Erfolgskontrollen bei Renaturierungsmaßnahmen nach WRRL Eine kritische Bestandsaufnahme

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1 Erfolgskontrollen bei Renaturierungsmaßnahmen nach WRRL Eine kritische Bestandsaufnahme Prof. Dr. Ulrich Braukmann, Universität Kassel Fachgebiet Gewässerökologie/Gewässerentwicklung Dipl. Biol. Werner Haaß Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung (BIL) Gewässer-Nachbarschaften in Hessen, Rheinland-Pfalz und Saarland 18. Betreuertagung 24. / in Wiesbaden-Naurod 1

2 Gliederung 1.Erfolgskontrollen am Wilhelmshäuser Bach bei Witzenhausen (Uni Kassel, Büro BIL) 2.Beispiele von Erfolgskontrollen aus der Literatur (MÖWS 2010, SUNDERMANN et al. 2010) 3.Untersuchungen des Makrozoobenthos zur Erfolgskontrolle durch das Büro BIL im Frühjahr

3 1. Erfolgskontrollen am Wilhelmshäuser Bach bei Witzenhausen (Uni Kassel, Büro BIL) 3

4 Analyse, Bewertung und ökologische Erfolgskontrolle von Renaturierungsmaßnahmen am Wilhelmshäuser Bach bei Witzenhausen Der Wilhelmshäuser Bach wurde Ende der achtziger Jahre in verschiedenen Abschnitten renaturiert. Ein 1989 renaturierter Abschnitt im Oberlauf dieses Gewässers ist sehr naturnah und kann als Referenzabschnitt gemäß der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) angesehen werden. Andere Bachabschnitte hingegen sind technisch ausgebaut und relativ naturfern. 4

5 Leitbild und Entwicklungsziel Das Leitbild der Planung orientierte sich am heutigen potenziell natürlichen Zustand des Gewässers mit folgenden wesentlichen Aspekten: Mittelgebirgsbäche sind Waldbäche mit einem flachen und breiten Querprofil. Die Lebensraumvielfalt (bedingt durch eine hohe Strömungs-, Substrat-, Breiten- und Tiefenvariabilität) ist sehr groß. Fließgewässer sind biologisch durchgängig. Das Gewässerumfeld wird extensiv genutzt. Möglichst große Teile der (i. d. R. meist relativ schmalen Aue) werden nicht mehr genutzt, sondern der Sukzession überlassen oder (zum Zeitpunkt der damaligen Planungen) mit standortgerechten Gehölzen bepflanzt. Die Unterhaltung des Gewässers wird stark reduziert. Totholz wird in der Regel im Gewässer belassen; es wird nur dann entfernt, wenn es zur Ausuferung des Gewässers oder zu einer Gewässerverlagerung auf Flächen führt, die nicht zur (nach der Renaturierung z.t. sehr breiten) Gewässerparzelle gehört. nach Haaß

6 Die Untersuchungsabschnitte für die Erfolgskontrolle 2002 und 2011 Abschnitt 1, ausgebaut Abschnitt 2, Ortsbereich Ellingerode, renaturiert in 1989 Abschnitt 3, unterhalb Roßbach, renaturiert in 1989/1990, naturnah 6

7 Abschnitt 1 ausgebaut Foto Braukmann

8 Abschnitt 2 renaturiert Foto Braukmann

9 Abschnitt 3 naturnah Foto Braukmann 9

10 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Wilhelmshäuser Bach zwischen Roßbach und Ellingerode (Abschnitt 3) vor der Renaturierung, Schmale Uferstreifen (0 bis 2 m) - Hochwasser ufert in angrenzende Ackerflächen aus und führt zu erheblichen Schäden. Foto: Haaß,

11 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Wilhelmshäuser Bach bei Roßbach, 18 Jahre nach der Renaturierung, Eine umgestürzte Esche verbleibt im Uferstreifen - In landwirtschaftliche Flächen ragende Teile der Gehölze werden von den Anliegern zurückgeschnitten und als Brennholz genutzt. Foto: Haaß,

12 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Wilhelmshäuser Bach bei Roßbach, 21 Jahre nach der Renaturierung, Breite Uferstreifen 10 bis 30 m - Totholz verbleibt im Gelände und im Gewässer - Hochwasser ufert schadlos im Auwald aus Foto: Haaß,

13 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Wilhelmshäuser Bach bei Roßbach, 24 Jahre nach der Renaturierung, 2013 Feuchte Hochstaudenflur auf Uferstreifen am Wilhelmshäuser Bach Foto: Haaß,

14 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Wilhelmshäuser Bach bei Roßbach nach der Renaturierung, 2013 Hochstaudenflur mit Indischem Springkraut nach Rodung der Ufergehölze im Jahr Gehölzjungwuchs ist nur vereinzelt vorhanden Foto: Haaß,

15 Im Jahr 1989 renaturierter, inzwischen naturnaher Bachabschnitt, 24 Jahre nach der Renaturierung, am Foto Braukmann 15

16 Naturnaher Bachabschnitt am Foto Braukmann 16

17 Auch bei höherer Wasserführung herrschen lenitische Strukturen vor. Foto: Haaß,

18 Auch bei Hochwasser bleiben lotische und lenitische Strukturen sichtbar. Foto: Haaß,

19 Methoden der ökologischen Erfolgskontrolle am Wilhelmshäuser Bach 2011 Elektrobefischung nach CEN 2003 mit Bewertungsverfahren FIBS Makrozoobenthos (Bewertungssoftware ASTERICS; Bewertungssystem PERLODES) Vegetationsaufnahme des Uferstreifens nach BRAUN- BLANQUET und Anwendung der Zeigerwerte nach ELLENBERG Gewässerstruktur (Strömung, Sohlsubstrat, Strukturelemente und Gewässerbett) Avifauna (Uferbereich) Punkt-Stopp-Methode, akustisch und visuell Für eine umfassende Beurteilung des ökologischen Erfolgs von Maßnahmen reichen die Qualitätskomponenten der WRRL nicht aus! 19

20 Analyse der Eigenschaften von Gewässer, Ufer und Umfeld Ergebnisse aus Diplom-, Bachelor- und Projektarbeiten in den Jahren 2002 und 2011, betreut vom Fachgebiet Gewässerökologie (Uni Kassel) und vom Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung (BIL), Witzenhausen 20

21 Mikrohabitate (Substratstrukturen) in verschiedenen Bachabschnitten 2002 Nicht renaturierter Bachabschnitt 1 Renaturierter Bachabschnitt 2 Naturnaher Bachabschnitt 3 Multihabitatsampling: Proben in erster Linie aus lotischen Bereichen mit steinigen Substraten Grafiken: LAHME, 2002 Mulithabitatsampling: Proben zu hohen Anteilen aus lenitischen Bereichen mit Feinsedimenten 21

22 Bewertung des Wilhelmshäuser Bachs anhand des Makrozoobenthos (u. a. PERLODES) und der Fische (FIBS) gemäß WRRL 22

23 Fische Bioindikatoren Stoffliche Belastungen Makrozoobenthos Sauerstoffhaushalt Art der Indikation Morphologische Strukturen Makro-, Mesostrukturen, Breite, Tiefe Makrophyten Phytobenthos Trophie Nährstoffe Geochemie Kleinräumige Struktur-Elemente Choriotope (Substrate) Saprobie Sauerstoffhaushalt vorrangig nachrangig 23

24 Fiktives Beispiel für die Bewertung eines Fließgewässers nach WRRL Bioindikatoren Phytobenthos (Algen) Ergebnis der Indikation Ökologische Qualität gut Gesamt- Bewertung Makrophyten (Wasserpfl.) Makrozoobenthos (Wirbellose) Fische mäßig schlecht unbefriedigend schlecht, da worst case- Prinzip Ursachen Maßnahmen 24

25 Taxazahl des Makrozoobenthos in ausgebauten und naturnahen Abschnitten Multihabitatsampling: Proben in erster Linie aus lotischen Bereichen mit steinigen Substraten Mulithabitatsampling: Proben zu hohen Anteilen aus lenitischen Bereichen mit Feinsedimenten aus Höhre 2011, leicht verändert 25

26 Taxazahl des Makrozoobenthos in verschiedenen Mikrohabitaten Aufsammlung nur in definierten Mikrohabitaten in Abschnitt 3 aus Höhre 2011, leicht verändert 26

27 Saprobienindices in 3 Abschnitten des Wilhelmshäuser Bachs anhand des Makrozoobenthos aus Höhre

28 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Gewässerstrukturen 2002 und Fischfauna Nicht renaturierter Bachabschnitt 1, geringe Strukturvielfalt: Fischfauna: nur Forellen ohne Reproduktion Renaturierter Bachabschnitt 2, erhöhte Strukturvielfalt: Fischfauna: Forellen mit Reproduktion Renaturierter, naturnaher Bachabschnitt 3, hohe Strukturvielfalt: Fischfauna: Forellen, Bachneunauge, Groppe, mit Reproduktion Grafiken: LAHME, 2002, Ergebnisse Elektrobefischung: ELIGEHAUSEN,

29 Fische im Wilhelmshäuser Bach, aufgeschlüsselt nach Altersklassen aus Höhre

30 Bewertung des Wilhelmshäuser Bachs anhand der Qualitätskomponenten Makrozoobenthos und Fische aus Höhre

31 Fazit der Bewertung des ökologischen Erfolgs von Renaturierungsmaßnahmen am Wilhelmshäuser Bach Fische spiegeln bei Anwendung der derzeitigen Methodik den Erfolg strukturverbessernder Maßnahmen wesentlich zutreffender wider als das Makrozoobenthos. Die Perlodes-Bewertung mittels des Makrozoobenthos wird stark von den Strömungsverhältnissen und dem Substrat geprägt. Steinige Bereiche mit starker Strömung (lotische Bereiche) werden nach Perlodes generell besser bewertet als solche m. schlammigen Substraten u. schwacher Strömung (lenitische Bereiche). Renaturierungsmaßnahmen führen aber i. d. R. zu einer Entgradigung, also einer Erhöhung der Lauflänge. Die Folge ist ein höherer Anteil von Abschnitten mit Feinmaterial und geringer Strömung (lenitische Bereiche). Dieser gewünschte Effekt wird mit dem bisherigen Bewertungs- Verfahren mit Perlodes unkorrekt beurteilt. 31

32 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Bewertung Fließgewässer nach PERLODES Ursache für die zu ungünstige PERLODES-Bewertung Fazit für den Wilhelmshäuser Bach: Am Wilhelmshäuser Bach würde die PERLODES-Bewertung im Gesamtergebnis aus den Teilergebnissen für die lotischen und die lenitischen Bereiche zusammengestellt werden. Das schlechtere Teilergebnis für die lenitischen Bereiche würde zu einem ungünstigeren Endergebnis führen, das die sehr gute Gewässerstruktur nicht richtig wiederspiegelt. 32

33 2. Beispiele von Erfolgskontrollen aus der Literatur (SUNDERMANN et al. 2010, MÖWS 2010) 33

34 DBU-Projekt: Ökologisches Effizienzmonitoring von 26 Renaturierungsprojekten in Deutschland Einige Eigenschaften der untersuchten Gewässer Parameter Mittelwert Bereich Wasserspiegelbreite (m) 15,2 1,2-117 Länge revitalisierter Abschnitt (km) 1,4 0,1-4,3 Alter der Maßnahme (Jahre) Methodischer Ansatz: space for time substitution Vergleich renaturierter Abschnitte mit oberhalb gelegenen, nicht renaturierten Referenz -Abschnitten nach Angaben von Sundermann et al. (2010) 34

35 Ökologisches Effizienzmonitoring Reaktion der biologischen Qualitätskomponenten auf morphologische Verbesserungen durch Renaturierungsmaßnahmen von 26 Fließgewässern Dargestellt ist die Anzahl von Gewässerabschnitten Qualitätskomponenten Verbesserung Verschlechterung Kein Effekt Keine Bewertung möglich Makrozoobenthos Fische Makrophyten Gesamt- Bewertung (EQC) nach Angaben von Sundermann et al. (2010) 36

36 Ökologisches Effizienzmonitoring Bei Anwendung des Worst-Case-Prinzips gem. WRRL zur Gesamtbewertung der 26 Gewässer erreicht nur 1 Gewässer von 26 nach Renaturierung den guten ökologischen Zustand, also das eigentliche Ziel der WRRL. Es bestehen bei Anwendung der gegenwärtigen Bewertungsverfahren gemäß WRRL keine Zusammenhänge zwischen der Reaktion der biologischen Qualitätskomponenten und Kenngrößen der Gewässer wie Gewässerbreite, Länge der Abschnitte und Alter der Maßnahmen! 38

37 Bewertung von Renaturierungsmaßnahmen an kleinen Fließgewässern im Flachland Einfluss von Struktur- und Strömungsvielfalt Kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Strukturgüte gemäß LAWA und ökologischer Qualität (Biologie)! Diejenigen Strukturen bzw. Eigenschaften mit dem höchsten Einfluss auf das Makrozoobenthos waren als Parameter nicht im Strukturgüte-Verfahren der LAWA enthalten, nämlich: Beschattungsgrad und höchste sohlnahe Fließgeschwindigkeit und damit letztlich die Sauerstoffversorgung. nach Löw (2010) 39

38 Schlussfolgerungen Aus den bisherigen Ergebnissen, z. B. von Sundermann et al. (2010) oder Löw (2010), lässt sich folgendes schließen: entweder: die Maßnahmen sind in vielen Fällen tatsächlich ökologisch ineffizient oder: die bislang gewählten Parameter zur Bewertung sind ungeeignet oder unzureichend, sowohl bei der - Strukturgütekartierung als auch bei der - Bewertung nach WRRL oder: die Methoden der Erfassung und Bewertung sind unzulänglich oder: andere Belastungen (organische Substanzen, Nährstoffe, Pestizide, Mikroverunreinigungen) verhindern eine messbare positive biologische Reaktion oder: das Wiederbesiedlungspotenzial der Gewässer ist nicht gegeben. 40

39 3. Untersuchungen des Makrozoobenthos zur Erfolgskontrolle durch das Büro BIL, im Frühjahr

40 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Weitere Makrozoobenthos-Untersuchungen zur ökologischen Erfolgskontrolle Im Frühjahr 2013 wurden vom Büro BIL (Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung) zur ökologischen Erfolgskontrolle von Renaturierungsmaßnahmen in 33 Gewässerbereichen Makrozoobenthos-Untersuchungen vorgenommen. Es fand ein Vergleich von renaturierten und nicht renaturierten Gewässern statt. 42

41 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Auswahl der Makrozoobenthos-Untersuchungen des Büros BIL RP Darmstadt: Sandbach, Typ 19, Weschnitz, Typ 9 RP Frankfurt Nidda, Typ 9.2 RP Wiesbaden Obere Usa, Emsbach, Typ 5, Arnsbach, Typ 5.1 RP Kassel Losse, Eder, Typ 9, Fulda, Typ 9.2 RP Gießen Klein, Typ 5.1, Wohra, Typ 9 43

42 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Auftragsbeschreibung -Vergleichende Untersuchung des Makrozoobenthos renaturierter und nicht renaturierter Gewässerabschnitte -Auswertung mit PERLODES und eigene Bewertung -Aussage zur Frage: wie erfolgreich war die Renaturierungsmaßnahme in Hinblick auf das Makrozoobenthos? Problematik Die Ergebnisse nach PERLODES weichen zum Teil sehr stark von der eigenen Bewertung ab und spiegeln eine Verbesserung der Strukturgüte zumeist nicht wieder. 44

43 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Bewertung Fließgewässer nach PERLODES Die Bewertung der Fließgewässer auf Grundlage des Makrozoobenthos erfolgt mit dem deutschen Bewertungssystem PERLODES PERLODES hat einen modularen gewässertypspezifischen Aufbau. -Modul Saprobie - gibt das Ausmaß der organischen Belastung an -Modul Allgemeine Degradation: spiegelt die Auswirkungen verschiedener Stressoren wider. Wichtigster Stressor: Gewässermorphologie -Modul Versauerung: gibt Hinweise auf den typspezifischen Säurezustand 45

44 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Bewertung Fließgewässer nach PERLODES Bei der Bewertung von Renaturierungsmaßnahmen in organisch nicht stark belasteten oder versauerten Gewässern ist das Modul Allgemeine Degradation von besonderer Bedeutung. Beispiel Gewässertyp 5, bewertete Einzelindices (Core Metrics): -EPT (%) HK: Ein hoher Anteil an EPT-Arten indiziert u.a. eine hohe Strukturvielfalt und eine natürliche Habitatzusammensetzung. -Fauna-Index 5: Der Index bewertet die Auswirkungen struktureller Degrada-tion auf Habitatebene (z. B. Vorkommen oder Fehlen bestimmter Mikrohabitate) und auf Einzugsgebietsebene. -Hyporhithral-Besiedler [%]: Der Anteil ist in naturnahen Fließgewässern dieses Typs gering. Ist bei Störungen erhöht (z.b. Aufstau). -Rheoindex (Ind.): Gibt das Verhältnis rheophiler und rheobionter Arten zu Arten langsam fließender Gewässer an. Bewertet Störungen wie z.b. Aufstau eines Gewässers. 46

45 Fazit Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung Bewertung Fließgewässer nach PERLODES die Metrics der Allgemeinen Degradation sollten bei einem Fehlen sonstiger Belastungen vornehmlich die Ausprägung der Gewässerstruktur anzeigen. Aber: Die Ergebnisse der Untersuchungen von BIL zeigen, dass dies meist nicht zutrifft: Mittelwert Allgemeine Degradation renaturierter Gewässer mit zumeist guter Gewässerstruktur: 0,399 = unbefriedigend Mittelwert Allgemeine Degradation nicht renaturierter Vergleichsprobestellen mit zumeist ungünstigerer Gewässerstruktur: 0,492 = mäßig 47

46 Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung In der vorliegenden Untersuchung fällt die gutachterliche Bewertung deshalb häufig anders aus als die PERLODES- Bewertung. Dies beruht u.a. auf: Einer anderen Gewichtung der Metrics Einem Einbeziehen der Gewässerstruktur Einer weitergehenden Differenzierung der Gewässertypen z. B. durch die Einbeziehen des Talbodengefälles (Beispiel: bei Gewässern des Typs 5 mit hohem Talbodengefälle (natürlicherweise viele rheophile Arten) sind die Metrics anders zu bewerten, als bei einem Gewässer des gleichen Typs mit flachem Talbodengefälle (natürlicherweise weniger rheophile Arten)) 48

47 Fazit der Bewertung des ökologischen Erfolgs von Renaturierungsmaßnahmen nach WRRL Die Erhebungsmethode und das Bewertungsverfahren für das Makrozoobenthos nach Perlodes ist für die Bewertung des Erfolgs von Renaturierungsmaßnahmen zur Zeit nicht geeignet. Eine Aufsammlung der Organismen auf 10 m langen Strecken in allen vorkommenden Substrattypen ist unzureichend. Das HLUG empfiehlt zu Recht Strecken bis zu 50 m. Die Aufsammlung sollte für die wesentlichen Substrattypen (jeweils 1-2 m², verteilt auf m Bachstrecke) separat erfolgen. Eine adäquate Berücksichtigung von Organismen lenitischer Bereiche ist unabdingbar. Die positivere Einschätzung von Organismen lotischer Bereiche als derjenigen lenitischer Bereiche ist nicht zielführend. Eine Gesamtbewertung des Maßnahmen-Erfolgs mittels aller biologischen Qualitätskomponenten nach dem Worst-Case-Prinzip der WRRL ist ungeeignet. 49

48 Ausblick Differenzierung der Erhebungs- und Bewertungsverfahren Kritisches Hinterfragen des Worst Case-Prinzips für das Effizienzmonitoring Modifizierte Gewichtung der Strukturgüteparameter hinsichtlich biologisch-ökologischer Relevanz Integraler Ansatz, Berücksichtigung aller erkennbaren Belastungsformen, Prioritäten setzen ( Güte schlägt Struktur ) Stärkere Berücksichtigung des Uferstreifens und des Umfeldes im Sinne der Strukturgütebewertung LAWA Einbeziehung weiterer Bewertungsansätze für Ufer und Umfeld (Struktur, Vegetation, weitere Bioindikatoren wie Vögel) 50

49 Quellen Haaß, W. (2013): Untersuchung des Makrozoobenthos in ausgewählten Renaturierungsbereichen. Büro für Ingenieurbiologie und Landschaftsplanung: 171 S. - Auftraggeber: Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie, Dez. W1 Gewässerökologie, oobenthosuntersuchungen_2013.pdf Möws, R. (2010): Bewertung von Renaturierungsmaßnahmen an kleinen Fließgewässern Einfluss von Struktur- und Strömungsvielfalt. In: Lüderitz, V., Jüpner, R. & Dittrich, A. (2010): Beiträge zum Institutskolloquium Auswirkungen von Eingriffen in Fließgewässer. Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte, Bd. 10: Sundermann, A., Lorenz, A., Stoll, S. & Haase, P. (2010): Renaturierung von Fließgewässern Hinweise auf dem Weg zum Erfolg. In: Lüderitz, V., Jüpner, R. & Dittrich, A. (2010): Beiträge zum Institutskolloquium Auswirkungen von Eingriffen in Fließgewässer. Magdeburger Wasserwirtschaftliche Hefte, Bd. 10: Unpublizierte Diplom-, Master- und Projektarbeiten im Fachgebiet Gewässerökologie/Gewässerentwicklung, Univ. Kassel 51

50 Danke für Ihre Aufmerksamkeit! 52