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Die Grundwasserökologie ist neben der Seen- und Fließgewässerkunde ein Teilbereich der Limnologie. Dieses Buch beinhaltet das bisher gesammelte Basiswissen zum Grundwasser, ergänzt durch eine Einführung in die Wissenschaft der Grundwasserökologie. Besondere Berücksichtigung findet die Nutzung, Belastung, Sanierung und der Schutz des Grundwassers in seiner Funktion als Ökosystem. Die Autoren Dr. Christian Griebler arbeitet an der Österreichischen Akademie der Wissenschaft, Institut für Limnologie...

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Grundwasser, der unbekannte Lebensraum/ (F. Mösslacher & C. Griebler) 17/ 1.1 Begriffe und Definitionen 19/ 1.2 Entstehung: hydrogeologische Aspekte 23/ 1.2.1 Flächige Neubildung 24/ 1.2.2 Linienhafte Neubildung 26/ 1.3 Die Untergrundmatrix 30/ 1.3.1 Grundwasserleiter 31/ 1.3.2 Beschaffenheit der Deckschicht 34/ 1.4 Verweilzeit des Grundwassers 36/ 1.5 Austrittsformen 37/ 1.5.1 Quellen 37/ 1.5.2 Exfiltrationszonen 38/ 1.6 Klassifikation von Grundwassertypen 38/ 1.7 Globale Grundwasservorkommen 42/ / 2 Physikalisch-chemische Eigenschaften des Grundwassers und biogeochemische Stoffkreisläufe (C. Griebler) 45/ 2.1 Beschaffenheit des Grundwassers 47/ 2.2 Stabilität und Homogenität 51/ 2.3 Abiotische Umweltbedingungen 52/ 2.3.1 Temperaturverhältnisse 52/ 2.3.2 Hydrostatischer Druck 54/ 2.3.3 Der pH-Wert 55/ 2.3.4 Das Redox-Potenzial 55/ 2.4 Biogeochemische Stoffkreisläufe 55/ 2.4.1 Molekularer Sauerstoff in unterirdischen Lebensräumen 56/ 2.4.2 Der Kohlenstoff-Kreislauf 59/ 2.4.3 Der Stickstoff-Kreislauf 64/ 2.4.4 Der Schwefel-Kreislauf 66/ 2.4.5 Eisen und Mangan 69/ 2.4.6 Der Phosphor-Kreislauf 72/ / 3 Mikroorganismen in Grundwasser-Ökosystemen/ (C. Griebler) 75/ 3.1 Bedingungen für mikrobielles Leben 78/ 3.1.1 Temperatur 78/ 3.1.2 Wasser und Transport 79/ 3.1.3 Der pH-Wert 80/ 3.1.4 Molekularer Sauerstoff 80/ 3.1.5 Hydrostatischer Druck 81/ 3.2 Geschichtlicher Hintergrund 81/ 3.3 Herkunft und Ursprung von Mikroorganismen 86/ 3.3.1 Sedimentation und Überleben 86/ 3.3.2 Passiver Transport und aktive Besiedelung 86/ 3.3.3 Entstehung des Lebens im Untergrund 88/ 3.3.4 Anthropogener Eintrag 88/ 3.4 Transport und Verbreitung 89/ 3.5 Die mikrobielle Gemeinschaft 91/ 3.5.1 Eubakterien (Bacteria) 91/ 3.5.2 Archaebakterien (Archaea) 93/ 3.5.3 Protozoen (Protisten, Einzeller) 97/ 3.5.4 Pilze 100/ 3.5.5 Algen und Cyanobakterien 102/ 3.5.6 Viren 102/ 3.6 Das mikrobielle Nahrungsnetz 103/ 3.7 Abundanz und mikrobielle Biomasse 105/ 3.8 Verbreitung und Verteilung von Mikroorganismen 110/ 3.8.1 Heterogenität des Untergrunds 110/ 3.8.2 Die ungesättigte und die gesättigte Zone 113/ Der Kapillarsaum 115/ Die gesättigte Zone 116/ 3.8.3 Leben im Fels 125/ 3.9 Diversität 127/ 3.9.1 Systematik und Taxonomie 128/ 3.9.2 Diversität der mikrobiellen Gemeinschaften in unterirdischen Lebensräumen 129/ 3.9.3 Die morphologische Diversität 130/ 3.9.4 Die physiologische Diversität 131/ 3.9.5 Die taxonomische Diversität 132/ 3.10 Mikrobielle Aktivitäten 138/ 3.10.1 Energiestoffwechsel 138/ 3.10.2 Heterotrophe Mikroorganismen 143/ 3.10.3 Primärproduktion in unterirdischen Lebensräumen 144/ 3.10.4 Aktuelle mikrobielle Aktivitäten im Untergrund 146/ 3.11 Die Bildung von Sediment 156/ / 4 Die Fauna/ (F. Mösslacher & HJ. Hahn) 159/ 4.1 Klassifikation 162/ 4.1.1 Einteilung nach ökologischen Kriterien 163/ 4.1.2 Einteilung nach biologischen Kriterien 165/ 4.1.3 Vereinheitlichung der Klassifikation 167/ 4.2 Beschreibung der Gruppen 167/ 4.2.1 Schwämme (Porifera) 169/ 4.2.2 Hohltiere (Coelenterata, Cnidaria, Hydrozoa) 169/ 4.2.3 Strudelwürmer (Plathelminthes, Turbellaria) 170/ 4.2.4 Rädertierchen (Rotatoria) 172/ 4.2.5 Bauchhärlinge (Gastrotricha) 172/ 4.2.6 Fadenwürmer (Nematoda) 174/ 4.2.7 Weichtiere (Mollusca) 176/ 4.2.8 Gliederwürmer (Annelida) 177/ 4.2.9 Milben (Acari) 181/ 4.2.10 Krebstiere (Crustacea) 183/ 4.2.11 Insekten (Insecta) 204/ 4.2.12 Wirbeltiere (Vertebrata) 204/ / 5 Evolution, Adaptation und Verbreitung/ (F. Mösslacher) 209/ 5.1 Artbildungsprozesse 212/ 5.1.1 Voraussetzung für die Artbildung 212/ 5.1.2 Artbildungskonzepte 214/ 5.2 Dynamischer Adaptationsbegriff 216/ 5.3 Evolutionsszenarien 217/ 5.3.1 Besiedelung 217/ 5.3.2 Evolution regressiver Merkmale 224/ 5.4 Adaptation 226/ 5.4.1 Morphologische Anpassungen 231/ 5.4.2 Physiologische Anpassungen 232/ 5.4.3 Anpassungen im Verhalten 237/ 5.5 Verbreitung und Verteilung der Fauna 239/ 5.5.1 Zoogeographische Verbreitungsmuster 240/ 5.5.2 Räumliche Verbreitung durch aktive Migration 244/ 5.5.3 Verbreitung entlang von Höhengradienten 245/ 5.5.4 Verbreitung im Karstgrundwasser 246/ 5.5.5 Verbreitung in stabilen Porengrundwassersystemen 246/ 5.5.6 Verbreitung in dynamischen, fluvialen Porengrundwassersystemen 248/ 5.5.7 Verbreitung in Porengrundwassersystemen mit stabilen und dynamischen Komponenten 250/ 5.5.8 Zeitliche Verbreitungsmuster 251/ / 6 Grundwasser - Eine Ökosystemare Betrachtung/ (C. Griebler d F. Mösslacher) 253/ 6.1 Die unterirdische Hydrosphäre 255/ 6.2 Grundwasser als Ökosystem 257/ 6.3 Energie- und Stoffflüsse 260/ 6.3.1 Energie- und Stoffflüsse im See 260/ 6.3.2 Energie- und Stoffflüsse im Fließgewässer 261/ 6.3.3 Energie- und Stoffflüsse im Grundwasser 262/ 6.4 Nahrungsketten und Nahrungsnetze 264/ 6.4.1 Die klassische Nahrungskette 264/ 6.4.2 Die trophische Pyramide 266/ 6.4.3 Das Nahrungsnetz 266/ 6.4.4 Das mikrobielle Nahrungsgefüge 267/ 6.4.5 Das Detritus-Nahrungsnetz und die mikrobielle Schleife 268/ 6.5 Struktur von Lebensgemeinschaften 270/ 6.6 Lebensstrategien im Grundwasser 272/ 6.6.1 r-, K- und A-selektierende Lebensräume bzw. Lebensstrategien 273/ 6.6.2 i- und s-Strategie von Lebensgemeinschaften 277/ 6.7 Die Verteilung der Grundwasser-Organismen im Ökosystem 278/ 6.7.1 Ontogenese 278/ 6.7.2 Hydrologie und Verteilung mit der Tiefe 280/ 6.7.3 Redox-Bedingungen und Sauerstoff 281/ 6.7.4 Verfügbarkeit von organischem Material 281/ 6.8 Biodiversität 282/ 6.8.1 „Hot spots" - Orte höchster Biodiversität 282/ 6.9 Ökologische Bedeutung der Fauna 284/ 6.9.1 Grundwasser-Organismen als „Bioingenieure" 285/ 6.9.2 Die Bedeutung der Fauna in künstlichen Grundwassersystemen 285/ 6.10 Das Porengrundwasser-Ökosystem der Lobau – Fallbeispiel für einen alluvialen Aquifer (F. Mösslacher) 287/ 6.10.1 Einleitung 287/ 6.10.2 Untersuchungsgebiete und Methoden 288/ 6.10.3 Abiotische und biotische Parameter 291/ 6.10.4 Die Fauna 298/ 6.10.5 Anpassung der Grundwasser-Organismen in der Lobau 301/ 6.11 Das Mammut-Höhlen Ökosystem - Fallbeispiel für ein Karstsystem (F. Mösslacher) 303/ 6.11.1 Einleitung 303/ 6.11.2 Einteilung der Höhlenhabitate 304/ 6.11.3 Die Fauna im Längsverlauf von Höhlenflüssen 305/ 6.11.4 Die Verteilung von Arten nach ihren ökologischen Ansprüchen 307/ 6.11.5 Reduktion der Höhlenfauna in den Grund-Flüssen seit 1990 308/ 6.11.6 Höhlenfauna als Anzeiger der biologischen Integrität 309/ / / Grundwassernutzung und Grundwasserschutz/ (K.-D. Balke, C. Griebler) 311/ 7.1 Wasser - Dargebot 313/ 7.2 Wasser - Nutzung 314/ 7.3 Grundwasserquantität und -qualität unterliegen steigendem Druck 317/ 7.3.1 Bevölkerungswachstum 317/ 7.3.2 Landwirtschaft und Viehzucht 320/ 7.3.3 Industrie 321/ 7.3.4 Klimawandel („climate change") 322/ 7.4 Grundwassererschließung im Lockergestein 322/ 7.5 Klassischer Grundwasserschutz 324/ 7.5.1 Sicherung von Trink- und Brauchwasser 324/ 7.5.2 Ermittlung der hydraulischen Verhältnisse 325/ 7.5.3 Die „50-Tage-Linie" 327/ 7.5.4 Funktion von Grundwasser-Schutzgebieten 327/ 7.5.5 Grundwasser-Schutzzonen für Lockergesteins-Aquifere 329/ 7.5.6 Grundwasser-Schutzzonen für Festgesteins-Aquifere 331/ 7.5.7 Nutzungsbeschränkungen 332/ 7.5.8 Rieht- und Grenzwerte für Trinkwasser 335/ 7.6 Grundwasserschutz und -nutzen - Sozioökonomische und ökologische Aspekte (C. Griebler &D. L. Danielopol) 335/ 7.6.1 Nachhaltigkeit und Nachhaltige Entwicklung 338/ 7.6.2 Der soziale und ökonomische Aspekt 340/ 7.6.3 Der ökologische Aspekt 344/ 7.6.4 Der Wert eines intakten Grundwassersystems 350/ 7.6.5 Evaluation von Störungen im Ökosystem 350/ 7.7 Biomonitoring (F. Mösslacher) 351/ 7.7.1 Stressoren für Grundwassersysteme und Organismen 354/ 7.7.2 Monitoringmethoden 356/ 7.7.3 Bioindikatoren im Grundwasser 357/ 7.7.4 Biologisches Monitoring 359/ 7.7.5 Erstellung ökologisch relevanter Sicherheitskriterien für Grundwasserökosysteme 365/ / Grundwasserverschmutzung und -Sanierung/ (K. Vogt, A. Alfreider & C. Griebler) 367/ 8.1 Einführung 369/ 8.2 Schadstofleinträge in das Grundwasser 369/ 8.3 Transport von Schadstoffen im Grundwasser 372/ 8.4 Umweltrelevante Schadstoffe im Grundwasser: Vorkommen, Herkunft, Eigenschaften 374/ 8.4.1 Pathogene Mikroorganismen und Viren 374/ 8.4.2 Nitrat 376/ / / 8.4.3 Grundwasserversalzung 378/ 8.4.4 Grundwasserversauerung 379/ 8.4.5 Schwermetalle, Fluorid und radioaktive Substanzen 379/ 8.4.6 Kohlenwasserstoffe 381/ 8.4.7 DNAPLs und LNAPLs 385/ 8.4.8 Methyl-ferf-buthylether (MTBE) 388/ 8.4.9 Pestizide 389/ 8.4.10 Sprengstoffe 392/ 8.5 Sanierung von Grundwasserschadensfällen 392/ 8.5.1 Sicherungsmaßnahmen 393/ 8.5.2 UxszYw-Sanierungsverfahren 394/ 8.5.3 In sz'ta-Sanierungsverfahren 396/ 8.6 Mikrobieller Abbau von Schadstoffen im Grundwasser 405/ / 9 Methoden in der Grundwasser-Ökologie/ (C. Griebler) 408/ 9.1 Erfassung abiotischer Parameter im Untergrund 412/ 9.1.1 Grundwasserspiegel 412/ 9.1.2 Aufbau der Sedimentablagerungen 412/ 9.1.3 Porosität 413/ 9.1.4 Fließgeschwindigkeit, Durchlässigkeit, Abflussmenge 414/ 9.1.5 Grundwasserströmung und Gefälle 417/ 9.1.6 Infiltration und Exfiltration von Grundwasser 417/ 9.1.7 Physikalisch-chemische Richtgrößen 418/ 9.2 Sammelmethoden für Wasser, Feststoffe und Organismen 419/ 9.2.1 Festgesteinsformationen 419/ 9.2.2 Quellen 420/ 9.2.3 Brunnen 421/ 9.2.4 Lockergesteinsablagerungen 422/ 9.3 Expositionsmethoden 435/ 9.3.1 Meio- und Makrofauna 435/ 9.3.2 Mikrobielle Gemeinschaften 436/ 9.4 Simulation von Grundwasser-Systemen im Labor 440/ 9.5 Konzeption der Probennahme 440/ 9.5.1 Räumliche Anordnung der Probenpunkte 440/ 9.5.2 Probenumfang 443/ 9.5.3 Probenkonservierung und -transport 446/ / Literaturverzeichnis 447/ Sachregister 477/ Glossar 489/ / Bildnachweis 494