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Ecological assessment approaches based on benthic invertebrates in Euphrates tributaries in Turkey

Ökologische Bewertungsansätze auf der Grundlage des Makrozoobenthos in Euphratzuflüssen der Türkei

  • Sustainable water management requires methods for assessing ecological stream quality. Many years of limnological research are needed to provide a basis for developing such methods. However, research of this kind is still lacking in Turkey. Therefore, the aim of this doctoral thesis was to provide basic research in the field of aquatic ecology and to present methods for the assessment of ecological stream quality based on benthic invertebrates. For this purpose, I selected 17 tributaries of the Euphrates with a similar typology/water order and varying levels of pollution or not affected by pollution at all. The characterisation of the natural mountain streams was the first important step in the analysis of ecological quality. Based on community indices, I found that the five selected streams had a very good ecological status. I also compared the different biological indications, collected on two occasions ¬– once in spring (May) and once in autumn (September) – to determine the optimal sampling time. The macroinvertebrate composition differed considerably between the two seasons, with the number of taxa and Shannon index being significantly higher in autumn than in spring. In the final step, I examined the basal resources of the macroinvertebrates in the reference streams with an isotope analysis. I found that FPOM and biofilm were the most relevant basal resources of benthic invertebrates. Subsequently, based on the similarity of their community structures, I divided the 17 streams into three quality classes, supported by four community indices (EPT [%], EPTCBO [%], number of individuals, evenness). In this process, 23 taxa were identified as indicators for the three quality classes. In the next step, I presented two new or adapted indices for the assessment of quality class. Firstly, I adapted the Hindu Kush-Himalaya biotic index to the catchment area of the Euphrates and created a new, ecoregion-specific score list (Euph-Scores) for 93 taxa. The weighted ASPT values, which were renamed the Euphrates Biotic Score (EUPHbios) in this study, showed sharper differentiations of quality classes compared to the other considered ASPT values. Thus, this modified index has proved to be very effective and easy to implement in practical applications. As a second biological index, I suggested the proportion of habitat specialists. To calculate this index, the habitat preferences of the 20 most common benthic invertebrates were identified using the new habitat score. The proportion of habitat specialists differed significantly among the three quality classes with higher values in natural streams than in polluted streams. The methods and results presented in this doctoral thesis can be used in a multi-metric index for a Turkish assessment programme.
  • Nachhaltiges Gewässermanagement erfordert Methoden zur Bewertung der ökologischen Gewässerqualität. Die Basis dafür zu entwickeln setzt langjährige limnologische Forschung voraus, die jedoch in der Türkei bisher nicht ausreichend vorhanden ist. Daher war es das Ziel dieser Doktorarbeit, Grundlagenforschung im Bereich der Gewässerökologie durchzuführen und Methoden zur Bewertung der ökologischen Gewässerqualität in der Türkei anhand der Untersuchung von benthischen Invertebraten bereitzustellen. Hierfür habe ich 17 Nebenflüsse des Euphrat mit ähnlicher Typologie/Gewässerordnung ausgewählt, die unter¬schiedlichen anthropogenen Belastungen bis gar keiner Beeinträchtigung ausgesetzt waren. Die Charakterisierung der natürlichen Bergbäche war der erste wichtige Schritt zur Analyse der ökologischen Qualität. Anhand von Gemeinschaftsindizes konnte ich feststellen, dass die hierfür ausgewählten fünf Bäche einen sehr guten ökologischen Zustand aufwiesen. Des Weiteren verglich ich die verschiedenen biologischen Indizes zwischen Frühling (Mai) und Herbst (September), um den optimalen Zeitpunkt der Beprobung festzustellen. Dabei zeigten sich erhebliche Unterschiede in der Makroinvertebratenzusammensetzung zwischen den beiden Jahreszeiten: Die Anzahl der Taxa und der Shannon-Index waren im Herbst deutlich höher als im Frühjahr. Anschließend untersuchte ich bei den Referenzbächen die Nahrungsressourcen des Makrozoobenthos mittels einer Isotopen-Analyse. Als wichtigste Basalressourcen für die benthischen Wirbellosen stellte ich FPOM und Biofilm fest. Infolgedessen unterteilte ich die 17 Bäche anhand der Ähnlichkeit ihrer Gemeinschafts-struktur in drei Qualitätsklassen, die von vier Gemeinschaftsindizes (EPT [%], EPTCBO [%], Anzahl der Individuen, Evenness) unterstützt worden sind. Hierbei wurden 23 Taxa als Indikatoren für die drei Qualitätsklassen identifiziert. Im nächsten Schritt habe ich zwei Möglichkeiten für die Bewertung der Qualitätsklassen entwickelt bzw. angepasst. Als erstes adaptierte ich den biotischen Index Hindu Kush-Himalaya an das Einzugsgebiet des Euphrat, in dem ich eine neue und ökoregionspezifische Score Liste (Euph-Scores) für 93 Taxa erstellt habe. Die gewichteten ASPT-Werte, die in der vorliegenden Arbeit in Euphrat Biotischer Score (EUPHbios) umbenannt worden sind, zeigten im Vergleich zu den anderen ASPT-Werten schärfere Differenzierungen der Qualitätsklassen. Somit erwies sich dieser modifizierte Index in der praktischen Anwendung als sehr aussagekräftig und gut umsetzbar. Als zweiten biologischen Index habe ich den Anteil der Habitat-Spezialisten vorgeschlagen. Um diesen Index zu berechnen, wurden Habitatpräferenzen der 20 häufigsten Makro-invertebraten anhand des neuen Habitat-Scores identifiziert. Der Anteil der Habitat-Spezialisten unterschied sich deutlich zwischen den drei Qualitätsklassen, mit höheren Werten in natürlichen Bächen als in belasteten. Die in dieser Doktorarbeit vorgestellten Methoden und Ergebnisse können in einem multimetrischen Index für ein türkisches Bewertungsprogramm für Fließgewässer verwendet werden.

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Metadaten
Author:Zuhal Gültekin
URN:urn:nbn:de:kola-19662
Referee:Carola Winkelmann
Advisor:Carola Winkelmann
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of completion:2019/10/09
Date of publication:2019/10/11
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 3
Date of final exam:2019/10/07
Release Date:2019/10/11
Number of pages:73
Institutes:Fachbereich 3 / Institut für Integrierte Naturwissenschaften / Institut für Integrierte Naturwissenschaften, Abt. Biologie
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG