Macrofytenpatches als biogeochemische hotspots: impact op waterkwaliteit van rivieren? 1. Probleemstelling In aquatische ecosystemen zijn waterplanten (macrofyten) belangrijk voor de structurele biodiversiteit. Als primaire producenten zijn zij van levensbelang voor zeer veel organismen. Ook op systeemniveau spelen macrofyten een zeer belangrijke rol. De processen die hierbij belangrijk zijn en de omstandigheden waaronder deze plaatsvinden zijn echter onvoldoende gekend. Toch is een goede kennis belangrijk om bijvoorbeeld juiste beleidsdaden te kunnen nemen m.b.t. de verbetering van onze oppervlaktewateren.Bovendien impliceert hun aanwezigheid ook grote invloeden naar de ganse hydraulica toe. Macrofyten hebben als "ecological engineers" een directe invloed op stroomsnelheidspatronen en patronen in sedimentatie en erosie. Veranderingen in deze patronen hebben een rechtstreekse invloed op de biodiversiteit. 2. Doelstelling Het is de bedoeling het basisidee te testen of macrofytenpatches in een waterloop biogeochemische hotspots zijn. Er zijn immers sterke indicaties dat de processen in de bodem onder macrofytenpatches een grotere impact hebben op de waterkwaliteit dan de tot hiertoe onderzochte pelagische processen. Om deze hypothese te toetsen zijn er drie onderzoeksvragen vooropgesteld: 1) Bestaan er biogeochemische hotspots in macrofytenpatches en welke is hun kwantiteit? 2) Welke maximale breedtes en lengtes kunnen patches onder gegeven omstandigheden aannemen? 3) Wat is theoretisch de totale maximale oppervlakte die patches kunnen innemen in een stuk waterloop onder gegeven omstandigheden (en wat is het totale effect van deze patches op waterkwaliteit)? 3. Methodiek en technologie Onderzoeksvraag 1) zal beantwoord worden door data te verzamelen in het veld. In nauwkeurig gekozen patches zal het organische materiaal gekarakteriseerd worden en denitrificatie- en siliciumprocessen als proxi opgevolgd worden. Al deze data worden dan rechtsreeks gekoppeld aan patronen van stroomsnelheid, sedimentatie en erosie in en rond de patch. Hierbij komen veldwerktechnische aspecten aan bod (stroomsnelheidmetingen, meten van denitrificatie in situ, staalname, labotechnieken voor analyse,ø). De resultaten worden achteraf zowel met een diagenetisch model als statistisch geanalyseerd. Onderzoeksvraag 2) zal beantwoord worden aan de hand van de resultaten van in situ experimenten. Hierbij worden in bestaande waterlopen flumes gecreÎerd waarin de limiterende factoren (stroomsnelheid, erosie-sedimentatie) voor patchgroei worden gekwantificeerd. Ook worden de dimensies van een groot aantal patches opgemeten ter vergelijking met de flume experimenten. Onderzoeksvraag 3) wordt modelmatig benaderd met het Delft3D-model. De data van onderzoeksvraag 1 zullen het model kalibreren, de data van onderzoeksvraag 2 zullen het model valideren. Met dit model willen we de impact van macrofytenpatches op waterkwaliteit schatten voor grotere riviertrajecten (100-1000 m).