Impact of warming on fitness, phenology and feeding activity of riverine benthic filter feeders

Aufgrund des aktuellen, anthropogen verursachten Klimawandels erlangt okologische Klimafolgenforschung zunehmende Wichtigkeit. In den hier vorgestellten Untersuchungen wurde der Einfluss von Erwarmung auf das Frasverhalten, die Phenologie und die Fitness benthischer Filtrierer untersucht. Diese steuern durch ihren Planktonkonsum masgeblich Stoffumsatzprozesse besonders in grosen Fliesgewassern. Zudem ist ihre Aktivitat in hohem Mase sensitiv gegenuber Temperaturanderungen. Die hier durchgefuhrten Unter¬suchungen wurden unter naturnahen Bedingungen (Durchfluss naturlichen Rheinwassers) auf der Okologischen Rheinstation der Universitat zu Koln durchgefuhrt. Die Korbchenmuschel Corbicula fluminea diente zunachst als Modell¬organismus. Sie ist eine neuzeitlich eingewanderte Art, die in hohen Abundanzen in Fliesgewassern der nordlichen Hemisphare vorkommt und bezuglich ihrer Filtrationseffekte haufig untersucht wurde. Hier wurde der Effekt von Erwarmung auf Fitnessparameter in temperaturmanipulierten Bypass¬systemen (naturliche Temperatur sowie moderate Erhohung um 3°C) zum Rhein untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass es bereits unter naturlichen Bedingungen (unmanipuliertes Rheinwasser) im Verlauf des Sommers zu einer Gewichtsreduktion der Korbchenmuschel kommt. Dieser Effekt wurde durch die experimentelle Erwarmung signifikant verstarkt. Eine experimentelle Erhohung der Futterkonzentration dampfte den negativen Temperatureinfluss und fuhrte zu einem deutlichen Anstieg der Korpermasse. Dies zeigt zum einen, dass Corbicula fluminea in den Sommermonaten im Rhein nahrungslimitiert ist. Zum anderen stutzt das Ergebnis die Hypothese, dass erhohte energetische Kosten mit steigender Temperatur und bei limitierter Nahrung als wichtige Ursache fur die beobachteten Gewichtsverluste zu sehen sind. In Respirationsmessungen konnte dazu gezeigt werden, dass Erwarmung bis 30°C zu einem exponentiellen Anstieg des Grundstoffwechsels (und damit des Energiebedarfs) fuhrte, wahrend Literaturdaten zeigen, dass Erwarmung uber 25°C bereits zu einer Abnahme der Filtrierrate (und damit der Energieaufnahme) fuhren. Im Gegensatz zur Kontrolle der Korpermasse wurde das Schalenwachstum durch Erwarmung stimuliert. Diese unterschiedliche Steuerung von Korpermasse und Schalenlange fuhrte zu einem zusatzlichen negativen Effekt von Erwarmung auf die relative Korpermasse. Die insgesamt negativen Effekte durch sommerliche Erwarmung stehen im Gegensatz zu positiven Effekten von winterlicher Erwarmung auf die Korpermasse sowie die Fekunditat zur Hauptreproduktionszeit der Muscheln im April. In einem weiteren Teil der Arbeit wurden der Suswasserschwamm Ephydatia muelleri und die Moostierchen Fredericella sultana und Plumatella emarginata betrachtet. Beide Taxa kommen in hohen Dichen in Susgewassern und besonders in grosen Fliesgewassern vor, fanden bislang aber wenig Beachtung in Untersuchungen zu deren Funktion im Okosystem. In Flies¬kammern wurde hier erstmalig die Filtrierrate der Organismen auf verschiedene planktische Grosenklassen quantifiziert und der Temperatureinfluss auf die Filtration getestet. Die Filtrationsrate von Ephydatia muelleri stieg mit steigender Temperatur an. Plumatella emarginata zeigte zwar eine hohe saisonale Variabilitat der Filtrationsrate, allerdings keine Reaktion auf die Erwarmung innerhalb eines Versuchstermins. Sowohl Schwamme, als auch Moostierchen bilden im Winter Dauerstadien. Eine Erwarmung um 3°C hatte dabei eine Verzogerung der Dauerstadienbildung bei Ephydatia muelleri zur Folge. Ahnliches konnte fur keine der beiden Moostierchenarten gezeigt werden. Der verhaltnismasig milde Winter 2006/2007 fuhrte bei Fredericella sultana uber den ganzen Winter zu geringen Abundanzen aktiver Zooide, die in den warmen Versuchsrinnen deutlich hoher waren. Die Erwarmung fuhrte bei Plumatella emarginata zu einer deutlich starkeren Entwicklung aktiver Zooide im Fruhjahr. Ein vergleichbarer Temperatureinfluss im Fruhjahr konnte weder fur Ephydatia muelleri, noch fur Fredericella sultana eindeutig gezeigt werden. Zusammenfassend zeigen die Resultate unterschiedliche Einflusse von Temperaturerhohung. Im Vergleich der Bryozoen und Schwamme wurden dabei artspezifische Unterschiede sowohl in der Reaktion der Filtrierraten als auch des Timings der Winterruhe auf Erwarmung gemessen. Fur Corbiula fluminea wurde gezeigt, dass sich Klimaerwarmung jahreszeitlich unter¬schiedlich auf die Fitness der Art auswirken kann. Die daraus resultierende Vielseitigkeit der Temperatureffekte muss in Modellen zur Abschatzung von Klimaanderungen auf Flieswasserokosysteme berucksichtigt werden.