Skript zur Veranstaltung Flüsse und Bäche als Lebensraum

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1 Skript zur Veranstaltung Flüsse und Bäche als Lebensraum Pädagogische Hochschule Weingarten Sommersemester 2012 Dr. Heinz M. Strehle

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3 Folie 2: Bach, Fluss, Strom. Was ist da der Unterschied? Von einem Bach spricht man, wenn ein fließendes Gewässer nicht breiter als fünf Meter ist. Ansonsten bezeichnet man es als Fluss. Weiterhin unterscheidet man von Flüssen und Bächen die Ströme. Folie 3: Ströme sind die Giganten unter den fließenden Gewässern Unter einem Strom versteht man einen größeren Fluss, der nicht Nebenfluss eines anderen ist und sich unmittelbar in ein Meer ergießt. Ströme in Deutschland sind: - Die Ems. - Die Weser. - Die Elbe. - Der Rhein und - die Donau. Folie 4: Die horizontale Gliederung eines fließenden Gewässers Große Flüsse haben ihren Ursprung oft in Gebirgen und fließen durch unterschiedliche Landschaften dem Meer zu. Das am Ursprung starke Gefälle wird dabei immer geringer. Das Erosionsvermögen des Gewässers nimmt dabei ab, die Ablagerung von erodiertem Material dagegen zu. Folie 5: Partikeltransport in Fliessgewässern Je nach Fließgeschwindigkeit transportiert fließendes Wasser verschieden große Partikel. Folie 6: Lebensräume in Fließgewässern Entsprechend dem Gefälle und folglich der Fließgeschwindigkeit bilden sich in Bächen und Flüssen unterschiedliche Habitate aus. Folie 7: Die Leitarten der Lebensräumen von Fischen in Flüssen Die Forellenregion befindet sich in der Regel am Oberlauf eines Fließgewässers. Es herrscht eine sehr starke Strömung, dadurch wird das Wasser über Kies und größere Steine umgewälzt und mit Sauerstoff angereichert. Die Wassertemperatur steigt selten über 10 C. Der Grund besteht aus Felsgestein, Geröll und Grobkies. In der Äschenregion existiert immer noch eine starke Strömung und hoher Sauerstoffgehalt, aber es gibt mehr Pflanzen als in der Forellenregion. Die Wassertemperatur steigt hier auch schon bis 15 C, der Untergrund besteht aus Geröll und grob- bis feinkörnigem Kies. In der Barbenregion beträgt die Wassertemperatur um die 15 C, der Grund besteht aus grobkörnigen Sand und feinkörnigen Kies, die Fließgewässer (Spiegelbreiten) werden breiter und die Strömung ist nur noch schwach. Der Sauerstoffgehalt schwankt und ist geringer als in der Äschenregion. Die Uferzone ist vegetationsreich (mit Schilfgürteln). 3

4 Die Brachsenregion ist die artenreichste Fischregion und liegt am Unterlauf eines Flusses. Die Temperaturen sind im Sommer bis 20 C, im Winter friert der Fluss hier oft zu. Der Pflanzenbewuchs ist sehr üppig und der Untergrund besteht aus feinem Sand, teilweise lagert sich Schlamm ab. Der Sauerstoffgehalt ist sehr niedrig. Leitfisch ist: Brachse Diese Region zählt bereits zum Brackwasserbereich und ist die letzte Fischregion. Sie liegt im Mündungsdelta zum Meer im Einflussbereich von Ebbe und Flut. Sie ist im Sommer 20 C warm und wärmer.der Untergrund besteht aus feinem Sand Kies und Schlamm. der Sauerstoffgehalt ist je nach Gezeiten unterschiedlich. (Quelle: e_und_breite vom ) Folie 8: Fischhabitate: Viele Fische benötigen in unterschiedlichen Lebensstadien unterschiedliche geartete Lebensräume. Äschen leben im sauerstoffreichen Oberlauf von Flüssen und Bächen. Ihre Eier legen sie im Frühjahr in Kiesbänken ab, wo die Fischlarven ihre ersten Lebensstadien im Lückensystem von Kiespartikeln verbringen. Haben die Larven ihren Dottersack aufgezehrt, verlassen sie mehr und mehr diesen Schutzraum, um Insektenlarven und Kleinkrebse zu fressen. Je größer die junge Äschen werden, um so mehr wagen sie sich in den freien Wasserkörper des Gewässers vor. All dies spielt sich im Flachwasserbereich ab. Im Winter, wenn Bäche zufrieren, ziehen sich die jungen Äschen unter das Wurzelwerk von Erlen im tieferen Wasserbereich zurück. Dort sind sie vor Frost geschützt. Einen ähnlichen Entwicklungszyklus durchlaufen Brachsen im langsam fließenden Unterlauf von Flüssen. Sie verbringen ihr Larven- und ihre frühen Juvenilstadien in Altärmen, die stark mit Schilf und anderen Wasserpflanzen bewachsen sind. Dort sind sie vor den Nachstellungen ihrer Feinde geschützt. Wenn die jungen Brachsen eine bestimmte Größe erreicht haben, wagen sie sich in den Freiwasserbereich der Flüsse vor. Folie 9: Das Interstitial der Lebensraum unter dem Wasserkörper Das sog. hyporheische Interstitial ein mit Wasser gefülltes und von Geröll gebildetes Lückensystem ist einmal der Brutraum vieler Fischlarven und zum anderen der Lebensraum von Insektenlarven, Kleinkrebsen und verschiedenen Weichtierarten. Diese Tierarten bezeichnet man als Makrozoobenthos. Je nach dem Sauerstoffgehalt des Wasserkörper sind dies unterschiedliche Arten. In der Äschen- und Forellenregion sind das vor allem Stein- und Eintagsfliegenlarven. Das hyporheische Interstitial schützt Organismen bei langer Trockenheit, wenn es noch mit Wasser gefüllt ist. Bei reißenden Hochwässern können sich Kleinlebewesen in das hyporheische Interstitial zurückziehen und entgehen so der Gefahr verdriftet zu werden. An das hyporheische Interstitial schließt sich ein von feinerem Substrat gebildetes Interstitial an. Hier siedeln beispielsweise Muscheln. 4

5 Folie 10: Das System zur Bewertung der biologischen Gewässergüte (Saprobiensystem) Aufgrund der spezifischen Ansprüche, welche die Bewohner des hyporheischen Interstitials an ihren Lebensraum stellen, hat man unter Zugrundelegung dieser Organismen ein System zur Beurteilung der biologischen Gewässergüte entwickelt. Im Gegensatz zu wasserchemischen Parametern spiegelt dieses System den langfristigen Gütezustand eines Gewässers wider. Diese System ist zwischenzeitlich normiert, und es lässt sich daher sehr gut reproduzieren. Vor allem die Insektenlarven, welche ihre Juvenilphase im hyporheischen Interstitial verbringen werden durch die Wasserströmung mit der Zeit gewässerabwärts verdriftet. Als Imagines fliegen die Tiere dann gewässeraufwärts (Kompensationsflug) und legen ihre Eier im Oberlauf eines Baches oder Flusses ab. Folie 11: Die Nahrungspyramide in einem Fluss oder Bach Wie in anderen Biotopen auch, gibt es einen spezifischen Stoff- und Energiefluss in Bächen und Flüssen. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von einer Nahrungspyramide. Einer Faustformel entsprechende werden von einer Stufe zur anderen in einer solchen Pyramide jeweils 10 % der Stoffe (Beutetiere) und der Energie weitergegeben. Man kann die Struktur einer solchen Pyramide untersuchen, indem man sich ansieht welche Formen an ihrer Spitze vorkommen (top-down-betrachtung). Man kann dies aber auch von der Basis der Pyramide her tun (bottom-up-betrachtung). Das sehr eingängige Bild der Nahrungspyramide wird heute mehr und mehr durch das eines Nahrungsnetzes ersetzt. Wir darauf noch zu sprechen kommen. Folie 12: Die Aue. Die Umgebung eines Baches oder Flusses Zu dem ökologischen Gefüge eines Flusses oder Baches gehört auch sein unmittelbares teilweise amphibisches Umfeld, die Aue. Sie weist eine spezielle Biozönose auf. Aue und Fließgewässer bilden einen sich gegenseitig beeinflussende und bedingende Einheit. Von der Beschaffenheit der Aue hängt z.b. ab, ob sich eine bestimmte Fischfauna in einem Bach oder Fluss etablieren kann. In diesem Zusammenhang ist es z.b. wichtig, dass in einer Aue im Uferbereich Gehölze vorkommen, die einen Fluss beschatten und Unterstände für Fische bieten. Die Aue entsteht durch dadurch, dass ein Fluss oder Bach ständig mineralisches und organisches Material mit sich führt und ablagert. Aus diesen Ablagerung bilden sich mit der Zeit sehr fruchtbare Böden. Auen werden daher schon von Alters her als Siedlungsräume bevorzugt. Ein wesentliches Gestaltungselement der Aue sind auch Hochwässer. Die Flora und Fauna der Aue gliedert sich in verschieden Zone, die durch die Häufigkeit gekennzeichnet ist, mit der diese überschwemmt werden und eine spezifische Biozönose charakterisiert sind. Folie 13: Anthropogen bedingte Veränderungen der Aue Weil Auen schon immer einem starker Siedlungsdruck unterlagen, wurden sie vielfach den zivilisatorischen Bedürfnissen ihrer Bewohner angepasst. Diese führte langfristig zur mehr oder weniger ausgeprägten Degeneration dieser Landschaftsform. Die in Auen vollzogenen Veränderungen betrafen vor allem den Wasserabfluss, den man in ein bestimmtes Bett zwang. Vor allem aber bemühte man sich, das Umfeld von Auen zu entwässern, damit es als landwirtschaftliche oder Siedlungsflächen genutzt werden konnte. 5

6 Folie 14 und 15: natürliche und ausgebaute Fließgewässer Das Querprofil eines natürlich geformten Baches oder eines Fluss ist sehr inhomogen, mit tiefen und weniger tiefen Stellen und mit Bereichen in denen das Wasser mehr oder weniger schnell fließt. Vor allem aber ist ein solches Profil oft instabil, so dass vor allem breite Bäche und Flüsse nach Hochwässern einen anderen Verlauf nehmen können. In den letzten 200 Jahren hat man daher viele Bäche und Flüsse begradigt, um die durch die Entwässerung von Landschaften anfallenden großen Wassermengen schnell und in stabilen Gerinnen abführen zu können. Lange Zeit sah man daher in Flüssen und Bächen vor allem Entwässerungssysteme. Folie 16 und 17: Die große Rheinbegradigung Eine der größten wasserbaulichen Maßnahmen in Deutschland war die großen Rheinbegradigung. Angestoßen hat diese der Militäringenieur und späteren Gründer der Technischen Universität Karlsruhe Johann Gottfried Tulla (* 20. März 1770 in Karlsruhe, 27. März 1828) Begonnen wurde dieses Vorhaben Anfang des 19. Jahrhunderts. Dabei verfolgte man mehrere Ziele: - Die immer wieder überschwemmten sehr fruchtbaren Rheinauen sollten verlässlich und langfristig landwirtschaftlich genutzt werden können. - Der Rhein sollte schiffbar werden um die unterrheinischen Gebiete wirtschaftlich entwickeln zu können. In diesem Zusammenhang sollte der Rhein bis Basel schiffbar gemacht werden - Das im hydrologischen Einzugsgebiet des Rheins anfallende Niederschlagswasser sollte so schnell wie möglich abfließen - Städte am Oberrhein sollten hochwassersicher gemacht werden. Dieses Ansinnen gelang, dafür nahmen Hochwässer am Mittel- und Unterrhein zu. Folie 18: Folgen von Flussbegradigungen Bei der Begradigung von Flüssen wird die Fließgeschwindigkeit des Wassers erhöht. Das hat zur Folge, dass das sog. Geschieberegime 1 des Gewässers verändert wird. Konkret bedeutet das, dort wo sich vorher Geschiebe (Kies, Sand und Feinsedimente) ablagerte, wird es jetzt abgetragen. Im Falle des Rheins hatte dies den Vorteil, das zur Aufrechterhaltung der Schifffahrt das Gewässerbett kaum ausgebaggert werden musste. Im badischen Bereich des Rheins trug dieser das Geschiebe, welches die Schifffahrt behindern könnte, selber ab. Die Dummen waren die Unterlieger, die dieses Geschiebe unter den Teppich gekehrt beka- 1 Unter dem Geschieberegime eines Gewässers versteht man die über einen bestimmten Zeitraum, Tag oder Jahr erfolgende Menge von Gestein, Sand und Ähnlichem, den Geschiebetransport welches ein Fließgewässer durch einen Gewässerquerschnitt befördert. Die Maßeinheit des Geschiebetransports ist kg/s bzw. t/a. 6

7 men. Allerdings tiefte sich der Rhein dabei auch ein Infolge dessen musste man den Fluss stellenweise mit Hilfe von Staustufen terrasieren. So verringerte man die hohe Fließgeschwindigkeit des Wassers und verhinderte die Eintiefung des Stroms. Schiffe müssen an solchen Staustufen mit Hilfe von Schleusen vom Oberwasser zum Unterwasser oder umgekehrt heruntergelassen oder angehoben werden. Folie 19: Veränderungen an der Aue Beispiele Die häufigsten Veränderungen an der Aue bestanden in der Entfernung ihres Gehölzbestand und der Befestigung ihrer Ufer. Beides diente dazu, Überschwemmungen in der Umgebung zu verhindern. Man wollte die Flüsse in ihrem Bett halten und gleichzeitig Niederschläge sehr schnell abführen. Folie 20: Veränderungen an der Aue Beispiele Eine weitere Maßnahme, eine Aue zu bändigen, war die, den Verlauf ihres Flusses vollständig oder teilweise zu begradigen. Folie 21: Veränderungen an der Aue Beispiele Viele Flüsse und Bäche wurden auch denaturiert, indem man ihre Ufer mit Beton oder anderen Materialien befestigte. Dies tat man, um das hochwasserbedingte Abbrechen von Ufern zu verhindern Folie 22: Wanderungshindernisse in Flüssen und Bächen Überfälle und Wehre in Flüssen und Bächen sind Wanderungshindernisse für viele aquatischen Organismen besonders für viele Fischarten. Wehre dienen zum Aufstau von Wasser für Wasserkraftwerke. Überfälle müssen in begradigten Bächen und Flüssen angelegt werden, damit sie sich nicht in die Tiefe eingraben. Folie 23 und 24: Fischrampen und Fischtreppen Wenn man solche Wanderungshindernisse nicht beseitigen kann, versucht man sie mit Fischrampen und Fischtreppen für Fische passierbar zu machen. Folie 25: Wie sieht ein naturnaher oder natürlicher Bach aus Impressionen Ein natürliches Gewässer ist in der Regel mit Gehölzen und Stauden bewachsen. Folie 26: Wie sieht ein naturnaher oder natürlicher Bach aus Impressionen Ein natürliches Gewässer ist in eine natürliche Umgebung eingebettet und hat Platz sich nach links und rechts auszubreiten. Folie 27: Wie sieht ein naturnaher oder natürlicher Bach aus Impressionen Brechen an einem Gewässer Ufer in der Folge von Hochwässern oder anderen Ereignissen ab, dürfen sie nach dem neuen Wassergesetz nur in Ausnahmefällen wieder hergestellt werden. Man will so der natürlichen Entwicklung von Flüssen und Bächen in der Landschaft nicht im Wege stehen. Überleitung: Die naturnahe Rückentwicklung (Renaturierung) von Flüssen und Bächen Bei der durch menschliches Zutun initiierten naturnahen Rückentwicklung von Flüssen und Bächen verfährt man heute nach dem Motto Lassen statt machen. 7

8 Man verzichtet darauf, wo es möglich ist, Flüsse und Bäche zu pflegen und zu unterhalten. Mitunter führt dies nicht zum Ziel. Dann greift man aktiv in die Entwicklung von Fließgewässern ein. Folie 28 und 29: Renaturierung von Flüssen und Bächen Durch gezielte gleichsam mikroinvasive Eingriffe, initiiert man an Flüssen und Bächen eine Entwicklung, die diese ausufern lassen und sich natürliche Untiefen ausbilden lassen. 8