Die See-Bibliothek

Praxisliteratur, wissenschaftliche Publikationen und Forschungsprojekte zum Thema Seen

In diesem Bereich finden Sie weiterführende Informationen zu aktuellen Themen rund um das Seen-Management:

 Praxisorientierte Publikationen

 Wissenschaftliche Originalpublikationen 

 Forschungsprojekte 

Praxisorientierte Publikationen

Hier finden Sie relevante Praxisorientierte Publikationen zum Download thematisch sortiert.  Die Auswahl ist für verschiedene Sprachen unterschiedlich. Themen: 

Seen Allgemein

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Gewässer in der Schweiz - Zustand und Massnahmen

BAFU Bericht

Dieser Bericht beschreibt den Zustand von Schweizer Gewässern – von Fliessgewässern, Seen und Grundwasser. Er gibt zudem einen Überblick über die laufenden Massnahmen, die dazu beitragen, dass sich der Gewässerzustand verbessert.

Publikationen Wasser
BAFU

Publikationen Wasser

Webseite BAFU

Auf dieser Webseite finden Sie die Publikationen des BAFU zu Wasser und Gewässern

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Klimawandel

Voralpen und Jurarandseen - Veränderungen von Temperatur, Zirkulation und Sauerstoffgehalt

Artikel Aqua & Gas

Dieser Artikel beschreibt die beobachteten Veränderungen der Temperatur in den Voralpen- und Jurarandseen und ihre Auswirkungen. 

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Auswirkungen des Klimawandels auf die Gewässer in der Schweiz

BAFU-Bericht

Welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf den Wasserhaushalt, die Gewässerökologie, den Hochwasserschutz, die Wassernutzung und den Gewässerschutz? Um diese Fragen zu beantworten, hat das Bundesamt für Umwelt (BAFU) in Zusammenarbeit mit der Wissenschaft und basierend auf den Klimaszenarien CH2018 hydrologische Grundlagen und Szenarien für die Zukunft («Hydro-CH2018») erstellt. Das BAFU hat darauf abgestützt und gemeinsam mit anderen betroffenen Fachstellen des Bundes die Auswirkungen auf die Wasserwirtschaft analysiert und den Handlungsbedarf für die Zukunft ermittelt. Diese Arbeiten erfolgten im Rahmen des NCCS über verschiedene Sektoren hinweg. Der vorliegende Bericht bietet eine Übersicht über den Stand des Wissens.

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Long-term temperature, oxygen and water clarity trends in Swiss lakes

Eawag Datenpublikation (E)

Diese Datenpublikation (link zur Publisher-Webseite) wurde in Zusammenarbeit mit kantonalen Behörden und Seekommissionen verfasst. Aus verschiedenen Datenquellen wurden langfristige (meist monatliche) physikalische Seemonitoringdaten zusammengestellt und vereinheitlicht.  So konnten so erstmals konsistente Vergleiche der Trends bei Seetemperatur, Sauerstoffkonzentration und Wasserklarheit für 21 grosse Schweizer Seen erstellt werden. Darüber hinaus wurden abgeleitete Kenngrössen wie Thermoklintiefe, Stabilität, Wärmeinhalt und Durchmischung mit konsistenten und aktuellen Methoden berechnet.

Die Publikation kommt zum Schluss, dass die Oberflächentemperaturen seit 1980 um etwa 0,5 °C pro Jahrzehnt und die Temperaturen am Seegrund um etwa 0,2 °C pro Jahrzehnt angestiegen sind. Die Seen sind heute im Sommer zudem deutlich klarer und im Herbst stabiler geschichtet. Dagegen sind die Trends beispielsweise für die Sauerstoffkonzentration im Hypolimnion und die Tiefe der Thermokline weniger eindeutig.

Der Zugehörige Datensatz ist auf ERIC verfügbar und steht Ihnen zur freien Nutzung zuer Verfügung: https://doi.org/10.25678/000GJC

Dieses Datenpublikation ist dynamisch, das heist Sie wird regelmäßig mit neuen Daten und möglicherweise aktualisierten (und erweiterten) Methoden aktualisiert. Derzeit planen wir alle drei Jahre zu aktualisieren und in der nächsten Version zusätzliche Indikatoren zum Sauerstoffverbrauch und zur Dauer der Schichtung hinzuzufügen.

Weitere Praxispublikationen zum Klimawandel

Weitere Praxispublikationen zum Klimawandel

Der Einfluss des Klimawandels auf das Leben in Süsswasser- und Landökosystemen

Ökologische Gemeinschaften in Flüssen und Seen reagieren ähnlich auf den Klimawandel wie Gemeinschaften an Land. Das zeigt der erste umfassende Vergleich von Süsswasser- und Landökosystemen weltweit unter der Leitung von Eawag und WSL. Steigen die Temperaturen, profitieren vor allem wärmeliebende Arten. Eine überraschende Ausnahme könnte das Plankton sein.

Les communautés écologiques des lacs et rivières réagissent aux changements climatiques à peu près comme les communautés terrestres. C’est ce que montre la première comparaison des écosystèmes limniques et terrestres, réalisée à l’échelle de la planète sous la houlette de l’Eawag et du WSL. L’augmentation des températures profite surtout aux espèces thermophiles. Le plancton pourrait être une exception surprenante.
Rixen, C.; Khaliq, I.; Narwani, A. (2024) Der Einfluss des Klimawandels auf das Leben in Süsswasser- und Landökosystemen, Natur und Landschaft, 3, 18-21, Institutional Repository

Biologische Gewässerbeurteilung im Klimawandel

Als Folge des Klimawandels etablieren sich immer mehr wärmeliebende Arten in Schweizer Gewässern. Da wirbellose Kleinlebewesen als Bioindikatoren für die Qualität von Fliessgewässern dienen, könnte diese Entwicklung die biologische Gewässerbeurteilung verfälschen. Simulationen zeigen, dass die Vielfalt der Wirbellosen tatsächlich zunehmen wird, jedoch auf Kosten kälteliebender Arten. Soweit sich das beurteilen lässt, sind die verwendeten Indizes aber robust genug, um ihre Aussagekraft zur Gewässerqualität für die nächsten Jahrzehnte zu behalten.
Vorburger, C.; Khaliq, I.; Chollet Ramampiandra, E.; Narwani, A.; Schuwirth, N. (2024) Biologische Gewässerbeurteilung im Klimawandel, Aqua & Gas, 104(10), 60-65, Institutional Repository

Anpassungsstrategien an den Klimawandel. Lösungsansätze zum Wärmemanagement von Grund- und Oberflächenwasserressourcen

Als Strategien zur Anpassung an den Klimawandel eignen sich sowohl die thermische Bewirtschaftung von Grundwasserleitern als auch von Oberflächengewässern. Einerseits lassen sich damit negative Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserressourcen abschwächen. Andererseits besteht ein grosses Potenzial für die gleichzeitige Nutzung von Wärmeenergie. Deshalb sollten Klimawandel-Anpassungsstrategien ein integraler Bestandteil der nachhaltigen Bewirtschaftung von Wasserressourcen sein.
Epting, J.; Råman Vinnå, L.; Affolter, A.; Scheidler, S.; Schilling, O. (2023) Anpassungsstrategien an den Klimawandel. Lösungsansätze zum Wärmemanagement von Grund- und Oberflächenwasserressourcen, Aqua & Gas, 103(6), 28-36, Institutional Repository

Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen"

Während fünfeinhalb Jahren untersuchten Forschende aus den drei Bodenseeländern den Einfluss und die Wechselwirkung verschiedener Stressfaktoren wie Nährstoffänderungen, invasive Arten und Klimawandel auf das Ökosystem des Sees. Der aktuelle Wandel ist tiefgreifend und mit voraussichtlich weitreichenden Folgen für das komplexe Ökosystemgefüge und die Gewässernutzenden. Am 13. und 14. Juni 2023 schliesst das Projekt mit einem wissenschaftlichen Symposium und einer Informationsveranstaltung für die Praxis ab.
Alexander, J.; Spaak, P.; Möst, M.; Straile, D.; Hetzenauer, H. (2023) Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen", Aqua & Gas, 103(6), 54-59, Institutional Repository

Steigender Nutzungsdruck im Wasserschloss. Thematische Synthese 2: Wasserressourcenbewirtschaftung unter steigendem Nutzungsdruck

In der Schweiz findet ein rascher Wandel von Landschaft und Landschaftsnutzung statt, die Bevölkerung nimmt stark zu und die Wirtschaftsaktivitäten wachsen. Dadurch akzentuieren sich Nutzungskonflikte im Wassersektor: Wo einst verschiedene Nutzergruppen unabhängig voneinander agieren konnten, überlagern sich die verschiedenen Ansprüche immer stärker. Zugleich ändern sich die Rahmenbedingungen der Wasserbewirtschaftung durch den Klimawandel.
Lanz, K.; Fuhrer, J.; Haeberli, W.; Stamm, C. (2014) Steigender Nutzungsdruck im Wasserschloss. Thematische Synthese 2: Wasserressourcenbewirtschaftung unter steigendem Nutzungsdruck, Aqua & Gas, 94(11), 24-29, Institutional Repository

Wasserressourcen und Klimawandel

Qualitativ gutes Trinkwasser ist angenehm temperiert, farb-, geruch- und geschmacklos sowie hygienisch und toxikologisch einwandfrei. Doch wie wirkt sich der Klimawandel auf die Wasserressourcen und damit auf die Trinkwasserqualität aus? Der Versuch einer Bestandsaufnahme.
Kipfer, R.; Livingstone, D. M. (2008) Wasserressourcen und Klimawandel, Eawag News [dtsch. Ausg.], 65, 8-11, Institutional Repository

Klimawandel und Starkregen. Führt der Klimawandel zu veränderten Starkregen in der Schweiz? Ein Statusbericht

Ist in der Zukunft ein Einfluss des Klimawandels auf die für die Dimensionierung der Siedlungsentwässerung relevanten Starkregen erkennbar? Untersuchungen zeigen kein erkennbares Klimasignal, weder für die nahe (2035–2064) noch für die ferne Zukunft (2070–2099). Dies gilt für die Wiederkehrintervalle 5, 10 und 30 Jahre mit je drei Dauerstufen (10 Min., 60 Min., 24 Std.) und für die vier Niederschlagsregionen in der Schweiz, repräsentiert durch 22 MeteoSchweiz-Wetterstationen.
Beutler, P.; Kianfar, B.; Blumensaat, F.; Maurer, M. (2018) Klimawandel und Starkregen. Führt der Klimawandel zu veränderten Starkregen in der Schweiz? Ein Statusbericht, Aqua & Gas, 98(10), 14-20, Institutional Repository

Invasive Arten

Quaggamuschel: Monitoringkonzept und Empfehlungen zu Präventions- und Schutzmassnahmen

Eawag Broschüre

Die Quaggamuschel wurde 2015 erstmalig im Genfersee nachgewiesen. Seitdem hat sich diese ursprünglich aus dem Dnepr stammende invasive Art in den voralpinen Seen rasant ausgebreitet. Was bedeutet das für die Ökosysteme und die regionale Wasserversorgung?

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Voralpine Seen und Trinkwasserversorgung durch Muscheln bedroht

Artikel aus "Umweltwirtschaft" ais dem Projekt Seewandel

Dieser Bericht gibt Empfehlungen für Massnahmen für nicht von der Quaggamuschel betroffene Gewässer sowie für befallene Gewässer in einem frühen Stadium der Besiedelung. Das wichtigste Ziel dieser Massnahmen ist die Verhinderung der Weiterverbreitung aus befallenen in nicht befallene Gewässer. Der zweite Teil beinhaltet Empfehlungen für die Früherkennung sowie ein Monitoringkonzept für die langfristige Überwachung der Ausbreitung der Quaggamuschel in der Schweiz.

Weitere Praxispublikationen zu invasiven Arten

Quaggamuschel

Weitere Praxispublikationen zur Quaggamuschel:

Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen"

Während fünfeinhalb Jahren untersuchten Forschende aus den drei Bodenseeländern den Einfluss und die Wechselwirkung verschiedener Stressfaktoren wie Nährstoffänderungen, invasive Arten und Klimawandel auf das Ökosystem des Sees. Der aktuelle Wandel ist tiefgreifend und mit voraussichtlich weitreichenden Folgen für das komplexe Ökosystemgefüge und die Gewässernutzenden. Am 13. und 14. Juni 2023 schliesst das Projekt mit einem wissenschaftlichen Symposium und einer Informationsveranstaltung für die Praxis ab.
Alexander, J.; Spaak, P.; Möst, M.; Straile, D.; Hetzenauer, H. (2023) Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen", Aqua & Gas, 103(6), 54-59, Institutional Repository

Quaggamuscheln bedrohen Voralpine Seen. Grundlegende Veränderungen der Seen möglich

In nur fünf Jahren hat die Quaggamuschel den Boden- und den Genfersee vollständig besiedelt, in sechs weiteren Seen wurde sie bereits nachgewiesen. In Wassertiefen von 10 bis 30 Metern findet man mittlerweile bis zu 25 000 Muscheln pro Quadratmeter. Auch an den tiefsten Stellen der Seen gibt es bereits Vorkommen. Die Muscheln verstopfen die Infrastrukturanlagen von Trinkwasserbetrieben und thermischen Nutzungen, was Schäden in Millionenhöhe verursacht. Da das Ausbreitungsmuster der Schweizer Seen vergleichbar mit dem der Grossen Seen in Nordamerika ist, muss mit gravierenden Folgen gerechnet werden.
Spaak, P.; Alexander, J.; Baehni, L.; Burlakova, L. E.; Dennis, S. R.; Feulner, P. G. D.; Flämig, S.; Haltiner, L.; Karatayev, A.; Karatayev, V.; Kraemer, B.; Rossbacher, S.; Stöckli, R. (2023) Quaggamuscheln bedrohen Voralpine Seen. Grundlegende Veränderungen der Seen möglich, Aqua & Gas, 103(6), 60-65, Institutional Repository

Wie lässt sich die Ausbreitung der Quaggamuschel stoppen?

Seit etwa 10 Jahren ist die Quaggamuschel nun in der Schweiz. Sie ist eine der einflussreichsten invasiven Arten in unseren Seen, und sie ist auch zunehmend in den Medien als wichtiges Thema präsent. Trotz der grossen Aufmerksamkeit bleiben viele Fragen zur Quaggamuschel bis heute offen und eine praktikable Methode, die Muschel wieder loszuwerden, ist nicht in Sicht. Verschiedene Schweizer Gewässer sind aber bis heute verschont geblieben. Diese Gewässer gilt es nun so lange wie möglich zu bewahren.
Müller, T.; Hofstetter, L.; Spaak, P. (2025) Wie lässt sich die Ausbreitung der Quaggamuschel stoppen?, Vierteljahrsschrift der Naturforschenden Gesellschaft in Zürich, 170(2), 4-8, Institutional Repository

Quaggamuschel: Monitoringkonzept und Empfehlungen zu Präventions- und Schutzmassnahmen

Quaggamuscheln wurden 2014 zum ersten Mal in Basel mittels Umwelt DNA (eDNA) nachgewiesen (De Ventura et al. 2017). Im Jahr 2016 wurden das erste Mal Exemplare der Quaggamuschel im Bodensee gefunden. Ab 2021 wurden in der Schweiz grossflächig Informations- und Sensibilisierungs- Massnahmen ergriffen. In der Zwischenzeit sind einige grosse Seen von Quaggamuscheln befallen. Auch wenn die Risiken für eine weitere Ausbreitung in der Schweiz gross sind, wie die Ausbreitungsdynamik zeigt, sind wir der Meinung, dass jedes Jahr, in dem die Quaggamuschel später in einen See kommt, ein gewonnenes Jahr ist. Es werden monetär gesehen Kosten eingespart, es bleibt mehr Zeit Infrastrukturanlagen entsprechend vorzubereiten und der natürliche Zustand der Seen bleibt so lange wie möglich erhalten. Wir empfehlen darum dringend, dass die in diesem Bericht beschriebenen Massnahmen zum Schutz und zum Monitoring von Gewässern von allen betroffenen Akteuren möglichst schnell umgesetzt werden. Der vorliegende Bericht soll hierfür eine Hilfestellung bieten. Je früher gehandelt wird, desto besser. [...]
Flämig, S.; Bourqui, M.; Alexander, J.; Sturm, L.; Wellauer, N.; Spaak, P. (2024) Quaggamuschel: Monitoringkonzept und Empfehlungen zu Präventions- und Schutzmassnahmen, 25 p, doi:10.55408/eawag:33819, Institutional Repository

Andere Invasive Arten

Weitere Praxispublikationen zu invasiven Arten

Kleiner Fisch mit grosser Wirkung. Wie der Stichling den Lebensraum Bodensee verändert hat

Vorfahren des Dreistacheligen Stichlings haben nach der letzten Eiszeit von Atlantik und Ostsee aus die mitteleuropäischen Binnengewässer besiedelt. In einige Schweizer Gewässer konnten sie nur mithilfe des Menschen gelangen. Auch im Bodensee verbreiten sie sich erst seit den 1950er-Jahren. Um 2012 haben dort Stichlinge invasionsartig das Freiwasser besiedelt, fressen überwiegend Zooplankton und konkurrieren so mit den dort lebenden Felchen um dieselbe Nahrungsressource.
Spaak, P.; Alexander, J.; Bosch, N.; Ogorelec, Ž.; Straile, D.; Rey, P. (2023) Kleiner Fisch mit grosser Wirkung. Wie der Stichling den Lebensraum Bodensee verändert hat, Aqua & Gas, 103(7-8), 90-96, Institutional Repository

Biodiversität

Zum Fressen gern: Unsere Gewässer aus der Vogelperspektive

Artikel Wasser Energie Luft

Im vorliegenden Artikel betrachten wir unsere Flüsse und Seen aus der Vogelperspektive – mit speziellem Fokus auf die insektenfressenden Vögel. Wir zeigen, dass aquatische Insekten aufgrund der spezifischen Fettsäuren die sie enthalteneine besonders wichtige Nahrungsquelle sind. Für insektenfressende Vögel ist es deshalb entscheidend, dass in kritischen Lebensphasen, wie z. B. während der Aufzucht der Jungen, genügend aquatische Insekten vorhanden sind. Wie kann das Gewässermanagement (z. B. Revitalisierung, Gewässerschutz, Einzugsgebietsmanagement) zum Schutz der Vogelvielfalt beitragen?

Die aussergewöhnliche Vielfalt der Felchen der Schweiz

Eawag Broschüre

Die Artenvielfalt der Felchen in den grossen Seen der Schweiz ist einzigartig. Die Erforschung der Felchenartenvielfalt in den letzten zwei Jahrzehnten hat unser Verständnis darüber verbessert, wie diese Vielfalt entstanden ist, wie sie ökologisch und genetisch strukturiert ist und warum viele Arten in den vergangenen 80 Jahren ausgestorben sind. Die Untersuchungen haben auch aufgezeigt, dass das bestehende Fischereimanagement teilweise überdacht und neue Ansätze entwickelt werden sollten.

"Projet Lac" - Fischartenvielfalt in den Schweizer Seen

Broschüre der Fischereiberatung FIBER

Die Schweizer Voralpen- und Alpenrandseen sind Biodiversitäts-Hotspots mit einzigartiger Fischvielfalt. An vielen Seen gibt es eine historisch tief verankerte Berufs- und Angelfischerei. Für eine nachhaltige Fischerei und ein effizientes Management der fischereilich genutzten Fischbestände sind detaillierte Kenntnisse der Fischartenvielfalt und Bestandsgrössen eines Sees von grosser Bedeutung. Bei systematischen Befischungen im Rahmen des «Projet Lac», eines Projekts der Eawag und der Universität Bern in Zusammenarbeit mit den Kantonen und dem BAFU, wurden über 100 verschiedene Fischarten in den Schweizer Voralpen- und Alpenrandseen nachgewiesen.

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Gewässer unter Beobachtung

Publikation SCNAT - Hotspot Biodiversität mit Eawag Beiträgen

Gewässer sind dynamische Lebensräume. Einflussfaktoren wie Energieproduktion, Landwirtschaft, Klimawandel, Abwasser und Mikroverunreinigungen machen deutlich, wie stark wir sie beanspruchen. Monitoring macht ökologische Entwicklungen objektiv messbar - und damit sachlich diskutierbar. Schutz und Nutzung stehen meistens in direkter Konkurrenz, nicht nur in Gewässern. Verlässliche Daten schaffen Transparenz und Vertrauen - zwischen Wissenschaft, Verwaltung, Politik und Öffentlichkeit.

Auch als Web-Publikation verfügbar

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Biologischer Zustand der Schweizer Seen

Bericht Sponsolin Umweltconsulting / BAFU

Dieser Bericht gibt basierend auf der vorhandenen Datenlage einen zusammenfassenden Überblick über den biologischen Zustand, d.h. über die Nährstoffsituation sowie die Plankton-, Makroszoobenthos- und Fischpoluplationen in den 19 grössten Schweizer Seen. 

 

Weitere Praxispublikationen zur Biodiversität

Weitere Praxispublikationen zur Biodiversität

Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen"

Während fünfeinhalb Jahren untersuchten Forschende aus den drei Bodenseeländern den Einfluss und die Wechselwirkung verschiedener Stressfaktoren wie Nährstoffänderungen, invasive Arten und Klimawandel auf das Ökosystem des Sees. Der aktuelle Wandel ist tiefgreifend und mit voraussichtlich weitreichenden Folgen für das komplexe Ökosystemgefüge und die Gewässernutzenden. Am 13. und 14. Juni 2023 schliesst das Projekt mit einem wissenschaftlichen Symposium und einer Informationsveranstaltung für die Praxis ab.
Alexander, J.; Spaak, P.; Möst, M.; Straile, D.; Hetzenauer, H. (2023) Ökosystemforschung am Bodensee. Abschluss des Forschungsprojekts "Seewandel: Leben im Bodensee - gestern, heute und morgen", Aqua & Gas, 103(6), 54-59, Institutional Repository

Fischbestände des Bodensees. Seewandel-Projekte zeigen Komplexe zusammenhänge zwischen Wirkfaktoren und Fischbestand

Die Bodenseefische waren in den vergangenen 60 Jahren starken Nährstoffschwankungen des Sees unterworfen und sind seit etwas über zehn Jahren auch invasiv ausbreitenden Neozoen und Klimaänderungen wie kontinuierlich ansteigenden Wassertemperaturen ausgesetzt. Diese Faktoren haben das gesamte aquatische Ökosystem Bodensee verändert und mit ihm auch die Fischbestände. «SeeWandel» hat die komplexen Zusammenhänge dieser Entwicklung untersucht und aktuelle Daten zu den Fischbeständen des Bodensees geliefert.
Rey, P.; Bosch, N.; Bader, S.; Scholz, B.; Alexander, J.; Spaak, P.; Brinker, A. (2023) Fischbestände des Bodensees. Seewandel-Projekte zeigen Komplexe zusammenhänge zwischen Wirkfaktoren und Fischbestand, Aqua & Gas, 103(7-8), 74-81, Institutional Repository

Felchen im Bodensee - gestern, heute, morgen

Die drei Felchenarten des Bodensees sind die «Brotfische» der dortigen Berufsfischerei. Sie sind sich äusserlich ähnlich und genetisch nahe verwandt, unterscheiden sich aber stark in ihrer Lebensweise. Gegenüber Veränderungen ihres Lebensraums sind sie empfindlich. Das Projekt «See-Wandel: Leben im Bodensee – gestern, heute und morgen» untersuchte die Bodenseefelchen genetisch und auf Populationsebene. Im Fokus der angewandten Forschung stand der Zusammenhang zwischen dem Auftreten neuer Wirkfaktoren und dem aktuellen Rückgang der Felchenbestände.
Rey, P.; Bosch, N.; Alexander, J.; DeWeber, J. T.; Feulner, P. G. D.; Frei, D.; Ogorelec, Ž.; Seehausen, O.; Straile, D.; Spaak, P. (2023) Felchen im Bodensee - gestern, heute, morgen, Aqua & Gas, 103(7-8), 82-88, Institutional Repository
Altermatt, F.; Graham, C.; Holderegger, R.; Fischer, M.; Klaus, G. (2024) Blau-grüne Biodiversität erkennen, erhalten und fördern. Erkenntnisse aus der Forschungsinitiative «Blue-Green Biodiversity», 55 p, Institutional Repository
Altermatt, F.; Boissezon, A.; Hug Peter, D.; Matthews, B.; Peter, A.; Schindler, W.; Schmidt, B. (2026) Biodiversität der Gewässer, In: Akademie der Naturwissenschaften Schweiz (SCNAT), Forum Biodiversität Schweiz; (Eds.), Biodiversität in der Schweiz verstehen und gestalten. Zustand, Entwicklung und Lösungsansätze - Ergebnisse aus Forschung und Monitoring, 158-190, Institutional Repository

Fünf Stossrichtungen zur Förderung der Gewässerbiodiversität. Erste Impulse des Wyss Academy-Projekts Lanat-3

In einer Artikelreihe werden die Erkenntnisse der ersten Phase des Wyss Academy-Projekts «Den Biodiversitätsverlust der Gewässer stoppen – trotz Klimawandel» (LANAT-3) vorgestellt. Der erste Artikel fokussiert auf den partizipativen Prozess in der Testregion «Untere Emme», der der Identifikation von Herausforderungen und Lösungsansätzen rund um den Schutz der Gewässerbiodiversität diente. Die resultierenden «5 Stossrichtungen zur Förderung der Gewässerbiodiversität» sind ein Zwischenergebnis. Sie dienen als Grundlage für die Weiterarbeit und liefern erste Impulse.
Aeschlimann, A.; Fehle, P.; Neuhaus, M.; Seehausen, O.; Josi, D.; Wegscheider, B.; Waldock, C.; Calegari, B. B.; Ingold, K.; Fischer, M.; Zinn, N. (2024) Fünf Stossrichtungen zur Förderung der Gewässerbiodiversität. Erste Impulse des Wyss Academy-Projekts Lanat-3, Aqua & Gas, 104(6), 50-54, Institutional Repository

Progetto Fiumi. Standardisierte Erhebung der Fischbiodiversität in Schweizer Fliessgewässern

Die Biodiversität in Gewässern ist akut und stark bedroht. Um sie effektiv zu schützen, muss sie bekannt sein. Dazu sind flächendeckende, standardisierte Untersuchungen der Diversität notwendig. Ebenso sind vertiefte taxonomische Kenntnisse dringend erforderlich, um diese Diversität zu erkennen. Insbesondere Gewässerlebensräume für gefährdete Arten sollten besser geschützt und wiederhergestellt werden.
Brodersen, J.; Seehausen, O.; Hellmann, J.; Vonlanthen, P. (2023) Progetto Fiumi. Standardisierte Erhebung der Fischbiodiversität in Schweizer Fliessgewässern, Aqua & Gas, 103(4), 50-60, Institutional Repository

Übermässige Stickstoff- und Phosphoreinträge schädigen Biodiversität, Wald und Gewässer

In der Schweiz gelangt nach wie vor zu viel Stickstoff und Phosphor in die Umwelt. Kritische Belastungsgrenzen für Stickstoffeinträge in die Umwelt sind vielerorts deutlich überschritten. Vor allem die Stickstoff- und Phosphorüberschüsse der Landwirtschaft und die Stickstoffemissionen des Verkehrs belasten die Umwelt und beeinträchtigen die Biodiversität, die Luft, die Gewässer- und Trinkwasserqualität sowie die Waldfunktionen stark. Zudem verstärken sie den Klimawandel und beeinträchtigen die menschliche Gesundheit. Ursachen wie auch Auswirkungen der übermässigen Einträge sind wissenschaftlich seit Jahrzehnten gut dokumentiert. Allerdings ist kaum eines der diesbezüglichen vom Bundesrat verabschiedeten Reduktionsziele erreicht. Sollen die negativen Effekte auf die Biodiversität und Ökosystemleistungen verringert werden, sind die Ursachen für die übermässigen Einträge dringend anzugehen. Dieses Faktenblatt zeigt hierzu Handlungsansätze auf.
Guntern, J.; Eichler, A.; Hagedorn, F.; Pellissier, L.; Schwikowski, M.; Seehausen, O.; Stamm, C.; van der Heijden, M.; Waldner, P.; Widmer, I.; Altermatt, F. (2020) Übermässige Stickstoff- und Phosphoreinträge schädigen Biodiversität, Wald und Gewässer, 8 p, doi:10.5281/zenodo.4269631, Institutional Repository

Pestizide: Auswirkungen auf Umwelt, Biodiversität und Ökosystemleistungen

Pestizide werden primär in der Landwirtschaft, aber auch im Siedlungsraum und in weiteren Bereichen eingesetzt. Als Pflanzenschutzmittel vermindern sie Ertrags- oder Qualitätseinbussen durch Schadorganismen. Der heutige Pestizideinsatz belastet aber die Umwelt und insbesondere die Biodiversität beträchtlich. Trotz Wissenslücken sind die unerwünschten Auswirkungen gut dokumentiert. Das Faktenblatt nimmt spezifisch die Auswirkungen von Pestiziden auf Umwelt, Biodiversität und Ökosystemleistungen in den Blick und zeigt mögliche Handlungsansätze für Politik und Gesellschaft zur Reduktion der unerwünschten Nebenwirkungen des Pestizideinsatzes auf. Nicht thematisiert werden im Faktenblatt etwa die Bedeutung von Pestiziden für die landwirtschaftliche Produktion oder die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit.
Guntern, J.; Baur, B.; Ingold, K.; Stamm, C.; Widmer, I.; Wittmer, I.; Altermatt, F. (2021) Pestizide: Auswirkungen auf Umwelt, Biodiversität und Ökosystemleistungen, 12 p, doi:10.5281/zenodo.4680574, Institutional Repository

Beachtliche Vielfalt der Schweizer Felchen. Ergebnisse aus 150 Jahren Forschung

Die Artenvielfalt der Felchen in den Schweizer Seen ist einzigartig und spielt eine zentrale Rolle in diesen Ökosystemen. Die hier aufgeführten wissenschaftlichen Erkenntnisse verdeutlichen, dass für den Erhalt dieser Artenvielfalt und eine langfristig nachhaltige fischereiliche Nutzung die Mechanismen und Umweltbedingungen berücksichtigt werden müssen, die zur Entstehung dieser Arten beigetragen haben. Der Schutz dieser Artenvielfalt in den verschiedenen Seen trägt dazu bei, das natürliche Ertragspotenzial der Seen als Nahrungsquelle für den Menschen zu bewahren.
Seehausen, O.; Vonlanthen, P.; Selz, O. M. (2025) Beachtliche Vielfalt der Schweizer Felchen. Ergebnisse aus 150 Jahren Forschung, Aqua & Gas, 64-73, Institutional Repository

Die aussergewöhnliche Vielfalt der Felchen der Schweiz - Ergebnisse aus 150 Jahren Forschung

Die Artenvielfalt der Felchen in den grossen Seen der Schweiz ist einzigartig. Sie hat sich in den letzten rund 15 000 Jahren entwickelt und spielt eine zentrale Rolle in diesen Ökosystemen, da Felchen natürlicherweise die bei weitem grösste Fischbiomasse in allen Lebensräumen der grösseren Seen – mit Ausnahme der flachen Uferzonen – darstellen. Diese grosse und diversifizierte Biomasse stellt seit jeher eine lokale und nachhaltige Nahrungsressource für den Menschen dar. Die Erforschung der Felchenartenvielfalt in den letzten zwei Jahrzehnten hat unser Verständnis darüber verbessert, wie diese Vielfalt entstanden ist, wie sie ökologisch und genetisch strukturiert ist, und warum viele Arten in den vergangenen 80 Jahren ausgestorben sind. Die neuen Erkenntnisse zeigen, dass für den Erhalt der verbleibenden Artenvielfalt und einer langfristig nachhaltigen fischereilichen Nutzung der Felchen die Mechanismen und Umweltbedingungen berücksichtigt werden müssen, die zur Entstehung der Artenvielfalt geführt haben. Der Schutz der Artenvielfalt und der damit verbundenen ökologischen Vielfalt der Felchen innerhalb eines Sees trägt dazu bei, das natürliche Ertragspotenzial des Sees als Nahrungsquelle für den Menschen zu erhalten.
Die Untersuchungen haben auch aufgezeigt, dass das bestehende Fischereimanagement teilweise überdacht und neue Ansätze entwickelt werden sollten. Zudem müssen Wissenslücken, beispielsweise im Bereich der Ökologie vieler Felchenarten, geschlossen werden, um auch zukünftig in veränderten Seeökosystemen (z. B. mit Klimawandel und invasiven Neozoen) wissensbasiert handeln zu können. Nur so kann die Artenvielfalt langfristig erhalten und nachhaltig genutzt werden.
Selz, O. M.; Vonlanthen, P.; Kreienbühl, T.; Seehausen, O. (2025) Die aussergewöhnliche Vielfalt der Felchen der Schweiz - Ergebnisse aus 150 Jahren Forschung, 280 p, Institutional Repository

Der automatisierte Blick in den See

Auch Algen haben einen Biorhythmus. Die Verteilung ihrer Masse, aber auch ihre Artenvielfalt ändern sich im Tag-Nacht-Wechsel ebenso wie über die Jahreszeit und die Seetiefe. Eine schwimmende Messplattform der Eawag und der ETH Zürich, unterstützt vom Nationalfonds, beschafft nun erstmals genügend hoch aufgelöste Daten, um dieser Dynamik und den treibenden Kräften dahinter auf die Spur zu kommen.
Pomati, F.; Bryner, A. (2012) Der automatisierte Blick in den See, Eawag News [dtsch. Ausg.], 73, 28-31, Institutional Repository

Artenvielfalt und Zusammensetzung der Fischgemeinschaft im Zürichsee

Um unsere Gewässer zu schützen und zu bewirtschaften, muss ihr Zustand bekannt sein. Im „Projet Lac" wurden von 2010 bis 2014 die Fischartenzusammensetzung verschiedener Alpenrandseen einmalig zwischen August und Oktober standardisiert erhoben. Dieser Bericht fasst die Resultate für den Zürichsee zusammen. Während sechs Tagen wurden im Jahr 2014 im Zürichsee insgesamt 246 standardisierte und reproduzierbare Befischungsaktionen durchgeführt.
Der Zürichsee ist ein Beispiel für einen ursprünglich oligotrophen perialpinen Flachlandsee, der im Verlauf des letzten Jahrhunderts stark beeinträchtigt wurde. Heute leidet der See nach wie vor unter den Auswirkungen der Nährstoffbelastung des letzten Jahrhunderts. Dies trifft insbesondere für den Untersee zu, dessen tiefere Hälfte nicht von Fischen genutzt werden kann. Zudem beeinflusst der Klimawandel mit den damit einhergehenden zunehmenden Wassertemperaturen die Stratifikation und vertikale Durchmischung des Untersees. Dies resultiert in einer schwächeren Winterzirkulation, ein Problem welches sich laut Klimaprognosen in Zukunft noch verschärfen dürfte, was auch für die Fische weitere Folgen haben wird.
Die litorale Habitatvielfalt im Zürichsee ist eher hoch. Im Untersee ist das Litoral allerdings stark anthropogen beeinflusst, nur ein Viertel des Ufers ist naturnah. Das Ufer des Obersees ist etwas besser erhalten, hier kann 53% des Uferbereichs als naturnah bezeichnet werden. Die Verbauungen stehen in beiden Seebecken grösstenteils in Zusammenhang mit Hafenanlagen, Strassen am Seeufer und Siedlungen. Alle vorgefundenen Habitattypen sind mit mindestens einer Fischart positiv assoziiert, was die Wichtigkeit des Mosaiks von natürlichen Habitaten für eine vielfältige Fischgemeinschaft reflektiert.
Vor 1900 wurden im Zürichsee 27 Fischarten dokumentiert. Im Rahmen dieses Projektes wurden im Obersee 18 Fischarten gefangen. Davon sind 17 Arten im Zürichsee heimisch und eine (Kaulbarsch) gilt als standortfremd. Im Untersee wurden 20 Arten gefangen, wovon 16 als im Zürichsee heimisch gelten, der Kaulbarsch, Sonnenbarsch, Karpfen und die Schwarzfeder sind standortfremd. Im Obersee konnten drei Felchenarten nachgewiesen werden, Häglinge/Albeli (Coregonus heglingus), Schweber (C. zuerichensis) und Sandfelchen (C. duplex). Im Untersee hingegen konnten nur Schweber und Sandfelchen gefangen werden.
Anhand dieser Daten konnte zudem ein Einblick in die Bestände von nicht oder wenig befischten Arten, sowie nicht befischten Fischgrössen, erlangt werden. Weiter wurde auch klar, wie sich die Fische im See und über die Habitate verteilen und damit konnten Defizite in der Qualität der Lebensräume, z.B. in der Tiefe des Sees, oder bei den Uferstrukturen, identifiziert werden. Die daraus gewonnenen Resultate können in Zukunft als Vergleich für die Entwicklung der Fischzusammensetzung im Zürichsee herangezogen werden.
Alexander, T. J.; Vonlanthen, P.; Seehausen, O.; Périat, G.; Selz, O. M.; Feulner, P. G. D. (2017) Artenvielfalt und Zusammensetzung der Fischgemeinschaft im Zürichsee, 104 p, Institutional Repository

Nährstoffe, Eutrophierung, Cyanobkterien, Schadstoffe

Anleitung zur Analyse von Sauerstoffzehrung und Netto-Ökosystemproduktion

Publikation Eawag & EPFL

Diese Arbeitsanleitung bietet einen Leitfaden zur Analyse der Sauerstoffzehrung und der Netto-Ökosystemproduktion in Seen. Diese beiden Grössen bilden wichtige Grundlagen zur Bestimmung der See-Gesundheit und ermöglichen, deren zeitliche Entwicklung zu untersuchen.

Modellierung als Instrument für die Bewirtschaftung der Seen in der Schweiz. Beispiel Phosphor (auf Französisch)

Aqua & Gas Artikel mit Beiträgen der Eawag 

Der allgemeine Qualitätszustand der Seen in der Schweiz verbessert sich tendenziell, doch bestehen weiterhin zahlreiche Probleme mit der Sauerstoffversorgung in den Seeböden. Dieses Phänomen, das mit den aktuellen und früheren Phosphorkonzentrationen zusammenhängt, gibt weiterhin Anlass zur Sorge. Die Modellierung, die im Mittelpunkt dieser Studie steht, soll als Orientierung für die Auswahl einfacher, aber geeigneter Ansätze für das Seenmanagement dienen. Zwei Anwendungsbeispiele für die Seen von Schiffenen und Baldegg werden vorgestellt. ARtikl in französischer Sprache. 

Burgunderblutalge im Zürichsee

Aqua & Gas Artikel

Dieser Artikel gibt Hintergrundinformationen zur toxischen Burgunderblutalge (Plankthotrix rubescens). 

Burgunderblutalge im Bodensee - dominierende Bewohnerin oder seltener Gast?

Faktenblatt von Projekt SeeWandel

Dieses Faktenblatt gibt Hintergrundinformationen zur toxischen Burgunderblutalge (Plankthotrix rubescens), ihrem Vorkommen im Bodensee und die zukünftige Entwicklung unter Einfluss des Klimawandels. 

Qualität der Schwebstoffe im Genfer See. Ökotoxikologische und chemische Bewertung (auf Französisch)

Aqua & Gas Artikel

Schwebstoffe spielen in Seen eine zentrale Rolle, da sie verschiedene Schadstoffe transportieren und speichern. Sie stammen aus Einträgen aus dem Einzugsgebiet oder aus internen Prozessen und befinden sich an der Schnittstelle zwischen Wassersäule und Sediment. Ihre potenzielle Ökotoxizität ist ein aussagekräftiger Indikator für den allgemeinen Gesundheitszustand des Sees. Mithilfe der Plattform LéXPLORE haben wir ein Jahr lang monatliche Messungen der ökotoxikologischen und chemischen Qualität der Schwebstoffe im Genfer See durchgeführt. Artikel auf Französisch. 

Weitere Praxispublikationen zu Eutrophierung, Nähr- und Schadstoffen

Weitere Praxispublikationen zu Eutrophierung, Nähr- und Schadstoffen

Qualité des matières en suspension du Léman. Évaluation écotoxicologique et chimique

Les matières en suspension jouent un rôle central dans les lacs en transportant et en stockant divers polluants. Issues des apports du bassin versant ou de processus internes, elles sont à l'interface entre la colonne d’eau et le sédiment. Leur écotoxicité potentielle constitue un indicateur pertinent de l'état de santé global du lac. Grâce à la plateforme LéXPLORE, nous avons réalisé un suivi mensuel de la qualité écotoxicologique et chimique des matières en suspension du Léman pendant une année.
Beauvais, R.; Lafargue, O.; Casado-Martinez, C.; Ferrari, B. J. D.; Dubois, N.; Pasche, N. (2026) Qualité des matières en suspension du Léman. Évaluation écotoxicologique et chimique, Aqua & Gas, 106(3), 38-46, Institutional Repository

Sedimentqualität des Seealpsees: Vorkommen von Mikroplastik und reifenassoziierten Chemikalien, ökotoxiko-logische und biologische Bewertung

Der Gewässerschutzdienst des Kantons Appenzell Innerrhoden beauftragte das Oekotoxzent-rum mit der Messung von Mikroplastik in Sedimentproben, die an zwei verschiedenen Stellen des Seealpsees entnommen wurden und mit der parallelen Durchführung eines ökotoxikologi-schen Tests (Ostrakoden-Test) an diesen Proben. Das Oekotoxzentrum ergänzte die Untersu-chungen an diesen Standorten mit Messungen von reifenassoziierten Chemikalien in den Se-dimentproben und die Untersuchung von in-situ Oligochaeten-Gemeinschaften. Die chemischen Analysen der Sedimente zeigten eine gewisse Verschmutzung durch Mikroplastik und das Vor-handensein einiger reifenassoziierter Chemikalien in signifikanten Konzentrationen. Die Quellen für diese Verschmutzung könnten sowohl der atmosphärische Staub als auch die Freizeitaktivi-täten rund um den See sein. Die Ergebnisse der biologischen und ökotoxikologischen Untersu-chungen deuten darauf hin, dass die Qualität der Sedimente, durch das Vorhandensein von Verunreinigungen und/oder eine Eutrophierung, verändert ist.
Beauvais, R.; Vivien, R.; Casado, C.; Ferrari, B. (2025) Sedimentqualität des Seealpsees: Vorkommen von Mikroplastik und reifenassoziierten Chemikalien, ökotoxiko-logische und biologische Bewertung, 18 p, Institutional Repository

Evaluation de l'état écologique des sédiments des lacs de Morat et Lioson à l'aide de l'examen des peuplements d'oligochètes

Le présent travail s'inscrit dans le cadre du monitoring 2024 de la qualité des lacs de Morat et Lioson de la Direction générale de l'environnement du canton de Vaud (DGE) et porte spécifi-quement sur l'étude des peuplements d'oligochètes. Les oligochètes aquatiques comprennent un grand nombre d'espèces allant de sensibles à résistants aux pollutions et jouent un rôle important dans la minéralisation de la matière organique des sédiments. L'analyse des peuplements d'oli-gochètes d'un lac permet d'évaluer la qualité biologique des sédiments et d'estimer la capacité des sédiments à assimiler et à recycler les substances nutritives. Les oligochètes sont classés en 4 groupes écologiques: le groupe 1 comprend les taxons sensibles aux pollutions chimiques (type toxique et/ou eutrophisation), le groupe 2 les taxons moyennement résistants aux pollutions chimiques (type toxique et/ou eutrophisation), le groupe 3 les taxons indicateurs de dystrophie naturelle (matière organique des sédiments peu assimilable) et le groupe 4 les taxons résistants aux pollutions chimiques (type toxique et/ou eutrophisation). Les prélèvements d’oligochètes ont été effectués au niveau de deux transects dans le lac de Morat (profondeurs faible, moyenne et maximale) et d’un transect dans le lac Lioson (profondeurs moyenne et maximale). Les résultats des oligochètes ont montré au niveau de tous les sites (deux lacs) une potentialité moyenne à forte des sédiments à recycler et assimiler la matière organique. Tous les sites du lac de Morat contenaient une absence ou de très faibles pourcentages de taxons sensibles aux pollutions et des pourcentages assez élevés à élevés de taxons résistants aux pollutions. Les pourcentages de taxons résistants sont de plus probablement nettement sous-estimés par l’analyse morpholo-gie. Une pollution des sédiments est suspectée au niveau de chaque site de ce lac. Dans le lac Lioson, les peuplements d’oligochètes indiquaient une très bonne qualité biologique des sédi-ments à la profondeur moyenne et une mauvaise qualité biologique des sédiments à la zone profonde. La zone profonde de ce lac contenait 96% de Tubificinae avec soies capillaires non identifiables à l'état immature qui pourraient appartenir aux groupes 3 ou 4. Le fait qu'aucun indi-vidu (à l'état mature) du groupe 4 n'a été identifié à cette profondeur suggère que les taxons du groupe 3 prédominent nettement, ce qui indiquerait une dystrophie naturelle. Le séquençage prévu des spécimens de ces lacs permettra, pour le lac de Morat, de préciser les pourcentages de taxons résistants aux pollutions, et donc son degré de contamination, et pour le lac Lioson, de confirmer ou d’infirmer que la zone profonde pourrait contenir de la matière organique peu assi-milable, favorisant le développement d'espèces adaptées à ces conditions.
Vivien, R.; Ferrari, B. (2024) Evaluation de l'état écologique des sédiments des lacs de Morat et Lioson à l'aide de l'examen des peuplements d'oligochètes, 13 p, Institutional Repository

Übermässige Stickstoff- und Phosphoreinträge schädigen Biodiversität, Wald und Gewässer

In der Schweiz gelangt nach wie vor zu viel Stickstoff und Phosphor in die Umwelt. Kritische Belastungsgrenzen für Stickstoffeinträge in die Umwelt sind vielerorts deutlich überschritten. Vor allem die Stickstoff- und Phosphorüberschüsse der Landwirtschaft und die Stickstoffemissionen des Verkehrs belasten die Umwelt und beeinträchtigen die Biodiversität, die Luft, die Gewässer- und Trinkwasserqualität sowie die Waldfunktionen stark. Zudem verstärken sie den Klimawandel und beeinträchtigen die menschliche Gesundheit. Ursachen wie auch Auswirkungen der übermässigen Einträge sind wissenschaftlich seit Jahrzehnten gut dokumentiert. Allerdings ist kaum eines der diesbezüglichen vom Bundesrat verabschiedeten Reduktionsziele erreicht. Sollen die negativen Effekte auf die Biodiversität und Ökosystemleistungen verringert werden, sind die Ursachen für die übermässigen Einträge dringend anzugehen. Dieses Faktenblatt zeigt hierzu Handlungsansätze auf.
Guntern, J.; Eichler, A.; Hagedorn, F.; Pellissier, L.; Schwikowski, M.; Seehausen, O.; Stamm, C.; van der Heijden, M.; Waldner, P.; Widmer, I.; Altermatt, F. (2020) Übermässige Stickstoff- und Phosphoreinträge schädigen Biodiversität, Wald und Gewässer, 8 p, doi:10.5281/zenodo.4269631, Institutional Repository

Micropolluants organiques dans les poissons du Leman organic micropollutants in Lake Geneva fish

Cette campagne de mesures s'est intéressée à la contamination par le mercure et par une gamme étendue de composés organiques, notamment les polychlorbiphényles (PCB), les polybromodiphényl-éthers (PDBE), l'hexabromocyclododécane (HBCDD), les chloroalcanes (C10-C13), le perfluorooctane sulfonate (PDFOS), et divers retadateurs de flamme chez des gardons (N= 27) et des lotes (N=18) collectés en juin 2018 dans plusieurs secteurs du lac. La méthodologie s'est inspirée du cadre d'élaboration de la surveillance de l'état chimique dans le biote dans les Etats membres de l'Union Européenne. Les résultats ont été interprétés par rapport au risque pour la faune piscivore. [...]

A sampling campaign was carried out in June 2018 thoughout the lake, targeting roaches (N= 27) and burbots (N=18). Mercury, and a range of organic chemicals including polychlorobiphenyls (PCBs), polybrominated phenyl-ethers (PBDEs), hecabromocyclododécane (HBCDD), chlorinated alkanes (C10-C13), perfluoro-octane sulfonate (PFOS) and various flame etardants were analyzed in whole fish. Overall, the approach was derived from the methodological framework elaborated in the European Union for monitoring the chemical contamination of biota. Results were interpreted in terms of risk for piscivorous species. [...]
Babut, M.; Cattaneo, F.; Raymond, J.-C.; Ferrari, B.; Venisseau, A.; Veyrand, B.; Marchand, P. (2019) Micropolluants organiques dans les poissons du Leman organic micropollutants in Lake Geneva fish, In: Programme quinquennal 2016-2020. Campagne 2018, 184-216, Institutional Repository

Brienzersee: ein Ökosystem unter der Lupe. Resultate des Forschungsprojekts zum Rückgang des Planktons und der Felchenerträge

1999 fingen die Berufsfischer im Brienzersee plötzlich und unerwartet kaum noch Felchen. Der jährliche Ertrag brach auf weniger als 2 Tonnen ein, nachdem in den späten 1970er-Jahren noch 40 Tonnen gefangen wurden. Gleichzeitig stellten die Fachleute des Gewässerschutzamtes fest, dass auch die Wasserflöhe (Daphnien) verschwunden waren, von welchen sich die Felchen hauptsächlich ernähren. Zwar gab es verschiedene Vermutungen über mögliche Hintergründe, jedoch kaum überzeugende Beweise. Da keine "Zeugen" zu vernehmen waren und der Brienzersee sowieso die "Aussage verweigert", entschied sich der Kanton Bern für einen wissenschaftlichen "Indizienprozess" – ein nachträgliches Erforschen des "Tathergangs" in diesem einzigartigen Ökosystem.
Im Auftrag des Kantons haben Fachleute verschiedener Institute im See und in seinem Einzugsgebiet während über zwei Jahren tausende von Daten erhoben, ausgewertet und zu einem in sich konsistenten Bild zusammengefügt. Diese aufwändigen Untersuchungen haben Resultate geliefert, mit denen sich die Vorgänge von 1999 im Brienzersee überzeugend rekonstruieren lassen. Wie immer in der Naturwissenschaft, weisen Erhebungen in der Umwelt natürliche Schwankungen auf: So haben wir zum Beispiel 2003 völlig ungeplant den Jahrtausendsommer und 2005 ein gewaltiges Hochwasser erfasst. Viele Zahlen dieser Broschüre weisen deshalb übliche Ungenauigkeiten von gegen 20 Prozent auf – das ist unvermeidlich und liegt in der Natur der Sache.
Bei allen Grenzen, welche die Natur der Wissenschaft setzt – die entscheidenden Ergebnisse der Studie sind hieb- und stichfest. So wissen wir, dass sich der Brienzersee heute natürlicherweise in einem äusserst nährstoffarmen Zustand befindet, dessen geringe Algen- und damit Zooplankton-Produktion auch künftig keine grösseren Fischfangerträge erlaubt. Diese waren in den 1970er-Jahren nur deshalb so hoch, weil das Abwasser damals weitgehend ungeklärt in den See gelangte. Nachgewiesen ist jetzt auch, dass der See vor dem Bau der Stauseen im Sommer deutlich trüber und im Winter etwas klarer war. Ohne die Wasserkraftnutzung wären bei gleicher Nährstoffversorgung weder ein vermehrtes Algenwachstum noch ein höherer Fischertrag zu erwarten.
Jordi, B.; Wüest, A.; Bürgi, H.; Müller, R.; Jakob, A.; Huggenberger, P. (2006) Brienzersee: ein Ökosystem unter der Lupe. Resultate des Forschungsprojekts zum Rückgang des Planktons und der Felchenerträge, 24 p, Institutional Repository

Wissenschaftliche Publikationen der Eawag

Vertiefte Information, wissenschaftliche Belege, aktuelle Forschungsergebnisse. Ausgewählte Publikationen der Eawag zu zentralen Themen des Seen-Managements in englischer Sprache. Auf unserer Bibliotheksplattform DORA  haben Sie Zugriff auf den gesamten Publikationskatalog der Eawag.

Wissenschaftliche Publikationen (nach Themen)

Klimawandel

Klimawandel

Seasons and seasonality in lakes: a synthesis amid global change

Seasonality in environmental conditions plays a fundamental role in shaping lake ecosystems. However, patterns of seasonality vary worldwide, and these patterns are shifting over time amid global change. Thus, it is increasingly important to evaluate how seasons and seasonality are represented in lake ecosystem research. Here, we used a literature review and global data analysis to synthesize approaches for conceptualizing seasons and seasonality in lakes. We found that a wide range of criteria are used to delineate discrete seasons in published literature, including fixed dates (e.g., months, solstice/equinox), environmental thresholds (e.g., temperature and precipitation cutoffs), and lake-specific indicators (e.g., ice cover, plankton phenology). Analyzing data from lakes worldwide, we found that using different criteria to define the same season resulted in divergent interpretations of ecosystem states. Based on our synthesis, we offer recommendations for how to incorporate seasonality into lake research and communications amid global change.
Lewis, A. S. L.; Richardson, D. C.; Howard, D. W.; Carey, C. C.; Kraemer, B. M.; Amitai, Y.; Bansal, S.; de Eyto, E.; Grossart, H.‐P.; Hoffman, K. K.; Hovel, R. A.; Knoll, L.; Oleksy, I. A.; Santoso, A. B.; Schmid, M.; Schwefel, R.; Straile, D.; Sun, X.; Weyhenmeyer, G. A.; Woelmer, W. M.; Wollrab, S.; Znachor, P. (2026) Seasons and seasonality in lakes: a synthesis amid global change, Limnology and Oceanography Letters, 11(2), e70116 (20 pp.), doi:10.1002/lol2.70116, Institutional Repository

Zooplankton feeding behaviour and survival to toxic and non-toxic cyanobacteria during the seasonal bloom progression of a eutrophic lake

Harmful cyanobacterial blooms pose increasing threats to aquatic ecosystems and human health; yet, the role of zooplankton grazing in regulating blooms remains understudied. We investigated the seasonal feeding behaviour and fitness consequences of feeding preferences in natural zooplankton communities for toxic (microcystin-producing) versus non-toxic cyanobacteria across temperature gradients in eutrophic Lake Greifen, Switzerland. We conducted monthly experiments from April to October 2023 to test the grazing behaviour of four zooplankton groups (daphnids, calanoid copepods, cyclopoid copepods, and microzooplankton) exposed to mixed diets of green algae and either toxic or non-toxic Microcystis strains at 15 °C and 25 °C.
Contrary to expectations of cyanobacteria avoidance, zooplankton exhibited predominantly non-selective grazing throughout the seasonal succession, consuming both toxic and non-toxic cyanobacteria at similar rates, regardless of temperature. Notably, during the peaks of phytoplankton abundance (April and September), mesozooplankton demonstrated a selective preference for cyanobacteria over green algae, particularly non-toxic strains. Temperature effects were subtle but revealed metabolic constraints: elevated temperatures occasionally triggered selective consumption of cyanobacteria in copepods, while fitness costs (survival) from exposure to toxic species were mostly restricted to transitional bloom periods and high-temperature conditions.
These findings suggest that toxic cyanobacteria may not always evade grazing pressure through secondary metabolite deterrent effects. Our results suggest that zooplankton communities can adapt and graze on cyanobacteria regardless of toxicity under the tested conditions, even during bloom conditions. These observations highlight the potential for zooplankton to interact with cyanobacterial populations, which may have implications for bloom prediction and management strategies, particularly under climate warming scenarios.
Ntetsika, P.; Stauffer, S.; Eyring, S.; Reyes, M.; Wang, X.; Janssen, E. M. L.; Pomati, F. (2026) Zooplankton feeding behaviour and survival to toxic and non-toxic cyanobacteria during the seasonal bloom progression of a eutrophic lake, Harmful Algae, 154, 103045 (13 pp.), doi:10.1016/j.hal.2025.103045, Institutional Repository

Tracking extensive portfolio of cyanotoxins in five-year lake survey and identifying indicator metabolites of cyanobacterial taxa

Cyanobacterial blooms require monitoring, as they pose a threat to ecosystems and human health, especially by the release of toxins. Along with widely reported microcystins, cyanobacteria coproduce other bioactive metabolites; however, information about their dynamics in surface waters is sparse. We investigated dynamics across full bloom successions throughout a five-year lake monitoring campaign (Greifensee, Switzerland) spanning 150 sampling dates. We conducted extensive suspect screening of cyanobacterial metabolites using the database CyanoMetDB. Across all 850 samples, 35 metabolites regularly co-occurred. Microcystins were present in 70% of samples, with [d-Asp3,(E)-Dhb7]MC-RR reaching concentrations of 70 ng/L. Anabaenopeptins, meanwhile, were detected in 95% of all samples with concentrations of Oscillamide Y up to 100-fold higher than microcystins. Based on LC-MS response and frequency, we identified indicator metabolites exclusively produced by one of three cyanobacteria isolated from the lake, these being [d-Asp3,(E)-Dhb7]MC-RR from Planktothrix sp. G2020, Microginin 761B from Microcystis sp. G2011, and Ferintoic acid B from Microcystis sp. G2020. These indicators showed distinct temporal trends and peaking seasons that reflect the variance in either the abundance of the producing cyanobacteria or their toxin production dynamics. Our approach demonstrates that selecting high LC-MS response and frequent and species-specific indicator metabolites can be advantageous for cyanobacterial monitoring.
Wang, X.; Wullschleger, S.; Jones, M.; Reyes, M.; Bossart, R.; Pomati, F.; Janssen, E. M. -L. (2024) Tracking extensive portfolio of cyanotoxins in five-year lake survey and identifying indicator metabolites of cyanobacterial taxa, Environmental Science and Technology, 58(37), 16560-16569, doi:10.1021/acs.est.4c04813, Institutional Repository

A framework for ensemble modelling of climate change impacts on lakes worldwide: the ISIMIP Lake Sector

Empirical evidence demonstrates that lakes and reservoirs are warming across the globe. Consequently, there is an increased need to project future changes in lake thermal structure and resulting changes in lake biogeochemistry in order to plan for the likely impacts. Previous studies of the impacts of climate change on lakes have often relied on a single model forced with limited scenario-driven projections of future climate for a relatively small number of lakes. As a result, our understanding of the effects of climate change on lakes is fragmentary, based on scattered studies using different data sources and modelling protocols, and mainly focused on individual lakes or lake regions. This has precluded identification of the main impacts of climate change on lakes at global and regional scales and has likely contributed to the lack of lake water quality considerations in policy-relevant documents, such as the Assessment Reports of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). Here, we describe a simulation protocol developed by the Lake Sector of the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISIMIP) for simulating climate change impacts on lakes using an ensemble of lake models and climate change scenarios for ISIMIP phases 2 and 3. The protocol prescribes lake simulations driven by climate forcing from gridded observations and different Earth system models under various representative greenhouse gas concentration pathways (RCPs), all consistently bias-corrected on a 0.5∘ × 0.5∘ global grid. In ISIMIP phase 2, 11 lake models were forced with these data to project the thermal structure of 62 well-studied lakes where data were available for calibration under historical conditions, and using uncalibrated models for 17 500 lakes defined for all global grid cells containing lakes. In ISIMIP phase 3, this approach was expanded to consider more lakes, more models, and more processes. The ISIMIP Lake Sector is the largest international effort to project future water temperature, thermal structure, and ice phenology of lakes at local and global scales and paves the way for future simulations of the impacts of climate change on water quality and biogeochemistry in lakes.
Golub, M.; Thiery, W.; Marcé, R.; Pierson, D.; Vanderkelen, I.; Mercado-Bettin, D.; Woolway, R. I.; Grant, L.; Jennings, E.; Kraemer, B. M.; Bouffard, D.; Raaman Vinnaa, L.; Schmid, M.; Zdorovennova, G. (2022) A framework for ensemble modelling of climate change impacts on lakes worldwide: the ISIMIP Lake Sector, Geoscientific Model Development, 15(11), 4597-4623, doi:10.5194/gmd-15-4597-2022, Institutional Repository

Climate change creates nutritional phenological mismatches

Climate change is creating phenological mismatches between consumers and their resources. However, while the importance of nutritional quality in ecological interactions is widely appreciated, most studies of phenological mismatch focus on energy content alone. We argue that mismatches in terms of phenology and nutrition will increase with climate change.
Twining, C. W.; Shipley, J. R.; Matthews, B. (2022) Climate change creates nutritional phenological mismatches, Trends in Ecology and Evolution, 37(9), 736-739, doi:10.1016/j.tree.2022.06.009, Institutional Repository

Widespread deoxygenation of temperate lakes

The concentration of dissolved oxygen in aquatic systems helps to regulate biodiversity, nutrient biogeochemistry, greenhouse gas emissions, and the quality of drinking water. The long-term declines in dissolved oxygen concentrations in coastal and ocean waters have been linked to climate warming and human activity, but little is known about the changes in dissolved oxygen concentrations in lakes. Although the solubility of dissolved oxygen decreases with increasing water temperatures, long-term lake trajectories are difficult to predict. Oxygen losses in warming lakes may be amplified by enhanced decomposition and stronger thermal stratification or oxygen may increase as a result of enhanced primary production. Here we analyse a combined total of 45,148 dissolved oxygen and temperature profiles and calculate trends for 393 temperate lakes that span 1941 to 2017. We find that a decline in dissolved oxygen is widespread in surface and deep-water habitats. The decline in surface waters is primarily associated with reduced solubility under warmer water temperatures, although dissolved oxygen in surface waters increased in a subset of highly productive warming lakes, probably owing to increasing production of phytoplankton. By contrast, the decline in deep waters is associated with stronger thermal stratification and loss of water clarity, but not with changes in gas solubility. Our results suggest that climate change and declining water clarity have altered the physical and chemical environment of lakes. Declines in dissolved oxygen in freshwater are 2.75 to 9.3 times greater than observed in the world’s oceans and could threaten essential lake ecosystem services.
Jane, S. F.; Hansen, G. J. A.; Kraemer, B. M.; Leavitt, P. R.; Mincer, J. L.; North, R. L.; Pilla, R. M.; Stetler, J. T.; Williamson, C. E.; Woolway, R. I.; Arvola, L.; Chandra, S.; DeGasperi, C. L.; Diemer, L.; Dunalska, J.; Erina, O.; Flaim, G.; Grossart, H.-P.; Hambright, K. D.; Hein, C.; Hejzlar, J.; Janus, L. L.; Jenny, J.-P.; Jones, J. R.; Knoll, L. B.; Leoni, B.; Mackay, E.; Matsuzaki, S.-I. S.; McBride, C.; Müller-Navarra, D. C.; Paterson, A. M.; Pierson, D.; Rogora, M.; Rusak, J. A.; Sadro, S.; Saulnier-Talbot, E.; Schmid, M.; Sommaruga, R.; Thiery, W.; Verburg, P.; Weathers, K. C.; Weyhenmeyer, G. A.; Yokota, K.; Rose, K. C. (2021) Widespread deoxygenation of temperate lakes, Nature, 594(7861), 66-70, doi:10.1038/s41586-021-03550-y, Institutional Repository

Climate change drives widespread shifts in lake thermal habitat

Lake surfaces are warming worldwide, raising concerns about lake organism responses to thermal habitat changes. Species may cope with temperature increases by shifting their seasonality or their depth to track suitable thermal habitats, but these responses may be constrained by ecological interactions, life histories or limiting resources. Here we use 32 million temperature measurements from 139 lakes to quantify thermal habitat change (percentage of non-overlap) and assess how this change is exacerbated by potential habitat constraints. Long-term temperature change resulted in an average 6.2% non-overlap between thermal habitats in baseline (1978-1995) and recent (1996-2013) time periods, with non-overlap increasing to 19.4% on average when habitats were restricted by season and depth. Tropical lakes exhibited substantially higher thermal non-overlap compared with lakes at other latitudes. Lakes with high thermal habitat change coincided with those having numerous endemic species, suggesting that conservation actions should consider thermal habitat change to preserve lake biodiversity.
Kraemer, B. M.; Pilla, R. M.; Woolway, R. I.; Anneville, O.; Ban, S.; Colom-Montero, W.; Devlin, S. P.; Dokulil, M. T.; Gaiser, E. E.; Hambright, K. D.; Hessen, D. O.; Higgins, S. N.; Jöhnk, K. D.; Keller, W.; Knoll, L. B.; Leavitt, P. R.; Lepori, F.; Luger, M. S.; Maberly, S. C.; Müller-Navarra, D. C.; Paterson, A. M.; Pierson, D. C.; Richardson, D. C.; Rogora, M.; Rusak, J. A.; Sadro, S.; Salmaso, N.; Schmid, M.; Silow, E. A.; Sommaruga, R.; Stelzer, J. A. A.; Straile, D.; Thiery, W.; Timofeyev, M. A.; Verburg, P.; Weyhenmeyer, G. A.; Adrian, R. (2021) Climate change drives widespread shifts in lake thermal habitat, Nature Climate Change, 11, 521-529, doi:10.1038/s41558-021-01060-3, Institutional Repository

The vulnerability of lakes to climate change along an altitudinal gradient

Studies of future 21st century climate warming in lakes along altitudinal gradients have been partially obscured by local atmospheric phenomena unresolved in climate models. Here we forced the physical lake model Simstrat with locally downscaled climate models under three future scenarios to investigate the impact on 29 Swiss lakes, varying in size along an altitudinal gradient. Results from the worst-case scenario project substantial change at the end of the century in duration of ice-cover at mid to high altitude (−2 to −107 days), stratification duration (winter −17 to −84 days, summer −2 to 73 days), while lower and especially mid altitude (present day mean annual air temperature from 9 °C to 3 °C) dimictic lakes risk shift to monomictic regimes (seven out of the eight lakes). Analysis further indicates that for many lakes shifts in mixing regime can be avoided by adhering to the most stringent scenario.
Råman Vinnå, L.; Medhaug, I.; Schmid, M.; Bouffard, D. (2021) The vulnerability of lakes to climate change along an altitudinal gradient, Communications Earth & Environment, 2, 35 (10 pp.), doi:10.1038/s43247-021-00106-w, Institutional Repository

Using lakes and rivers for extraction and disposal of heat: estimate of regional potentials

There is increasing interest in using waterbodies as renewable energy sources to heat and cool buildings and infrastructure. Here, we estimate the potentials for heat extraction and disposal for the main lakes and rivers of Switzerland based on acceptable temperature changes in the waterbodies, and compare them to regional demands. In most cases, the potentials considerably exceed the demand, and minor impacts on the thermal regime of the waterbodies are expected. There are, however, critical situations: rivers crossing densely-populated areas, where demand often exceeds the potential, and heat disposal in summer into lowland rivers and shallow lakes, where temperatures may exceed ecological criteria. To assess the impacts of a realistic thermal use, we model the temperature effects in two lakes: Upper Lake Constance, a large lake with relatively low population density, and Lower Lake Zurich, a smaller lake with high regional demand. The estimated mean temperature alterations are −0.05 to +0.02 °C for Lake Constance, and −0.60 to +0.22 °C for Lake Zurich. Based on the model results, we discuss the effects of operating parameters on the efficiency and impacts of thermal use. Our analysis demonstrates that waterbodies provide real alternatives for heat/cold production in many regions of the world.
Gaudard, A.; Wüest, A.; Schmid, M. (2019) Using lakes and rivers for extraction and disposal of heat: estimate of regional potentials, Renewable Energy, 134, 330-342, doi:10.1016/j.renene.2018.10.095, Institutional Repository

Toward an open access to high-frequency lake modeling and statistics data for scientists and practitioners - the case of Swiss lakes using Simstrat v2.1

One-dimensional hydrodynamic models are nowadays widely recognized as key tools for lake studies. They offer the possibility to analyze processes at high frequency, here referring to hourly timescales, to investigate scenarios and test hypotheses. Yet, simulation outputs are mainly used by the modellers themselves and often not easily reachable for the outside community. We have developed an open-access web-based platform for visualization and promotion of easy access to lake model output data updated in near-real time (http://simstrat.eawag.ch, last access: 29 August 2019). This platform was developed for 54 lakes in Switzerland with potential for adaptation to other regions or at global scale using appropriate forcing input data. The benefit of this data platform is practically illustrated with two examples. First, we show that the output data allows for assessing the long-term effects of past climate change on the thermal structure of a lake. The study confirms the need to not only evaluate changes in all atmospheric forcing but also changes in the watershed or throughflow heat energy and changes in light penetration to assess the lake thermal structure. Then, we show how the data platform can be used to study and compare the role of episodic strong wind events for different lakes on a regional scale and especially how their thermal structure is temporarily destabilized. With this open-access data platform, we demonstrate a new path forward for scientists and practitioners promoting a cross exchange of expertise through openly sharing in situ and model data.
Gaudard, A.; Råman Vinnå, L.; Bärenbold, F.; Schmid, M.; Bouffard, D. (2019) Toward an open access to high-frequency lake modeling and statistics data for scientists and practitioners - the case of Swiss lakes using Simstrat v2.1, Geoscientific Model Development, 12(9), 3955-3974, doi:10.5194/gmd-12-3955-2019, Institutional Repository

Lake surface temperatures in a changing climate: a global sensitivity analysis

We estimate the effects of climatic changes, as predicted by six climate models, on lake surface temperatures on a global scale, using the lake surface equilibrium temperature as a proxy. We evaluate interactions between different forcing variables, the sensitivity of lake surface temperatures to these variables, as well as differences between climate zones. Lake surface equilibrium temperatures are predicted to increase by 70 to 85 % of the increase in air temperatures. On average, air temperature is the main driver for changes in lake surface temperatures, and its effect is reduced by ~10 % by changes in other meteorological variables. However, the contribution of these other variables to the variance is ~40 % of that of air temperature, and their effects can be important at specific locations. The warming increases the importance of longwave radiation and evaporation for the lake surface heat balance compared to shortwave radiation and convective heat fluxes. We discuss the consequences of our findings for the design and evaluation of different types of studies on climate change effects on lakes.
Schmid, M.; Hunziker, S.; Wüest, A. (2014) Lake surface temperatures in a changing climate: a global sensitivity analysis, Climatic Change, 124(1-2), 301-315, doi:10.1007/s10584-014-1087-2, Institutional Repository

Invasive Arten

Invasive Arten

Population genetic insights into establishment, adaptation, and dispersal of the invasive quagga mussel across perialpine lakes

Human activities have facilitated the invasion of freshwater ecosystems by various organisms. Especially, invasive bivalves such as the quagga mussels, Dreissena bugensis, have the potential to alter ecosystem function as they heavily affect the food web. Quagga mussels occur in high abundance, have a high filtration rate, quickly spread within and between waterbodies via pelagic larvae, and colonize various substrates. They have invaded various waterbodies across the Northern Hemisphere. In Central Europe, they have invaded multiple large and deep perialpine lakes with first recordings in Lake Geneva in 2015 and 2016 in Lake Constance. In the deep perialpine lakes, quagga mussels quickly colonized the littoral zone but are also abundant deeper (>80 m), where they are often thinner and brighter shelled. We analysed 675 quagga mussels using ddRAD sequencing to gain in-depth insights into the genetic population structure of quagga mussels across Central European lakes and across various sites and depth habitats in Lake Constance. We revealed substantial genetic differentiation amongst quagga mussel populations from three unconnected lakes, and all populations showed high genetic diversity and effective population size. In Lake Constance, we detected no genetic differentiation amongst quagga mussels sampled across different sites and depth habitats. We also did not identify any convincing candidate loci evidential for adaptation along a depth gradient and a transplant experiment showed no indications of local adaptation to living in the deep based on investigating growth and survival. Hence, the shallow-water and the deep-water morphotypes seem to be a result of phenotypic plasticity rather than local adaptation to depth. In conclusion, our ddRAD approach revealed insight into the establishment of genetically distinct quagga mussel populations in three perialpine lakes and suggests that phenotypic plasticity and life history traits (broadcast spawner with high fecundity and dispersing pelagic larvae) facilitate the fast spread and colonization of various depth habitats by the quagga mussel.
Haltiner, L.; Spaak, P.; Dennis, S. R.; Feulner, P. G. D. (2024) Population genetic insights into establishment, adaptation, and dispersal of the invasive quagga mussel across perialpine lakes, Evolutionary Applications, 17(1), e13620 (16 pp.), doi:10.1111/eva.13620, Institutional Repository

An abundant future for quagga mussels in deep European lakes

Quagga mussels have expanded their range across the northern hemisphere in recent decades owing to their dispersal abilities, prolific reproduction rates, and broad ecological tolerances. Their remarkable capacity to filter particulates from the water column has had profound effects on inland aquatic ecosystems. In the North American Great Lakes, quagga mussel populations have increased inexorably since the late 1980's, but it remains unclear whether quagga mussels will follow a similar trajectory in Europe where they have appeared more recently. Here we apply knowledge from a long-term quagga population monitoring effort in the North American lakes to predict future quagga populations in deep European lakes, where quaggas are quickly becoming a conspicuous part of the underwater landscape. We predict that quagga mussel biomass in Lakes Biel, Constance, and Geneva may increase by a factor of 9-20 by 2045. Like in North America, this increase may be characterized by a shift to larger individuals and deeper depths as the population matures. If realized, this rapid expansion of quagga mussels would likely drive the largest aquatic ecosystem change in deep European lakes since the eutrophication period of the mid-20th century.
Kraemer, B. M.; Boudet, S.; Burlakova, L. E.; Haltiner, L.; Ibelings, B. W.; Karatayev, A. Y.; Karatayev, V. A.; Rossbacher, S.; Stöckli, R.; Straile, D.; Spaak, P. (2023) An abundant future for quagga mussels in deep European lakes, Environmental Research Letters, 18(12), 124008 (11 pp.), doi:10.1088/1748-9326/ad059f, Institutional Repository

The distribution and spread of quagga mussels in perialpine lakes north of the Alps

The dreissenids, quagga mussel Dreissena bugensis and zebra mussel D. polymorpha, are invasive freshwater mussels in Europe and North America. These species strongly impact aquatic ecosystems, such as the food web through their high abundance and filtration rate. They spread quickly within and between waterbodies, and have the ability to colonize various substrates and depths. The zebra mussel invaded and established in Swiss lakes in the 1960s, whereas the quagga mussel was not detected until 2014. We collected all available data from cantonal as well as local authorities and other institutions to describe the colonization pattern of quagga mussels in perialpine lakes north of the Alps. We also collected data regarding the distribution of larval stages of the mussels, the so-called veliger larvae. We observed that in lakes colonized by the quagga mussel, veligers are present the whole year round, whereas they are absent in winter in lakes with only zebra mussels. Additionally, we present detailed information about the invasion and colonization pattern of quagga mussels in Lake Constance. Quagga mussels colonized the lakeshore within a few years (~ 2016-2018), outcompeted zebra mussels, and have reached densities > 5000 ind. m-2 in the littoral zone, even at 80 m densities above 1000 ind. m-2 were found at some locations. At the end of the article, we discussed possibilities on how the spread of quagga mussels within and among northern perialpine lakes should be monitored and prevented in the future.
Haltiner, L.; Zhang, H.; Anneville, O.; De Ventura, L.; DeWeber, J. T.; Hesselschwerdt, J.; Koss, M.; Rasconi, S.; Rothhaupt, K.-O.; Schick, R.; Schmidt, B.; Spaak, P.; Teiber-Siessegger, P.; Wessels, M.; Zeh, M.; Dennis, S. R. (2022) The distribution and spread of quagga mussels in perialpine lakes north of the Alps, Aquatic Invasions, 17(2), 153-173, doi:10.3391/ai.2022.17.2.02, Institutional Repository

Threespine stickleback in Lake Constance: the ecology and genomic substrate of a recent invasion

Invasive species can be powerful models for studying contemporary evolution in natural environments. As invading organisms often encounter new habitats during colonization, they will experience novel selection pressures. Threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus complex) have recently colonized large parts of Switzerland and are invasive in Lake Constance. Introduced to several watersheds roughly 150 years ago, they spread across the Swiss Plateau (400–800 m a.s.l.), bringing three divergent hitherto allopatric lineages into secondary contact. As stickleback have colonized a variety of different habitat types during this recent range expansion, the Swiss system is a useful model for studying contemporary evolution with and without secondary contact. For example, in the Lake Constance region there has been rapid phenotypic and genetic divergence between a lake population and some stream populations. There is considerable phenotypic variation within the lake population, with individuals foraging in and occupying littoral, offshore pelagic, and profundal waters, the latter of which is a very unusual habitat for stickleback. Furthermore, adults from the lake population can reach up to three times the size of adults from the surrounding stream populations, and are large by comparison to populations globally. Here, we review the historical origins of the threespine stickleback in Switzerland, and the ecomorphological variation and genomic basis of its invasion in Lake Constance. We also outline the potential ecological impacts of this invasion, and highlight the interest for contemporary evolution studies.
Hudson, C. M.; Lucek, K.; Marques, D. A.; Alexander, T. J.; Moosmann, M.; Spaak, P.; Seehausen, O.; Matthews, B. (2021) Threespine stickleback in Lake Constance: the ecology and genomic substrate of a recent invasion, Frontiers in Ecology and Evolution, 8, 611672 (22 pp.), doi:10.3389/fevo.2020.611672, Institutional Repository

Simple, sensitive and species-specific assays for detecting quagga and zebra mussels (Dreissena rostriformis bugensis and D. polymorpha) using environmental DNA

Early detection is paramount for attempts to remove invasive non-native species (INNS). Traditional methods rely on physical sampling and morphological identification, which can be problematic when species are in low densities and/or are cryptic. The use of environmental DNA (eDNA) as a monitoring tool in freshwater systems is becoming increasingly acceptable and widely used for the detection of single species. Here we demonstrate the development and application of standard PCR primers for the detection of two freshwater invasive species which are high priority for monitoring in the UK and elsewhere: the Dreissenid mussels; Dreissena rostriformis bugensis (Andrusov, 1987) and D. polymorpha (Pallas, 1771). We carried out a rigorous validation process for testing the new primers, including DNA detection and degradation experiments in mesocosms, and a field comparison with traditional monitoring protocols. eDNA from single individuals of both mussel species could be detected within four hours of the start of the mesocosm experiment. In field trials, the two mussel species were detected at all sites where the species are known to be present, and eDNA consistently outperformed traditional kick-net sampling for species detection. These results demonstrate the applicability of standard PCR for eDNA detection of freshwater invasive species.
Blackman, R. C.; Benucci, M.; Donnelly, R. C.; Hänfling, B.; Harper, L. R.; Sellers, G. S.; Lawson Handley, L. (2020) Simple, sensitive and species-specific assays for detecting quagga and zebra mussels (Dreissena rostriformis bugensis and D. polymorpha) using environmental DNA, Management of Biological Invasions, 11(2), 218-236, doi:10.3391/mbi.2020.11.2.04, Institutional Repository

Identifying target factors for interventions to increase boat cleaning in order to prevent spread of invasive species

Overland transport of recreational boats is among the most important distribution vectors for aquatic invasive zebra and quagga mussels between inland waters. Simple measures such as instructing boat owners how to prepare their boat for transport so that the boat does not carry invasive species are considered to be important prevention measures. Nevertheless, the net effects of such measures are poorly understood and the boat cleaning behavior of boat owners has never been studied in detail before the implementation of such preventive measures. Using a "self-report" questionnaire, we investigated the boat cleaning behavior of boat owners in Switzerland where almost no preventive measures have been taken yet. We found that the self-reported boat cleaning rates are high, with 92% of boaters cleaning their boat upon finding mussels attached to their boat and 84% of them cleaning their boat before a transport. Nevertheless, only half of the boat owners report using high pressure washing to clean their boat before overland transport and many use ineffective cleaning methods.
We show the importance of informing boat owners on the appropriate methods to remove invasive species from their boat and suggest that high pressure washing facilities should be made available at all potentially infested water bodies. Furthermore, our analysis shows that the boat cleaning behavior could be significantly improved by changing how boat owners value the perceived costs and benefits of cleaning, as well as by increasing their awareness of the potential negative impacts on aquatic ecosystems caused by non-native species. With regard to a possible spread of zebra mussels to uninfested alpine lakes and the imminent spread of quagga mussels in Switzerland, we conclude that the Swiss boating community would be open to accepting implementation of prevention measures.
De Ventura, L.; Weissert, N.; Tobias, R.; Kopp, K.; Jokela, J. (2017) Identifying target factors for interventions to increase boat cleaning in order to prevent spread of invasive species, Management of Biological Invasions, 8(1), 71-84, doi:10.3391/mbi.2017.8.1.07, Institutional Repository

Overland transport of recreational boats as a spreading vector of zebra mussel Dreissena polymorpha

In aquatic ecosystems invasive species are among the most important threats to biodiversity worldwide. Understanding the dispersal mechanisms of aquatic invaders is very important for protection and management of vulnerable water bodies. Here we ask how recreational boats that are transported overland could contribute to the dispersal of invasive zebra mussels among lakes in Switzerland. Using a questionnaire sent to registered boat owners, we surveyed properties of transported boats and collected information on self-reported mussel fouling and transport activities of boat owners. We also sampled boat hulls at launching ramps and harbors for biofouling invertebrates. Boats that were kept seasonally or year-round in water were found to have high vector potential with mussel fouling rates of more than 40 %. However, only about 6 % of boats belonging to these groups were transported overland to other water bodies. Considering that approximately 100,000 recreational boats are registered in Switzerland, we estimated that every year around 1400 boats fouled with mussels are transported overland. Such boats pose a high risk of distributing zebra mussels between water bodies. Our results suggest that there is a considerable risk that recreational boats may spread new fouling species to all navigable water bodies within the study area. We speculate that one such species could be the quagga mussel, which has not yet invaded lakes in Switzerland. On a more positive note, our study has identified the group of high-risk boats so that possible control measures would only affect a relatively small number of boat owners.
de Ventura, L.; Weissert, N.; Tobias, R.; Kopp, K.; Jokela, J. (2016) Overland transport of recreational boats as a spreading vector of zebra mussel Dreissena polymorpha, Biological Invasions, 18(5), 1451-1466, doi:10.1007/s10530-016-1094-5, Institutional Repository

Biodiversität

Biodiversität

Beyond genetic indicators: how reproductive mode and hybridisation challenge freshwater mussel conservation

Genetic diversity is a fundamental aspect of biodiversity, yet it is rarely assessed and monitored in conservation practice. Unionid freshwater mussels exemplify the dramatic loss of biodiversity in freshwater ecosystems, yet genomic data for these ecologically important species remain scarce. Here, we conducted a high-resolution population genomics study of all Anodonta species in Switzerland, with a focus on two species with contrasting reproductive strategies. After generating draft genomes of the hermaphroditic Anodonta cygnea and the gonochoric Anodonta anatina, we performed whole-genome resequencing of 421 individuals collected in 31 localities. While A. anatina populations followed a metapopulation structure shaped by catchment areas, genetic diversity correlated positively with waterbody size, suggesting greater vulnerability in small ponds compared with large lakes. Inbreeding levels were low; however, effective population sizes were consistently below 100, indicating serious extinction risks. Strong divergence between A. anatina populations north and south of the Alps suggests a putative undescribed Anodonta species in the Ticino area. Furthermore, we detected hybridisation between A. cygnea and A. exulcerata, indicating genomic permeability between these species. In addition, genomic data suggested facultative selfing in A. cygnea, leading to a marked reduction in genetic diversity, increased population structure and inbreeding and a decline in effective population size compared to the outcrossing A. anatina. Our study underscores that reproductive strategy fundamentally shapes genetic indicators of biodiversity and influences extinction risk; conservation targets should therefore be adapted to the biology of the species of interest. To conclude, we advocate for integrating reproductive mode and genomic data into conservation planning to more accurately assess vulnerability and guide effective action.
Faust, E.; Conrads, J.; Giulio, M.; Ciofi, C.; Natali, C.; Feulner, P. G. D.; Weber, A. A. -T. (2025) Beyond genetic indicators: how reproductive mode and hybridisation challenge freshwater mussel conservation, Molecular Ecology, 34(21), e70066 (20 pp.), doi:10.1111/mec.70066, Institutional Repository

Ecological disturbance reduces genomic diversity across an Alpine whitefish adaptive radiation

Genomic diversity is associated with the adaptive potential of a population and thereby impacts the extinction risk of a species during environmental change. However, empirical data on genomic diversity of populations before environmental perturbations are rare and hence our understanding of the impact of perturbation on diversity is often limited. We here assess genomic diversity utilising whole-genome resequencing data from all four species of the Lake Constance Alpine whitefish radiation. Our data covers a period of strong but transient anthropogenic environmental change and permits us to track changes in genomic diversity in all species over time. Genomic diversity became strongly reduced during the period of anthropogenic disturbance and has not recovered yet. The decrease in genomic diversity varies between 18% and 30%, depending on the species. Interspecific allele frequency differences of SNPs located in potentially ecologically relevant genes were homogenized over time. This suggests that in addition to the reduction of genome-wide genetic variation, the differentiation that evolved in the process of adaptation to alternative ecologies between species might have been lost during the ecological disturbance. The erosion of substantial amounts of genomic variation within just a few generations in combination with the loss of potentially adaptive genomic differentiation, both of which had evolved over thousands of years, demonstrates the sensitivity of biodiversity in evolutionary young adaptive radiations towards environmental disturbance. Natural history collections, such as the one used for this study, are instrumental in the assessment of genomic consequences of anthropogenic environmental change. Historical samples enable us to document biodiversity loss against the shifting baseline syndrome and advance our understanding of the need for efficient biodiversity conservation on a global scale.
Frei, D.; Mwaiko, S.; Seehausen, O.; Feulner, P. G. D. (2024) Ecological disturbance reduces genomic diversity across an Alpine whitefish adaptive radiation, Evolutionary Applications, 17(2), e13617 (12 pp.), doi:10.1111/eva.13617, Institutional Repository

Diversity, distribution and community composition of fish in perialpine lakes. "Projet Lac" synthesis report

Das Projet Lac war ein grosses Projekt der Eawag und der Universität Bern zur erstmaligen quantitativen Erfassung ganzer Fischgemeinschaften in grossen und tiefen Seen in und um die europäischen Alpen mit standardisierten Probenahmeverfahren. Ab 2010 wurden insgesamt 35 Seen in der Schweiz, Italien, Frankreich, Deutschland und Österreich untersucht und über 106 Fischarten erfasst. Dieser Bericht fasst die wichtigsten Ergebnisse zusammen, vergleicht die Fischgemeinschaften der einzelnen Seen, untersucht ihre Beziehung zu Umweltparametern und gibt einen Überblick über die Faktoren, welche die biologische Vielfalt und die Struktur der Gemeinschaften in diesem wichtigen Ökosystem beeinflussen.

Le Projet Lac était un grand projet de l'Eawag et de l'Université de Berne visant à recenser pour la première fois
de manière quantitative des communautés entières de poissons dans les grands et profonds lacs des Alpes  européennes et de leurs environs, à l'aide de méthodes d'échantillonnage standardisées. A partir de 2010, 35 lacs au total ont été étudiés en Suisse, en Italie, en France, en Allemagne et en Autriche et plus de 106 espèces de poissons ont été recensées. Ce rapport résume les principaux résultats, compare les communautés de poissons des différents lacs, examine leur relation avec les paramètres environnementaux et donne un aperçu des facteurs qui influencent la diversité biologique et la structure des communautés dans cet écosystème important.

Il Projet Lac era un progetto su larga scala dell'Eawag e dell'Università di Berna per la prima indagine quantitativa di intere comunità di pesci in laghi grandi e profondi nelle Alpi europee e dintorni, utilizzando metodi di campionamento standardizzati. A partire dal 2010, un totale di 35 laghi in Svizzera, Italia, Francia, Germania e Austria sono stati studiati e sono state registrate oltre 106 specie di pesci. Questo rapporto riassume i risultati principali, confronta le comunità di pesci di ogni lago, esamina la loro relazione con i parametri ambientali e fornisce una panoramica dei fattori che influenzano la biodiversità e la struttura della comunità in questo importante ecosistema.

Projet Lac was a large project conducted by Eawag and the University of Bern to quantitatively survey, for the
first time, whole-lake fish communities in the large and deep lakes in and around the European Alps using multiple, standardised sampling methods. Starting in 2010, in total 35 lakes were investigated across Switzerland, Italy, France, Germany and Austria, with more than 106 fish species recorded. This report brings together key findings, compares fish communities among lakes, investigates their relationship to environmental parameters, and provides an overview of drivers of biodiversity and community structure in this important ecosystem.
Alexander, T.; Seehausen, O. (2021) Diversity, distribution and community composition of fish in perialpine lakes. "Projet Lac" synthesis report, 284 p, doi:10.55408/eawag:24051, Institutional Repository

Diversity, functions and antibiotic resistance of sediment microbial communities from Lake Geneva are driven by the spatial distribution of anthropogenic contamination

Lake sediments are natural receptors for a wide range of anthropogenic contaminants including organic matter and toxicants such as trace metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, polychlorinated biphenyls that accumulate over time. This contamination can impact benthic communities, including microorganisms which play a crucial role in biogeochemical cycling and food-webs. The present survey aimed at exploring whether anthropogenic contamination, at a large lake scale, can influence the diversity, structure and functions of microbial communities associated to surface sediment, as well as their genetic potential for resistance to metals and antibiotics. Changes in the characteristics of these communities were assessed in surface sediments collected in Lake Geneva from eight sampling sites in October 2017 and May 2018. These sampling sites were characterized by a large concentration range of metal and organic compound contamination. Variation between the two sampling periods were very limited for all sampling sites and measured microbial parameters. In contrast, spatial variations were observed, with two sites being distinct from each other, and from the other six sites. Benthic communities from the most contaminated sampling site (Vidy Bay, near the city of Lausanne) were characterized by the lowest bacterial and archaeal diversity, a distinct community composition, the highest abundance of antibiotic resistance genes and functional (respiration, denitrification, methanogenesis, phosphatase, and beta-glucosidase) activity levels. The second sampling site which is highly influenced by inputs from the Rhône River, exhibited low levels of diversity, a distinct community composition, high abundance of antibiotic resistance genes and the highest bacterial abundance. Overall, our results suggest that local anthropogenic contamination, including organic matter and toxicants, is a major driver of the diversity and functioning of sediment-microbial communities in Lake Geneva. This highlights the need to consider benthic microbial communities and a suite of complementary ecotoxicological endpoints for more effective environmental risk assessments of contaminants in lake sediments.
Lyautey, E.; Bonnineau, C.; Billard, P.; Loizeau, J.-L.; Naffrechoux, E.; Tlili, A.; Topp, E.; Ferrari, B. J. D.; Pesce, S. (2021) Diversity, functions and antibiotic resistance of sediment microbial communities from Lake Geneva are driven by the spatial distribution of anthropogenic contamination, Frontiers in Microbiology, 12, 738629 (15 pp.), doi:10.3389/fmicb.2021.738629, Institutional Repository

High-throughput DNA barcoding of oligochaetes for abundance-based indices to assess the biological quality of sediments in streams and lakes

Aquatic oligochaete communities are valuable indicators of the biological quality of sediments in streams and lakes, but identification of specimens to the species level based on morphological features requires solid expertise in taxonomy and is possible only for a fraction of specimens present in a sample. The identification of aquatic oligochaetes using DNA barcodes would facilitate their use in biomonitoring and allow a wider use of this taxonomic group for ecological diagnoses. Previous approaches based on DNA metabarcoding of samples composed of total sediments or pools of specimens have been proposed for assessing the biological quality of ecosystems, but such methods do not provide precise information on species abundance, which limits the value of resulting ecological diagnoses. Here, we tested how a DNA barcoding approach based on high-throughput sequencing of sorted and genetically tagged specimens performed to assess oligochaete species diversity and abundance and the biological quality of sediments in streams and lakes. We applied both molecular and morphological approaches at 13 sites in Swiss streams and at 7 sites in Lake Geneva. We genetically identified 33 or 66 specimens per site. For both approaches, we used the same index calculations. We found that the ecological diagnoses derived from the genetic approach matched well with those of the morphological approach and that the genetic identification of only 33 specimens per site provided enough ecological information for correctly estimating the biological quality of sediments in streams and lakes.
Vivien, R.; Apothéloz-Perret-Gentil, L.; Pawlowski, J.; Werner, I.; Lafont, M.; Ferrari, B. J. D. (2020) High-throughput DNA barcoding of oligochaetes for abundance-based indices to assess the biological quality of sediments in streams and lakes, Scientific Reports, 10, 2041 (8 pp.), doi:10.1038/s41598-020-58703-2, Institutional Repository

The foreign oligochaete species Quistadrilus multisetosus (Smith, 1900) in Lake Geneva: morphological and molecular characterization and environmental influences on its distribution

The presence of the oligochaete species Quistadrilus multisetosus (Smith, 1900) originating from North America has been mentioned for several decades in Europe, the Middle East and Russia. Its distribution and abundance in Europe is still unknown but it can be considered as potentially invasive. This species was recently discovered in Lake Geneva (Switzerland/France) and three other Swiss lakes. The aims of the present work are to report its repartition and abundance in Lake Geneva, to study its ecology and to determine its invasive potential in this lake. We also provide an identification key for correctly differentiating Q. multisetosus from the closely related species Spirosperma ferox Eisen, 1879 and Embolocephalus velutinus (Grube, 1879), and study the phylogenetic position of Q. multisetosus within several Tubificinae lineages based on the cytochrome c oxidase (COI) marker. Twenty-eight sites have been monitored since 2009 in Lake Geneva. In several sites, the COI sequence corresponding to this species was also searched for in sediment samples using high-throughput sequencing. In addition, we examined specimens collected in this lake before 2009 likely to belong to Q. multisetosus and to have been misidentified. We found that Q. multisetosus was only present in the lake downstream of a wastewater treatment plant and a combined sewer overflow in the Vidy Bay (near Lausanne) and at a site located nearby. These results confirmed the high tolerance of this species to organic matter pollution. Q. multisetosus was already present in this location in 1974 (misidentified as Spirosperma ferox), which suggests that Q. multisetosus has a limited capacity to disseminate in this lake. However, we recommend continuing monitoring its presence in Lake Geneva in the future, especially in the context of warming of waters that could contribute to the expansion of this species.
Vivien, R.; Lafont, M.; Lods-Crozet, B.; Holzmann, M.; Apothéloz-Perret-Gentil, L.; Guigoz, Y.; Ferrari, B. J. D. (2020) The foreign oligochaete species Quistadrilus multisetosus (Smith, 1900) in Lake Geneva: morphological and molecular characterization and environmental influences on its distribution, Biology, 9(12), 436 (17 pp.), doi:10.3390/biology9120436, Institutional Repository

Nährstoffe, Eutrophierung, Schadstoffe

Nährstoffe, Eutrophierung, Schadstoffe

Use of nematode and oligochaete communities for assessing the effects of toxic pollutants in lake sediments – An exploratory study in Lake Geneva

Sediments represent a habitat for a high number of species and have the property to store pollutants, in particular hydrophobic substances, which can reach concentrations sufficient to induce adverse effects on benthic invertebrates. It is crucial to assess the quality of this environmental compartment to identify whether it can contribute to the degradation of an aquatic ecosystem and disrupt its proper functioning. A complete evaluation of sediment quality requires combining ecotoxicological tests, in situ communities' assessment and chemical analyses. Given that nematodes and oligochaetes are abundant in sediments and comprise sensitive and resistant taxa to pollution, indices based on the composition of these communities have been proposed for assessing the biological quality of this compartment. In lakes, nematodes and oligochaetes have been mainly used to assess the effect of eutrophication. The specific effect of sediment contaminants such as trace metal elements, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and polychlorinated biphenyls (PCBs) on these communities has not or insufficiently been studied in lakes. Here, we determined the oligochaete and nematode indices at six sites of Lake Geneva presenting different degrees of contamination. In parallel, the concentrations of trace metal elements, PAHs and PCBs were measured in the sediments of these sites and compared to sediment quality guidelines. The level of contamination varied from moderate to high, two sites presenting several pollutants with concentrations that largely exceeded the theoretical threshold effect concentrations. We observed some discordances between the results of oligochaete and nematode indices which could be partly explained by the different methods used for classifying the taxa as sensitive to pollution. At some sites, the biological quality inferred from oligochaete and nematode communities was good or very good although the measured contaminant concentrations exceeded previously established effect thresholds on oligochaete and nematode communities. These discordances could be explained by a reduction of the bioavailability of pollutants by Mn/Fe oxides, CaCO3 and organic matter in sediments and by exfiltration of groundwater. The results of this exploratory study should be extended to confirm the pertinence of the use of oligochaete and nematode communities for assessing the effect of chemical pollution in lake sediments.
Vivien, R.; Casado, M. C.; Höss, S.; Haegerbaeumer, A.; Traunspurger, W.; Pesce, S.; Ferrari, B. J. D. (2024) Use of nematode and oligochaete communities for assessing the effects of toxic pollutants in lake sediments – An exploratory study in Lake Geneva, Bulletin de la Société Vaudoise des Sciences Naturelles, 103, 39-60, doi:10.5169/seals-1061941, Institutional Repository

Legacy and alternative halogenated flame retardants in Lake Geneva fish

Legacy (i.e., polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) and hexabromocyclododecane (HBCDD)) and alternative halogenated flame retardants (HFRs) were analyzed in 31 whole fish samples from Lake Geneva in 2018. Two fish species, namely, the burbot (Lota lota) and the roach (Rutilus rutilus), were selected, hypothetically representing different habitats, feeding behaviors, and different metabolic capacities. Roach (N = 20) and burbot (N = 11) displayed similar size and mass, but the latter species was overall leaner than the former. The sum of individual PBDE concentrations (0.54–9.86 ng g−1 wet weight (ww)) was similar in both species, but the respective molecular profiles suggested contrasted metabolic capacities. HBCDD sum of isomer concentrations ranged from non-detected to 3.477 ng g−1 (ww), also similar in both species. Both PBDEs and HBCDD levels were far below the threshold that indicates a risk to fish predators. Referring to previous surveys, which involved a wider range of species, PBDE concentrations have declined or are stable. HBCDD concentrations remained low, despite the PBDE ban, which could have fostered the consumption of other HFRs. The occurrence of alternative HFRs was also low for most compounds analyzed. Only dechloranes and decabromodiphenyl ethane (DBDPE) had detection rates above 50%. Dechloranes spanned a concentration range between 5 and 10 times the quantification limits (0.002 to 0.005 ng g−1 wet weight), lower than DBDPE (< 0.005 to 2.89 ng g−1 wet weight). Quality standards targeting biota are currently missing for these emerging chemicals.
Babut, M.; Marchand, P.; Venisseau, A.; Veyrand, B.; Ferrari, B. J. D. (2021) Legacy and alternative halogenated flame retardants in Lake Geneva fish, Environmental Science and Pollution Research, 28, 7766-7773, doi:10.1007/s11356-020-11118-y, Institutional Repository

Oxygen consumption in seasonally stratified lakes decreases only below a marginal phosphorus threshold

Areal oxygen (O2) consumption in deeper layers of stratified lakes and reservoirs depends on the amount of settling organic matter. As phosphorus (P) limits primary production in most lakes, protective and remediation efforts often seek to reduce P input. However, lower P concentrations do not always lead to lower O2 consumption rates. This study used a large hydrochemical dataset to show that hypolimnetic O2 consumption rates in seasonally stratified European lakes remain consistently elevated within a narrow range (1.06 ± 0.08 g O2 m−2 d−1) as long as areal P supply (APS) exceeded 0.54 ± 0.06 g P m−2 during the productive season. APS consists of the sum of total P present in the productive top 15 m of the water column after winter mixing plus the load of total dissolved P imported during the stratified season, normalized to the lake area. Only when APS sank below this threshold, the areal hypolimnetic mineralization rate (AHM) decreased in proportion to APS. Sediment trap material showed increasing carbon:phosphorus (C:P) ratios in settling particulate matter when APS declined. This suggests that a decreasing P load results in lower P concentration but not necessarily in lower AHM rates because the phytoplankton community is able to maintain maximum biomass production by counteracting the decreasing P supply by a more efficient P utilization. In other words, in-lake organic matter production depends only on APS if the latter falls below the threshold of 0.54 g P m−2 and correspondingly, the atomic C:P ratio of the settling material exceeds ~155.
Müller, B.; Steinsberger, T.; Schwefel, R.; Gächter, R.; Sturm, M.; Wüest, A. (2019) Oxygen consumption in seasonally stratified lakes decreases only below a marginal phosphorus threshold, Scientific Reports, 9, 18054 (7 pp.), doi:10.1038/s41598-019-54486-3, Institutional Repository

Reviews and syntheses: dams, water quality and tropical reservoir stratification

The impact of large dams is a popular topic in environmental science, but the importance of altered water quality as a driver of ecological impacts is often missing from such discussions. This is partly because information on the relationship between dams and water quality is relatively sparse and fragmentary, especially for low-latitude developing countries where dam building is now concentrated. In this paper, we review and synthesize information on the effects of damming on water quality with a special focus on low latitudes. We find that two ultimate physical processes drive most water quality changes: the trapping of sediments and nutrients, and thermal stratification in reservoirs. Since stratification emerges as an important driver and there is ambiguity in the literature regarding the stratification behavior of water bodies in the tropics, we synthesize data and literature on the 54 largest low-latitude reservoirs to assess their mixing behavior using three classification schemes. Direct observations from literature as well as classifications based on climate and/or morphometry suggest that most, if not all, low-latitude reservoirs will stratify on at least a seasonal basis. This finding suggests that low-latitude dams have the potential to discharge cooler, anoxic deep water, which can degrade downstream ecosystems by altering thermal regimes or causing hypoxic stress. Many of these reservoirs are also capable of efficient trapping of sediments and bed load, transforming or destroying downstream ecosystems, such as floodplains and deltas. Water quality impacts imposed by stratification and sediment trapping can be mitigated through a variety of approaches, but implementation often meets physical or financial constraints. The impending construction of thousands of planned low-latitude dams will alter water quality throughout tropical and subtropical rivers. These changes and associated environmental impacts need to be better understood by better baseline data and more sophisticated predictors of reservoir stratification behavior. Improved environmental impact assessments and dam designs have the potential to mitigate both existing and future potential impacts.
Winton, R. S.; Calamita, E.; Wehrli, B. (2019) Reviews and syntheses: dams, water quality and tropical reservoir stratification, Biogeosciences, 16(8), 1657-1671, doi:10.5194/bg-16-1657-2019, Institutional Repository

Accelerated water quality improvement during oligotrophication in peri-alpine lakes

Monitoring of four eutrophic Swiss lakes undergoing oligotrophication during more than 25 years (i.e., gradually decreasing nutrient loading, productivity, and associated symptoms of eutrophication) revealed that phosphorus (P) net sedimentation rates (the fraction of the lakes' total P content that is buried within its sediments each year) and P export rates (the fraction of the lakes' total P content that is exported via the outlet each year) increased as the lakes' P contents decreased. These findings are of scientific as well as practical interest because they imply that, contrary to the hitherto prevailing view, the P concentration of eutrophic lakes will decrease more than proportional to the reduction of their external P load, and faster than predicted by the linear (eutrophic state-based) models.
Müller, B.; Gächter, R.; Wüest, A. (2014) Accelerated water quality improvement during oligotrophication in peri-alpine lakes, Environmental Science and Technology, 48(12), 6671-6677, doi:10.1021/es4040304, Institutional Repository

Forschungsprojekte der Eawag

Eine Auswahl von Projekt-Webseiten der Eawag zu Seen und für das Seen-Management relevante Themen. Diese Seiten geben einen Einblick in die Forschungstätigkeit der Eawag in und über Seen. Auf diesen Seiten finden sich auch zusätzliche Informationen und weitere Publikationen. Die Links führen zu den Projektwebseiten in deutscher Sprache. Weitere Sprachversionen finden Sie auf den Webseiten. 

Eawag-Projektseiten (nach Themen)

Klimawandel

Klimawandel

Eine Zusammenarbeit von Eawag und BAFU für artenreiche und widerstandsfähige Seen

Biodiverse und Klimaresiliente Seen: KlimBioS
Im Spätsommer 2024 wurde die Quagga-Muschel erstmals im Zürichsee entdeckt wir dokumentieren die Invasion von Beginn an und zeigen, wie sie den Seegrund bereits ver-ändert.

Der Zürichsee im Wandel
Pilotprojekt zur kontinuierlichen Beobachtung der Temperaturen in Schweizer Seen.

Temperatur-Monitoring der Schweizer Seen
Seen sind grosse Wärmespeicher. Inwiefern kann diese Wärme genutzt werden, um den Verbrauch von Brennstoffen und Elektrizität zum Heizen oder Kühlen zu vermindern?

Heizen und Kühlen mit Seen
Modellierung der Folgen von Klimawandel und Neobiota für den Bodensee

SeeWandel-Klima
Ziel dieses Interreg-Projekts ist es, zu verstehen wie der Bodensees auf sich ändernde Umweltbedingungen reagiert.

SeeWandel: Leben im Bodensee – gestern, heute und morgen
Die Veränderung des Klimas wirkt sich auch auf die Seen aus. Wir untersuchen die Zusammenhänge in diesem komplexen System mit der Analyse von globale Daten und mit lokalen Fallstudien.

Klimawandel und Seen
Entstehung, Veränderung und Monitoring von Gletscherseen in der Schweiz

Gletscherseebildung durch Klimaerwärmung in der Schweiz
Ein mehrphasiges Forschungsprogramm der Eawag und des Schweizer Bundesamtes für Umwelt (BAFU)

Klimawandel und aquatische Biodiversität
In dieser grossangelegten Studie untersuchen wir die Auswirkungen des Klimawandels auf die Fischbewegungsmuster im Schweizer Rhein-Aare Flussnetz

Klimawandel und Fischbewegungsmuster
Ausgetrocknete Emme unterhalb der Emme-Birne bei Aefligen in der Trockenperiode 2018
Erhalt und die Wiederherstellung der Biodiversität in Gewässern und Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel durch integrale Gewässersanierungen.

Biodiversitätsverlust der Gewässer stoppen – trotz Klimawandel
Wir erforschen die Artenvielfalt Schweizer Gewässer und entwickeln datengestützte Massnahmenempfehlungen, die den Klimawandel und menschliche Einflüsse berücksichtigen

Biodiversitätsverlust der Gewässer stoppen – trotz Klimawandel
MSK Stresstest

Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Gewässerbewertung ("MSK Stresstest")

Wir (1) führen hydrologische Veränderungen auf menschliche bzw. umweltbedingte Faktoren zurück und (2) charakterisieren die Rolle hydrologischer Systeme bei der Vermittlung der gesellschaftlichen Auswirkungen des Klimawandels

Sozio-Hydrologie des Klimawandels
Lokale Strategien zur Anpassung an den Klimawandel

Strategien zur Anpassung an den Klimawandel in der Schweiz
Wie verändern sich die Wassertemperaturen von Seen und Flüssen in der Schweiz.

See Temperaturen unter dem Klimawandel

See-monitoring, Daten, Modellierung

See-monitoring, Daten, Modellierung

Advancing lake research and management through open integration of remote sensing and hydrodynamic products.

ALPLAKES
Heterogene Datenplattform für die operative Modellierung und Vorhersage von Schweizer Seen

Datalakes -Data Science Prognosen für Schweizer Seen
Pilotprojekt zur kontinuierlichen Beobachtung der Temperaturen in Schweizer Seen.

Temperatur-Monitoring der Schweizer Seen
Verständnis der lateralen Transportprozesse in Mehrbeckenseen.

Austausch zwischen Becken in Seen

Invasive Arten

Invasive Arten

Quagga-Muscheln leben bis in 200 Meter Tiefe doch vermehren sie sich dort genauso? Wir untersuchen, ob die Tiefsee-Populationen die Invasion dauerhaft antreiben.

Die Quagga-Muschel und ihre Geheimnisse in der Tiefe
Ein Projekt zur Überwachung der Quaggamuschel-Ausbreitung in Schweizer Seen und Unterstützung von Präventions- und Schutzmassnahmen in der Schweiz

Eawag-Quagga-Fachstelle
Woher stammt die Quagga-Muschel in unseren Seen und welche Wege hat sie genom-men? Mit modernster Genomik rekonstruieren wir ihre Herkunft und entdecken unbe-kannte Einführungswege.

Populationsgenomik und die Ausbreitung der Quagga-Muschel
Geschlechterverhältnisses als potenzielles Instrument der genetischen Biokontrolle

Geschlechtsbestimmung bei invasiven Zebra- und Quaggamuscheln
Untersuchung der Widerstandsfähigkeit und Anpassungsfähigkeit der Quagga-Muscheln

Epigenomik der schnellen Anpassung invasiver Quagga-Muscheln

Biodiversität

Biodiversität

Eine Zusammenarbeit von Eawag und BAFU für artenreiche und widerstandsfähige Seen

Biodiverse und Klimaresiliente Seen: KlimBioS
Schweizerische nationale Bewertung der Biodiversität und Ökosystemleistungen von Seen (SNALBES)

Biodiversität und Ökosystemleistungen der Schweizer Seen
Modellierung der Folgen von Klimawandel und Neobiota für den Bodensee

SeeWandel-Klima
Ziel dieses Interreg-Projekts ist es, zu verstehen wie der Bodensees auf sich ändernde Umweltbedingungen reagiert.

SeeWandel: Leben im Bodensee – gestern, heute und morgen
Warum blühen giftige Cyanbakterien? ...

Cyano Bloom
Vorkommen von Cyanopeptiden und deren Verhalten in der Trinkwasseraufbereitung

CyanO3: Cyano-Metaboliten von der Quelle zum Trinkwasser
Ein mehrphasiges Forschungsprogramm der Eawag und des Schweizer Bundesamtes für Umwelt (BAFU)

Klimawandel und aquatische Biodiversität
Fast zwei Drittel der einheimischen Fischarten sind vom Aussterben bedroht. Um die aquatische Artenvielfalt und die nötigen Lebensräume zu erhalten ...

Projet Lac - den Fischen in unseren Seen auf der Spur
Im Spätsommer 2024 wurde die Quagga-Muschel erstmals im Zürichsee entdeckt wir dokumentieren die Invasion von Beginn an und zeigen, wie sie den Seegrund bereits ver-ändert.

Der Zürichsee im Wandel
Ausgetrocknete Emme unterhalb der Emme-Birne bei Aefligen in der Trockenperiode 2018
Erhalt und die Wiederherstellung der Biodiversität in Gewässern und Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Klimawandel durch integrale Gewässersanierungen.

Biodiversitätsverlust der Gewässer stoppen – trotz Klimawandel
Wir erforschen die Artenvielfalt Schweizer Gewässer und entwickeln datengestützte Massnahmenempfehlungen, die den Klimawandel und menschliche Einflüsse berücksichtigen

Biodiversitätsverlust der Gewässer stoppen – trotz Klimawandel
MSK Stresstest

Auswirkungen des Klimawandels auf die biologische Gewässerbewertung ("MSK Stresstest")

Mikrobielle Gemeinschaften leisten einen wichtigen Beitrag zu Ökosystemen und der menschlichen Gesellschaft

Einfluss von Biodiversität auf Oekosystemfunktionen
Eine Zusammenarbeit zwischen Eawag und WSL mit dem Ziel, die Biodiversität an der Schnittstelle von aquatischen und terrestrischen Ökosystemen zu erforschen.

Forschungsinitiative Blue Green Biodiversity
Kann man mit Fernerkundungssatelliten die Phytoplanktonarten in Seen bestimmen?

Fernerkundung der Phytoplankton Diversität
Die Bedeutung extrazellulärer Metaboliten

Die Bedeutung extrazellulärer Metaboliten für die Vielfalt und Produktivität des Phytoplanktons

Interaktive Einflüsse von Temperatur und Ressourcenverfügbarkeit auf den Stoffwechsel von Phytoplankton

Die Auswirkungen von Erwärmung und Ressourcenbegrenzung auf den Stoffwechsel von Phytoplankton – unter Nutzung von Hochdurchsatz-Metabolomik

Nährstoffe, Eutrophierung, Schadstoffe, biologische Risiken

Nährstoffe, Eutrophierung, Schadstoffe, biologische Risiken

Dieses Projekt untersucht die Freisetzung von Arsen und anderen Elementen aus Tunnelausbruchmaterial und die potentielle Gefährdung von Wasserressourcen an Ablagerungsstandorten.

T-Rox: Arsenfreisetzung aus Ausbruchmaterial
Vorkommen von Cyanopeptiden und deren Verhalten in der Trinkwasseraufbereitung

CyanO3: Cyano-Metaboliten von der Quelle zum Trinkwasser
Antimikrobielle Resistenz (AMR) ist ein globales Problem für die öffentliche Gesundheit. Dieses Projekt entwickelt ein neues Paradigma für die Untersuchung des Verbleibs von AMR-Kontaminationen in Seen.

ARTFUL Projekt
Entwicklung des CyanoSensors: ein neuartiges Biosensor-Panel, das auf Aptamer- und CRISPR-Technologie basiert, um Cyanotoxine im Seewasser schnell, sensitiv und mit hohem Durchsatz zu überwachen.

CyanoSensor

Titelbild: Eawag