HW 56. 2012, H.4 185 Kuemmerlen et al.: Integrierte Modellierung von aquatischen Ökosystemen … DOI: 10.5675/HyWa_2012,4_3 I Fachartikel deshalb als zuverlässiger Anzeiger der Güte von Fließgewässern und wird zum Biomonitoring der Fließgewässerqualität herange- zogen (METCALFE 1989). Die Berücksichtigung der o.g. hierarchischen Einlussfaktoren so- wie der lateralen und longitudinalen Vernetzung von Fließgewäs- sern stellt eine besondere Herausforderung für die Modellierung von Fließgewässerorganismen – speziell benthische Makroinver- tebraten – dar. Zur Arealbestimmung von Makrozoobenthos auf Einzugsgebietsebene müssen sowohl terrestrische als auch limni- sche ökologische Faktoren berücksichtigt werden (TETZLAFF et al. 2007). Einer der Wichtigsten ist das hydrologische Regime, welches in Amplitude, Frequenz, Dauer und Saisonalität des Ablusses un- terteilt werden kann (MONK et al. 2008). Weitere wichtige Fakto- ren sind physikalisch-chemische Parameter des Fließgewässers, Substratverfügbarkeit, die Struktur des Flussbettes oder die Land- nutzung im Einzugsgebiet (ALLAN 2004, ALLEN & VAUGHN 2010, 1 Einleitung Artengemeinschaften in Fließgewässern werden von Umwelt- faktoren beeinlusst, die auf verschiedenen räumlichen Ebenen wirken. Flusssysteme sind somit hierarchisch strukturierte Sys- teme (FRISSELL et al. 1986), die innerhalb eines Einzugsgebietes Flusssegmente, Gewässerabschnitte, Pool-Rile Abfolgen und Mikrohabitate beinhalten. Fließgewässerorganismen reagieren deshalb auf vielfältige Veränderungen, wie z.B. veränderten Stofeintrag durch Landnutzung, Steuerung des hydrologischen Regimes durch Dämme oder kleinräumige Habitatveränderun- gen, durch Flussabschnittsbegradigungen (CARONE et al. 2009, DEATH et al. 2009, GRANTHAM et al. 2010). Insbesondere die Or- ganismengruppe der benthischen Makroinvertebraten, die eine wichtige Rolle in Fließgewässern spielt (VANNOTE et al. 1980), reagiert empindlich auf Habitatveränderungen oder den Ein- trag von Nähr- und Schadstofen. Diese Organismengruppe gilt Mathias Kuemmerlen, Sami Domisch, Britta Schmalz, Qinghua Cai, Nicola Fohrer und Sonja C. Jähnig Integrierte Modellierung von aquatischen Ökosystemen in China: Arealbestimmung von Makrozoobenthos auf Einzugsgebietsebene Integrated modelling of aquatic ecosystems in China: Distribution of benthic macroinvertebrates at catchment scale Die Verbreitung benthischer Makroinvertebraten in Fließgewässern kann mithilfe von Arealmodellen quantiiziert werden. Dazu werden das Vorkommen eines Taxons mit Umweltvariablen an dessen Fundpunkten verknüpft und extrapolierte Vorkommenswahr- scheinlichkeiten für das Untersuchungsgebiet berechnet. Fließgewässerökosysteme sind ein relativ neues Anwendungsfeld für Are- almodelle, denn bislang liefern diese Modelle auf einer Einzugsgebietsskala nur unzureichende Informationen über die potenzielle Verbreitung von Arten. Zudem ist die Verwendung von umfangreichen Umweltvariablen wie hydrologischen und hydraulischen Daten wünschenswert, um wichtige terrestrische und limnische Prozesse und ihre Interaktion berücksichtigen zu können. Solche Daten sind selten verfügbar. In einem Teil-Einzugsgebiet des Changjiang (ca. 1.717 km 2 ) im Südosten Chinas wurde exemplarisch für zwei Taxa (Corbicula sp. und Hydropsyche sp.) erstmals eine Integration des ökohydrologischen SWAT-Modells und des biologischen Arealmodells BIOMOD durchgeführt. Mittels hydrologischer, klimatischer und topographischer Variablen in einer hohen räumlichen Aulösung von 90 m wurden Vorkommenswahrscheinlichkeiten der beiden Taxa berechnet. Variablen, die mit der Hydrologie verbunden sind (z.B. mittlere Lufttemperatur während des ablussreichsten Quartals), beeinlussten dabei das modellierte Vorkommen der Taxa am meisten. Arealmodelle, die auf Modellintegration basieren, können somit räumlich hoch aufgelöste Projektionen über das Vorkommen von Arten berechnen. Ihre Anwendung und Verbesserung versprechen ein besseres Verständnis der Interaktion von terrestrischen und limnischen Prozessen, was unter Berücksichtigung der gegenwärtigen Umweltveränderungen, wie z.B. in der Landnutzung oder durch den Klima- wandel, besonders wichtig ist. Schlagwörter: Aquatische Ökosysteme, Arealmodelle, China, integrierte Modellierung, Verbreitung benthischer Makroinvertebraten The distribution of freshwater benthic macroinvertebrates can be quantiied by means of species distribution models (SDMs). For this purpose, the occurrence of a taxon is linked to environmental variables the occurrence sites to calculate the presence probability in the study area. The application of SDMs in freshwater ecosystems is relatively recent, as such models deliver limited information on potential species distribution at the catchment scale. Furthermore, the use of extensive environmental variables such as hydrological and hyd- raulic data is desirable in order to take into account relevant terrestrial and limnic processes and their interactions. Such information is rarely available. In the upper Changjiang catchment (approx. 1,717 km 2 ) in China’s south-east, an ecohydrological SWAT-model and a biological BIOMOD/R SDM were integrated for the irst time, based on the examples of two taxa (Corbicula sp. and Hydropsyche sp.). The occurrence probability of the two taxa was calculated through hydrologic, climatic and topographic variables at a high resolution of 90 m. The hydrology-related variables (e.g. mean temperature during dry season) had the greatest impact on the modelled occurrence of the taxa. Their application and improvement point to a better understanding of the interactions between terrestrial and limnic proces- ses, which is of great importance considering current environmental changes such as landuse and climate change. Keywords: Aquatic ecosystems, benthic macroinvertebrates, China, integrated modelling, species distribution modelling