Studies on the Role of Sediments on the Nutrient Dynamics and Fertility of Kuttanad Waters

In the present study the nutrient dynamics and fertility of Kuttanad waters is addressed. Kuttanad represent a wetland system with considerable agricultural activities. The hydrographical features of the Kuttanad waters are controlled by discharges from Manimala, Meenachil, Pamba, Achencoil and Muvattupuzha rivers and also by tidal intrusions of saline waters from Cochin backwaters during summers. The fertility of these water bodies were significantly high and supported good agricultural production. Kuttanad water forms the southern part of this aquatic systems and is considered as the most productive zones. As a part of the management scheme for a higher agricultural activity, the Thannermukkam bund was constructed to block and regulate the intrusion of saline water. The increased use of artificial fertilizers along with stagnant character of the water body in this area has resulted in sharp decline in the water quality, productivity and aquatic resources.

Studies on the Role of Sediments on the Nutrient Dynamics and Fertility of Kuttanad Waters

In the present study the nutrient dynamics and fertility of Kuttanad waters is addressed. Kuttanad represent a wetland system with considerable agricultural activities. The hydrographical features of the Kuttanad waters are controlled by discharges from Manimala, Meenachil, Pamba, Achencoil and Muvattupuzha rivers and also by tidal intrusions of saline waters from Cochin backwaters during summers. The fertility of these water bodies were significantly high and supported good agricultural production. Kuttanad water forms the southern part of this aquatic systems and is considered as the most productive zones. As a part of the management scheme for a higher agricultural activity, the Thannermukkam bund was constructed to block and regulate the intrusion of saline water. The increased use of artificial fertilizers along with stagnant character of the water body in this area has resulted in sharp decline in the water quality, productivity and aquatic resources.

Studies on the effect of toxic heavy metal mercury on the physiology and biochemistry of an estuarine crab Scylla serrata (Forskal)

This thesis Entitled studies on the effect of toxic heavy metal mercury on the physiology and biochemistry of an estuarine crab scylla serrata (Forskal). Evaluate the toxicity of three sub lethal concentrations of mercury, viz., 0.009 mg/l, 0.02 mg/1, and 0.04 mg/l on the mud crab, Scylla serrata through bioaccumulation, and depuration studies. To characterize the biochemical responses to the sub-lethal stress of mercury in chelate muscles, abdominal muscles, hepatopancreas and gills. To study the activity pattern of acid and alkaline phosphatases in mercury-exposed crabs. To evaluate the induced changes in these tissues through histopathological studies,The Cochin backwaters is one of the most productive and biologically active backwater systems, and is the habitat of varieties of fishes, mollusks, and crustaceans, though this water body also receives tons of effluents from factories located on the banks of the river, Periyar.To study the activity levels of acid and alkaline phosphatases in crabs, at three time periods, exposed to three sub lethal concentration of mercury,

Investigations on Phaeocystis sp., A Harmful Bloom- Forming Alga Isolated from Cochin Estuary

Considering the importance of diversity of micro algae in our ecosystem and new invasion of many organisms, an attempt was made to monitor the Cochin estuary along the south west coast of India for the qualitative distribution of phytoplankton and to study the growth kinetics and allelopathic effect of the phaeocystis sp. Isolated from the cochin estuary. Phaeocystis blooms are common only in high latitude environments and they rarely occur in low latitude environments such as tropics and subtropics. As phaeocystis is grouped under harmful alga ,in the present study the factors causing the blooms formation in the ecosystem. The nutrient concentration of the water body along with other physiochemical parameters that includes temperature salinity and ph play an important role in triggering the bloom of phaeocystis .The phaeocystis harbor specific bacterial flora associated with it and they exert an important role in the growth ,haemolytic activity and the bloom phases of the alga. The harmful alga mainly depends on the production of alleopathic compounds for the establishment of bloom in the marine environments .These physiological properties of the phaecystis were considered for the study, along with the role of nutrients in the allelopathic and hemolytic activity

Studies on the nutrient chemistry of a tropical estuary

The study focuses attention on the nutrient chemistry of a tropical estuary namely the cochin estuary.The investigation was planned with the objective of studying the estuarine nutrient behaviour and to assess the role of biogeochemical cycling. The distribution of parameters of interest are better explained in the light of the hydrography of the region . Largely associated with the pollution problems of Cochin estuary receiving industrial and domestic wastes, this thesis projects the role of environmental parameters modifying the nutrient content of the water body coupled with studies on their minute variability subjected to physical, chemical and biological processes. The study has incorporated parameters like temperature, salinity, pH and D0; nutrients were investigated by the study of nitrite, nitrate. ammonia, inorganic reactive phosphorus, dissolved organic phosphorus, particulate reactive phosphorus, total reactive phosphorus and inorganic reactive silicate-silicon at surface and bottom layers of the estuary. Sediment associated interstitial and adsorbed phosphorus for a period of one year (1985-1986] were also incorporated

Macrobenthos And Its Relation To Ecosystem Dynamics In The Cochin Estuary

Cochin estuary is a shallow brackish water body situated on the south west coast of India. It is a tropical positive estuary extending between 90 40’ and 100 12’ N and 760 10’and 760 30’ E with its northern boundary at Azhikode and southern boundary at Thannermukkom bund.The abundance of benthic fauna in an ecosystem shows the close relationship to its environment and reflects the characteristics of an ecological niche. Seasonal and monthly variations in the distribution of macrobenthos in relation to sediment characteristics were conducted in Cochin estuary from 2009-10 periods. Oxidation-reduction potential showed reducing trends that affected the distribution and diversity of fauna. Seasonal variations in water quality and river discharge pattern affected the faunal composition in the different stations. Sewage mixing was the principal source of organic pollution in the Cochin estuary. The sediment pH was generally on the alkaline side ranging from 4.99 at St.9 and 8.33 at St.1.The Eh ranged from -11mV at St.3 to -625mV at St.2.The temperature varied from 260C to 320C in the estuary. The moisture content ranged from 1.63 to 12.155%, that of organic carbon from 0 09 at St. 6 to 4.29% at St.9 and that of organic matter from 0.16 to 7.39%. Seasonally, the average of Eh was highest during the monsoon (156.22 mV) and in the pre monsoon (140.94 mV). The average pH for the 9 study stations was 7.68 during monsoon period and 7.08 during post monsoon. Based on group wise seasonal analysis, the average mean abundance was maximum for polychaetes (43.47) followed by nematodes (33.62), crustaceans (21.62), molluscs (11.94) and Pisces (0.05) in the estuary. Monsoon season was most favourable for benthic faunal abundance followed by the post monsoon period in the study. The series of human interventions like dredging, discharge of industrial effluents, urbanisation and related aspects had a strong influence on the distribution, abundance of benthic macrofauna in the wetland.

Einfluß der Gewässerversauerung auf Hyporheos und Bryorheos: Untersuchungen an zwei Waldbächen im Westharz

Im Rahmen der Fallstudie Harz sollte an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und angewandter Forschung ein Beitrag zur Klärung der Frage geleistet werden, inwieweit zwei Zuläufe der Sösetalsperre im Westharz versauert bzw. versauerungsgefährdet sind; aus diesem Stausee wird Trinkwasser für mehrere Gemeinden in Norddeutschland gewonnen. Die Belastung des fast vollständig bewaldeten Einzugsgebiets der Sösetalsperre mit luftbürtigen Schadstoffen (Saurer Regen) zählte zu den höchsten in Mitteleuropa. An jeweils drei Untersuchungsstellen der beiden Bäche Alte Riefensbeek (R1 bis R3) und Große Söse (S1 bis S3) wurden zwischen März 1987 und November 1988 Proben aus Moospolstern und dem hyporheischen Interstitial entnommen und physikalisch, chemisch und biologisch untersucht. Ergänzend wurden Wasserproben zwischen März 1986 und Oktober 1991 sowie vom April 1998 ebenso wie qualitative Fänge von Makroinvertebraten zwischen November 1986 und Juli 1990 sowie vom April 1998 ausgewertet. Die Analyse der tierischen Besiedlung der Moos- und Interstitialproben beschränkte sich auf die taxonomischen Gruppen Turbellaria (Strudelwürmer), Mollusca (Weichtiere), Amphipoda (Flohkrebse), Ephemeroptera (Eintagsfliegen), Plecoptera (Steinfliegen), Heteroptera (Wanzen), Megaloptera (Schlammfliegen), Coleoptera (Käfer), Trichoptera (Köcherfliegen) und Diptera (Zweiflügler). Der Grundsatz, daß normalverteilte und nicht normalverteilte Daten statistisch unterschiedlich behandelt werden müssen, wurde konsequent angewandt. Am Beispiel der Choriotopstruktur wurde gezeigt, daß die Auswahl des Analyseverfahrens das Ergebnis der ökologischen Interpretation multivariater statistischer Auswertung beeinflußt. Die Daten der Korngrößen-Verteilung wurden vergleichend einer univariaten und einer multivariaten statistischen Analyse unterworfen. Mit dem univariaten Verfahren wurden die Gradienten der ökologisch relevanten Korngrößen-Parameter eher erkannt als mit dem multivariaten Verfahren. Die Auswirkungen von Gewässerversauerung sowie anderer Umweltfaktoren (insgesamt 42 Faktoren) auf die Lebensgemeinschaften wurden anhand der Parameter Artenzahl, Besiedlungsdichte, Körpergröße und Biomasse untersucht. Abundanz, Biomasse und Körpergröße sowie die Umweltfaktoren wurden auf einem horizontalen Gradienten, d.h. im Längslauf der Bäche, und auf einem vertikalen Gradienten, d.h. fließende Welle / Bryorheon / Benthon versus Hyporheon, untersucht. Es wurde ein terminologisches System für die Kompartimente in der Fließgewässer-Aue vorgeschlagen, das in sich einheitlich ist. Es wurde ein neuer Moos-Vitalitätsindex für die Moospolster vorgestellt. Es wurden Bestimmungsschlüssel für die Larven der Chloroperlidae (Steinfliegen-Familie) und der Empididae (Tanzfliegen) in den beiden Harzbächen entwickelt. Die untersuchten Bachstrecken waren frei von Abwasserbelastung. An zwei Stellen wurde Wasser für einen Forellenteich ausgeleitet. Abgesehen von zwei meterhohen Abstürzen in der Großen Söse waren wasserbauliche Veränderungen ohne große Bedeutung. Das Abfluß-Regime war insofern nicht mehr natürlich, als beide Bäche in das System der bergbaulichen Bewässerungsgräben des Oberharzes eingebunden sind. Die Söse hatte ein F-nivopluviales Abfluß-Regime, der abflußreichste Doppelmonat war der März / April, die Unregelmäßigkeit des Abfluß-Regimes war sehr hoch, die Vorhersagbarkeit sehr niedrig, die monatlichen Abfluß-Maxima wiesen eine sehr geringe Konstanz auf. Der Zeitraum der biologischen Probenahme wurde von überdurchschnittlich vielen Tagen mit mäßig erhöhten Abflüssen geprägt, sehr große Hochwasser-Wellen fehlten aber. Die Abfluß-Dynamik wurde statistisch beschrieben. Das hydraulische Regime wurde anhand der Meßgrößen Fließgeschwindigkeit, Fließkraft und FROUDE-Zahl dargestellt. Der Zusammenhang zwischen Abfluß und Fließgeschwindigkeit auf der einen Seite und der Korngrößen-Verteilung auf der anderen Seite wurde statistisch untersucht, ebenfalls zwischen dem Abfluß und dem Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel sowie dem Wasserchemismus. In den Phasen ohne Hochwasser hatte das Hyporheal die Funktion einer Senke für Feinstkörner. Das Bachbett der Alten Riefensbeek war stabiler als das der Großen Söse. Insgesamt gesehen war das hyporheische Sediment in den quellnahen Abschnitten grobkörniger und auf den quellfernen Strecken feinkörniger. Der prozentuale Anteil der Feinstkörner im Hyporheal und Benthal nahm aber im Längslauf der Bäche ab. Dies ist ungewöhnlich, konnte aber nicht plausibel mit geologischen und hydrologischen Meßgrößen erklärt werden. Beide Bäche waren sommerkalt. Der Einfluß der Wassertemperatur auf die Larvalentwicklung wurde beispielhaft an den Taxa Baetis spp. und Leuctra gr. inermis untersucht. Es gab eine Tendenz, daß der Kohlenstoff- und Stickstoff-Gehalt der Feinstpartikel vom Benthal in das Hyporheal anstieg. Dies war ein weiterer Hinweis darauf, daß das Hyporheal die Funktion einer Senke und Vorratskammer für Nährstoffe hat. Der Zusammenhang zwischen partikulärer und gelöster Kohlenstoff-Fraktion wurde diskutiert. Im Hyporheon war die Nitrifikation nicht stärker als in der fließenden Welle. Es gab Hinweise, daß die sauren pH-Werte in der Großen Söse die Nitrifikation hemmten. Die Valenzen der Moos- und Tier-Taxa bezüglich Fließgeschwindigkeit, pH-Wert, Alkalinität sowie der Gehalte von Sauerstoff, Calcium, Magnesium, Kalium und Natrium wurden zusammengestellt. Das hyporheische Sediment war sehr grob und hatte eine hohe Porosität. Der Austausch zwischen fließender Welle und hyporheischem Wasser konnte deshalb sehr schnell erfolgen, es gab keine intergranulare Sprungschicht, die physikalischen und chemischen Tiefengradienten waren in den meisten Fällen gar nicht ausgeprägt oder nur sehr flach. Die Wassertemperatur des Freiwassers unterschied sich nicht signifikant von derjenigen im hyporheischen Wasser. Es gab -- von wenigen Ausnahmen bei pH-Wert, Leitfähigkeit und Sauerstoffgehalt abgesehen -- keine signifikanten Unterschiede zwischen dem Wasserchemismus der fließenden Welle und dem des Hyporheals. Die physikalischen und chemischen Voraussetzungen für die Refugialfunktion des Hyporheons waren deshalb für versauerungsempfindliche Taxa nicht gegeben. In der Tiefenverteilung der untersuchten Tiergruppen im Hyporheal lag das Maximum der Abundanz bzw. Biomasse häufiger in 10 cm als in 30 cm Tiefe. Daraus läßt sich aber keine allgemeine Gesetzmäßigkeit ableiten. Es wurde durchgehend die Definition angewendet, daß die Gewässerversauerung durch den Verlust an Pufferkapazität charakterisiert ist. Saure Gewässer können, müssen aber nicht versauert sein; versauerte Gewässer können, müssen aber nicht saures Wasser haben. Maßstab für das Pufferungsvermögen eines Gewässers ist nicht der pH-Wert, sondern sind die Alkalinität und andere chemische Versauerungsparameter. Der pH-Wert war auch operativ nicht als Indikator für Gewässerversauerung anwendbar. Die chemische Qualität des Bachwassers der Großen Söse entsprach aufgrund der Versauerung nicht den umweltrechtlichen Vorgaben bezüglich der Parameter pH-Wert, Aluminium, Eisen und Mangan, bzgl. Zink galt dies nur an S1. In der Alten Riefensbeek genügte das Hyporheal-Wasser in 30 cm Tiefe an R2 bzgl. des Sauerstoff-Gehalts nicht den umweltrechtlichen Anforderungen. Nur im Freiwasser an R1 genügten die Ammonium-Werte den Vorgaben der EG-Fischgewässer-Richtlinie, der Grenzwert wurde an allen anderen Meßstellen und Entnahmetiefen überschritten. Das BSB-Regime in allen Entnahmetiefen an R2, im Freiwasser an R3 und S1, im Hyporheal an R1 sowie in 30 cm Tiefe an R3 genügte nicht den Anforderungen der Fischgewässer-Richtlinie. Der Grenzwert für Gesamt-Phosphor wurde an S3 überschritten. In der Großen Söse war der Aluminium-Gehalt so hoch, daß anorganisches und organisches Aluminium unterschieden werden konnten. Besonders hohe Gehalte an toxischem anorganischen Aluminium wurden an Tagen mit Spitzen-Abflüssen und Versauerungsschüben gemessen. Erst die Ermittlung verschiedener chemischer Versauerungsparameter zeigte, daß auch die alkalischen Probestellen R2 und R3 mindestens versauerungsempfindlich waren. Die Messung bzw. Berechnung von chemischen Versauerungsparametern sollte deshalb zum Routineprogramm bei der Untersuchung von Gewässerversauerung gehören. Zu Beginn des Untersuchungsprogramms war angenommen worden, daß die mittleren und unteren Abschnitte der Alten Riefensbeek unversauert sind. Dieser Ansatz des Untersuchungsprogramms, einen unversauerten Referenzbach (Alte Riefensbeek) mit einem versauerten Bach (Große Söse) zu vergleichen, mußte nach der Berechnung von chemischen Versauerungsindikatoren sowie der Analyse der Abundanz- und Biomasse-Werte modifiziert werden. Es gab einen Versauerungsgradienten entlang der Probestellen: R1 (unversauert) R2 und R3 (versauerungsempfindlich bis episodisch leicht versauert) S2 und S3 (dauerhaft versauert) S1 (dauerhaft stark versauert). An S1 war das Hydrogencarbonat-Puffersystem vollständig, an S2 und S3 zeitweise ausgefallen. Die Versauerungslage an R2 und R3 war also schlechter als vorausgesehen. Unterschiede im Versauerungsgrad zwischen den Meßstellen waren nicht so sehr in unterschiedlichen Eintragsraten von versauernden Stoffen aus der Luft begründet, sondern in unterschiedlichen Grundgesteinen mit unterschiedlichem Puffervermögen. Der Anteil der verschiedenen sauren Anionen an der Versauerung wurde untersucht, die chemischen Versauerungsmechanismen wurden mit Hilfe von Ionenbilanzen und verschiedenen Versauerungsquotienten analysiert. Die beiden untersuchten Bäche waren von anthropogener Versauerung betroffen. Dabei spielte die Schwefel-Deposition (Sulfat) eine größere Rolle als die Stickstoff-Deposition (Nitrat). Die Probestelle S1 war immer schon in unbekanntem Maß natürlich sauer. Dieser natürlich saure Zustand wurde von der hinzugekommenen anthropogenen Versauerung bei weitem überragt. Die wenigen gewässerökologischen Daten, die im Wassereinzugsgebiet der Söse vor 1986 gewonnen wurden, deuten darauf hin, daß die Versauerung in den 70er und in der ersten Hälfte der 80er Jahre vom Boden und Gestein in die Bäche durchgeschlagen war. Dieser Versauerungsprozeß begann vermutlich vor 1973 in den Quellen auf dem Acker-Bruchberg und bewegte sich im Laufe der Jahre immer weiter talwärts in Richtung Trinkwasser-Talsperre. Der Mangel an (historischen) freilandökologischen Grundlagendaten war nicht nur im Untersuchungsgebiet, sondern ist allgemein in der Versauerungsforschung ein Problem. Wenn sich das Vorkommen von nah verwandten Arten (weitgehend) ausschließt, kann dies an der Versauerung liegen, z.B. war die Alte Riefensbeek ein Gammarus-Bach, die Große Söse ein Niphargus-Bach; dieses muß aber nicht an der Versauerung liegen, z.B. fehlte Habroleptoides confusa im Hyporheos an R3, Habrophlebia lauta hatte dagegen ihr Abundanz- und Biomasse-Maximum an R3. Zugleich lag das Maximum des prozentualen Anteils von Grobsand an R3, eine mögliche Ursache für diese interspezifische Konkurrenz. Die biologische Indikation von Gewässerversauerung mit Hilfe der Säurezustandsklassen funktionierte nicht in den beiden Harzbächen. Es wurde deshalb ein biologischer Versauerungsindex vorgeschlagen; dieser wurde nicht am pH-Wert kalibriert, sondern an der chemischen Versauerungslage, gekennzeichnet durch die Alkalinität und andere chemische Meßgrößen der Versauerung. Dafür wurden aufgrund der qualitativen und quantitativen Daten die häufigeren Taxa in die vier Klassen deutlich versauerungsempfindlich, mäßig versauerungsempfindlich, mäßig versauerungstolerant und deutlich versauerungstolerant eingeteilt. Es reicht nicht aus, die biologischen Folgen von Gewässerversauerung sowie Veränderungen in der Nährstoff-Verfügbarkeit und im sonstigen Wasserchemismus nur anhand der Artenzahl oder des Artenspektrums abzuschätzen. Vielmehr müssen quantitative Methoden wie die Ermittlung der Abundanzen angewandt werden, um anthropogene und natürliche Störungen des Ökosystems zu erfassen. Es wurde eine Strategie für die behördliche Gewässergüteüberwachung von Bachoberläufen vorgeschlagen, die flächendeckend die Versauerungsgefährdung erfassen kann. Die Auswirkungen der zeitlichen Dynamik des Versauerungschemismus wurden am Beispiel des versauerungsempfindlichen Taxons Baetis spp. (Eintagsfliegen) dargestellt. An S2 und S3 kam es zu starken Versauerungsschüben. Baetis konnte sich nicht ganzjährig halten, sondern nur in versauerungsarmen Phasen im Sommer und im Herbst; es gab einen Besiedlungskreislauf aus Ausrottungs- und Wiederbesiedlungsphasen. Die temporäre Population von Baetis an S2 und S3 bestand nur aus ersten Larvenstadien. Die Probestellen wurden auf horizontalen Gradienten der Umweltfaktoren angeordnet. Bei einigen Parametern gab es keinen Gradienten (z.B. Sauerstoff-Gehalt), bei anderen Parametern waren die Meßstellen auf sehr flachen Gradienten angeordnet (z.B. C:N-Quotient der Feinstkörner), bei den restlichen Meßgrößen waren die Gradienten sehr deutlich (z.B. Alkalinität). Bei den Längsgradienten von Abundanz und Biomasse waren alle Möglichkeiten vertreten: Zunahme (z.B. Leuctra pseudosignifera), Abnahme (z.B. Gammarus pulex), Maximum an der mittleren Probestelle (z.B. Leuctra pseudocingulata) und kein signifikanter Trend (z.B. Nemoura spp.). Abundanz und Biomasse zahlreicher taxonomischer Einheiten hatten ihr Maximum im Längslauf an den quellnächsten Probestellen R1 und S1, z.B. Protonemura spp. und Plectrocnemia spp. Die Lebensgemeinschaften an R1 und S1 waren allerdings völlig unterschiedlich zusammengesetzt. Die häufig vertretene Annahme, versauerte Gewässer seien biologisch tot, ist falsch. Unter Anwendung des 3. biozönotischen Grundprinzips wurde das Maximum von Abundanz und Biomasse in den quellnahen Abschnitten mit dem eustatistischen (stabilen) Regime von Wassertemperatur, Abfluß und Protonen-Gehalt, in der Alten Riefensbeek auch von Alkalinität und ALMER-Relation erklärt. Aufgrund der natürlichen und anthropogenen Störungen war im Längslauf der untersuchten Bäche keine natürliche biozönotische Gliederung des Artenbestands erkennbar. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und der Taxazahl ergaben, daß in erster Linie versauerungsrelevante Parameter -- Gehalte saurer Anionen, basischer Kationen und von Metallen, Alkalinität usw. -- die höchsten Korrelationskoeffizienten mit der Taxa-Zahl hatten; unter den natürlichen Meßgrößen zählten nur die Gehalte von DOC und TIC sowie der Anteil der Sande zu der Gruppe mit den höchsten Korrelationskoeffizienten. Die Korrelationsberechnungen zwischen den Umweltfaktoren und den Abundanzen ergab dagegen, daß die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft nicht nur durch die anthropogene Gewässerversauerung, sondern mindestens genauso durch einige natürliche Meßgrößen beeinflußt wurde. Es gab in den Harzbächen keinen ökologischen Superfaktor, der die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft überwiegend bestimmte. Auch die Meßgrößen der anthropogenen Gewässerversauerung waren nicht solch ein Superfaktor. Einen ähnlich hohen Einfluß auf die quantitative Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft hatten die geologisch bestimmten Umweltfaktoren Leitfähigkeit und TIC-Gehalt, der von der Landnutzung bestimmte DOC-Gehalt sowie der Chlorid-Gehalt, der geologisch, möglicherweise aber auch durch den Eintrag von Straßensalz bestimmt wird. Die Mischung von anthropogenen und natürlichen Faktoren wurde in einem Modell der Wirkung von abiotischen Faktoren auf Bryorheos und Hyporheos dargestellt. Als Beispiel für die zeitliche Nutzung ökologischer Nischen wurde die Verteilung der Larven und Adulten der Dryopidae (Hakenkäfer) im Hyporheos und Bryorheos untersucht. Die Larven wurden vorzugsweise im Hyporheon, die Adulten im Bryorheon angetroffen. Die untersuchten Taxa wurden in die Varianten bryorheobiont, bryorheophil, bryorheotolerant, bryorheoxen und bryorheophob bzw. hyporheobiont, hyporheophil, hyporheotolerant, hyporheoxen und hyporheophob eingeteilt, um ihre räumliche Nutzung ökologischer Nischen zu beschreiben. Die gängige Lehrmeinung, daß das Hyporheon die Kinderstube benthaler Makroinvertebraten ist, konnte für zahlreiche Taxa bestätigt werden (z.B. Habrophlebia lauta). Für die bryorheophilen Taxa (z.B. Gammarus pulex und Baetis spp.) trifft diese Lehrmeinung in den beiden Harzbächen nicht zu. Vielmehr übernimmt das Bryorheon die Funktion einer Kinderstube. Die Larven von Plectrocnemia conspersa / geniculata sowie von Baetis spp. und Amphinemura spp. / Protonemura spp. neben Gammarus pulex zeigten eine Habitatbindung, die erstgenannte Gattung an das Hyporheal, die letztgenannten 3 Taxa an untergetauchte Moospolster (Bryorheal). Die Idee von der Funktion des Hyporheals als Kinderstube der Larven und Jungtiere, als Schutzraum gegen die Verdriftung durch Strömung und vor Fraßdruck durch Räuber sowie als Ort hohen Nahrungsangebots mußte für die letztgenannten 3 Taxa abgelehnt werden. Für sie übernahm das Bryorheal diese Aufgaben. Zwar waren die beiden Bäche oligotroph und die Nahrungsqualität der Feinstkörner im Hyporheal war niedrig. Die Abundanz- und Biomasse-Werte im Bryorheos und Hyporheos gehörten aber zu den weltweit höchsten. Es wurde das Paradoxon diskutiert, daß im Hyporheon der beiden Bäche Diatomeen-Rasen gefunden wurden, obwohl das Hyporheon lichtlos sein soll. Das Hyporheon wurde als ein Ökoton zwischen Benthon / Rheon und Stygon angesehen. Es wurden vier Haupttypen des Hyporheons beschrieben. Wegen des sehr unterschiedlichen Charakters des Hyporheons in verschiedenen Fließgewässern gibt es keinen einheitlichen Satz von abiotischen und biotischen Faktoren, mit denen das Hyporheon vom Benthon und Stygon abgegrenzt werden kann. In den beiden Harzbächen ähnelte das Hyporheon mehr dem Benthon als dem Stygon. Es konnte nicht anhand der chemischen Meßgrößen vom Benthon abgegrenzt werden, sondern anhand der physikalischen Meßgrößen Trübung und der Anteile von Feinsand und Schluffe/Tone sowie anhand der biologischen Parameter Summen-Abundanz und Summen-Biomasse. Aus der Typologie des Hyporheons folgt, daß ein bestimmtes Hyporheon nicht alle in der Literatur beschriebenen Funktionen innerhalb der Fließgewässer-Aue übernehmen kann. Es wurde ein Schema entwickelt, mit dem sich die optimale Liste der Parameter für die Untersuchung eines bestimmten Hyporheons auswählen läßt. Der Tendenz in der Fließgewässer-Ökologie, immer neue Konzepte zu entwickeln, die allgemeingültig sein sollen, wurde das Konzept vom individuellen Charakter von Fließgewässer-Ökosystemen entgegengestellt.

A deterministic model for lake clarity; application to management of Lake Tahoe (California-Nevada), USA

This dissertation has as its goal the quantitative evaluation of the application of coupled hydrodynamic, ecological and clarity models, to address the deterministic prediction of water clarity in lakes and reservoirs. Prediction of water clarity is somewhat unique, insofar as it represents the integrated and coupled effects of a broad range of individual water quality components. These include the biological components such as phytoplankton, together with the associated cycles of nutrients that are needed to sustain their popuiations, and abiotic components such as suspended particles that may be introduced by streams, atmospheric deposition or sediment resuspension. Changes in clarity induced by either component will feed back on the phytoplankton dynamics, as incident light also affects biological growth. Thus ability to successfully model changes in clarity will by necessity have to achieve the correct modeling of these other water quality parameters. Water clarity is also unique in that it may be one of the earliest and most easily detected wamings of the acceleration of the process of eutrophication in a water body.

Avaliação da aplicabilidade da bioimpedância à quantificação dos compartimentos fluidos corporais

A bioimpedância parece ser especialmente adequada à medição não-invasiva de diversas variáveis fisiológicas. O presente estudo pretendeu averiguar se a quantificação da água corporal total e dos compartimentos intra e extracelular, obtida com um equipamento de análise baseada na bioimpedância, é relacionável com os valores das concentrações dos iões sódio, potássio e cloreto obtido a partir do ionograma do sangue venoso. Foram estudados 12 voluntários, de ambos os géneros, idade e condição de saúde variadas, embora sem qualquer patologia do foro hidro-electrolítico. As medições da água corporal foram obtidas com o Bodystat® QuadScan 4000 e o ionograma por potenciometria. Nas presentes condições experimentais, que apenas devem ser entendidas como uma abordagem preliminar às questões de investigação levantadas, não foram demonstradas relações entre as variáveis em estudo. Contudo, o interesse potencial e a praticabilidade do método, justificam novas abordagem que visem aumentar o número de paciente estudados e refinar a metodologia de análise.

Laser granulometry of Holocene estuarine silts: effects of hydrogen peroxide treatment

The Holocene estuarine silts of the Severn Estuary Levels (southwest Britain) are representative of their kind in northwest Europe. They contain two broad types of plant material: particles codeposited with mineral grains from the estuarine water body, and extraneous debris (stems of indigenous prior plants; post depositional root matter) which is difficult to remove completely by physical means. Treatment with hydrogen peroxide before laser granulometry removes all plant material regardless of kind, drastically reduces values for the mean grain size and median size relative to untreated samples, but has little effect on the mode, except for a restricted group of bimodal-platykurtic, medium-coarse silts. It is concluded that, in the case of sediments of the general kind examined, no advantages acrue from the treatment of samples with hydrogen peroxide prior to analysis. Although a discrete rather than continuous variable, values of the mode obtained from untreated sediments are suggested to be acceptable for most purposes where a measure of central tendency is required.

Seasonal deposition of Holocene banded sediments in the Severn Estuary Levels (southwest Britain): palynological and sedimentological evidence

Banded sediments outcrop widely in the intertidal zone of the Severn Estuary and have been suggested, on the basis of textural analysis, to have formed in response to seasonal variations in sea temperature and windiness (Holocene, 14 (2004) 536). Here palynological and sedimentological analyses of banded sediments of mid-Holocene date from Gold Cliff, on the Welsh side of the Severn Estuary, are combined to test and further develop the hypothesis of seasonal deposition. Pollen percentage and concentration data are presented from a short sequence of bands to establish whether textural variations in the bands coincide with variations in pollen content reflecting seasonal flowering patterns. It is shown that fine-grained band parts contain higher total pollen concentrations, and a higher proportion of pollen from late spring- to summer-flowering plants, than coarse-grained band parts. Pollen in the coarser deposits appears primarily to reflect deposition from the buffering `reservoir' of suspended pollen in the estuarine water-body and from rivers, when there is little pollen in the air in winter, while the finer sediments contain pollen deposited from the atmosphere during the flowering season, superimposed on these `background' sources. The potential of such deposits for refining chronologies and identifying seasonality of coastal processes is noted, and the results of charcoal particle analysis of the bands presented as an example of how they have the potential to shed light on seasonal and annual patterns of human activity. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Uncertainties in annual riverine phosphorus load estimation: Impact of load estimation methodology, sampling frequency, baseflow index and catchment population density

Models developed to identify the rates and origins of nutrient export from land to stream require an accurate assessment of the nutrient load present in the water body in order to calibrate model parameters and structure. These data are rarely available at a representative scale and in an appropriate chemical form except in research catchments. Observational errors associated with nutrient load estimates based on these data lead to a high degree of uncertainty in modelling and nutrient budgeting studies. Here, daily paired instantaneous P and flow data for 17 UK research catchments covering a total of 39 water years (WY) have been used to explore the nature and extent of the observational error associated with nutrient flux estimates based on partial fractions and infrequent sampling. The daily records were artificially decimated to create 7 stratified sampling records, 7 weekly records, and 30 monthly records from each WY and catchment. These were used to evaluate the impact of sampling frequency on load estimate uncertainty. The analysis underlines the high uncertainty of load estimates based on monthly data and individual P fractions rather than total P. Catchments with a high baseflow index and/or low population density were found to return a lower RMSE on load estimates when sampled infrequently than those with a tow baseflow index and high population density. Catchment size was not shown to be important, though a limitation of this study is that daily records may fail to capture the full range of P export behaviour in smaller catchments with flashy hydrographs, leading to an underestimate of uncertainty in Load estimates for such catchments. Further analysis of sub-daily records is needed to investigate this fully. Here, recommendations are given on load estimation methodologies for different catchment types sampled at different frequencies, and the ways in which this analysis can be used to identify observational error and uncertainty for model calibration and nutrient budgeting studies. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

The monitoring of ecological quality and the classification of standing waters in temperate regions: a review and proposal based on a worked scheme for British waters

This paper reviews the ways that quality can be assessed in standing waters, a subject that has hitherto attracted little attention but which is now a legal requirement in Europe. It describes a scheme for the assessment and monitoring of water and ecological quality in standing waters greater than about I ha in area in England & Wales although it is generally relevant to North-west Europe. Thirteen hydrological, chemical and biological variables are used to characterise the standing water body in any current sampling. These are lake volume, maximum depth, onductivity, Secchi disc transparency, pH, total alkalinity, calcium ion concentration, total N concentration,winter total oxidised inorganic nitrogen (effectively nitrate) concentration, total P concentration, potential maximum chlorophyll a concentration, a score based on the nature of the submerged and emergent plant community, and the presence or absence of a fish community. Inter alia these variables are key indicators of the state of eutrophication, acidification, salinisation and infilling of a water body.

Evaluation and management of the impact of land use change on the nitrogen and phosphorus load delivered to surface waters: the export coefficient modelling approach

A manageable, relatively inexpensive model was constructed to predict the loss of nitrogen and phosphorus from a complex catchment to its drainage system. The model used an export coefficient approach, calculating the total nitrogen (N) and total phosphorus (P) load delivered annually to a water body as the sum of the individual loads exported from each nutrient source in its catchment. The export coefficient modelling approach permits scaling up from plot-scale experiments to the catchment scale, allowing application of findings from field experimental studies at a suitable scale for catchment management. The catchment of the River Windrush, a tributary of the River Thames, UK, was selected as the initial study site. The Windrush model predicted nitrogen and phosphorus loading within 2% of observed total nitrogen load and 0.5% of observed total phosphorus load in 1989. The export coefficient modelling approach was then validated by application in a second research basin, the catchment of Slapton Ley, south Devon, which has markedly different catchment hydrology and land use. The Slapton model was calibrated within 2% of observed total nitrogen load and 2.5% of observed total phosphorus load in 1986. Both models proved sensitive to the impact of temporal changes in land use and management on water quality in both catchments, and were therefore used to evaluate the potential impact of proposed pollution control strategies on the nutrient loading delivered to the River Windrush and Slapton Ley

Late Quaternary highstands at Lake Chilwa, Malawi: frequency, timing and possible forcing mechanisms in the last 44ka

The extensive shoreline deposits of Lake Chilwa, southern Malawi, a shallow water body today covering 600 km2 of a basin of 7500 km2, are investigated for their record of late Quaternary highstands. OSL dating, applied to 36 samples from five sediment cores from the northern and western marginal sand ridges, reveal a highstand record spanning 44 ka. Using two different grouping methods, highstand phases are identified at 43.7–33.3 ka, 26.2–21.0 ka and 17.9–12.0 ka (total error method) or 38.4–35.5 ka, 24.3–22.3 ka, 16.2–15.1 ka and 13.5–12.7 ka (Finite Mixture Model age components) with two further discrete events recorded at 11.01 ± 0.76 ka and 8.52 ± 0.56 ka. Highstands are comparable to the timing of wet phases from other basins in East and southern Africa, demonstrating wet conditions in the region before the LGM, which was dry, and a wet Lateglacial, which commenced earlier in the southern compared to northern hemisphere in East Africa. We find no evidence that wet phases are insolation driven, but analysis of the dataset and GCM modelling experiments suggest that Heinrich events may be associated with enhanced monsoon activity in East Africa in both timing and as a possible causal mechanism.