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Titelaufnahme

Titel
Benthic invertebrate assemblages and assessment of ecological status of water bodies in the Sahelo-Soudanian area (Burkina Faso, West Africa) / composed by: Idrissa Kaboré
VerfasserKaboré, Idrissa
Begutachter / BegutachterinMoog, Otto ; Melcher, Andreas
GutachterMoog, Otto
ErschienenVienna, May 2016
Umfangverschiedenen Seitenzählungen : Illustrationen
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Makrozoobenthos / ökologischen Zustand / Wasserkörper / Burkina Faso
Schlagwörter (EN)Benthic macroinvertebrates, ecological status, water bodies, Burkina Faso.
Schlagwörter (GND)Burkina Faso / Fließgewässer / Makrozoobenthos / Ökologie
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-17688 Persistent Identifier (URN)
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Benthic invertebrate assemblages and assessment of ecological status of water bodies in the Sahelo-Soudanian area (Burkina Faso, West Africa) [5.51 mb]
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Zusammenfassung (Englisch)

Human activities and the increased demand for freshwater have caused an impairment of natural water flow regimes worldwide. Hydrological alterations, desertification, severe pollution, intense urbanization and intensive agriculture are associated with ecological change and are known to have detrimental effects on benthic communities. Efficient monitoring tools for the assessment of aquatic ecosystems as response to multiple impacts of human activities are urgently needed but still limited in West Africa, especially in Burkina Faso. Comprehensively, this dissertation presents five cumulative scientific publications on the topic "macroinvertebrates in Burkina Faso". This study investigated the benthic macroinvertebrate fauna on a large-scale and provides assessment methods to evaluate the ecological integrity of rivers/streams in West Africa. The first paper describes the diversity, composition and structure of benthic macroinvertebrate communities in semi-arid rivers of Burkina Faso. We found a high diversity of the benthic macroinvertebrate fauna in semi-arid water bodies, whereas a total of 132 taxa belonging to 57 families from 8 orders of insects that represent 95% of relative abundance have been recorded. The results revealed a strong relationship between midges (Chironomidae), hoverflies (Syrphidae), and mosquitoes (Culicidae), drain flies (Psychodidae), as well as pulmonate snails (Pulmonata) and organic nutriments. In the second publication, we investigated the diversity and ecology of diving beetles (Dytiscidae, Noteridae) and water beetles (Hydrophilidae) of semi-arid rivers and reservoirs in Burkina Faso. We ascertain that aquatic vegetation is the major factor inducing the beetles' richness. A high diversity of water beetles with a total of 60 species belonging to 23 genera was identified in this study, and 24 species were first records for Burkina Faso. The third study explores the potential use of macroinvertebrate communities for bioassessment in semi-arid areas of West Africa. In 29 investigated sampling sites of running waters, 100 taxa from 58 families were recorded. The results also showed that different metrics of diversity, composition and tolerance of macroinvertebrate communities, as well as indicator taxa showed differential sensitivity to different levels of environmental degradation and a clear trend across the gradient of human impact intensity in terms of land use (protected areas; extensive agriculture; intensive agriculture; urban area). In the fourth publication, the environmental variables (physicochemical, hydro-morphological, and land use) of 44 investigation sites were assessed to identify 'a priori criteria' in Burkina Faso to describe reference conditions. Therefore an important basis for the development of a bioassessment system based on reference conditions was developed. The results revealed that protected areas can reasonably be considered as credible reference sites as far as they show low impact levels. Finally, in terms of the fifth publication, we tested the multimetric index approach to assess the ecological status of water bodies in the West African Sahel and upper Sudan ecoregions (BBIMI: Burkina Benthic macroinvertebrate multi-metric index). From originally 46 candidate metrics, after a detailed, comprehensible analysis five metrics were selected (the core-metrics) for index calculation: "percentage of non-Diptera insects, percentage of tolerant Diptera, number of Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera (EPT)-family taxa, and two biological indices (ASPT-NEPBIOS and ASPT-BMWP)". The results also showed that BBIMI responded strongly to a gradient of human disturbance. Within this study important bioassessment tools for the study region were developed. Thus, these cost-effective tools can be used to promote a balance between the use of aquatic resources and the freshwater ecosystem health Efficient monitoring tools to assess how aquatic ecosystems respond to multiple impacts of human activities are urgently needed but still limited in West Africa, especially in Burkina Faso. Comprehensively, this dissertation presents five cumulative scientific publications on the topic "macroinvertebrates in Burkina Faso". The first article describes the diversity, composition and structure of benthic macroinvertebrate communities in semi-arid rivers. We found a high diversity of the benthic invertebrate fauna. The results revealed a strong relationship between some families of dipterans, as well as pulmonate snails and organic nutriments. In the second publication, we investigated the diversity and ecology of diving beetles (Dytiscidae, Noteridae) and water beetles (Hydrophilidae) in Burkina Faso. We ascertain that aquatic vegetation is the major factor inducing the beetles richness. A high diversity of water beetles was identified, and 24 species were first records for Burkina Faso. The third study explores the potential use of macroinvertebrate communities for bioassessment in semi-arid area. The results showed that different metrics of diversity, composition and tolerance of macroinvertebrate communities, as well as indicator taxa showed differential sensitivity to different levels of environmental degradation. In the fourth publication, the environmental variables of 44 investigation sites were assessed to identify 'a priori criteria' in Burkina Faso to describe reference conditions. Therefore an important basis for the development of a bioassessment system based on reference conditions was developed. Finally, in publication 5 we evaluated a multimetric approach to assess the ecological status of water bodies for West African Sahel and upper Sudan ecoregions. Within this thesis new bio-assessment tools for the region were developed. These cost-effective tools can be used to promote a sustainable balance between freshwater ecosystem health and society.

Zusammenfassung (Deutsch)

Die gestiegene Nutzung der Binnengewässer durch den Menschen fü hrte zu einer Beeinträchtigung der natürlichen Gewässerökosysteme weltweit. E ingriffe in die Hydrologie, Verlandung, Nährstoffeintrag, Urbanisierung und intensive Landw irtschaft sind mit ökologischen Veränderungen verbunde n und haben negative Konsequ enzen für aquatische Makroevertebraten. Effiziente Überwachungsinstrumente zur Bewer tung des Zustands der Gewässerökosysteme als Reaktion auf multiple menschliche Eingri ffe sind dringend notwendig, aber in Westafrika und vor allem in Burkina Faso nur eingeschrä nkt vorhanden. Vorliegende Doktorarbeit fast ein Kumulativ von fünf wissenscha ftlichen Publikationen zum Thema “Makrozoobenthos in Burkina Faso“ zusammen. Die Arbeit ve rsteht sich als Grundlage für die Etablierung eines biologischen Bewertungssystems zur Ab schätzung der ökologischen Funktionsfähigkeit von Fließgewässe rn in Westafrika. Der geogra phische Schwerpunkt überstreicht die südliche Sahelzone und den nördlichen Sudanber eich im Staatsgebiet von Burkina Faso. Die erste Arbeit beschreibt die Zusammensetzung, Diversität und Struktur von Makrozoobenthos-Gesellschaften in semi-ariden Gewässern Burkina Fasos. Insgesamt wurden 132 Taxa aus 57 Familien nachgewiesen, wobei die Klasse der Ins ekten 95% der aquatischen Fauna ausmachen. Mittels einer Kanonischen Korrespondenzanalyse konnten Faunengesellschaften in Abhängigkeit von diversen Umweltparametern herausgearbeitet werden, etwa dass die Vertreter der Dipterenfamilien Schwebflie gen (Syrphidae), Stechmücken (Culicidae) und Schmetterlingsmücken (Psychodidae), aber auch d ie Lungenschnecken (Pulmonata) hervorragende Zeigerg ruppen für organische Belastun g sind. In der zweiten 4 Publikation wird im Detail auf die Wasserkäferfauna von Burkina Faso, insbesondere das Arteninventar, die Diversität und Biologie der Schwimmkäfer (Dy tiscidae, Noteridae) und der Wasserkäfer (Hydrophilidae) in semi-ariden Flüssen und Reservoi ren, eingegangen. In 18 untersuchten fließenden und stehen den Wasserkörpern konnten 60 Wasserkäferarten aus 23 Gattungen nachgewiesen werden, wobei es sich bei 24 Arten um Er stnachweise für Burkina Faso handelt. Auf Grund der Habitat-spezifischen Sammelmethode konnte eindeutig nachgewiesen werden, dass unterge tauchte Wasserpflanzen und Sch wimmpflanzen (wie etwa der Wassersalat Pistia stratiotes ) die idealen Biotope für Wasserkäfer darstellen . Die dritte Arbeit untersucht die Eignung der benthischen Wirbellose für di e Charakteristik der des ökologischen Zustandes von Gewässern in Westafrika. In 29 Fließ gewässer strecken wurden 100 Taxa aus 58 Familien ausgewertet. Durch multivariate Verfahren nachvollziehbar belegt, konnten eindeutig abgrenzbare Benthosgesellschaften aus vier un terschiedlich genutzten Landschaftstypen (Schutzgebiete; extensive Landwirtschaft; inte nsive Landwirtschaft; urbanes Siedlungsgebiet) unterschieden werden. In einer vierten Publikation werden anhand von 44 untersuchten Gebieten in Burkina Faso physikalisch-chemische, h ydro-morphologische, und Landnutzungs-Kriterien erarbeitet und beschrieben, auf deren Ba sis die Ausweisung von Wasserkörpern als, unbeeinflusste s Referenzgewässer“ vorgenomme n werden kann. Auf diese Weise wurde eine wichtige Grundlage für die Entwicklung eines auf dem Referenzbedingungsprinzip basier enden biologischen Bewertungssy stems geschaffen. In der fünften Veröffentlichung wurde - gleichsam als Sukkus der voran gegangenen Arbeiten eine Methode zur Beurteilung des ökologischen Zustandes von Fließgew ässern der Ökoregionen westafrikanische Sahelzone und nördlicher Sudan erarbeitet, der BBIMI (Burkina Benthic macroinvertebrate multi-metric index). Aus ursprünglich 46 möglichen Maßzahlen und Kenngrößen, den Metrics, wurden nach eingehender, nachvollziehbarer Analyse fünf Messgrößen (die Core-Metrics) f ür die Indexberechnung ausgewähl t: Prozentanteil Nicht- Diptera-Insekten; Prozentanteil toleranter Zweiflügler; Anzahl an Eintagsfliegen-, Steinfliegen- und Köcherfliegen-Arten; sowie z wei biologische Indices (ASPT-N EPBIOS und ASPT- BMWP). Die Ergebnisse zeigten außerdem eine deutliche Reaktion des BBIMIs auf einen Gradienten anthropogener Beeinträchtigungen. Innerhalb dieser Dissertation wurden wichtige auf Bioindikatoren basierende Bewertungsansätze für das Untersuchungsgebiet entwickelt. Diese kosteneffizienten Ansätze können daher eingesetzt werden, um ein Gleichgewicht zwischen anthropogener Nutzung von Fließgewässern und dem Schutz ihrer ökologischen Funktionen zu gewährleisten.