Acta Hydrophysica: Band 29, Heft 2/3 [Reprint 2021 ed.] 9783112592823, 9783112592816

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AKADEMIE DER WISSENSCHAFTEN DER

DDR

ACTA HYDROPHYSICA Begründet von H A N S E R T E L

Im Auftrag des Forschungsbereichs Geo- und Kosmoswissenschaften herausgegeben von S. DYCK, P. M A U E R S B E R G E R , K. VOIGT

Band X X I X , Heft 2/3 mit 35 Abbildungen und 24 Tabellen

AKADEMIE-VERLAG 1985

BERLIN

Die ACTA HYDROPHYSICA erscheinen unter der Mitwirkung von 0.

Anschriften

der

Prof. Dr.

CZEPA,

H.

HARTKE,

G.

SCHELLENBERGER

Herausgeber: S. D Y C K

Technische U n i v e r s i t ä t Dresden, Sektion Wasserwesen, Bereich Hydrologie u n d Meteorologie DDR-8027 Dresden, Mommsenstr. 13 Prof. Dr. P .

MAUERSBERGER

A k a d e m i e der Wissenschaften der D D R , I n s t i t u t f ü r Geographie u n d Geoökologie, Bereich Hydrologie D D R - 1 1 6 2 Berlin, Müggelseedamm 260 Prof. Dr. K .

VOIGT

A k a d e m i e der Wissenschaften der D D R , I n s t i t u t f ü r Meereskunde D D R - 2 5 3 0 R o s t o c k - W a r n e m ü n d e , Seestraße 15 Redaktion: Dipl.-Phil. K .

HASERT

A k a d e m i e der Wissenschaften der D D R DDR-1086 Berlin, Leipziger S t r a ß e 3 — 4

M a n u s k r i p t s e n d u n g e n werden a n einen der Herausgeber erbeten. E s k ö n n e n Originalarbeiten in deutscher, russischer u n d englischer Sprache eingereicht werden. Die A u t o r e n werden gebeten, a n den A n f a n g jeder Arbeit Zusammenfassungen in deutscher u n d englischer ( S u m m a r y ) sowie ggf. in russischer Sprache (Pe3K>Me) zu stellen. Von j e d e m B e i t r a g werden 50 Sonderdrucke kostenfrei geliefert. Die ACTA H Y D R O P H Y S I C A erscheinen m i t 4 H e f t e n p r o B a n d im F o r m a t A 5.

Erschienen im Akademie-Verlag Berlin, D D R - 1 0 8 6 Berlin, Leipziger S t r a ß e 3 — 4 © Akademie-Verlag Berlin 1985 L i z e n z n u m m e r : 202 • 100/494/85 P 238/84 P r i n t e d in t h e G e r m a n Democratic R e p u b l i c G e s a m t h e r s t e l l u n g : V E B Druckerei „ T h o m a s M ü n t z e r " , 5820 B a d Langensalza LSV1465 B e s t e l l n u m m e r : 7634545 ( 2 0 5 0 / 2 9 / 2 - 3 ) 03600

Inhaltsverzeichnis Seite

N. V., The Role of Geophysical Factors in the Productivity of Reservoirs

BUTORIN,

GELLEKT, J . F . ,

HEYER, E.,

und

G. NEUMEYER,

87

Er-

gebnisse morphographischer und morphodynamischer Untersuchungen am Seestrand der Schaabe (Nord-Rügen)

93

und A . R A A B E , Experimentelle Untersuchung der horizontalen Heterogenität des Windfeldes in der Küstenzone und Probleme ihrer theoretischen Beschreibung 153

KUZNECOV, 0 . A . ,

und W . R O E D E R , Aufbau und Funktion einer frei fallenden Sonde zur Untersuchung der Mikrostruktur der thermohalinen Schichtung im Meer 165

PRANDKE, H . , KRÜGER, S.,

SCHELLENBERGER, G . ,

STELLMACHER, R . ,

HOEG,

S.,

und E. ROHDE, Zusammenhang zwischen Biomassen von einzelnen Algengruppen, Chlorophyllkonzentrationen und Fluoreszenzwerten im Müggelsee 211

Bd. X X I X

A c t a H y d r o p h y s i c a , Berlin

(1985)

H . 2/3

S. 87 — 92

The Role of Geophysical Factors in the Productivity of Reservoirs B y N . V . BUTOKIN1)

Summary: I n spite of t h e f a c t t h a t all t h e processes in reservoirs are t o a g r e a t e x t e n t g o v e r n e d b y h u m a n activities, t h e geophysical f a c t o r s such as a t m o s p h e r i c circulation, wind, solar r a d i a t i o n a n d air t e m p e r a t u r e still e x e r t a g r e a t i n f l u e n c e u p o n t h e m . T h e role of geophysical f a c t o r s is especially p r o m i n e n t in t r a n s f o r m a t i o n of shores a n d b o t t o m g r o u n d s of reservoirs as well as in f o r m a t i o n of hydrological regime a n d e x c h a n g e of organic m a t t e r a n d n u t r i e n t s b e t w e e n t h e w a t e r m a s s a n d t h e sediments. B y changing e n v i r o n m e n t a l conditions for a q u a t i c organisms a n d a c t i n g directly or indirectly u p o n a q u a t i c a n i m a l s t h e y d e t e r m i n e t h e regularities of a q u a t i c ecosystem f u n c t i o n i n g a n d influence considerably i t s productivity. Zusammenfassung : Wenngleich die sich in einem Stausee abspielenden Prozesse in h o h e m Maße d u r c h menschliche A k t i v i t ä t e n b e s t i m m t w e r d e n , ü b e n doch a u c h geophysikalische F a k t o r e n , wie L u f t z i r k u l a t i o n , W i n d , S o n n e n e i n s t r a h l u n g u n d L u f t t e m p e r a t u r , einen erheblichen E i n f l u ß auf sie aus. Die Rolle der geophysikalischen F a k t o r e n wird besonders deutlich bei der U m b i l d u n g der U f e r u n d d e s U n t e r g r u n d e s v o n S t a u b e c k e n sowie in der A u s b i l d u n g des hydrologischen R e g i mes u n d b e i m A u s t a u s c h organischen Materials zwischen W a s s e r m a s s e u n d Sedim e n t . Sie v e r ä n d e r n die U m w e l t b e d i n g u n g e n der a q u a t i s c h e n O r g a n i s m e n u n d w i r k e n d i r e k t oder i n d i r e k t auf die H y d r o b i o n t e n ein ; d a m i t b e s t i m m e n sie die Gesetzmäßigkeiten des F u n k t i o n i e r e n s des a q u a t i s c h e n Ökosystems u n d ü b e n einen s t a r k e n E i n f l u ß auf seine P r o d u k t i v i t ä t aus. P e a K J M e : H e c M O T p f l H a TO, HTO B c e n p o q e c c b i , n p o T e K a r o m n e B B O f l o x p a H H J i H max, HHX

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) P r o f . D r . N . V. BUTOBIN, A k a d e m i y a n a u k SSSR, I n s t i t u t biologii v n u t r e n n y k h vod, 152 742:p/o B o r o k , N e k o u z s k y i r a y o n , Y a r o s l a v s k a y a oblast, SSSR.

88

N. V. Butorin

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Reservoirs differ essentially from natural water bodies by their origin, morphometry and regime. In the process of their formation, separate elements of the hydrologieal regime of the initial water body change completely in some parts and partially in others. Further, the hydrologieal regime of reservoirs, being an indirect result of the action of anthropogeneous and geophysical factors upon the water mass, differs essentially from the one of natural waters in some parameters important for aquatic life. This produces new habitats for hydrobionts and influences the biological productivity of these water bodies. First of all, the formation of reservoirs leads to an increase in the surface area of the initial waters, and this fact gives rise to a growth of the total organic production and enhances the influence of geophysical factors upon aquatic life. A characteristic feature of reservoirs, especially on flat land, is in addition to the increase in area, its great variability both in the annual cycle and from year to year. For example, in the Rybinsk reservoir, having a surface of 4550 km 2 at normal head level, the area in winter sometimes diminishes almost by half. In the majority of reservoirs there is a temporarily flooded zone, which at a certain ratio of the water balance components may be completely dry. A dried zone is a peculiar landscape element of reservoirs, which is subject to a particular influence of geophysical factors such as solar radiation, air temperature, and wind. A characteristic feature of this zone is freezing of the exposed ground during winter periods. Thus, in the Rybinsk reservoir during severe and little-snow winters the temperature in the surface ground layer of the dried zone drops down to 10—15 °C below zero, which leads to the death of the animals wintering in it. This zone differs from deep parts in that it is heated earlier in spring and cooled earlier in autumn, having higher absolute water temperatures in summer. The temperature changes in it involve the whole water thickness and the upper layer of bottom sediments in a short time. Flooding and drying of shallows result not only in a specific thermal regime of this zone but also alter the living conditions of plants and animals and thus greatly influence the course of biological processes. Of great importance are the duration of flooding and drying of the considered zone and also the times of the beginning and ending of these processes (cf. [2])The biological productivity of reservoir to a great extent depends on the character of the bottom sediments, which determine the development of the

Geophysical Factors in the P r o d u c t i v i t y of Reservoirs

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benthic fauna as a food base for fish, the quality of the spawning grounds and thus the formation of the fish stock. In their turn, the formation of the bottom sediments, their accumulation in reservoirs, their mechanical and chemical composition depend on geophysical processes conditioning the hydrodynamic activity of the water masses. The role of geophysical factors is especially notable in transformation of shores and grounds of the shore zone and the reservoir shallows. Under their influence the abrasive activity of the water mass causes collapse of shores and washing away of the bottom of shallow parts. These processes are of particular intensity during the first years of the formation of reservoirs. E.g., in the Rybinsk reservoir in the first 15 years of its existence the volume of the collapsed ground per 1 metre of the shore line varied from 47 to 527 m 3 depending on the geological and morphological structure of the shore and the intensity of geophysical processes. In some parts of the Uglich reservoir the total volumes of the collapsed ground during the first 25 years amounted to about 87.5 and 69.5 m 3 per 1 metre of the shore line. A significant part of the transformed material is deposited within a relatively narrow strip of the near-shore shallow at a distance of 10—160 m from the land. This hinders the growth of vegetation on the littoral, which in the Ivankovsk reservoir became fully established only in the 5th to 10th year of its existence. The influence of geophysical factors is not confined to the action upon the shores and bottom of a water body. At a certain ratio between waves and depths it is expanded to shallows and underwater elevations in the deepwater of reservoirs. I t has been established by now that the amount of autochthonous suspended matter formed due to erosion of such parts may be compared with amount produced by shore abrasion (cf. [3]). These processes in addition, accelerate clearing of the reservoir bed from remnants of flooded woody vegetation, shrubs and peat mats. They also speed up the mineralization of the flooded soils and vegetation. All this is accompanied by alterations of the specific composition of the flora and fauna in reservoirs, by abundance of aquatic organisms, and finally it affects the aquatic life and productivity. I t has been established on the example of the Rybinsk reservoir that the decrease in the area of flooded woods and bushes, dying off of the flooded terrestrial vegetation and intensive ground erosion have deteriorated the conditions for fish reproduction and resulted in change of their food base (cf. [4]). An important factor influencing biological production processes is the exchange of organic matter and nutrients between water and bottom sediments. In relatively shallow reservoirs a large amount of organic matter is deposited into the bottom sediments. Estimations have shown that the

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N . V . BTJTOBIN

nutrient pool in the bottom sediment in the Ivankovsk reservoir by 1976 made up 416000 tons of organic carbon, 43200 tons of total nitrogen and 15300 tons of total phosphorus. The corresponding figures for the Uglich reservoir by 1977 were 180000, 21400 and 9200 tons respectively. Wind mixing involving the whole water mass accelerates turnover of nutrients in the production — destruction cycle and thus increases the productivity of water bodies. Geophysical together with anthropogenous factors exert a decisive influence upon the water balance. The water balance of reservoirs differs from that of lakes in a number of specific features, in its course and the ratio of influent and effluent components. In the influx part of the water balance in the majority of reservoirs the main role is played by surface drainage from the catchment, the magnitude and intensity of which are conditioned by geophysical processes. I t constitutes more than 95% of the total inflow. Exceptions are given by reservoirs of arid areas with small specific catchments, e.g., the Bukhtarminsk reservoir, where the contribution of the inflow is 78-88%. Atmospheric precipitation upon, and evaporation from, the water surface play a secondary role in the water balance of reservoirs of the temperate belt. Their contribution varies depending upon geographical location. Thus, evaporation in the Rybinsk reservoir makes up 6 % , and in the Bukhtarminsk 17%. Fluctuations of the main components of the water balance essentially influence the production processes, above all as a result of changes in the water level, the most significant of them occuring in spring. The peculiarities of this season are very important for biological processes, reproduction and development of fish population and other hydrobionts. An unfavourable level regime of spring may lead to drying up of the spawning grounds and high mortality of the lain eggs and fish youngs in cut-off parts of a water body. The instability of the level influences the wave processes, which are greatly developed on large reservoirs. The maximum wave height in the Rybinsk reservoir during strong storms exceeds 250 cm, and in the lake part of the Gorkovsk reservoir it varies from 215 to 230 cm. During storms, waves of 320 cm in height have been observed on the Kuibyshev reservoir. The swell has a direct effect upon aquatic organisms and an indirect one by changing the environmental conditions. The latter is manifested first of all in changing the transparency of the water and consequently the light regime as well as the distribution of heat and hydrochemical characteristics. Under the action of swell and wind upon water surface currents arise whose direction usually coincides with the direction of the shore line; their velocities may reach 100 cm/s or more. In large lake-like parts of reservoirs by wind a

Geophysical Factors in the Productivity of Reservoirs

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current is produced which is usually directed parallel to the wind, and the velocity in the surface layers makes up 0.4—7% of the wind speed. The wind currents in reservoirs are marked out for their complicated structure (see [1]) and play an important role in the horizontal transfer of the plankton communities. Geophysical factors determine not only the peculiarities of t h e dynamics of the water mass in reservoirs b u t also the thermal regime, the latter being determined primarily by the solar radiation, which, being absorbed by water, is t h e main component of the heat balance. Thus in the Upper Volga reservoirs it constitutes 99% of the total heat influx for the ice-free period. The main components of the efflux are evaporation, which consumes about 50%, and effective radiation reaching about 30%. The remaining heat is consumed for changing'of the heat content in t h e water mass and grounds as well as for the turbulence exchange. The peculiarities of the heat balance determine the heat content and distribution of temperature in the water mass a n d bottom sediment of reservoirs. The influence of geophysical factors on the temperature regime of reservoirs is especially notable in the process of ice formation, ice cover establishment and ice melting. I t are these factors t h a t determine t h e peculiarities of these processes in certain years, the time and intensity of their development. I n combination with anthropogenous factors they give rise to special ice conditions on reservoirs. I n parts adjoining dams of hydroworks vast water areas remain ice-free during the whole winter or are covered with thin ice breaking from time to time. During strong winds or thaws cases of partial or complete ice cover destruction are observed on large reservoirs such as t h e Gorkovsk, Dubosarsk, or Tsymlyansk. Due to t h e influence mainly of geophysical factors the durations of the ice period on the reservoirs of t h e Volga, K a m a , Dnepr, Don, Ob and Angara are different and vary within a wide range. , A specific feature of the ice regime on reservoirs is settling of the ice upon t h e bottom during lowering of the water level in winter, the ice then freezing together with the ground. This results in high mortality of the fish youngs and benthic invertebrates. The geophysical factors also change the hydrochemical characteristics of reservoirs by affecting the water dynamics and changing certain elements of t h e hydrological regime. These problems are dealt with in a great body of literature, as a result of which we may point out t h a t geophysical factors influence directly or indirectly not only physical b u t also chemical processes taking place in reservoirs. By changing the environmental conditions for aquatic organisms they determine the regularities of ecosystem functioning and exert a notable influence on their fish productivity. I n consideration

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N . V . BUTORIN

of the role of geophysical factors when developing measures for more complete utilization of biological resources and for rising their fish productivity is very important.

References L I T V I N O V , A . S., F O M I C H E V , I . F . , i S. A . P O D D U B N Y , Gorizontalnaya tsirkulyatsiya vod v R y b i n s k o m vodokhranilishche i vozmozhnye ego izmeneniya pri pereraspredelenii stoka. I n : Ekologicheskie issledovaniya vodoyemov Volgo-Baltiyskoy i Severo-Dvinskoy v o d n y k h sistem, " N a u k a " , Leningrad 1982, 150 — 167. [ 2 ] B U T O R I N , N. V . , K U R D I N A , T . N . , i S. S. B A K A S T O V , T e m p e r a t u r a v o d y i g r u n t o v Rybinskogo vodokhranilishcha, " N a u k a " , Leningrad 1982. [ 3 ] B U T O R I N , N. V . , Z I M I N O V A , N. A . , i V . P . K U R D I N , Donnye otlozheniya verkhnevolzhskikh vodokhranilishch, " N a u k a " , Leningrad 1975. [4] Rybinskoe vodokhranilishche i ego zhisn, " N a u k a " , Leningrad 1972. [ 5 ] Z I M I N O V A , N. A., a n d V . V . Z A K O N N O V , N u t r i e n t Accumulation in t h e B o t t o m Deposits of t h e Upper Volga Reservoirs. Verh. i n t e r n a t . Verein. Limnol. 21

[1] BUTORIN, N . V.,

(1981), 975 — 978.

Acta Hydrophysica, Berlin

Bd. X X I X

H. 2/3

(1985)

S. 9 3 - 1 5 2

Ergebnisse morphographischer und morphodynamischer Untersuchungen am Seestrand der Schaabe (Nord-Rügen) Beiträge zur Gestaltung und Dynamik des Meeresstrandes und seines Massenumsatzes V o n J . F . GELLERT

unter Mitwirkung von E . H E Y E R und G . N E U M E Y E R 1 )

Zusammenfassung: Auf Grund detaillierter Untersuchungen werden die äußeren Erscheinungen des Seestrandes der Schaabe (Nord-Rügen), wie die Steinigkeit u n d K ö r n u n g des Sandes, analysiert und die morphologische und landschaftliche S t r u k t u r des Strandes aus seiner Entwicklung erkundet. Es wird die Gesamtd y n a m i k des Seestrandes, gegliedert in eine laterale (regionale) Dynamik über die ganze Länge und eine zeitliche (annuelle) Dynamik während der Beobachtungsjahre 1957 —1968, erörtert und abschließend mit den hydrologischen (Wasserstand, Strömungen) und meteorologischen Verhältnissen (Starkwinde, Seegang) in der Tromper Wiek in Beziehung gesetzt. Dabei ergeben sich bemerkenswerte Korrelationen zwischen diesen Erscheinungen und der Entwicklung sowie dem sedimentologischen und morphologischen Charakter des Seestrandes. Summary: Based on thorough observations, t h e external phenomena of the sea shore of the Schaabe isthmus (northern coast of Rügen island) such as the stone covering and grain-size distributions are analysed and the morphological a n d environmental structure of the beach is derived from its evolution. The a u t h o r discusses the total dynamics of the sea shore, classified into lateral (regional) dynamics for its overall extension and temporal (annual) dynamics governing in the course of the years of observation (1957 —1968). In conclusion, this dynamical situation is related with the hydrological (sea level, littoral currents) and meteorological conditions (strong winds, waves) prevailing in the adjacent bay (Tromper Wiek). As a result, remarkable correlations between these marine phenomena, on the one hand, and the development of the sea shore as well as its sedimentological and morphological character, on the other hand, m a y be stated. Pe3WMe: Ha ocHOBaHHH nonpoßHbix HaSjuoneHHii H HccjienoBamift aHaJiH3npyioTCH BHeuiHHe HBJieHHH ¡uopcKoro Qepera HIaa6e Ha ceBepe ocTpoBa PioreH, Kan KaMeHHCTOCTb H aepHHCTocTb necKa, H HccjiejjyeTCH Mop$ojioroProf. em. Dr. habil. J O H A N N E S F . G E L L E R T , DDR-1500 Potsdam, HeleneLange-Straße 8; Prof. em. Dr. habil. E R N S T H E Y E R , DDR-1500 Potsdam, Michendorfer Chaussee 2; Dipl.-Geogr. G E R L I N D E N E U M E Y E R , DDR-7030 Leipzig Johannes-R.-Becher-Straße 4.

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J . F . GELLERT, E . H E Y E R u n d G . N E U M E Y E R

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1. Einleitung In den einschlägigen Lehr- und Handbüchern gibt es keine wissenschaftliche Definition des Begriffes „Strand", die die Realitäten dieser Erscheinung in ihren charakteristischen Eigenschaften (Areal, Struktur, Genese, Prozesse, Funktionen) umfaßt ( V A L E N T I N [ 5 7 ] ) . Als Merkmale eines Strandes werden in der Literatur einzeln oder gekoppelt ( G E L L E R T [ 1 6 ] ) — seine Lage zwischen Land und Meer und damit • seine Zugehörigkeit zur Küste bzw. zum (Meeres-) Ufer, • als Teil des Landes, • als Teil des Meeresbodens, — sein Areal zwischen bestimmten Linien und Niveaus : • zwischen der Küstenlinie landwärts und der Ufer- oder Strandlinie seewärts, • zwischen der Küstenlinie landwärts und dem MW-Niveau oder Seekartennull seewärts, — seine substantielle Zusammensetzung aus Sand, Kies und Gerollen sowie gegebenenfalls Blöcken angesprochen. Nur wenige Autoren, unter ihnen betont in neuerer Zeit B R A U C K H O F F [2], ziehen die Brandung der Meereswellen und die Funktion des Strandes als Wirkungsbereich marin-litoraler und subaerischer Prozesse (fälschlicherweise als „Aufgabe, das Hinterland bei Sturmfluten zu schützen" umschrieben) zur Merkmalscharakterisierung des Strandes heran. Im Rahmen einer modernen dynamischen Betrachtung kommt jedoch allen Merkmalen des Strandes große Bedeutung zu: seiner Gestalt und seinem Kleinstformengefüge, seinem Aufriß (Profil) und Grundriß einschließlich seiner Begrenzung in der Vertikalen (zu NN oder Pegelnull (PN), zu bestimmten Wasserständen oder zur Höhe der Wirkung der Sturmbrandung) und in der Horizontalen (Verlauf und Gestalt insbesondere der Strandkante oder Uferlinie), ferner der Art und Menge seiner Substanz, ihrer räumlichen Verteilung und ihren Veränderungen. Die Kenntnis dieser Strukturelemente gestattet Aussagen

Morphodynamische Untersuchungen am Seestrand der Schaabe

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über die den Strand bildenden und stetig umformenden Prozesse. Ihre Erforschung und Modellierung ist daher eine wichtige Aufgabe der dynamischen Küstenforschung, besonders an Flachwasserküsten. Sie betrachtet den Strand als Wirkungsbereich von marin-litoralen und subaerischen Prozessen zwischen der Strandlinie (Strandkante) oder Uferlinie einerseits und der Küstenlinie andererseits, als einen naturgesetzlich bestimmten, dynamisch charakterisierten landschaftlichen Bereich der Geosphäre in topologischer bzw. nanochorischer Dimension besonderer Arealstruktur (Saum, Gürtel). Dementsprechend sind Untersuchungen zur Struktur und Dynamik des Strandes sowohl quer zur Strandlinie als auch in der Längsrichtung durchzuführen. Ein Blick auf die moderne Küstenforschung zum Strand und zum Vorstrand (dem Bereich der Brecher) an der DDR-Ostseeküste läßt neben punktförmigen Testuntersuchungen (z.B. L U D W I G [41], [ 4 2 ] ; N I E D E R M E Y E R [43] bis [45]) kurzstreckige (sich über einige hundert Meter erstreckende) engständige (in Dekameterabständen) Strandanalysen (z.B. BRAUCKHOFF u. G R I E S S E I E B [ 4 ] ; G E L L E B T [ 1 3 ] ; G R I E S S E I E B U. VOLLBRECHT [ 2 2 ] ; K O L P [ 3 8 ] , [ 3 9 ] )

und

langstreckige (über mehrere Kilometer Strandlänge), mit einzelnen oder gruppenweisen Profilaufnahmen in weiten Abständen durchgeführte Untersuchungen (etwa G U R W E L L [ 2 4 ] — [ 2 8 ] ; GOMOLKA [ 2 0 ] ; G U S E N [ 2 9 ] ; L U D W I G [ 4 1 ] ; SAEGEBARTH [ 4 9 ] ; VOLLBRECHT [58]) unterscheiden. Langstreckige engständige Stranduntersuchungen führten bislang allein BRAUCKHOFF im Rahmen seiner geologischen Kartierung des Strandes und Vorstrandes sowie G E L L E R T [9], [ 1 0 ] auf Hiddensee (Dornbusch, Gellen, Bessin) durch. In ähnlicher Weise tendieren auch ausländische Küstenstudien zu diesem Bereich. In Fortführung seiner genannten Küstenstudien auf Hiddensee (GELLEBT [9], [10]) und am Fischland/Darß (GELLERT [11]) war der Verf. daran interessiert, an einem geeigneten Abschnitt der DDR-Ostseeküste von mehreren Kilometern Länge über einen längeren Zeitraum morphographische und morphodynamische Untersuchungen über die Gestaltung und Dynamik des Strandes und seines Massenumsatzes durchzuführen. Die Gelegenheit hierzu am Seestrand der Schaabe bot vor allem die Einrichtung einer „Wissenschaftlichen Station Glowe" der Pädagogischen Hochschule Potsdam. Das Ziel der Untersuchungen an Strand, Vorstrand und Düne bestand in der Gewinnung aussagekräftiger Daten über die komplexen Vorgänge der Strandformung in einem größeren natürlichen Küstenabschnitt; sie sollten die theoretischen Auffassungen zur Küstenmorphologie bereichern und der Praxis des Küstenschutzes dienen. An der Durchführung der von 1957 bis 1968 währenden Untersuchungen waren unter Leitung der Professoren Dr. G E L L E R T und Dr. H E Y E R insgesamt 10 wissenschaftliche Mitarbeiter der damaligen Abteilung für Physische

96

J . F . GELLERT, E . H E Y E R u n d G. NETJMEYER

Geographie und Geologie der Pädagogischen Hochschule Potsdam und nacheinander rund 200 Studenten beteiligt. 2. Lage und Umgebungsbeziehungen des Seestrandes — die Strandabschnitte Als Schaabe wird die Landenge bezeichnet, die zwischen Glowe im SE und Breege-Juliusruh im NW in Form einer geschlossenen Nehrung die pleistozänen Inselkerne von Jasmund im E und Wittow im NW miteinander verbindet ( S C H Ü T Z E [56]; G E L L E R T [12]). Sie besteht weithin aus Strand- und Dünensanden, auf denen seit 1861 ein Kiefernforst stockt. Bei einer geringsten Breite von rund 500 m zwischen See und Bodden (südlich von Juliusruh) ist sie 9 km lang. Ihre Strand- und Dünenbildungen erstrecken sich, angelehnt an den Wittower Inselkern, fast 2 km weiter nach N, bis in die Gegend östlich von Reidervitz. Im SE scheidet auf der Linie Glowe-Wedde Ort ein steiler Anstieg zum Inselkern von Jasmund die Schaabe von dessen Westsporn zwischen Glowe und Ruschwitz. Hier schneiden Rudimente eines Kanalaushubs die pleistozäne Halbinsel. Vom ehemaligen Schweinestall auf dem niedrigen Geschiebemergelkliff am NE-Rand des Ortes Glowe, im Inneren der vom Königshörn und dem Ansatz der Schaabe-Nehrung gebildeten sogenannten Glowe-Bucht, erstreckt sich der Seestrand in einem weiten, nach NE gegen die Tromper Wiek offenen Bogen von 9 km Sehnenlänge bis nach Reidervitz über 10,8 km (Abb. 1). Er bildet den mittleren Teil des die Tromper Wiek zwischen Jasmund und Wittow landeinwärts begrenzenden Küstenbogens von rund 29 km Länge gegenüber deren Öffnung nach See auf der Linie Arkona—Hankenufer zwischen Lohme und Stubbenkammer auf etwa 16 km. Mit seiner Exposition bei Glowe nach N, in der Mitte nach NE und bei Juliusruh nach E ist der Seestrand der Schaabe vor allem Winden und Störinen sowie einem direkten Seegang aus N und E ausgesetzt. Er ist im SE und NW von Steilufern aus pleistozänen glazialen (Geschiebemergel) und glazifluvialen Ablagerungen (Sande und Kiese) flankiert, denen nur schmale, durchweg steinige und oft blockreiche, meist flache Strände vorgelagert sind. Nur zwischen Glowe und Ruschwitz im SE und auf eine kurze Strecke bei Reidervitz im NW wird das Steilufer von einem aktiven Kliff gebildet; beiderseits schließen sich inaktive, bewaldete Kliffs oder mit Gras bestandene Schräghangküsten an ( W E I S E U . B L Ä S N E R [60]; G Ü R T L E R U. W E R S C H O W I T Z [23]; G E L L E R T [15]). Wie die Seekarten erkennen lassen, fällt der Meeresboden vor dem Seestrand der Schaabe flach in die Tromper Wiek ab und erreicht zwischen Kap Arkona und Hankenufer eine Maximaltiefe von 25 m. Im allgemeinen verläuft1 die 6-m-Tiefenlinie in 500—600 m Entfernung vom Ufer, nur an

M o r p h o d y n a m i s c h e U n t e r s u c h u n g e n a m Seestrand der S c h a a b e

97

einer Stelle (westlich des Strandanfanges bei Glowe) springt sie bis rund 1300 m vom Strand vor. Feiner grauer Sand herrscht vor, nur vor der GloweBucht und an einem Punkt westlich von Glowe sowie vor Juliusruh verzeichnet die Seekarte 3010 des Seehydrographischen Dienstes der DDR nahe bzw. in 1500 m Entfernung vom Strand größere bzw. kleinere Steine und Muscheln. Das Hinterland des Seestrandes bilden meist 3—5 m, stellenweise auch und Braundünen; SCHÜTZE [ 5 6 ] ; begrabenen älteren Strandwällen sowie zwei kleinen pleistozänen Aufragungen (Kegelberg bei der Försterei Gelm, 10,4 m, und Wall bei Glowe, 6 m). Die Dünen wurden im vergangene n Jahrhundert im Zusammenhang mit der Aufforstung der Schaabe mehrfach durch künstliche Ansandungen verstärkt, so daß heute ein geschlossener Dünenzug den Seestrand landwärts begrenzt. Weithin ist er von der Stürmbrandung in einem Dünenkliff angeschnitten, dem örtlich junge Vordünen angelagert sind. Eine starke Veränderung erlitt das südöstliche Strandende durch die Errichtung eines molenartigen Steindammes am Königshörn im Jahre 1952, der die Glowe-Bucht seewärts begrenzt. Neuere Veränderungen des Glowe-Strandes, die in die letzten Erkundungen (1967/68) eingingen, gehen auf Sandaufschüttungen vor dem Ort sowie Strandplanierungen zurück.

7 m hoch aufragende Dünen (Weiß-, GrauHÖRENZ U. KOHRT [ 3 3 ] ; GELLERT [12]) mit

Zur besseren Lokalisierung der Beobachtungen wurde der Seestrand unabhängig von älteren, nur stellenweise markierten Strandeinteilungen, mit hm 0 am ehemaligen Schweinestall bei Glowe beginnend, nach Hektometern (Hundertmetern = hm) aufgeteilt (Abb. 1). Insgesamt ergaben sich so (über hm 0 hinaus) zwischen Glowe und Juliusruh bzw. Reidervitz 108 Festpunkte für die alljährlich im Sommer durchgeführten Untersuchungen. Nach sorgfältigen Beobachtungen und vor allem lithologischen Untersuchungen (JOBS u. GÜNTHER [ 3 6 ] ; ZEPERT [63]) kann der Strand in mehrere charakteristische Abschnitte untergliedert werden. Es sind dies (Abb. 1): hm 0—hm 9— 31—

8 Strand der Glowe-Bucht vor dem Ort Glowe; 30 Badestrand von Glowe; 75 Langer Mittelstrand, und zwar hm 31—55 östlicher Teil, 56—75 westlicher Teil;

76—

95 Badestrand von Juliusruh;

96—

108 nordwestliches Strandende.

98

J . F . GELLERT, E . H E Y E R u n d

G.

NEUMEYER

3. Äußere Erscheinungen des Seestrandes Jeder Strand setzt sich aus einer Vielzahl von Klein- und Kleinstformen verschiedener Struktur, Entstehung und Anordnung sowie aus Sedimenten

Morphodynamische Untersuchungen am Seestrand, der Schaabe

99

verschiedener Korngrößen und Textur zusammen. Noch ist er in diesem Sinne und als naturräumliche Einheit allgemein oder in bestimmten Abschnitten in der deutschen Literatur nicht detailliert beschrieben worden. Erste Ansätze eines solchen Versuches glaubt der Verf. in seiner Analyse der Außenstrände der Insel Hiddensee ( G E L L E R T [9]) gegeben zu haben. Die am Seestrand der Schaabe durchgeführte Erkundung erfaßte alle Kleinformen des Strandes nach Art, Struktur und Lage im Formenmosaik und gestattet Rückschlüsse auf deren Genese und ein Verstehen des Strandes als naturräumliche Einheit. Hierbei fanden auch temporäre Formen, wie sie durch Frost und winterliche Eispressungen oder durch massenhafte Aufspülung von Tang und Seegras u. dgl. nach starken Stürmen entstehen, Berücksichtigung. Um einen Einblick in den lithologischen Aufbau des Seestrandes zu gewinnen, wurden die Sande überblicksweise fraktioniert und die Steinigkeit des Strandes nach der von G E L L E B T [9] auf Hiddensee entwickelten Methode analysiert ( J O B S U. G Ü N T H E R [36]). 3.1. Steinigkeit und Körnung des Strandsandes

I n den Begriff „Strand" sind (s. o.) als seine Substanz Sand, Kies, Geröll und auch Blöcke eingeschlossen. Schon ein erster Blick auf den SeeTABELLE 1

Strandgerölle (nach hm

4 8 20 25 36 45 00 65 76 84 94 98 105

JOBS U. GÜNTHER [ 0,2 mm gegen den Langen Mittelstrand, vor allem dessen westlichen Teil, und den sich anschließenden Teil des Badestrandes von Juliusruh (besonders um hm 55—84) ab sowie umgekehrt die Anteile der Fraktionen < 0,2 mm in diesem Bereich zu bis zu einem Maximum um die hm 65 und 75. Bemerkenswert ist dabei der hier ungewöhnlich hohe Anteil der Körnungsklassen unter 0,2 mm (über 60%). Die geschilderten Verhältnisse lassen auf eine Sandzuführung und Ernährung des Seestrandes von beiden Enden her schließen, wobei der Anteil der Fraktionen über 0,6 mm zu Lasten der feineren Fraktionen am Strand von Glowe größer ist als bei Juliusruh. Das lassen auch die Medianwerte (M) und die Quartilwerte (Q1 und Q3) sowie die Sortierungswerte (So) erkennen. Eine erhebliche Abweichung (Ansteigen von M und Q3 — nicht Qi — sowie So) 8*

102

J. F. G e l l e r t , E. H e y e r und G. Neumeyer OS CO 00 LO ir- Ti IO H Ti L O Ti CO lo IN CD CO 02 OS

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Mittel 1962 — 1968

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11.7 13,9 12,2 12.8 8,1 16,6*) 19,4*)

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NEUMEYER

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Dr. rer. nat. GÜNTER SCHELLENBERGER, Dr. sc. n a t . RITA STELLMACHER, T«chn. Biol. SIGRID HÔEG, Akademie der Wissenschaften der D D R , Institut für Geographie und Geoökologie, Bereich Hydrologie, DDR-1162 Berlin, Müggelseedamm 260; Dr. rer. n a t . EBERHARD ROHDE, Wasserwirtschaftsdirektion Oder/Havel, Hauptlaboratorium, DDR-1500 Potsdam, Berliner Straße 21 — 25.

212

G. SCHELLENBERGER U. a.

BH«ax HaHHonnaHKTOHa. H3MepaH xjiopotjtmiH $jiyopecueHTHi>iM McroaoM Hano yHHTtiBaTb, i i t o cymecTBeHHan a HenocTOHHHa« hojih (jtJiyopeciieHUHH hbjihctch cjiencTBHeM pacTBopeHHbix BemecTB a He nHraeHTOB xjiopoc{)HJiJia.

Zur Reduzierung der raum-zeitlichen Beobachtungsdichte von Phytoplanktonbiomassen, deren Ermittlung sehr arbeitsaufwendig ist, werden im Bereich Hydrologie des Institutes für Geographie und Geoökologie (IGG) der AdW der D D R seit 1981 tägliche Fluoreszenzmessungen an Rohwasserproben des Müggelsees, die am Institutssteg gewonnen werden, durchgeführt. Diese Beobachtungen werden ergänzt durch wöchentliche Bestimmungen an weiteren Stellen im See, im Zu- und Abfluß sowie durch 14tägige in den Nachbarseen. Nachdem sich 1980 bei Probebestimmungen und deren Vergleich mit Chlorophyllmessungen der Oberflußmeisterei Berlin gezeigt hatte, daß ein nichtkonstanter Fluoreszenzanteil gelösten Verbindungen und nicht den Chorophyllen entstammt, wird seit Anfang 1981 der Fluoreszenzwert der Rohwasserprobe ( F L U ) und des Filtrats (FLU* 1 ) bestimmt und aus der Differenz das Chlorophyll- bzw. Biomasseäquivalent F L U P ermittelt, wobei im allgemeinen engporige Papierfilter verwendet wurden. Wie bei den Beobachtungen von C a b l s o n u. Shapiko [2] in Minnesotaseen besteht auch im Müggelsee ein Zusammenhang zwischen den Fluoreszenzwerten des Filtrats und der Wasserfarbe, wobei bei Algenzusammenbrüchen der Wasserfarbengang dem von FLU*" nachhinkt. Der Anteil von FLU*' an F L U schwankte in den Beobachtungsjähren 1981/82 im Müggelsee zwischen 17 und 7 8 % . Ähnliche Werte stellten C a b l s o n u. Shapieo in 25 Minnesotaseen (14—100%) und Ttxnzi u. a. in 10 Seen und Stauseen Kaliforniens fest (4—67%) (s. [2]). Die Fluoreszenzmessungen wurden mit einem TuBNEB-lll-Fluorometer vorgenommen, wobei entsprechend den Empfehlungen von L o e e n z e n [6] die blaue Lampe 110-853, das blaue Primärfilter 5-60 und das rote Sekundärfilter 2-64 verwendet wurden. Benutzt wurden 25-ml-Durchflußküvetten, und die hier angegebenen Fluoreszenzwerte sind auf Blende 1 bezogen. Die fluorometrische Bestimmungsmethode des Chlorophylls (in vivo) wird wegen ihrer Einfachheit weltweit angewandt. Dabei hat sich auch gezeigt, daß der Fluoreszenzwert dem Chlorophyllgehalt (meist als CHL„ bestimmt) anscheinend nicht streng proportional ist, so daß verschiedene Modifikationen des Verfahrens, z.B. mittels Diuron (DCMU) von P a e k e b u. Teajstteb [8] oder bei der Berücksichtigung fluoreszierender, aber keine Chlorophyllpigmente enthaltender Substanzen (z.B. T o l s t o y [13]), vorgeschlagen wurden. Hier kann nicht eine Übersicht aller publizierter FLU-CHL-Vergleiche gegeben, soll auch nicht eine weitere Einschätzung der f luorometrischen CHL-Bestimmungsmethode vorgenommen werden, sondern aus den variierenden F L U / CHL-Quotienten die Folgerung gezogen werden, daß es zumindest vorläufig

B i o m a s s e n v o n A l g e n g r u p p e n u n d F l u o r e s z e n z w e r t e i m Müggelsee

213

zweckmäßig ist, die Fluoreszenzmeßwerte direkt und nicht in Chlorophyll bzw. Algenbiomasse umgerechnete Größen anzugeben. I n diesem Kurzbericht wird das bisherige Beobachtungsmaterial benutzt, um den Zusammenhang zwischen den Biomassen der einzelnen Algengruppen und dem sich ergebenden summarischen Fluoreszenzwert aufzuzeigen. Die im Bereich Hydrologie des IGG durchgeführten Biomasseermittlungen beziehen sich auf dieselbe Probe, in der auch die Fluoreszenz bestimmt wurde. Für 1982 wurden vorrangig die Pentadenmittel von F L U P und die Pentadensammelproben des Phytoplanktons verwendet. Für eine Pentadensammelprobe wurden täglich 5 cm 3 Müggelseewasser, die morgens am Institutssteg aus einer Wassertiefe von ca. 0,5 m entnommen wurden, fixiert und in einem Fläschchen über 5 Tage gesammelt. Mittels linearer Mehrfachregression-haben wir zu erkennen versucht, welcher Fluoreszenzanteil auf die Algengruppen Cyanophyceen, Bacteriophyceen und „Sonstige" (im wesentlichen Cryptophyceen, Chlorophyceen und nicht näher bestimmte Nannoplankter) entfällt. Eine weitergehende Aufschlüsselung der Algenzönose schätzten wir wegen der kleiner werdenden Besetzungszahlen als nicht zweckmäßig ein. Eine Spezifizierung wurde nachträglich nur bei den Blaualgen vorgenommen, um das anscheinend geringere Fluoreszenzvermögen der Gattung Microcystis, die 1982 im Müggelsee mit beträchtlichen Abundanzen vertreten war, sichtbar zu machen. Wie sich die Algenzönose des Müggelsees gruppenmäßig in den Beobachtungsjahren 1981/82 zusammensetzte, zeigt Abb. 1. Bereits aus dieser Abbildung ist zu erkennen, daß vor allem die „Sonstigen", die im Spätwinter einen beträchtlichen Anteil an der Gesamtbiomasse stellen können, eine hohe spezifische Fluoreszenz F L U p / 5 zeigen ( 5 ist die gesamte Algenbiomasse in mg/1). Da die gesamte Algenbiomasse im Spätwinter gering ist (s. Abb. 1 unten), bleibt die Biomasse der Sonstigen auch in dieser Jahreszeit klein. Inwieweit die in den Wintern 1981/82 und 1982/83 unterschiedliche spezifische Fluoreszenz nur auf die artspezifische Fluoreszenz zurückgeführt werden kann oder ob auch andere Faktoren (z.B. unterschiedliche Lichtbedingungen durch Eisbedeckung) eine Rolle spielen, kann noch nicht näher analysiert werden. Wir wollen hier nur vermerken, daß die Sonstigen im Februar 1982 eine Biomasse von 3,77 mg/1 (94% von 5 ) und im Februar 1983 eine von 1,35 mg/1 (53% von B) hatten. In beiden Wintern bildeten Nannoplankter die Hauptmasse, wobei vor allem die Klasse mit Zellvolumina zwischen 100 und 300 [i,m3 1982 bedeutend höhere Anteile als 1983 stellte (Februar 1982: 0,3385, Februar 1983: 0,1465), während die Differenz in der Klasse bis 100 um 3 nicht so stark ausgeprägt war (Februar 1982: 0,3045, Februar 1983: 0,2355). Wegen der hohen spezifischen Fluoreszenzwerte im Winter 1981/82 umfaßt die Spannweite der bisher beobachteten F L U p / 5 Werte praktisch eine Dekade («=> 0,3 bis sa 3,0).

Biomassen von Algengruppen und Fluoreszenzwerte im Müggelsee

215

In der Vegetationsperiode sind die Schwankungen wesentlich geringer, wobei sich ein Jahresgang, der artenspezifisch oder algenphysiologisch bedingt sein kann, andeutet. Bei der Mehrfachregression mit der Jahreszeit als zusätzliche unabhängige Variable zeigte sich aber, daß die Größe der Reststreuung, das Unbestimmtheitsmaß, nicht wesentlich reduziert werden konnte. Bei der Mehrfachregression gingen wir zunächst von der Beziehung FLU P = «o + «cC + aDD + asS

bzw.

FLU P = «o + ac- • C~ + aMM + aDD + aß

aus; dabei bezeichnen C = C~ + M die Biomasse aller Cyanophyceen (M ist die von Microcystis sp.), D und S die Biomasse der Diatomeen bzw. die der „sonstigen" Algen. Untersucht man das Persistenzverhalten der einzelnen Reihen, so zeigt sich, daß die meisten Reihen (auch bei der weiter unten beschriebenen Chlorophyll-Biomasse-Beziehung) persistent sind. Das hat zur Folge, daß die berechneten Regressionskoeffizienten nicht effizient sind, daß heißt, es gibt andere Schätzungen, die eine geringere Streuung besitzen. Wir werden daher die übliche Forderung, daß die Regressionshyperebene durch den Schwerpunkt verläuft, aufgeben und dafür annehmen, daß sie durch einen vorgegebenen Punkt P geht ( S t a n g e [ 1 1 ] ) . Wenn y die abhängigen und die xt die unabhängigen Variablen bezeichnen, lautet die gesuchte Regressionsgleichung 0

p V =

2/o +

E

hiXi

— x

i a

)

.

¿=i Die Normalengleichungen zur Bestimmung der Regressionskoeffizienten bt ergeben sich nach der Methode der kleinsten Quadrate zu n

n

W E (»if - *io)2 + ... + bp E (xu — *io) (xp1 — xvo) = .

3=1

3=1 =

W

(•'-Ii

E

E 3

{yi

^10) { vi x

=

E

2/0) ( * i 1 —

—

... "I~

X

Po)

(yi

—

'

Vo)

(xPI

—

^o)

b

P x

(XP1

E

x

vo)2

=

PO) •

Für den Fall P0 = P0(0, 0, ..., 0) vereinfacht sich das Gleichungssystem zu

1

b

i E

b

E

i

x

x

v

n%pj

+

-

"I-

+

b

P

••• 4"

E

x x

u Pi

bp E

x

=

pj

=

E

E

y i

x

u

Vixvj

216

G . SCHELLENBERGER U. a .

Das beobachtete Bestimmtheitsmaß läßt sich aus 5(0) = « berechnen, wobei S ^ j dem Streuungsanteil entspricht, der durch den linearen Zusammenhang zwischen y und Xi erklärt wird, und sffj die Abweichungen (Vi — 2/o) charakterisiert. Unter der Bedingung, daß die Regressionshyperebene durch den Nullpunkt geht, ergibt sich aus den 49 Einzel- "und Pentadenwerten von 1982 folgende Beziehung: F L U P = 0,2750 + 0,5191» + 1,712S,

= 87,2%

bzw. F L U P = 0,394C- + 0,224Ji + 0,522D + 1,632/S,

B = 87,4% .

Aus der vorgenommenen Mehrfachregression können folgende Schlußfolgerungen gezogen werden: — Die jetzige Annahme, daß die Regressionshyperebene durch den Nullpunkt geht, erscheint plausibel (keine partikuläre Fluoreszenz, wenn keine Algen vorhanden sind). Damit ist natürlich nicht gesagt, daß bei dieser Annahme die Reststreuung das Minimum erreicht. I m Vergleich zur Regression durch den Schwerpunkt ergibt sich aber eine deutliche Verringerung der Reststreuung von 30 bis 40% auf etwa 13%. Dieses Ergebnis kann Bedeutung bei allen Regressionsanalysen haben, bei denen ein Durchgang durch den Nullpunkt erwartet werden muß. — Die spezifische Fluoreszenz der Blaualgen scheint etwas geringer als die der Kieselalgen zu sein. Dieses vorläufige Ergebnis ist bei Vorliegen weiterer Jahresreihen zu präzisieren, da sich bei der Analyse der spezifischen Chlorophyllkonzentrationen zeigt, daß der spezifische Chlorophyllgehalt von Blaualgen in manchen Jahren anscheinend kleiner, in anderen größer ist als in Kieselalgen. — Die Genauigkeit der Biomassebestimmung für die Gattung Microcystis reicht zur Zeit nicht aus, um mit Sicherheit zu folgern, daß die spezifische Fluoreszenz von Microcystis geringer als die der anderen Blaualgen ist. — Die spezifische Fluoreszenz von Nannoplanktern, Cryptophyceen und weiteren Algengruppen, die wir hier als „Sonstige" bezeichnet haben, liegt drei- bis viermal so hoch wie die von Cyanophyceen und Bacteriophyceen. Eine weitere Aufteilung, die sicherlich unterschiedliche Werte von Untergruppen erbringen würde (bei einem Wert von 1,63 bzw. 1,71 sind die FLU p /_ß-Werte vom Spätwinter 1982 mit Größen bis 3 nicht erklärbar), ist bei den geringen Biomassen der Sonstigen im Müggelsee nicht sinnvoll.

Biomassen von Algengruppen u n d Fluoreszenzwerte im Müggelsee

217

— Wie man aus Abb. 2 erkennt, ist die Übereinstimmung zwischen gemessenen und aus den Biomassen berechneten Fluoreszenz werten im Anpassungszeitraum am besten. Größere Abweichungen bestehen Ende Oktober/November 1982 und Ende April 1983. Sie weisen darauf hin, daß mit zunehmendem Beobachtungsmaterial Präzisierungen beim Zusammenhang Fluoreszenz/Algenbiomasse möglich sind, wobei Präzisierungen nicht bloß artspezifische Unterschiede erfassen müssen. Da aus dem festgestellten Zusammenhang zwischen partikulärer Fluoreszenz und Algenbiomasse nicht ersichtlich ist, ob gruppenspezifische Unterschiede auf unterschiedliche Chlorophyllanteile oder auf ' unterschiedliches Fluoreszenzvermögen zurückzuführen sind, soll noch auf den Zusammenhang zwischen Chlorophyllkonzentration und Biomassen der Algengruppen eingegangen werden. Für den Vergleich zogen wir Chlorophyll-a-Messungen aus den Jahren 1978 bis 1981 heran, die von der Wasserwirtschaftsdirektion (WWD) Oder/Havel im Wochenabstand am Müggelseeausfluß nach [1] durchgeführt werden. Die Biomassewerte beruhen auch hier auf Algenzählungen des Bereichs Hydrologie des IGG. Die Algenproben wurden zum größten Teil am Institutssteg, ansonsten an der tiefsten Stelle des Müggelsees im allgemeinen einen Tag vor der WWD-Probenentnahme gewonnen (HOEG [4]). Befürchtungen, daß durch die Korrelation von Parametern, die nicht derselben Wasserprobe entstammen, der Zusammenhang weitgehend verwischt wird, bestätigten sich nicht. Auch beim Zusammenhang Chlorophylla/Algenbiomasse war das Bestimmtheitsmaß bei Mehrfachregression durch den Nullpunkt im Mittel um 18,6% höher als bei der durch den Schwerpunkt. Für die vier Beobachtungsjähre erhielten wir folgende Beziehungen: 1978: CHL 0 = 2,31(7 + 2,142) +

5,875,

N = 47,

B™ = 84,7%;

1979: CHL„ = 5,34(7 + 1,972) + 17,785,

N = 42,

B™ = 75,7%;

1980: CHLa = 1,59(7 + 4,582) +

5,725,

N = 49,

£«» = 87,3%;

1981: CHL 0 = 3,11(7 + 3,042) +

3,305,

N = 50,

_B = 88,6%.

CHL a ist in [i.g/1 und die Biomassen sind in mm'/l (ss mg/1) angegeben. N bedeutet den Werteumfang. Aus der Regressionsanalyse lassen sich folgende vorläufige Schlüsse ziehen: — Es überrascht die hohe Korrelation von Parametern, die nicht aus derselben Müggelseeprobe gewonnen wurden (s. auch SCHELLENBEBGEB und STELLMACHEE [10]). — Der Chlorophyll-Biomasse-Quotient war bei den Blaualgen (wie bei den anderen Algengruppen) von Jahr zu Jahr verschieden und lag im Mittel

Biomassen von Algengruppen und Fluoreszenzwerte im Müggelsee

219

(nach Biomasseanteilen gewichtet gemittelt) bei 2,46°/00. Die relative Chlorophyllkonzentration war bei den Kieselalgen bei einem gewichteten Mittelwert von 2,89°/00 etwas höher als bei den Blaualgen (bei den arithmetischen Mitteln mit 2,93 gegenüber 3,09°/00 praktisch gleich). 1978 und 1981 entsprach die Chlorophyllkonzentration der Blaualgen etwa der der Kieselalgen; 1979 war sie in den Blaualgen höher, 1980 in den Kieselalgen, so daß ein prinzipieller Unterschied des Chlorophyllgehaltes in Cyanophyceen und Bacteriophyceen nicht feststellbar ist. Die Herbstentwicklungen von Stephanodiscus astraea zeichnen sich anscheinend durch einen verringerten Chlorophyll- und Fluoreszenzanteil aus. (DE K L O E T [3] fand im See Vechten für St. astraea relative Chlorophyllkonzentrationen von 0,8 bis l,l°/ 00 .) — Die relative Chlorophyllkonzentration der „Sonstigen" lag wie bei den spezifischen Fluoreszenzen deutlich höher als bei Kiesel- und Blaualgen. Der sehr hohe Wert von 1979 ist unsicher, da in diesem J a h r bei einem Jahresmittel von 0,43 mg/1 gegenüber dem 4-Jahres-Durchschnitt von 1,06 mg/1 die Sonstigen schwach vertreten waren. — Bei den 1978 bis 1981 im Müggelsee festgestellten Biomasseanteilen von Kiesel-, Blau- und sonstigen Algen ergibt sich im Mittel CHL a /B = 3,64°/00. Vergleicht man diese relativen Chlorophyllkonzentrationen mit den Werten, die NICHOLLS U. D I L L O N [ 7 ] in einer Übersicht publizierten, so fällt auf, daß wir mit etwa 3°/00 im unteren Bereich der relativ großen Spannbreite in dieser Zusammenschau liegen ( 1 bis 9 7 ° / 0 0 ) . D E K L O E T [ 3 ] fand im See Vechten eine Spannbreite von 0,8 bis 6,5°/00 (mit Jahresmitteln von 2 bzw. 3°/00) und vermerkt dazu, daß dieser Bereich vergleichbar mit Werten von anderen temperierten Seen ist. Wir wollen diesen Vergleich über den relativen Chlorophyllgehalt mit einigen Angaben ergänzen, die in der Übersicht von NICHOLLS U. D I L L O N nicht enthalten sind, und auch die Unterschiede zwischen den einzelnen Algengruppen berücksichtigen. So findet z.B. KAMSILOV [ 5 ] in Auswertung von Untersuchungen vor allem an Wolga-Stauseen etwa gleiche Chlorophyllkonzentrationen bei Blaualgen und Frühjahrskieselalgen von 3 — 4 ° / 0 0 , während Grünalgen 5°/00 aufwiesen. I n einer Übersicht über entsprechende Beobachtungen in verschiedenen Gewässern der Sowjetunion schwanken die relativen Chlorophyllkonzentrationen zwischen 1 , 5 und 5 , 4 ° / 0 0 bei einem Mittelwert von 3 ° / 0 0 (PYRIITA u. ELIZAROVA [ 9 ] ) . Laborkulturen verschiedener Diatomeenarten wiesen Werte von l,2°/ 00 auf, bei verschiedenen Cyanophyceenarten betrugen sie l , 3 ° / 0 0 und bei Chlorophyceen 5 , 9 ° / 0 0 . Nach TOLSTOY [12] sind in schwedischen Seen bei Blau- und Kieselalgen Werte zwischen 3 und 6°/00, bei Cryptophyceen solche zwischen 5 und ll°/ 0 0 anzutreffen.

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G . SCHELLENBERGER U. a .

Unsere Feststellung, daß die Chlorophyllkonzentrationen und auch die spezifischen Fluoreszenzen v o n Blau- und Kieselalgen im Müggelsee anscheinend keine großen Unterschiede aufweisen, während Cryptophyceen und Nannoplankter deutlich höhere Werte haben, entspricht demnach den B e f u n d e n an anderen Seen, sollte aber mit größerem Beobachtungsmaterial erhärtet werden. Literatur [1] Ausgewählte Methoden der Wasseruntersuchung, 2. Aufl., Bd. I I . , J e n a 1982. [ 2 ] C A R L S O N , R . E., u. J . SHAPEP.O, Dissolved H u m i c Substances: A Major Source of Error in Fluorometric Analyses Involving Lake Waters. Limnol. a n d Oceanogr. 26 (1981), 785 — 790. [3] D E K L O E T , W . A . , The P r i m a r y Production of P h y t o p l a n k t o n in L a k e Vechten. Hydrobiology 95 (1982), 37 — 57. [4] HOEG, S., Betrachtungen zur J a h r e s d y n a m i k des P h y t o p l a n k t o n s im Müggelsee (1976 — 1979). Acta hydrophys. 28 (1983), 5 — 36. [ 5 ] K A M S I L O V , M . M . , Einige Untersuchungsergebnisse zum Stoffkreislauf u n d zur biologischen Selbstreinigung der Gewässer (russ.). Gidrobiol. 2. I S (1977) 1, 5 — 13. [6] L O R E N Z E N , C. J . , A Method for Continuous Measurement of in vivo Chlorophyll Concentration. Deep-Sea Res. 13 (1966), 223 — 227. [7] N I C H O L L S , K. H., U. P. J . D I L L O N , An Evaluation of Phosphorus-Chlorophyll-Phytoplankton Relationships for Lakes. I n t e r n a t . R e v . ges. Hydrobiol. 63 (1978) 2, 141 — 154. [8] P A R K E R , R . R., U . D . J . T R A N T E R , Estimation of Algal Standing Stock a n d Growth P a r a m e t e r s Using in vivo Fluorescence. Austral. J . Mar. a n d Freshwater Res. 32 (1981), 629 — 638. [9] P Y R I N A , I. L., u. V. A. E L I Z A B O V A , Chlorophyllgehalt im P h y t o p l a n k t o n einiger Süßgewässer (russ.). 2-e Vsesojuzn. Limnol. Sovesc. po krugovorotu vesfiestva i energii v ozernych vodoemach (1975), 85 — 89. [10] S C H E L L E N B E R G E R , G., u. R . S T E L L M A C H E R , Raum-zeitliche Schwankungen hydrooptischer P a r a m e t e r im Müggelsee u n d ihr Zusammenhang mit den Zufluß werten (in Vorbereitung). [11] S T A N G E , K., Angewandte Statistik, 2. Teil: Mehrdimensionale Probleme, Berlin/Heidelberg/New York 1971. [ 1 2 ] T O L S T O Y , A., Chlorophyll a as a Measure of P h y t o p l a n k t o n Biomass. Acta Univ. upsal. 416 ( 1 9 7 7 ) . [ 1 3 ] T O L S T O Y , A . , Methods of Determining Chlorophyll a in P h y t o p l a n k t o n . N L U R a p p o r t 91 ( 1 9 7 7 ) .

IMRICH DAUBNER

Mikrobiologie des Wassers Übersetzung avis dem Slowakischen In deutscher Sprache herausgegeben von H. GRAHNEIS und H.-D. MÜNCH 2., überarbeitete Auflage 1984. 356 Seiten — 60 Abbildungen — 70 Tabellen — 17 X 24 cm — Leinen D D R 6 4 . - M; Ausland 9 0 , - DM Bestell-Nr. 7623168 Bestelhvort: Daubner 5790

Der Autor gibt auf der Grundlage umfassender Literaturkenntnis, an Hand eigener Forschungen und in Auswertung routinemäßiger Untersuchungsreihen ein Bild des Vorkommens, der Umweltbeziehungen und der Bedeutung der wichtigsten Wasserbakterien. Das Hauptgewicht liegt dabei auf den hygienisch interessierenden Arten und den physiologischen St off Wechselgruppen. Ausführlich wird auf die Nacliweismethoden dieser Mikroben eingegangen. Dabei erschließt der Autor eine Fülle sonst schwer erreichbaren slawischsprachigen Schrifttums. Bitte richten Sie Ihre Bestellungen

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Erdbeben und Erdbebengefährdimg Herausgegeben von Eckart Hurtig und Heinz Stiller 1985. 328 Seiten -

158 Abbildungen - 25 Tabellen DDR 5 0 , - M, Ausland 50, Bestell-Nr. 7631897 Bestellwort: Erdbeben 6744

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• Mit der zunehmenden Konzentration von Industrie und Bevölkerung in Ballungszentren jind mit der ansteigenden Empfindlichkeit von Bauwerken gegenüber Schwingungsbelastungen wächst die Gefahr, daß bei Erdbeben größere Schäden entstehen. Der Lastfall „Erdbeben" , gewann daher international im Ingenieur- und Bauwesen eine ganz neue Bewertung. Daraus leiten sich auch für die seismologische Forschung neue Aufgaben ab, um die Grundlagen zu schaffen, Erdbebenschäden zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Die Untersuchung der seismischen Gefährdung stellt daher einen der wesentlichsten Schwerpunkte seismologischer Forschungstätigkeit dar. Eng verknüpft sind hiermit vor allem Untersuchungen zum Herdmechanismus von Erdbeben, zur seismischen Aktivität, die durch die ingenieurtechnische Tätigkeit des Menschen verursacht oder ausgelöst wird (induzierte Seismizität) und zur direkten Vorhersage von Erbeben. Mit dieser Veröffentlichung wird ein Überblick über diese Fragen gegeben. Sie ist gedacht für einen breiten Kreis von Fachleuten verschiedener Disziplinen, die sich mit Erdbeben und Problemen der Erdbebengefährdung beschäftigen. Bitte richten Sie Ihre Bestellungen an eine Buchhandlung

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Physik des Planelen Erde Ergebnisse geophysikalischer Forschung Mitverfaßt und herausgegeben von Robert Lauterbach 2., völlig neu bearbeitete Auflage

1985. Ca, 270 Seiten -

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Dieser Überblicksdarstellung über den kStand der geophysikalischen Forschung liegt eine Vielzahl von neuen Forschungsergebnissen für alle wesentlichen Gebiete der allgemeinen Geophysik, wie '/.. B. für die Problematik der Erdentstehung, die vergleichende Untersuchung des Mondes, für die Physik der Atmosphäre, der Hydro sphäre und des Erdkörpers zugrunde.

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