Mein Diplom (MSc) erwarb ich 2003 an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ) unter der Leitung von PD Dr. Christopher Robinson (Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz [EAWAG]). Danach arbeitete ich in verschiedenen akademischen Positionen als Forschungs- und Lehrassistentin (ETHZ, EAWAG), bis ich 2006 mein Doktoratsstudium an der University of Notre Dame, IN, USA, begann. Nach Abschluss meines Doktorats setzte ich meine Forschungsstudien als Postdoktorandin an der Kansas State University unter der Leitung der Professoren Walter Dodds und Keith Gido, und in Zusammenarbeit mit vielen Wissenschaftlern von anderen Universitäten (z.B. University of Georgia Athens, University of New Hampshire, University of Vermont, University of Alaska Fairbanks), fort. Ende 2014 kehrte ich in die Schweiz zurück und begann ein unabhängiges Forschungsprojekt als assoziierte Forscherin in der Gruppe Stream Biofilm and Ecosystem Science von Prof. Tom Battin an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne, welches vom Ambizione-Programm des Schweizerischen Nationalfonds finanziert wurde. Von 2019 bis 2021 war ich Postdoktorandin an der Universität Lausanne am Institut für Erdoberflächendynamik und am Interdisziplinären Zentrum für Gebirgsforschung, wo ich in Zusammenarbeit mit den Professoren Marie-Elodie Perga und Stuart Lane das Süsswasserkontinuum, d.h. die Verbindung zwischen fliessendem und stehendem Wasser, untersuchte. Seit 2022 bin ich als wissenschaftliche Mitarbeitein des Fachgebiets Aquatische Ökologie an der BTU tätig.

Meine Forschungsinteressen sind vielfältig, doch lassen sie sich unter dem Oberbegriff des ganzheitlichen Verständnisses von Fließgewässerökosystemen zusammenfassen. Meine einzelnen Forschungsthemen umspannen Ressource Subsidy, Umwelt Engineering und Nahrungsnetzen bis hin zum Kohlenstoffkreislauf, wobei ich so unterschiedliche Gruppen wie Biofilme, Makroinvertebraten und Fische untersuche; ich will dabei immer verstehen, wie sich die räumliche und zeitliche Skala und die Variabilität der Umweltbedingungen auf die biologischen Reaktionen von Fließgewässern auswirken. Meine derzeitigen Forschungsthemen fallen unter die folgenden Rubriken, die jedoch miteinander verknüpft sind:

Räumlich-zeitliche Dynamik von Makroinvertebraten in Fließgewässern und Fließgewässer-Stoffwechsel in Tieflandflüssen mit sandigem Grund
 

Tiefland-Sandflüsse in unserem Wissen über Fließgewässerökosysteme noch immer unterrepräsentiert, obwohl sie hier in Brandenburg ein weit verbreiteter Fließgewässertyp sind. Spezifisch strebe ich es an, zwei Aspekte zu verstehen. Erstens der räumliche Aspekt. Im Allgemeinen werden Lebensraumtypen anhand der Sedimentgröße identifiziert, aber in Gewässern mit sandigem Untergrund haben alle anorganischen Sedimente eine ähnliche Größe. Gleichzeitig bedeutet die geringe Korngröße von Sand, dass er durch die Strömung leicht bewegt werden kann, wodurch Bereiche mit bewegtem Sand, so genannte Rippel, und Bereiche mit Ablagerungen entstehen, in denen sich oft auch feines organisches Material ansammelt.

Wenn wir verstehen könnten, wie Makroinvertebraten die verschiedenen Lebensraumtypen nutzen und welche Stoffwechselfunktion diese Lebensräume haben, können wir die Renaturierungen gezielter anwenden und durchführen, sowohl im Hinblick auf die Referenzbedingungen als auch auf die angestrebten Renaturierungsziele.

Aquatischer Stoffwechsel entlang einer Seenkette: Verknüpfung von lotischem und lentischem Stoffwechsel
 

Süßgewässer werden im Allgemeinen in lotische (d. h. fließende Gewässer, z. B. Flüsse) und lentische (d. h. stehende Gewässer, z. B. Seen) Ökosysteme unterteilt, die beide als Anzeiger für Umweltveränderungen dienen können. Trotz der eindeutigen Verbindung zwischen den beiden aquatischen Ökosystemen, da Seen in der Regel von Zuflüssen gespeist werden und Seen die Bedingungen der Flüsse entlang ihres Kontinuums verändern, werden Seen und Flüsse nur selten gemeinsam untersucht. Um das aquatische Ökosystem der Süßgewässer besser zu verstehen, ist eine direkte Untersuchung der lotisch-lentischen Verbindung erforderlich, und zwar sowohl im Hinblick auf die Übergangszonen als auch auf das Süßwasserkontinuum (d. h. die Wechselwirkungen zwischen Fluss und See). Die Bewirtschaftung von Wasserressourcen und der Schutz aquatischer Ökosysteme basieren meist auf Einzugsgebieten, die verschiedene Süßwasserkörper umfassen, seien es Bäche, Flüsse oder Seen, was eine Betrachtung von Süßwasserökosystemen auf einer stärker integrierten Ebene verlangt, einschließlich der Berücksichtigung physikalischer, chemischer und biologischer Parameter.

Kürzliche Fortschritte in der Sensortechnologie und bei der Rechenleistung von Computern haben die Messung von zeitlichen Datenreihen von gelösten Sauerstoffs und deren Modellierung ermöglicht, um die Stoffwechselraten von Ökosystemen in einer Vielzahl von Ökosystemen zu bestimmen. Stehende (d. h. lentische) und fließende (d. h. lotische) Gewässer unterscheiden sich in ihren aquatischen Gemeinschaften aufgrund der unterschiedlichen physiologischen Anpassungen, die zum Überleben erforderlich sind. So müssen Makroinvertebraten in stehenden Gewässern aufgrund des begrenzten Sauerstoffangebots möglicherweise schlechtere Sauerstoffbedingungen aushalten, während Sauerstoff in fließenden Gewässern im Allgemeinen reichlicher vorhanden ist, die Organismen sich jedoch davor schützen müssen, von der Strömung mitgerissen zu werden. Die Stoffwechselraten bieten einen Parameter, der über die Grenzen von Ökosystemen hinweg anwendbar ist. Die Forschung muss jedoch die Stoffwechselraten eines zufließenden Flusses noch mit denen des Sees und die des Sees mit denen des abfließenden Flusses verbinden. Obgleich Bäche und Seen von Natur aus miteinander verbunden sind spiegelt sich das noch nicht in der Forschung von Süßwasserökosystemen wider.

Ökosystem-Stoffwechsel als Indikator für die Dynamik von Nahrungsnetzen
 

Die Messung der Dynamik von Nahrungsnetzen ist unglaublich zeitaufwändig und erfordert ein hohes Maß an Fachwissen. Daher ziehen Wissenschaftler und Manager in Erwägung, Stoffwechselraten zur Bewertung der ökologischen Gesundheit heranzuziehen. Derzeit ist jedoch nicht bekannt, wie Stoffwechselraten mit der Dynamik von Nahrungsnetzen zusammenhängen. Steht zum Beispiel die Messung der Bruttoprimärproduktion im Zusammenhang mit der Biomasse der in einem Ökosystem vorhandenen Produzenten? Kann die Ökosystematmung die Produktion von Fischen in einem aquatischen Ökosystem annähernd wiedergeben? Diese und viele andere Fragen müssen beantwortet werden, bevor die Stoffwechselraten wirksam als Bewertungsinstrument eingesetzt werden können.

Um die Verbindung zwischen der Dynamik von Organismen und dem Stoffwechselkreislauf zu bestimmen, sind gemeinsame Messungen von Organismen, z.B. Makroinvertebraten, und dem Stoffwechsel des Ökosystems, z.B. Sedimentproduktion und -atmung, erforderlich. Diese Messungen müssen zeitlich wiederholt werden, damit die organismische Produktion, auch Sekundärproduktion genannt, berechnet und die räumlich-zeitliche Dynamik der Stoffwechselraten ermittelt werden kann. Darüber hinaus müssen die physikalischen, chemischen und biologischen Umweltparameter gemessen werden, um die Treiber für die Dynamik der Organismen und des Stoffwechsels zu ermitteln. Nur solche eine ganzheitliche Betrachtung ermöglicht das vollumfängliche Verständnis von aquatischen Ökosystemen und der Art und Weise, wie eine Metrik als Stellvertreter für eine andere verwendet werden kann.

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Doctoral thesis

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Technical reports

Rüegg, J. 2003. Macun Monitoring Manual. Swiss National Park Research, A commission of the Swiss Academy of Sciences.