Martin Schletterer

The River Volga headwaters: Inventory, biodiversity and conservation

River headwaters in the East European lowlands, such as the Upper Volga River, still contain large reaches exhibiting natural conditions and unaltered type-specific fauna. This article focuses on macroinvertebrate assemblages of this intact lowland river system. The presented inventory on aquatic biodiversity and habitat-specific invertebrate assemblages provides a basis to test general ecological theories in large European rivers and to define future management. A total of 204 taxa in seven phyla were identified in the headwaters of the Volga River, i.e. along 446 river kilometres, and its main tributaries. Arthropods were the most diverse group, followed by Annelida and Mollusca. Many species (up to 41 %) of the lake littoral were also common in the slow flowing (lentic) section of the river. Diversity, abundance and biomass increased along the river course. The number of reference taxa, defined in a previous paper, also increased downstream from 15 to 21. From the 30 tributaries 120 taxa were identified; 19 of which were from 24 reference taxa. Analysis of beta-diversity showed that 50 % of species were common to the main river and its tributaries. The Upper Volga lakes can be characterised as Chironomus plumosus lakes. The natural free flowing section and its tributaries comprise a diverse epipotamal fauna. Downstream from the Upper Volga Lakes, the functional feeding groups followed the predictions of the River Continuum Concept: in the upper reaches the community is composed of filter feeders, followed by grazers, predators, detritivores and shredders while further downstream detritivores became slightly dominant.

Documentation of the presence of Gmelinoides fasciatus (Stebbing, 1899) and the native benthic fauna in the Volga River at Tver (Tver Region, Russia)

In the Volga Basin, the small Baikalian amphipod Gmelinoides fasciatus was introduced in 1965 into the Gorky reservoir in order to enhance fish production; it appeared in 1986 in the Rybinsk reservoir and we recorded it during monitoring activities in 2006 at Tver. In total, at the monitoring site Tver/Migalovo 69 benthic invertebrate taxa were identified. We compared data from three summer seasons. During summer low flow period Gmelinoides fasciatus did not exceed a share of 12.6% considering individual (ind) densities (mean abundance 165 ± 104 ind m−2) and 14.2% considering biomass (mean biomass 0.39 ± 0.44 g m−2). Abundances and biomass of G. fasciatus were shown to be stable over three years and no increase was observed. The monthly dataset (March–November 2008) revealed dynamics in relation to the native benthic communities and it was shown that the maximal densities of Gmelinoides did not exceed 587 ind m–2. Understanding the effects on benthic communities caused by the invasive amphipod Gmelinoides fasciatus is crucial in order to predict further developments in European inland waters and to establish management strategies.

The family Prosopistomatidae (Ephemeroptera): a review on its ecology and distribution, with particular emphasis on the European species Prosopistoma pennigerum Müller, 1785

Although the monogeneric mayfly family Prosopistomatidae is almost globally distributed, remarkably few records have been made. Evidence available to date indicates that this taxon is very rare. We present ecological data on the European species Prosopistoma pennigerum which were assessed during a monitoring programme in the headwaters of River Volga. As a result of a bibliographic review, the historic distribution of this species throughout Europe is provided and its ecological demands (lithophil, rheophil, potamophil) are summarised.

Fischlift Runserau — Eine innovative Lösung für schwierige Standorte@@@Fishlift Runserau — An innovative solution for difficult localities

Die nachträgliche Herstellung der Durchgängigkeit an bestehenden Kraftwerksanlagen erfolgt in jedem Fall anders als bei einem Neubau, bei dem von vornherein die Erfordernis der Fisch durchgängigkeit berücksichtigt werden kann. An der Wehranlage Runserau am Tiroler Inn kann die Fischdurch gängigkeit nicht mit einer konventionellen Lösung hergestellt werden. Angesichts der beengten Platzverhältnisse und der sehr hohen Wasserspiegelschwankungen im Oberwasser wurde eine Liter aturstudie zu Fischliften und deren Einsatz weltweit durchgeführt. Die daraus gewonnenen Erkenn tnisse wurden in der Lösung „Fischlift Runserau“ umgesetzt, so dass für diesen Standort aus öko logischer und technisch-wirtschaftlicher Sicht das Optimum erreicht wurde. Über ein konventionelles Einstiegsbauwerk werden die Fische zum Fischlift geführt. Durch die Überhöhung des Liftes und die Kombination mit einer langen Abschwemmleitung können die Fische in 600 m Entfernung zum Querbauwerk an einer optimalen Stelle wieder in den Inn entlassen werden. Die Wanderzahlen der ersten Monitoringperiode bestätigen die Funktionalität dieser Sonderlösung, die de facto eine Kombination erprobter Standard-Lösungen darstellt.

Genetische Analysen von Fischbeständen: Populationsgenetik und eDNA

Genetische Methoden können schökologische Managementmaßnahmen und Monitoring-Projekte wesentlich unterstützen: Populationsgenetische Studien, wie z. B. die Analyse und Di erenzierung von danubischen und atlantischen Bachforellenpopulationen, liefern einen wesentlichen Beitrag für gezielte Besatzprogramme und Artenschutzprojekte. Eine neue – nicht invasive – Methode ermöglicht Artnachweise anhand von eDNA (environmental DNA, Umwelt DNA), was ein vielversprechendes Instrument für Monitoringprogramme darstellt.

Forschung und Technik

Seit 2011 wurden durch die EnBW in Zusammenarbeit mit dem Institut fur Umwelt studien Versuche zum Scheuchen und Leiten von Fisch en mit elektrischem Strom durchgefuhrt. Dabei wurde neben der Barrierewirkung von elektrischen Feldern auch die Moglichkeit zum Stoppen und Leiten von Fisch en entlang elektrifizierter Rechenanlagen untersucht. Die Versuche wurden sowohl unter Freilandbedingungen vor dem Einlaufbauwerk eines Kraftwerks als auch in einem Versuchsbecken durchgefuhrt. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den Einsatz elektrischer Felder eine erhohte Abweise- oder Leitwirkung erzielt werden kann.

Fischlifte und Fischschleusensysteme

Die Herstellung der okologischen Durchgangigkeit war Auflage der Genehmigungsbehorde fur den Weiterbetrieb der Kraftwerke Hollenstein und Pulling am Schwarzen Regen im Bayerischen Wald. Der Betreiber, die Kraftwerk am Hollenstein AG, entwickelte fur die Talsperre Hollenstein eine neuartige Druckkammerfischschleuse mit energetischer Nutzung. Dadurch brachte man Okologie und Okonomie in Einklang. Diese Fisch aufstiegs anlage eignet sich fur Talsperren und Wehrkraftwerke mit groser Fallhohe und schwankenden Oberwasserpegel wie z. B. bei Hochwasserruckhaltebecken. Die Ergebnisse des Mo ni to ring werden in einem gesonderten Artikel in diesem Heft der Fachzeitschrift Was ser Wirtschaft vorgestellt.

CLASSIFICATION OF BENTHIC BIOCENOSES OF THE LOWLAND RIVER TUDOVKA (TVER REGION, RUSSIA) USING COMMUNITY FEATURES

Within the joint Russian-Austrian monitoring programme “REFCOND_VOLGA (2006 – 20XX)”, monitoring sites were established in the headwaters of the Volga (Tver Region). River Tudovka, a right tributary to the Volga River, was included within this monitoring programme as its catchment is partly protected and has only few anthropogenic activities. The monitoring activities include physico-chemical and hydraulic parameters as well as biota with a focus is on benthic organisms (diatoms and macrozoobenthos). In this work, the longitudinal patterns in community structure are classified in the lowland river Tudovka using a novel feature-based approach taken from signal processing theory. The method first clusters field sampling data into longitudinal classes (upper, middle, lower course). Community features based on the relative frequency of individual species occurring per class are then generated. We apply both generative and discriminative classification methods. The application of generative methods provides data models which predict the probability of a new sample to belong to an existing class. In contrast, discriminative approaches search for differences between classes and allocate new data accordingly. Leveraging both methods allows for the creation of stable classifications. On this basis we show how the community features can be used to predict the longitudinal class. The community features approach also allows for a robust cross-comparison of investigation reaches over time. In cases where suitable long-term data set are available, predictive models using this approach can also be developed.