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Titel:Die Ablaich- und Interstitialphase der Äsche (Thymallus thymallus L.) - Grundlagen und Auswirkungen anthropogener Belastungen -
Autor:Hübner, Dirk
Weitere Beteiligte: Bohle, Hans Wilhelm (Prof. Dr.)
Erscheinungsjahr:2004
URI:http://archiv.ub.uni-marburg.de/diss/z2004/0286
URN: urn:nbn:de:hebis:04-z2004-02861
DOI: https://doi.org/10.17192/z2004.0286
DDC: Biowissenschaften, Biologie
Titel(trans.):The spawning and intragravel period of grayling (Thymallus thymallus L.) - Basics and effects of anthropogenic treatments-

Dokument

Schlagwörter:
spawning site, sub, Larve, Laichplatz, Laichen, intergravel stage, alevin, eutrophication, Ammoniak, discharge, Thymallus thymallus ,, T, Hochwasser / Abfluss, Eutrophierung, grayling, Hyporheisches Interstitial, Kläranlage, ammonia, Habitat, habitat, Laichsubstrat, sewage, spawning, pH, larvae, Abwasser, pH, Äsche

Zusammenfassung:
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen der Ablaich- und Interstitialphase der Äsche ( Thymallus thymallus) und den Auswirkungen anthropogener Gewässerveränderungen auf die frühen Entwicklungsstadien. In einem deutschen Mittelgebiergsfluss, der Lahn, wurde das Ablaichverhalten der Äsche beobachtet und die Anzahl und Struktur verschiedener Äschenlaichplätze aufgenommen. Das Laichsubstrat wurde erstmalig mit standardisierten Siebsätzen (0,063-63mm) ausgesiebt und das Larvenaufkommen von 1995-1999 dokumentiert. Mithilfe von Schlauchsystemen mit verschiedenen Tiefenhorizonten (10, 20 und 30cm Sedimentiefe)konnten die Milieubedingungen (O2, CO2, NO3-, NO2-, NH4+, NH3, o-PO4-P, pH-Wert, Temp.,Leitfähigkeit und SBV)im Interstitial an natürlichen Laichplätzen erfasst werden. Zusätzlich wurden stoffliche Belastungsszenarien durchgeführt, bei denen Kiesboxen mit Äscheneiern und Schlauchsysteme in Gewässerabschnitten mit unterschiedlicher stofflicher Belastung (vor und nach der Ausleitungsstrecke einer Kläranlage) vergraben wurden. Die Boxen wurden zu drei verschiedenen Entwicklungszeitpunkten (Augenpunktstadium, Schlupf und Aufschwimmen) geborgen. Die Mortalität der Eier und Larven wurde notiert und die verbliebenen Tiere unter dem Binokular vermessen. Durch die zeitgleiche Onlinemessung der chemisch-physikalischen Parameter in der freien Welle konnte die Tagesperiodik der o.g. Parameter dokumentiert und ihr Verlauf im Interstitial modelliert werden. In der Lahn wandern die Äschen Anfang April an die Laichplätze, wo die Männchen langgestreckte Reviere von 4,5 bis 8 m² verteidigen. Der Ablaichvorgang begann nachmittags ab einer Wassertemp. von 8°C. Zum Ablaichen wurden überströmte Flachwasserzonen (Mittelwerte: Oberflächenströmung: 61 cm/s, Grundströmung 34 cm/s, Wassertiefe 41 cm) genutzt. Zwischen den einzelnen Ablaichvorgängen waren die Äschen in Ruhehabitaten (ufernahe Kolke mit Ästen und Totholz bedeckt) zu finden. Das Laichsubstrat war überwiegend kiesig. Es bestand überwiegend aus Grobkies (Korngöße 20-63 mm: 30-50%), einigen Steinen (>63 mm: 3-35%) und Mittelkies (6,3-20 mm: 14-30%). Der Feinsedimentanteil (< 2 mm) war an allen drei untersuchten Flussabschnitten gering (5,3-12,3%). Die Dauer der Embryonalentwicklung war temperaturabhängig und betrug in der Lahn durchschnittl. 156,3 Tagesgrade (16,9 Tage bei 9,25°C). Die limitiernden Faktoren der Ei- und Embryonalentwicklung der Äsche an der Lahn waren die Ammoniakkonzentrationen und der Feinsedimentanteil im Interstitial. Im stofflich stark belasteten Versuchsfeld traten Ammoniakkonzentrationen bis 108 µg/l NH3-N vor dem Schlupf auf. In der sensiblen Phase nach dem Schlupf wurden NH3-N Werte bis 52 µg/l gemessen, die zum Absterben aller Äscheneier führte. Als Grenzwert für die Larvalentwicklung wird eine NH3-N Konzentration von 25 µg/l diskutiert. An den natürlichen Laichplätzen korrelierte die Anzahl aufschwimmender Äschenlarven signifikant negativ mit dem Feinsedimentanteil (Korngröße < 2 mm). Der höchste Feinsedimentanteil von 23,7% trat nach Ausbelieben des Winterhochwassers im Jahr 1996 auf und führte zu einer Halbierung des Äschenlarvenaufkommens. Der pH-Wert der freien Welle zeigte ausgeprägte tagesperiodische Schwankungen (7,3-9,9) mit Maximalwerten in den Nachmittagsstunden. An den natürlichen Laichplätzen lag der pH-Wert mit 8-8,9 in 10 cm Sedimenttiefe im alkalischen Bereich. Die Sauerstoffkonzentration lag tagsüber immer im übersättigten Bereich (11,7 - 15 mg/l in 10 cm Sedimenttiefe, 11,2 - 16,5 mg/l in der freien Welle). Nachts sanken die O2-Werte in der freien Welle bis 5,9 mg/l. Sowohl die hohen pH-Werte als auch die hohen Sauerstoffkonzentrationen am Tage warenb auf die erhöhte Photosyntheserate der Algen im eutrophierten Gewässer zurückzuführen.

Summary:
The present study deals with the spawning and intragravel period of the grayling (Thymallus thymallus L.) -basics and anthropogenic influences- in a river with high nutient load. In the River Lahn, a right-bank tributary of the River Rhine in Germany, the number and structure of spawning sites in three different river sections were noticed, the spawning behaviour was observed and the number of swim-up-fry was counted from 1995 to 1999. In two consecutive years with different discharge (1996 and 1997) substrate samples were taken at each spawning ground, oven-dried and sorted through sieves from > 63 mm to < 0.063 mm according to standard procedures. For the assessment of interstitial water conditions, a multilevel tube-sample-system was buried at natural spawning grounds. The pore water was extracted simultaneously from three sediments depth (10, 20 and 30 cm) and analysed for O2, CO2, alkalinity, NO3-N, NO2-N, NH4-N, NH3-N, o-PO4-P, pH-value, temperature and conductivity.The influence of different nutrient loads to the developing eggs and larvae of the grayling was studied in the reach of an waste-water-treatment plant (wwtp) effluent. Exposition boxes with grayling eggs were buried into the sediment at three study sites with different nutrient load. Simultaneously a multilevel-tube-system was placed in the sediment.Daily variations of temperature, oxygen concentration, pH-value, turbidity and conductivity were registered every 5-minutes in the surface water and recorded on computer. These data were used to model the daily variations of the corresponding parameters in the interstitial water. The exposition boxes were retrieved at three different developing stages of the grayling (eyed-eggs, hatching and emergence). The mortality of the eggs and larvae was noticed and morphometric parameters were measured using a dissecting microscope. In the River Lahn, the spawning migration of the grayling took place at the beginning of April. Male grayling defended rectangular-shaped territories of 4.5 to 8 m². The spawning act started in the afternoon when water temerature reached 8°C. The grayling used shallow areas (mean water depth 41 cm) with a mean current velocity of 61 cm/s at the surface and 34 cm/s at the bottom of spawning. Between spawning acts grayling rested in pools at the river banks that were covered by overhanging branches and roots. The Spawning areas were characterized by a gravely substrate. It consisted mainly of coarse pebble (particle size 20-63 mm: 30-50%), some bigger stones (> 63 mm: 3-35 %) and coarse gravel (6.3-20 mm: 14-30%). The percentage of fines (< 2 mm) was low at all three spawning sites (5.3-12.3%). The duration of the embryonic incubation period depended on water temperature. The average incubation period lasted 156.3 day degrees (16.9 days at 9.25 °C). The limiting factors of the egg and larval period of the grayling in the River Lahn were ammonia concentration and the percentage of fines in the interstitial. At the obsevation field with the highest nutrient load ammonia concentration reached a maximum value of 108 µg/l NH3-N in the pre-hatch period and 52 µg/l NH3-N in the post-hatch period. Not a single larvae survived in this observation field until the end of the study. A toxic threshold of 25 µg/l NH3-N is discussed for the post-hatch period. The amount of alevins was significantly correlated with the percentage of fines (particle size < 2 mm) at the natural spawning grounds. The maximum percentage of fines at a natural spawning ground was 23.7%. This high amount of fines was caused by missing scouring of the interstitial due to the absence of a flood in winter 1996. Consecutively the ammount of alevins was reduced to the half compared to the corresponding value of the year with winter flood. The water pH at natural spawning grounds (sediment depth of 10 cm) was in the range of 8 to 8.9. At observation fields a maximum pH of 9.9 was modelled for a sediment depth of 10 cm. The pH of the surface water showed great daily variations from 7.3 to 9.9 with maxima in the afternoon. These maxima were caused by the increased photosythetic activity of the algae, the growth of which was strongly increased by the high nutrient load of the River Lahn. Another result of the increased photosynthetic activity was the high oxygen content of the surface water and interstitial water at day time which ranged from 11.2 mg/l to 16.5 mg/l O2 and 11.7 mg/l to 15 mg/l O2 (sediment depth: 10 cm), respectively. The dissolved oxygen levels always exeeded the saturation curve at day time. At night time the respiration of the algea and biofilm led to oxygen consumption. Values as low as 5.9 mg/l O2 were recorded at night time in the surface water.


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