Struktur und Entwicklung benthischer Biofilme in Fließgewässern - Messungen und Simulation
Notice bibliographique
Résumé
Der benthische Biofilm nimmt eine Schlüsselposition bei den Selbstreinigungsprozessen von Fließgewässern ein. Über seine Entwicklung und Zusammensetzung liegen jedoch nur wenige Daten vor. Aus diesem Grund wird der benthische Biofilm bei der Modellierung von Stoffumwandlungsprozessen in Fließgewässern oft nicht berücksichtigt, obwohl ihm hierbei vor allem in kleinen Fließgewässern die größte Bedeutung zukommt. Das Ziel der Arbeit war es deshalb, die Entwicklung des benthischen Biofilms in Fließgewässern im Verlauf eines Jahres zu untersuchen sowie den Einfluss verschiedener Umweltfaktoren zu erfassen. Die Untersuchungen wurden in der Ehle, einem kleinen Fließgewässer in Sachsen-Anhalt (Deutschland), im South-Saskatchewan-River in Saskatoon (Kanada) sowie in Biofilmreaktoren durchgeführt. Mit Hilfe der konfokalen Laser Scanning Mikroskopie (CLSM) und der Verwendung von Fluoreszenzfarbstoffen wurde die Struktur und Zusammensetzung des benthischen Biofilms untersucht. Besonders berücksichtigt wurden dabei die Bakterien, die Algen, die Cyanobakterien und die extrazellulären Glykokonjugate. Die digitalen Bilddaten ermöglichten eine drei-dimensionale Rekonstruktion des Biofilms sowie eine qualitative und quantitative Auswertung der Struktur und Zusammensetzung. Hierfür wurden verschiedene Bildanalyseprogramme auf ihre Eignung zur Analyse von Fließgewässerbiofilmen getestet. Die Untersuchungen zeigten eine starke jahreszeitliche Abhängigkeit der Biofilmdicke sowie der Zusammensetzung. Diese wurde vor allem durch die Populationsdynamik des Makrozoobenthos hervorgerufen. Weiterhin wurde der Einfluss der Aufwuchsoberfläche, der hydrodynamischen Bedingungen sowie der Ammoniumkonzentration auf die Entwicklung, die Struktur und den Sauerstoffhaushalt des Biofilms untersucht. Zur Messung von Sauerstoffkonzentrationsprofilen und der photosynthetischen Aktivität wurden Sauerstoff-Mikroelektroden eingesetzt. Die gewonnenen Ergebnisse wurden in ein Biofilmmodell integriert, um die Entwicklung des benthischen Biofilms in Fließgewässern zu simulieren. Dafür wurde das Simulationsprogramm AQUASIM genutzt, sowie die Prozesse in Anlehnung an das IWA River Water Quality Model No.1 formuliert. Das Model wurde durch eine Abtragsfunktion erweitert, welche das Grazing des Makrozoobenthos in Abhängigkeit von der Temperatur und einem gewässerspezifischen Faktor berücksichtigt. Damit konnte die Änderung der Biofilmdicke während des Jahres sehr gut simuliert werden. Ein zweites Biofilmmodell integriert die gewonnenen CLSM-Daten zur vertikalen Verteilung der Biofilmkomponenten und simuliert auf dieser Grundlage die Sauerstoffkonzentrationen sowie die photosynthetische Aktivität in jeder Schicht des Biofilms. Die simulierten Werte konnten durch die experimentell ermittelten Daten aus den Sauerstoff-Mikroelektroden-Versuchen bestätigt werden. Somit liefert diese Arbeit 2 Biofilmmodelle zum besseren Verständnis von Fließgewässerbiofilmen sowie zur Verbesserung von bestehenden Fließgewässermodellen.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».