Calculational approach to FST-hemispheres for multiparametrical Benthos Habitat modelling

Abstract

Benthos – the community of organisms living in or at the bottom sediments – is an important constituent of flowing water ecosystems. Besides playing a major role as a food supply for aquatic vertebrates, the adaptation of many benthic animals to specific physical conditions makes them a valuable target in environmental impact assessment studies. Therefore, existing habitat modelling approaches have to be adjusted or developed further to be able to incorporate the specific parameters that influence the habitat of these animals.

With the present work, some important steps towards a state-of-the-art benthos habitat model are made. First, the physical rationale of the FST-hemisphere method is clarified implying the large value of the existing biological information collected with this method. Second, the new computational approach to FST-hemispheres eliminates the previously needed extensive field survey work and brings habitat modelling for benthos to the same base as that for fish. At last, the now possible spatially oriented multiparametrical benthos habitat modelling approach widens the application spectrum, for example, for restoration studies.

Ziel dieser Arbeit ist die Erweiterung der Modellierung benthischer Lebensräume in Fließgewässern. Derzeitige Modelle übertragen entweder die Ansätze der Fischhabitatmodellierung direkt auf Benthos, wie beispielsweise das in Nordamerika verbreitete PHABSIM, oder erlauben nur eine einparametrische Modellierung des Lebensraums, wie der in Europa verbreitete Ansatz auf Basis der FST-Halbkugelmethode. Bei letzterer Methode kann über eine große Anzahl existierender “Präferenzkurven” das Habitat bewertet werden. Dies setzt jedoch sehr arbeitsintensive Feldmessungen voraus, die den Einsatz dieser Modellierung sehr kostenintensiv und zeitaufwendig werden lassen. Auch werden dort weitere wichtige Parameter, die das Vorkommen und die Verteilung benthischer Arten beeinflussen, wie Substrat, Nahrungsangebot und andere bei der Modellierung nicht betrachtet. Hier soll eine Methode gefunden werden, wie einerseits die notwendigen Messungen auf ein Minimum reduziert werden und andererseits auch andere Parameter in die Modellierung einfließen können. Die vorliegende Arbeit hat einen multidisziplinären Charakter und richtet sich insbesondere an Wasserbauingenieure, Habitatmodellierer und Biologen.

Eine zeitgemäßen Benthoshabitatmodellierung, die die gleiche Mächtigkeit wie die schon existierende für Fische aufweist, lag im Fokus dieser Arbeit. Die physikalischen Grundlagen der FST-Halbkugelmethode werden geklärt und damit die Wichtigkeit bereits erhobener biologischer Daten unterstrichen. Ein Rechnergestützter Ansatz macht früher benötigte Feldmessungen der FST-Halbkugelverteilung überflüssig und verwendet dabei die gleiche Datengrundlage wie die für Fischhabitatmodellierungen. Die räumliche Zuordnung der Halbkugelnummern erlaubt zusätzlich das einfache Miteinbeziehen neuer Parameter in die Benthoshabitatmodellierung. Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten, beispielsweise im Bereich der Mindestwasser- und Renaturierungsstudien.