Wechselwirkungen zwischen Hydrodynamik und Biofilmeigenschaften und -funktion in Fließgewässern

Biofilme übernehmen eine überaus wichtige Rolle im Stoffhaushalt und Nahrungsnetz von aquatischen Ökosystemen. Ihre Struktur und Zusammensetzung wird neben Lichtverhältnissen, Weidegängern, Ressourcenverfügbarkeit sowie chemischer Parameter des Oberflächenwassers, auch von den vorherrschenden Strömungsbedingungen kontrolliert. Letzteres übernimmt im Falle von Mittelgebirgsbächen eine übergeordnete Rolle, da sich durch die Heterogenität eines entsprechend typischen Flussbetts komplexe Strömungsmuster in Zeit und Raum ausbilden. Eigenschaften wie Biofilmmorphologie (Biomasse und Architektur) und Artenzusammensetzung werden einerseits durch hydraulische Kräfte und andererseits durch den Massentransport von Nährstoffen geformt. Bisherige Studien beschäftigen sich hauptsächlich mit den Interaktionen zwischen Biofilm und Strömung, lassen aber die daraus resultierenden Konsequenzen auf das Flussökosystem außer Betracht. Außerdem beschränken sich viele Studien auf Versuche in Fließrinnen in denen komplexe Strömungsmuster wie sie in natürlichen Flüssen vorkommen nicht detailgetreu nachgestellt werden können. Im Rahmen dieses interdisziplinären Forschungsprojekts möchten wir in einem ersten  Schritt die morphologische Heterogenität mit detaillierten Strömungsuntersuchungen koppeln um im zweiten Schritt die Interaktionen Biofilm-Strömung und schlussendlich die Auswirkungen auf die Biofilm Stickstoffaufnahme in einem oligotrophen und einem eutrophen System zu analysieren. Dabei kombinieren wir prozessorientierte Untersuchungen auf kleinen Skalen mit quantitativen Untersuchungen an ganzen Flussabschnitten. Durch diesen Ansatz können sowohl grundlegende Mechanismen und Prozesse der Stickstoffaufnahme von Biofilmen unter unterschiedlichen hydraulischen Bedingungen in Fließgewässern mechanistisch beschrieben, und gleichzeitig deren Übertragbarkeit auf ökosystemar relevante Skalen überprüft werden.