Community patterns and recruitment of fish in a large temperate river floodplain [Elektronische Ressource] : the significance of seasonally varying hydrological conditions and habitat availability / vorgelegt von Andreas Peter Scharbert

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Community patterns and recruitment of fish in a large temperate river floodplain - The significance of seasonally varying hydrological conditions and habitat availability I n a u g u r a l - D i s s e r t a t i o n zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität zu Köln vorgelegt von Andreas Peter Scharbert aus Willich Köln 2009 Berichterstatter: PD. Dr. habil Jost Borcherding Prof. Dr. Hartmut Arndt Tag der mündlichen Prüfung: 21.10.2009 „Das Prinzip aller Dinge ist das Wasser, denn Wasser ist alles und ins Wasser kehrt alles zurück.“ Thales von Milet (griechischer Philosoph ~ 625 - ~ 547 v.Chr.) Mein Dank gilt: PD habil Dr. Jost Borcherding für die Betreuung dieser Arbeit, für sein Engagement, für viele gute Ideen und Ratschläge, für seine Nachsicht und Unterstützung und die zahlreichen Wochenendschichten in der Schlussphase der Arbeit Prof. Dr.
Publié le : jeudi 1 janvier 2009
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Community patterns and recruitment of fish in
a large temperate river floodplain
-
The significance of seasonally varying hydrological
conditions and habitat availability





I n a u g u r a l - D i s s e r t a t i o n
zur
Erlangung des Doktorgrades
der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät
der Universität zu Köln


vorgelegt von
Andreas Peter Scharbert
aus Willich


Köln
2009


Berichterstatter: PD. Dr. habil Jost Borcherding
Prof. Dr. Hartmut Arndt

























Tag der mündlichen Prüfung: 21.10.2009


„Das Prinzip aller Dinge ist das Wasser, denn Wasser ist alles und ins Wasser kehrt
alles zurück.“

Thales von Milet (griechischer Philosoph ~ 625 - ~ 547 v.Chr.)

Mein Dank gilt:
PD habil Dr. Jost Borcherding für die Betreuung dieser Arbeit, für sein Engagement,
für viele gute Ideen und Ratschläge, für seine Nachsicht und Unterstützung und die
zahlreichen Wochenendschichten in der Schlussphase der Arbeit
Prof. Dr. Hartmut Arndt für die Übernahme des Koreferats, für seine Geduld und
seinen Optimismus
Besonderer Dank gilt meiner Lebensgefährtin Bozena Hermasch für ihre Hilfe bei
den Untersuchungen, ihren Beistand in allen Lebenslagen, für das Aufmuntern, die
zahlreichen Entbehrungen, das leibliche Wohl, die mathematischen Diskussionen
und für das Dasein
Den Protagonisten der „Jugend-forscht“ Truppe (Lisa Heermann, Werner Scharf,
Ulrike König, Joscha Groddek, Peter Beeck, Andreas Zipperle, Patricia Murawski),
ohne deren Hilfe im Freiland diese Arbeit nicht hätte durchgeführt werden können,
für die angenehme Zeit in der Grietherbuscher WG und ihre Freundschaft
Armin Lorenz und Daniel Hering für zahlreiche Ratschläge und Hilfestellungen in
Ordinationsbelangen
Ulrich Werneke für die Hilfe bei Freilanduntersuchungen, den Tiefenlotungen und
GIS-Problemchen
Stefan Staas und Fabio Rochol für das Rückenfreihalten auch wenn im Büro die
Hölle los war, die fachlichen Diskussionen und ihre Freundschaft
Christoph Schiawo für die Hilfe bei den Untersuchungen, auch nach Feierabend, das
Instandhalten der Gerätschaften und seiner Frau Iris dafür, dass man sich in der
Station immer wohl fühlen durfte
Heinrich Evers für seine Ortskenntnisse, und für die Zerstreuung bei den
Kaffeepäuschen
Den Fischern Rudi Hell und Horst Liebsch für den Verzicht der Nutzung ihrer
Pachtgewässer in der Zeit in der ich dort forschte und Hilfe bei
Stellnetzbefischungen
Stellvertretend für die Flächeninhaber, -betreuer und Landwirte die mir den Zugang
zu den Untersuchungsgewässern ermöglicht haben, möchte ich stellvertretend Herrn
Gottschalk vom FORSTAMT WESEL, Herrn Schulze vom REGIONALVERBAND RUR,
der Firma PFEIFFER & LANGEN, sowie den Landwirten Reymers und Stockhorst
danken
Heiko Geyer vom REGIONALVERBAND RUHR für den Zugang zu den Luftbildservern
des RVR und Martina Erzner (BIOLOGISCHE STATION IM KREIS WESEL) für die
nützlichen Hinweise hinsichtlich des Schreibens der OGC-files
Barbara Guhl und Herrn Ulkan (LANUV NRW) für das zur Verfügungstellen der
Temperaturdaten des Rheins
Frau Rubart vom WSA Duisburg für die Zusendung der Abflussdaten des Rheins
Pavel Jurajda für die konstruktiven Anmerkungen hinsichtlich früherer Versionen
einzelner Manuskripte dieser Arbeit
Meinen Eltern Siegfried und Christa weil sie mir die mir die Durchführung des
Studiums überhaupt erst ermöglicht haben, für ihre Rückendeckung in allen Phasen
meiner Ontogenese und dafür dass sie meine Entscheidungen stets akzeptiert haben
Zoltan für die Frischluft- und Bewegungseinheiten, ohne die ich wahrscheinlich
eingegangen wäre und seine Treue
Manuel Langkau und Egbert Franke für die Momente der profanen Annäherung an
das Themenfeld der Fischökologie
und Diane für ihr immer offenes Ohr und ihr gutes Gedächtnis
CONTENTS



Introduction 9

I. Relationships of hydrology and life-history strategies on spatio-temporal
habitat utilisation of fish in European temperate river floodplains 28

II. Determinants of recruitment and mortality of YOY-fish cohorts within
floodplain lakes during the isolation phase 73

III. Causes and consequences of piscivory in young-of-the-year pikeperch and
perch in floodplain lakes of a large temperate lowland river 107

Appendix
1. Point abundance sampling by electrofishing and density estimation in
floodplain lakes 143
Table A1 – Total catch 149


Abstract 151

Zusammenfassung 155
































Introduction































INTRODUCTION
Most large alluvial temperate rivers all over the world have undergone drastic
anthropogenically induced changes in the past centuries (Petts, Möller, and Roux
1989; Dynesius and Nilsson 1994; Kern 1994; Cowx and Welcomme 1998; Buijse et
al. 2002). Due to the fertility of the alluvial deposits and despite the risk of seasonal
flooding, river floodplain areas have been early reclaimed for colonisation,
cultivation, and agricultural utilisation. In Europe deforestation of river basins has
started in prehistoric times and was yet almost completed in some densely populated
regions in the middle ages. In the following centuries many rivers were shortened,
canalised, their beds deepened and reinforced. Levees were raised to protect the
mostly densely populated areas of the river basins from seasonal floods. These
modifications were often followed by deleterious direct and indirect impacts on the
rivers hydrological characteristics, including strongly increasing flood peaks,
however shortened flood durations and disturbed sediment loads (Buijse et al. 2002).
Furthermore they led to a fragmentation of habitats, and headwater regions were
often disconnected from downstream areas for migratory fish. As a consequence and
in combination with intensive fishing, stocks of migratory fish and their fishing yield
in many European rivers declined sharply (Böcking 1982; De Groot 2002). Although
the relationship of threads for fish stocks arising from longitudinal river
fragmentation has been addressed early, e.g. documented by the “Lachsvertrag” from
1885 (Iksr 1999), the consequences of the lateral dimensions of river modifications,
by either losses of floodplain area or disturbed interactions between rivers and its
wetlands have been overseen for a long time. The findings of Antipa (1910; 1923),
who firstly addressed the recruitment and productivity of potamal fish species in the
lower Danube to the extent and duration of floodplain inundation, are the earliest
deliverances that stressed the significance of such interactions for riverine fish
populations, what has been repeatedly confirmed for upstream sections of the
Danube in the following decades (Balon 1963; Balon 1966; Stankovic and Jankovic
1971; Holcik and Bastl 1976). Numerous studies conducted in the last 30 years in
temperate systems found similar relationships of productivity and the degree of
connectivity to occur in further biota, e.g. peaking abundances of phytoplanctonic
and zooplanctonic organisms in inundated stagnant floodplain waterbodies relative to
the river channel (Amoros and Roux 1988; Admiraal et al. 1994; Hein et al. 1999;
Baranyi et al. 2002; Keckeis et al. 2003), or even with respect to nutrient cycling,
energy flow and food webs (Tockner et al. 1999; Woodward and Hildrew 2002;
10

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