten Degradationsfaktoren (z.B. Trophie), sondern ergibt sich aus der realen Spannweite der im jeweiligen Typ auftretenden ökologischen Zustände. Der Referenzindex ermöglicht also eine ökologische Gesamtbewertung im Sinne der WRRL. Abschließend konnte anhand ausgewählter Testdatensätze gezeigt werden, dass das erstellte Bewertungsverfahren die Belastungssituation von Seen genau widerspiegelt. Für süddeutsche Seen zeigte sich auch eine sehr gute Übereinstimmung zwischen dem Referenzindex und dem von MELZER (1988) entwickelten Makrophytenindex. The European Water Framework Directive (WFD) requires ecological monitoring and classification systems for all surface water and groundwater bodies. These systems have to consider a range of biological quality elements, supported by measurements of physico-chemistry and hydrology. Aquatic macrophytes are one of the biological quality elements relevant for the assessment of lakes. Although aquatic plants are already an important tool for indicating the trophic status of lakes, adequate indicating systems fulfilling the demands of the WFD are still missing. This thesis introduces the development of a macrophyte based assessment system that can be applied to lakes throughout Germany. The evolved system is underpinned by extensive field surveys throughout Germany, supplemented by available data of previous studies. Considered are especially lakes with an area of at least 0,5 km². With the application of Correspondence Analyses to the data of undisturbed reference sites, natural types of lake sites can be found. These types represent different plant habitats and therefore show characteristic macrophyte communities. To make it possible to assign disturbed sites as well, the types are defined by characteristics that are unaffected by human impact. Four types are distinguished by ecoregion, Ca²+ content, mixis and morphology: MTS: sites within softwater lakes of mountainous areas or Northern Germany. AK(s): sites within carbon rich lakes situated in the (foothills of the) Alps. including the subtype of extremely steep sites in Alpine lakes. TKg: sites within stratified water bodies of Northern Germany TKp: sites within polymictic water bodies of Northern Germany.For each type an own assessment system is described. Due to the high degree of natural variability among the emerged vegetation, only submerged macrophytes (hydrophytes) are used to indicate the ecological quality of lake sites. Using vegetation tables for each type, specific groups of species with ecologically similar qualities can be identified: Species group A contains taxa, dominating under reference conditions. Those taxa can be named type specific. Species showing high abundance on polluted sites are excluded. Species group B includes species with wide ecological amplitude as well as taxa indicating moderate loads. According to the extent of degradation, these taxa grow together with species of group A or C in varying proportions. Species group of C are dominant at highly disturbed sites. These taxa are rarely found under reference conditions. The assessment of lake sites results from the calculation of the so called reference index. Therefore the macrophyte abundances (P) are transformed into metrically scaled values (“quantities” = Q) using the function Q=P³. The species occurring on each site are added up over all surveyed degrees of depth. The resulting index value quantifies the deviation of the vegetation from those at reference conditions. In addition to the index, the share of specific indicators has to be considered to classify the site to one of five ecological quality classes (high, good, moderate, poor, bad) mentioned in the WFD. Finally, several examples for the application of the developed system are given and correlations between the reference index and the “Makrophytenindex” (MELZER 1988) are examined. With the example of Lake Chiemsee the possibilities for the assessment of an entire lake are discussed. The application on several Bavarian lakes proves the suitability of the assessment system for indicating ecological quality of lakes. Therefore it is an appropriate tool for the bioassessment of lakes according to the WFD.

Es wird eine computertechnisch umsetzbare ökologische Prognose- und Bewertungsmethodik entwickelt, die bei der Planung von wasserbaulichen Maßnahmen an Fließgewässern zur Ermittlung der umweltverträglichsten Variante eingesetzt werden kann. Als Fallbeispiel dient hierbei die fiktive Planung zweier Talsperrenalternativen an ehemaligen Planungsstandorten im Längsverlauf der Neger, einem silikatischen Mittelgebirgsbach im Hochsauerland (NRW). Das Bewertungsverfahren stellt eine Modifikation der Ökologischen Risikoanalyse dar. Der Beeinträchtigungsgrad des Schutzgutes Tiere und Pflanzen wird hier über die Prognose der weiteren Existenzfähigkeit von Indikatorarten und –zönosen unter den zukünftigen, infolge der Baumaßnahme veränderten Umweltbedingungen in Fließgewässer und Aue ermittelt. Das Verfahren kombiniert Elemente gutachterlicher Einzelfallbeurteilung im Prognoseteil mit regelbasierten Automatismen im Bewertungsteil. Die flächendetaillierte Ergebnisdarstellung erfolgt im GIS.

Eine Metaanalyse von Datenbankauszügen der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg wurde vorgenommen über die 1985-93 auf 63 Wald-Dauerbeobachtungsflächen des Ökologischen Wirkungskatasters gefangenen streu- und bodenbewohnenden Collembolen. Die Untersuchung erstreckte sich auf für die Naturräume des Landes repräsentative, naturnahe Altwälder in ganz Baden-Württemberg. Mit Bodenproben waren über 111.000 Springschwänze aus ca. 120 Arten erfasst worden. Die Collembolenzönosen der baden-württembergischen Waldböden bilden ein Kontinuum entlang mehrerer Gradienten: Waldgesellschaft, Boden (Bodenart, Basen- und Nährstoffgehalte), Klima (vermittelt vor allem durch die Höhe ü. NN) und geographische Lage. Eine deutliche Differenzierung ergibt sich zwischen eu- und oligotraphenten Waldgesellschaften, besonders zwischen eutraphenten Laubwäldern und den oligotraphenten Nadelwäldern. Die Ursachen hierfür dürften neben der vertikalen Zonierung Unterschiede der Streuzusammensetzung und der Abbauwege (bakterielle bzw. pilzliche Zersetzung) sein. Differenzen zeigen sich auch in der Collembolenfauna der Landesteile. Dies kann einerseits auf die naturräumliche Gliederung zurückgeführt werden, andererseits sind historische Faktoren zu vermuten wie die unterschiedliche Herkunft der einzelnen Arten und die Kolonisation des Gebietes seit der letzten Eiszeit. Die mittlere Artenzahl je Dauerbeobachtungsfläche beträgt 35. Sie ist positiv mit der Höhe über NN, der Jahresniederschlagssumme, dem Humusgehalt und der mikrobiellen Biomasse korreliert, negativ mit der Jahresmitteltemperatur. In den Gemeinschaften dominieren wenige Taxa, die als Generalisten einzustufen sind: Isotoma notabilis, die Tullbergia krausbaueri-Gruppe, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata und manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. und Megalothorax minimus. Sie zeigen zwar z.T. signifikante Korrelationen zu Umweltvariablen, kommen aber in hoher Dichte fast über das gesamte Standortspektrum vor. Die Evenness nimmt von den eutraphenten Laubwäldern zu den oligotraphenten Nadelwäldern ab. Sie ist negativ mit der Collembolen-Gesamtabundanz korreliert. Es besteht eine positive Beziehung zwischen lokaler Abundanz und Verbreitung (Zahl der Fundorte) der Collembolenarten im Untersuchungsgebiet. Die Relation ist allerdings nicht eindeutig. Seltene Arten weisen stets geringe lokale Individuendichten auf; unter den weit verbreiteten Taxa kommen manche in hohen, andere in niederen Abundanzen vor. Die gefangenen Tiere gehören fast alle dem euedaphischen oder dem hemiedaphischen Lebensformtyp an. Der Anteil der Euedaphischen steigt mit der Höhe über NN und den Jahresniederschlägen. Die hemiedaphischen Taxa dominieren unter wärmeren und trockeneren Bedingungen im Tiefland. Die höchsten Gesamtabundanzen wurden in den höher gelegenen Gebieten der südlichen Landeshälfte gefunden. Es besteht eine negative Beziehung zum Jahresmittel der Temperatur. Oligotraphente Waldgesellschaften mit Moderhumus weisen signifikant höhere Collembolendichten auf als eutraphente auf Mull. Die Gesamtabundanz unterliegt sehr starken Fluktuationen, eine ausschlaggebende Bedeutung der Bodenfeuchte ist zu vermuten. Je ausgeprägter die Dichteschwankungen, desto größer sind die Unterschiede in der Dominanzstruktur zwischen den Jahren. Zusammenhänge mit anthropogenen Störungen sind nicht zu erkennen. Im Frühjahrsaspekt dominieren stets hemiedaphische Taxa, im Herbst überwiegen meist die euedaphischen Formen. Zahlreiche Fälle von Vikarianz und Gruppen häufig gemeinsam auftretender Arten konnten festgestellt werden. Als Ursache sind hierfür in erster Linie ähnliche Reaktionen auf Standortparameter zu sehen. Interaktionen zwischen den Taxa dürften von untergeordneter Bedeutung sein. Die Diskussion greift den Einsatz von Springschwänzen im passiven Biomonitoring auf. Es bestehen zwar zahlreiche signifikante Korrelationen zwischen den Artenabundanzen und verschiedensten Umweltvariablen, die Beziehungen sind aber aufgrund einer hohen Wertestreuung nicht eng. Deshalb sind quantitative Schlüsse aus Collembolenabundanzen in Waldböden auf die Standortparameter mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet. Abundanz- und Dominanzdynamik der Collembolengemeinschaften hängen sehr stark von der Witterung und Schwankungen des Mikroklimas ab. Gerichtete Entwicklungen, bedingt z.B. durch eine Versauerung des Bodens, können dadurch kaschiert werden. Der Arbeit ist ein Ergänzungsband angefügt, der Verbreitungskarten und ausführliche Angaben zur Autökologie der auf den Wald-Dauerbeobachtungsflächen in Baden-Württemberg aufgefundenen Collembolenarten enthält, dazu eine Liste aller im Land und angrenzenden Gebieten nachgewiesenen Taxa mit zugehörigen Literaturquellen. Für Baden-Württemberg sind derzeit 260 Arten als nachgewiesen, weitere 34 als zweifelhaft verzeichnet., A metaanalysis was performed using data of litter and soil inhabiting Collembola sampled in 63 permanent forest observation plots located in Baden-Wuerttemberg (Germany). The data had been gathered by the Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Wuerttemberg from 1985 to 1993 in the context of a survey on air pollution effects on soil biota ( Ökologisches Wirkungskataster ). The survey covered semi-natural mature deciduous and coniferous forest stands that represent a wide range of ecological conditions typical for Baden-Wuerttemberg. More than 111.000 individuals belonging to app. 120 species had been extracted from soil samples. The collembolan communities could be ordered along environmental gradients according to forest type, soil composition, climate (mainly depending on elevation) and geographic position. A clear distinction was possible between deciduous forests on nutrient rich soils and coniferous forests on nutrient poor soils. The differentiation between the collembolan communities of these two forest types was partly due to climatic conditions, with deciduous forests mainly growing in lowlands and coniferous forests mainly growing in mountainous regions. In addition, differences in litter composition and in the decomposition pathways (driven by bacteria or fungi) may have been important. Ecological conditions and historical factors (e.g. different provenance of species, colonisation mode since the last glacial period) additionally modulated the actual composition of the collembolan communities.The mean number of collembolan species per site was 35. Species richness was positively correlated to altitude (a.s.l.), mean annual precipitation, organic content and microbial biomass. It was negatively correlated to mean annual temperature. A few generalists generally dominated the communities: Isotoma notabilis, Tullbergia krausbaueri-group, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata and F. manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. and Megalothorax minimus. Though these taxa were in some cases also significantly correlated to certain environmental variables, they occurred in high densities at almost every forest site included in this study. Community evenness decreased from deciduous forests on rich soils to coniferous forests on poor soils. Evenness was negatively correlated to the total abundance of Collembola. Local abundance of species was positively correlated to distribution (i.e. the number of sites occupied). However, in addition to rare species some widely distributed taxa also occurred in small local abundances.Almost all collembolan species either belonged to the euedaphic or to the hemiedaphic life form. The share of euedaphic individuals increased with altitude and mean annual precipitation. Hemiedaphic taxa dominated in the warmer and less humid climate of the lowlands. Total abundance was at maximum in the more elevated parts of the study region, namely in its southern parts. This parameter was negatively correlated to mean annual temperature. Collembolan density was significantly higher in forests growing on poor soils with the humus type moder than stands growing on rich soils with the humus type mull. Total abundance varied considerably during the investigation period. This was probably largely due to fluctuations in soil moisture. Density fluctuations were positively correlated to interannual changes in the dominance structure. No indication for a human impact was found. The communities were always dominated by hemiedaphic species in spring, while euedaphic taxa dominated in autumn. The various cases of vicariance as well as the many cases of coexistence can probably be explained by species-specific reactions to certain attributes of the habitats. No evidence for interspecific interactions was found. One chapter of the discussion focuses on the use of springtails for passive biomonitoring. Though numerous significant correlations between species abundance and various environmental variables were found, variance explanation was generally low. The value of Collembola densities for predicting the properties of forest habitats is thus very limited. The strong impact of actual changes in atmospheric conditions and microclimate on absolute and relative densities may conceal long-term trends caused e.g. by chronic acidification of the soil. A supplementary volume provides distribution maps and detailed information on the ecology of all the species found at the permanent observation plots of Baden-Wuerttemberg. This volume also includes the regional species list of Baden-Wuerttemberg and adjacent territories as well as all literature sources. So far 260 collembolan species and 34 taxa with questionable taxonomic status have been found in Baden-Wuerttemberg.

Die besonderen ökologischen Bedingungen städtischer Lebensräume werden in einem ersten Teil der Arbeit in ihrer Bedeutung für epiphytische Flechten dargelegt. Mit Hilfe des hier neudefinierten Urbanotoleranzfaktors können Flechten hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit gegenüber der städtischen Umwelt eingestuft werden. Wie im zweiten Teil der Arbeit dargestellt, ergeben die aktuellen Untersuchungen zur Flechtenvegetation im Ruhrgebiet und einigen umliegenden Stadtgebieten im Vergleich zu früheren Studien, zumeist Luftqualitätserhebungen mit Flechten als Bioindikatoren, dass sich infolge der drastisch reduzierten (SO2-)Immissionsbelastung eine relativ artenreiche epiphytische Flechtenflora etablieren konnte. Der Gesamtartenbestand stieg von höchstens drei Arten Mitte der 1960er Jahre auf über 60 an; auch die allgemein als Zeichen recht guter Luftqualität anerkannten Bartflechten haben sich im untersuchten Gebiet wieder mit drei Arten eingefunden. Im Vergleich mit anderen großen urbanen Gebieten, die wie das Ruhrgebiet ähnlichen Belastungsbedingungen unterlagen bzw. aktuell ausgesetzt sind, hat sich eine recht langsame Wiederbesiedelung vollzogen. Dies ist vermutlich sowohl auf den sich nur langsam vollziehenden Entgiftungs- und Entsauerungsprozess der Borkensubstrate, als auch auf den vergleichsweise geringen Diasporenvorrat und ?nachschub im Ruhrgebiet sowie in der Umgebung zurückzuführen. Anhand der vorliegenden Untersuchungsergebnisse lässt sich nicht klären, aus welchen Arealen die heute im Ruhrgebiet und weiteren Städten anzutreffenden Flechten zurückgekehrt sind. Wie auch in anderen Wiederbesiedelungsstudien beobachtet, kehrten manche Arten überraschend schnell zurück. Dieses Phänomen des "zone-skipping" ist also ein typisches Merkmal von Wiederbesiedelungsereignissen. Charakteristisch ist ferner, dass sich im wesentlichen Arten einfinden, die - wie die meisten zurückkehrenden Flechten - über vegetative Verbreitungseinheiten verfügen oder sehr erfolgreiche Strategien bei der Ausbreitung mit Hilfe von Sporen besitzen (s. z.B. Xanthoria polycarpa und X. parietina). Aus dem Vergleich mehrerer Wiederbesiedelungsprozesse lässt sich ein Modell herleiten, das die Flechtenrückkehr in urbane Gebiete in drei Phasen beschreibt. Dissertation, Universität Duisburg-Essen, 2002

Eine Metaanalyse von Datenbankauszügen der Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg wurde vorgenommen über die 1985-93 auf 63 Wald-Dauerbeobachtungsflächen des Ökologischen Wirkungskatasters gefangenen streu- und bodenbewohnenden Collembolen. Die Untersuchung erstreckte sich auf für die Naturräume des Landes repräsentative, naturnahe Altwälder in ganz Baden-Württemberg. Mit Bodenproben waren über 111.000 Springschwänze aus ca. 120 Arten erfasst worden. Die Collembolenzönosen der baden-württembergischen Waldböden bilden ein Kontinuum entlang mehrerer Gradienten: Waldgesellschaft, Boden (Bodenart, Basen- und Nährstoffgehalte), Klima (vermittelt vor allem durch die Höhe ü. NN) und geographische Lage. Eine deutliche Differenzierung ergibt sich zwischen eu- und oligotraphenten Waldgesellschaften, besonders zwischen eutraphenten Laubwäldern und den oligotraphenten Nadelwäldern. Die Ursachen hierfür dürften neben der vertikalen Zonierung Unterschiede der Streuzusammensetzung und der Abbauwege (bakterielle bzw. pilzliche Zersetzung) sein. Differenzen zeigen sich auch in der Collembolenfauna der Landesteile. Dies kann einerseits auf die naturräumliche Gliederung zurückgeführt werden, andererseits sind historische Faktoren zu vermuten wie die unterschiedliche Herkunft der einzelnen Arten und die Kolonisation des Gebietes seit der letzten Eiszeit. Die mittlere Artenzahl je Dauerbeobachtungsfläche beträgt 35. Sie ist positiv mit der Höhe über NN, der Jahresniederschlagssumme, dem Humusgehalt und der mikrobiellen Biomasse korreliert, negativ mit der Jahresmitteltemperatur. In den Gemeinschaften dominieren wenige Taxa, die als Generalisten einzustufen sind: Isotoma notabilis, die Tullbergia krausbaueri-Gruppe, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata und manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. und Megalothorax minimus. Sie zeigen zwar z.T. signifikante Korrelationen zu Umweltvariablen, kommen aber in hoher Dichte fast über das gesamte Standortspektrum vor. Die Evenness nimmt von den eutraphenten Laubwäldern zu den oligotraphenten Nadelwäldern ab. Sie ist negativ mit der Collembolen-Gesamtabundanz korreliert. Es besteht eine positive Beziehung zwischen lokaler Abundanz und Verbreitung (Zahl der Fundorte) der Collembolenarten im Untersuchungsgebiet. Die Relation ist allerdings nicht eindeutig. Seltene Arten weisen stets geringe lokale Individuendichten auf; unter den weit verbreiteten Taxa kommen manche in hohen, andere in niederen Abundanzen vor. Die gefangenen Tiere gehören fast alle dem euedaphischen oder dem hemiedaphischen Lebensformtyp an. Der Anteil der Euedaphischen steigt mit der Höhe über NN und den Jahresniederschlägen. Die hemiedaphischen Taxa dominieren unter wärmeren und trockeneren Bedingungen im Tiefland. Die höchsten Gesamtabundanzen wurden in den höher gelegenen Gebieten der südlichen Landeshälfte gefunden. Es besteht eine negative Beziehung zum Jahresmittel der Temperatur. Oligotraphente Waldgesellschaften mit Moderhumus weisen signifikant höhere Collembolendichten auf als eutraphente auf Mull. Die Gesamtabundanz unterliegt sehr starken Fluktuationen, eine ausschlaggebende Bedeutung der Bodenfeuchte ist zu vermuten. Je ausgeprägter die Dichteschwankungen, desto größer sind die Unterschiede in der Dominanzstruktur zwischen den Jahren. Zusammenhänge mit anthropogenen Störungen sind nicht zu erkennen. Im Frühjahrsaspekt dominieren stets hemiedaphische Taxa, im Herbst überwiegen meist die euedaphischen Formen. Zahlreiche Fälle von Vikarianz und Gruppen häufig gemeinsam auftretender Arten konnten festgestellt werden. Als Ursache sind hierfür in erster Linie ähnliche Reaktionen auf Standortparameter zu sehen. Interaktionen zwischen den Taxa dürften von untergeordneter Bedeutung sein. Die Diskussion greift den Einsatz von Springschwänzen im passiven Biomonitoring auf. Es bestehen zwar zahlreiche signifikante Korrelationen zwischen den Artenabundanzen und verschiedensten Umweltvariablen, die Beziehungen sind aber aufgrund einer hohen Wertestreuung nicht eng. Deshalb sind quantitative Schlüsse aus Collembolenabundanzen in Waldböden auf die Standortparameter mit einer erheblichen Unsicherheit behaftet. Abundanz- und Dominanzdynamik der Collembolengemeinschaften hängen sehr stark von der Witterung und Schwankungen des Mikroklimas ab. Gerichtete Entwicklungen, bedingt z.B. durch eine Versauerung des Bodens, können dadurch kaschiert werden. Der Arbeit ist ein Ergänzungsband angefügt, der Verbreitungskarten und ausführliche Angaben zur Autökologie der auf den Wald-Dauerbeobachtungsflächen in Baden-Württemberg aufgefundenen Collembolenarten enthält, dazu eine Liste aller im Land und angrenzenden Gebieten nachgewiesenen Taxa mit zugehörigen Literaturquellen. Für Baden-Württemberg sind derzeit 260 Arten als nachgewiesen, weitere 34 als zweifelhaft verzeichnet. A metaanalysis was performed using data of litter and soil inhabiting Collembola sampled in 63 permanent forest observation plots located in Baden-Wuerttemberg (Germany). The data had been gathered by the ‘Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Wuerttemberg’ from 1985 to 1993 in the context of a survey on air pollution effects on soil biota (‘Ökologisches Wirkungskataster’). The survey covered semi-natural mature deciduous and coniferous forest stands that represent a wide range of ecological conditions typical for Baden-Wuerttemberg. More than 111.000 individuals belonging to app. 120 species had been extracted from soil samples. The collembolan communities could be ordered along environmental gradients according to forest type, soil composition, climate (mainly depending on elevation) and geographic position. A clear distinction was possible between deciduous forests on nutrient rich soils and coniferous forests on nutrient poor soils. The differentiation between the collembolan communities of these two forest types was partly due to climatic conditions, with deciduous forests mainly growing in lowlands and coniferous forests mainly growing in mountainous regions. In addition, differences in litter composition and in the decomposition pathways (driven by bacteria or fungi) may have been important. Ecological conditions and historical factors (e.g. different provenance of species, colonisation mode since the last glacial period) additionally modulated the actual composition of the collembolan communities. The mean number of collembolan species per site was 35. Species richness was positively correlated to altitude (a.s.l.), mean annual precipitation, organic content and microbial biomass. It was negatively correlated to mean annual temperature. A few generalists generally dominated the communities: Isotoma notabilis, Tullbergia krausbaueri-group, Isotomiella minor, Folsomia quadrioculata and F. manolachei, Lepidocyrtus lignorum, Onychiurus armatus s.str. and Megalothorax minimus. Though these taxa were in some cases also significantly correlated to certain environmental variables, they occurred in high densities at almost every forest site included in this study. Community evenness decreased from deciduous forests on rich soils to coniferous forests on poor soils. Evenness was negatively correlated to the total abundance of Collembola. Local abundance of species was positively correlated to distribution (i.e. the number of sites occupied). However, in addition to rare species some widely distributed taxa also occurred in small local abundances. Almost all collembolan species either belonged to the euedaphic or to the hemiedaphic life form. The share of euedaphic individuals increased with altitude and mean annual precipitation. Hemiedaphic taxa dominated in the warmer and less humid climate of the lowlands. Total abundance was at maximum in the more elevated parts of the study region, namely in its southern parts. This parameter was negatively correlated to mean annual temperature. Collembolan density was significantly higher in forests growing on poor soils with the humus type moder than stands growing on rich soils with the humus type mull. Total abundance varied considerably during the investigation period. This was probably largely due to fluctuations in soil moisture. Density fluctuations were positively correlated to interannual changes in the dominance structure. No indication for a human impact was found. The communities were always dominated by hemiedaphic species in spring, while euedaphic taxa dominated in autumn. The various cases of vicariance as well as the many cases of coexistence can probably be explained by species-specific reactions to certain attributes of the habitats. No evidence for interspecific interactions was found. One chapter of the discussion focuses on the use of springtails for passive biomonitoring. Though numerous significant correlations between species abundance and various environmental variables were found, variance explanation was generally low. The value of Collembola densities for predicting the properties of forest habitats is thus very limited. The strong impact of actual changes in atmospheric conditions and microclimate on absolute and relative densities may conceal long-term trends caused e.g. by chronic acidification of the soil. A supplementary volume provides distribution maps and detailed information on the ecology of all the species found at the permanent observation plots of Baden-Wuerttemberg. This volume also includes the regional species list of Baden-Wuerttemberg and adjacent territories as well as all literature sources. So far 260 collembolan species and 34 taxa with questionable taxonomic status have been found in Baden-Wuerttemberg.