Der biologische Zustand der Aare zwischen Thuner- und Bielersee. Untersuchungen Frühjahr Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern

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1 Der biologische Zustand der Aare zwischen Thuner- und Bielersee Untersuchungen Frühjahr 2008 Bau-, Verkehrs- und Energiedirektion des Kantons Bern Amt für Wasser und Abfall Gewässer- und Bodenschutzlabor Biologie Fliessgewässer

2 Die Aare zwischen Thunersee und Bielersee Im Frühjahr 2008 wurden im Auftrag des Gewässerund Bodenschutzlabors des Kantons Bern die Lebensgemeinschaften des Gewässergrundes der Aare zwischen Thuner- und Bielersee untersucht. Anhand der Kleintier- und Pflanzenbesiedlung (Algen und Wasserpflanzen) wurde der biologische Zustand an 9 Probenahmestellen in ausgewählten Gewässerabschnitten bewertet. Eine vergleichbare Untersuchung wurde bereits in den Jahren 2001/2002 für die Aare zwischen Bielersee und ihrer Mündung in den Rhein durchgeführt. Hagneck-Kanal Radelfingen Rewag Aare bei Hunzigenau Fliesscharakter und Struktur Die Aare überwindet zwischen Thuner- und Bielersee einen Höhenunterschied von 130 m. Dieses Gefälle wird durch 7 Kraftwerke zur Energiegewinnung genutzt. Heute sind mehr als ein Drittel des Flusslaufes staubeeinflusst, ein Fünftel sind Restwasseroder Ausleitungsstrecken. Trotzdem ist noch immer über die Hälfte der Aarestrecke freifliessend. Allerdings ist der Fluss auch hier begradigt und überwiegend mit Mauern und Blocksteinen verbaut. Das Flussbett der Aare tieft sich hier immer weiter ein, es hat ein Geschiebedefizit. Heute gibt es zu wenig bewegte Steine und Kiesel auf der Flusssohle. Mit der Kander, die in den Thunersee umgeleitet wurde, verlor die Aare bereits zu Beginn des 18. Jahrhunderts den wichtigsten Geschiebelieferanten. Die Geschiebefracht der kleineren Zuflüsse reicht nicht, um die Erosion und die Eintiefung der Flusssohle auszugleichen. Sand und Schlamm bedecken den Gewässerboden und verbacken das Lückensystem der Steine. Zwischen so versiegelten Flussböden und dem Grundwasserstrom besteht nicht mehr genügend Austausch: die Selbstreinigungskraft der Aare ist über der Sohle eingeschränkt. Wasserqualität Die Ergebnisse der regelmässigen chemischen Wasseranalysen werden durch die biologischen Untersuchungen bestätigt. Vor allem Kieselalgen sind sehr gute Anzeiger für organische Belastungen. Unter den festgestellten Kieselalgenarten gibt es keine Anzeiger für starke organische Belastungen. Insgesamt sind die Vorgaben der eidgenössichen Gewässerschutzverordnung (GSchV) hinsichtlich der Wasserqualität durchwegs erfüllt. An allen Probenahmestellen war die Wasserqualität sehr gut bis gut. Der Ausbau der Kläranlagen führte zu einer deutlichen Verbesserung der Wasserqualität in der Aare. Der Nährstoffgehalt nimmt dennoch mit der Fliessstrecke zwischen Thuner- und Bielersee allmählich zu. Zwischen Thun und Bern sind Kieselalgen mit sehr hohen Ansprüchen an die Wasserqualität häufig, während nach Bern eher Arten dominieren, die auch in nährstoffreichen Gewässern mit organischen Belastungen vorkommen können. Bei Rewag erhöht eine Kühlwasserzuleitung des KKW Mühleberg die Wassertemperatur der Aare, was sich im Vorkommen wärmebedürftiger Arten widerspiegelt.

3 Gürbe Biel Alte Aare ARA-Einleitung Bern-Halenbrügg Freifliessend Stau Restwasser Biologische Beurteilung der Wasserqualität mittels Kieselalgen Schwall-Sunk Wehr sehr gut gut mässig Ziel GSchV Saane Wohlensee Bern Bern-Steinibach und Tiefenau Worble unbefriedigend schlecht Sense Märchligenau Chise Rotache Hunzigenau Thun Kieselalgen Kieselalgen besitzen ein filigranes Zellskelett, das sie aus Kieselsäure aufbauen. Dieses Zellskelett ist für jede Kieselalgenart charakteristisch. Kieselalgen wachsen in Kolonien auf dem Gewässergrund. Einige Kieselalgen eignen sich hervorragend als Anzeiger für die Beurteilung der Wasserqualität, da sie ganzjährig in allen Fliessgewässern vorkommen. Weiterhin reagieren sie Zeigerarten für Flüsse mit guter Wasserqualität sensibel auf Umweltveränderungen, wie z.b. Abwassereinleitungen. Uttigenfluh

4 Der biologische Zustand der Aare Am Gewässergrund der Aare leben unzählige Kleinlebewesen. Auf einem Quadratmeter Flussboden wurden oft mehr als Tiere festgestellt. Krebschen, Insektenlarven und Schnecken waren am häufigsten. Die Verteilung der verschiedenen Arten in den Proben zeigt, ob die Besiedlung an den Untersuchungsstellen natürlich oder gestört ist. Wie geht es der Aare? In freifliessenden Aareabschnitten leben viele anspruchsvolle Arten, die auf vielfältige Strukturen und Strömungen angewiesen sind und zudem eine sehr gute Wasserqualität benötigen. Vor allem Insekten, deren Entwicklung im Wasser stattfindet, finden im intakten Übergangsbereich zwischen der Aare und ihren Ufern geeignete Eiablage- und Schlupfplätze. An bebauten Ufern dominieren dagegen anspruchslose Arten. Ufermauern erschweren die Fortpflanzung spezialisierter Arten oder verhindern sie sogar völlig. Wo die Aare aufgestaut wird, fehlen strömungsliebende Flussarten. Hier leben vor allem Zuckmückenlarven und zahlreiche standortuntypische Arten, die vom Menschen verschleppt wurden. Ein anderes Problem schafft die Wassererkraftnutzung. So sind die Restwasserstrecken bei Bern und Aarberg strukturell zwar teilweise naturnah, allerdings ermöglicht deren geringe Wasserführung das Vorkommen typischer Bachbewohner, während Flussbewohner hier wenig geeignete Bedingungen vorfinden. Im Hagneck-Kanal wirkt sich der Schwall-Sunk-Betrieb der Saane aus. Feinsedimente setzen sich auf dem Boden ab. Die Kiesel und Steine verbacken am Gewässerboden. Die Tiere finden hier keinen Lebensraum mehr. Die Lebensgemeinschaften sind verarmt. Wasserpflanzen und Algen Naturnahe Bereiche unterhalb des Thunersees zeigen auch die höchste Vielfalt von strömungsliebenden Pflanzen. Wie schon die Kieselalgen zeigen auch die Grünalgen, dass die Aare in ihrem Verlauf nährstoffreicher wird. ARA-Einleitungen haben keinen Einfluss auf die Algen-Zusammensetzung. Aufgestaute und eingetiefte Bereiche mit viel Sand und Schlamm sind von niederwüchsigen Algen und von Wasserpflanzen besiedelt, die für Flüsse eher untypisch sind. Bei mangelnder Umlagerung der Steine und Kiesel auf Restwasser- und Schwall-Sunk-Strecken ist der Gewässergrund dicht mit Algen überwuchert, die viele verschiedene Belastungen ertragen. Köcherfliege Brachycentrus 9 Hagneck-Kanal: Die Lebensgemeinschaften im stark verbauten Kanal sind individuenarm und untypisch für einen Fluss. Die Gewässersohle ist verschlammt und der Anteil stillwasserliebender Mückenlarven ist hoch. Eintags- und Steinfliegen fehlen fast völlig. Die massenhaft auftretende Köcherfliege Brachycentrus kommt nur hier vor. Die Wasserpest, eine Wasserpflanze aus Nordamerika, ist lokal häufig. Schlammfliege Sialis 8 Radelfingen: Die Besiedlung der hydrologisch stark beeinträchtigten Strecke ist am stärksten gestört. Hier kommen viele aareuntypische Arten vor, so z.b. die Dreikantmuschel. Schlammfressende Schnecken- und Zuckmückenarten dominieren. Die Schlammfliege Sialis kommt nur hier vor. Die häufige Rotalge Hildenbrandia ist typisch für tiefe, nährstoffreiche Flüsse. Erbsenmuschel Wasserpest Elodea Rotalge Hildenbrandia Moostierchen 7 Rewag: Die Besiedlung ist leicht gestört; hier leben vergleichsweise wenig Kleintiere. Viele Arten bevorzugen stabile, feine Substrate (z.b. Erbsenmuscheln). Die thermische Belastung durch das Kraftwerk fördert wärmeliebende Schwämme und Moostierchen. Nährstofftolerante Algen dominieren (Gelbgrünalge Vaucheria). Besiedlung als Spiegel des Aare-Zustandes Die Steinfliege Perla braucht sauberes Wasser und eine gesunde Gewässerstruktur Die Besiedlung der Flussbewohner spiegelt den Zustand der Aare wider. Wo der Fluss noch frei fliesst, ein Naturufer besitzt und seine Gewässersohle eine hohe Dynamik aufweist, kommen gewässertypische, artenreiche Lebensgemeinschaften vor. Zusammensetzung der Lebensgemeinschaften wirbelloser Kleintiere Hoher Anteil ursprünglicher Arten Biozönose Restwasser-beeinflusst Biozönose gestört / Besiedelung stark verändert

5 Biel Alte Aare Zuckmückenlarven Rot- und Braunalgen ARA-Einleitung Freifliessend 6 Bern-Halenbrügg: Der Staueinfluss des Kraftwerks Mühleberg reduziert die Besiedlungsdichte der Kleintiere. Es kommen viele stillwasserliebende Arten vor, die flussaufwärts fehlen (Milchstrudelwurm, Schwämme, Zuckmückenlarven). Die Wasserpest ist hier ebenso häufig wie Rot- und Braunalgen. Es sind Anzeiger für langsam fliessende, tiefe Flüsse. Stau Restwasser Schwall-Sunk Wehr Saane Wohlensee Bern Worble Sense Eintagsfliege Baetis alpinus Gelbgrünalge Vaucheria 4-5 Bern-Tiefenau und Steinibach: Beide Probestellen liegen ober- bzw. unterhalb einer ARA-Einleitung, die sich nicht auf die Besiedlung auswirkt. Der Restwasser-Abfluss ermöglicht das Vorkommen bachtypischer Arten, wie das der Eintagsfliege Baetis alpinus. Die Gewässersohle ist mit polsterbildenden Gelbgrünalgen überzogen (Vaucheria), kälteliebende Fliesswasseralgen sind selten. Gürbe Chise Rotache Eintagsfliege Ecdyonurus Strömungsliebende Algen Thun 3 Märchligenau: Im kanalisierten und mit Buhnen verbauten Abschnitt kommen zwar Flussarten vor, aber einige typische Stein-, Köcher- und Eintagsfliegen fehlen. Die Gewässersohle ist von strömungsliebenden Algen bewachsen, insbesondere von fädigen Grün- und Goldalgen. Kleine Zangenlibelle Goldalge Hydrurus 2 Hunzigenau: Der 2006 renaturierte Abschnitt wird von typischen Flussarten geprägt, darunter viele Stein- und Eintagsfliegen. Als Besonderheit kommt die seltene Kleine Zangenlibelle vor. Der Gewässergrund ist dicht von strömungsliebenden Algen besiedelt, die an nährstoffarme Bedingungen angepasst sind, wiedie Goldalge Hydrurus foetidus. Köcherfliegen-Netz Wassermoos Fissidens 1 Uttigenfluh: Dieser naturnahe, freifliessende Abschnitt ist vom Thunersee beeinflusst: es gibt viele Planktonfiltrierer, wie netzbauende Köcherfliegen. Die Artenvielfalt von Wassermoosen, die nährstoffarme Flüsse benötigen, ist hier am höchsten.

6 Wie erforscht man den biologischen Zustand der Aare? Um den biologischen Zustand eines großen Flusses zu untersuchen, müssen ausgewählte Stellen betrachtet werden. Für diese Untersuchung wurden 9 charakteristische Flussquerschnitte beprobt. Der Einfluss von Ein- oder Ausleitungen, Stau oder Gewässerverbau auf die Lebewesen kann nachgewiesen werden, in dem man deren Besiedlung in genutzten und naturnahen Bereichen erfasst und vergleicht. Anhand von auftretenden Unterschieden wird der biologische Zustand des Flusses beurteilt. Kleintiere wurden an allen Probestellen aus typischen Substratbereichen und besonderen Teillebensräumen gesammelt. Ufernahe Bereiche wurden mit speziellen Probenahmetechniken flächenbezogen und qualitativ besammelt. Kiesel- und Grünalgen und weitere Wasserpflanzen wurden von Substraten gesammelt. Um die Algen zu quantifizieren, wurden diese von einer definierten Fläche abgekratzt und unter dem Mikroskop bestimmt. Taucher mussten die tiefen Stellen beproben. Mit einem schweren Probenahmegerät sammelten sie jeweils Kleintiere und Algen. In der starken Strömung mussten die Taucher mit einem Seil gesichert werden. Die Aare ober- und unterhalb des Bielersees Wasserqualität Die mit Kieselalgen indizierte Wasserqualität der Aare zwischen Bielersee und Rhein verfehlte 2001/2002 die Zielvorgaben der Gewässerschutzverordnung (GSchV) an fast allen Stellen knapp. Im 2008 untersuchten Aareabschnitt zwischen Thunerund Bielersee wurden die Zielvorgaben für die Wasserqualität überall klar erfüllt. Der Ausbau der Kläranlagen im Einzugsgebiet hat die Verbesserung der Wasserqualität bewirkt. Strukturvielfalt Strukturell zeigt die Aare ober- wie unterhalb des Bielersees sehr ähnliche Defizite: Begradigung, verbaute Ufer, Restwasserstrecken und Staubereiche beeinträchtigen den Lauf der Aare. Beide Flussabschnitte haben ein Geschiebedefizit. Vorsicht, gebietsfremde Tier- und Pflanzenarten! Im Aaresystem breiten sich immer mehr exotische Tier- (Neozoen) und Pflanzenarten (Neophyten) aus. Diese eingeschleppten Organismen vermehren sich oft massenhaft und verändern dadurch die heimischen Lebensgemeinschaften unserer Gewässer stark. Bis zu 95% der Tiere beispielsweise im Rhein bei Basel sind bereits Neozoen. Es dürfen keine zusätzlichen Exoten mehr in unsere Gewässer gelangen - weder absichtlich noch unabsichtlich. Besonders dominant ist die Dreikantmuschel Dreissena; auch die Wasserpest Elodea überwuchert oft heimische Wasserpflanzen. Der Große Höckerflohkrebs Dikerogammarus ist ein gefrässiger Räuber, der bereits in den Bielersee verschleppt wurde. In der Aare unterhalb des Bielersees hat er bereits einheimische Arten verdrängt, während er oberhalb des Bielersees noch fehlt. Intakte, strukturreiche Lebensräume sind widerstandskräftiger gegenüber gebietsfremden Tier- und Pflanzenarten, da sie den heimischen Lebewesen einen Rückzugsraum bieten, der in kanalisierten, verbauten Gewässern fehlt. Biologische Anzeiger Unterhalb des Bielersees wurden 4-5-mal mehr Tiere pro m² festgestellt als flussaufwärts. Die Dichten von bis zu Tiere pro m² täuschen hier aber über die Qualität der Besiedelung hinweg, da vornehmlich nährstoffliebende und gebietsfremde Tierarten die Besiedelungsdichten erhöhen. Jedoch sind die individuenärmeren Lebensgemeinschaften nahe des Thunersees am natürlichsten, da dort die meisten standorttypischen Tiere leben. Wasserpest Dreikantmuschel bereits im Bielersee: Körbchenmuschel und Grosser Höckerflohkrebs

7 Die Zukunft der Aare Die Aare heute Die Wasserqualität der Aare ist durchwegs sehr gut bis gut. Allerdings ist die Aare in einem strukturell und biologisch durch Nutzungen und Verbau weitgehend defizitären Zustand. Ihre ursprüngliche Besiedlung ist nur noch teilweise in wenigen kurzen Abschnitten erhalten. Einige Aarestrecken besitzen jedoch noch das Potenzial für eine naturnahe Entwicklung durch geeignete Revitalisierungsmassnahmen. Rückzugsräume von heute sind Wiederbesiedlungsquellen für morgen Natürliche Gewässerabschnitte sind ein Refugium für ursprüngliche, strömungsliebende Flussarten, die heute aber oft so weit von einander entfernt liegen, dass ein Austausch der Tiere unmöglich ist. Dennoch können diese Bereiche als Ursprung für eine Wiederbesiedlung von aktuell noch verbauten Flussabschnitten dienen. Die Aare morgen? Intaker Gewässergrund Verschlammtes Gewässer Die Aare sollte - wo es möglich ist - ihr Flussbett wieder frei und dynamisch gestalten können, damit der Flusslauf wieder von Auebereichen begleitetet wird, die regelmässig überschwemmt werden. Die Aare braucht auch wieder einen Geschiebetrieb, der die vorhandenen Defizite ausgleichen kann. Ein wichtiger Schritt in diese Richtung ist z.b. die Revitalisierung Hunzigenau. Hier können ursprüngliche Kleintiere und Wasserpflanzen wieder Fuss fassen. Vorschläge zur Aufwertung der Aare: Verbesserung des Geschiebehaushaltes für alle Aareabschnitte Nutzung des Regenerationspotenzials der Zuflüsse Aufwertung der Uferregion in Staubereichen Anbindung an noch bestehende Altwässer Aufwertung der Uferregion des Hagneckkanals... durch Abmilderung des Schwall-Sunk-Einflusses Revitalisierung Hunzigenau Verbesserung der Vernetzung der Aare mit ihren Zuflüssen und Gewährleistung der biologischen Durchgängigkeit Erfolgskontrolle anhand von Zielarten Für die Aare ist ein Zustand anzustreben, der den noch existierenden typischen Flussbewohnern eine Ausbreitung und den verschollenen, ursprünglichen Arten eine erneute Besiedlung ermöglicht. Um den Erfolg bei konkreten Revitalisierungen und Renaturierungen messen zu können, wurden Zielarten ausgewählt, die einen guten, naturnahen Gewässerzustand anzeigen. Darunter befinden sich viele selten gewordene Kleintier- und Pflanzenarten, die charakteristisch für die ursprünglichen Lebensgemeinschaften der Aare und ihren Auegewässern sind oder waren. Eintagsfliege Heptagenia Hakenkäfer Limnius Steinfliege Besdolus

8 Fachberichte: Hürlimann, J. (2008): Kieselalgen der Aare. Biologisch indizierte Wasserqualiät zwischen Thunersee und Bielersee. Bericht im Auftrag des Gewässer- und Bodenschutzlabors, Kanton Bern. Mürle, U., J. Ortlepp, P. Rey (2008): Biologische Untersuchungen der Aare zwischen Thunersee und Bielersee. Fachbericht: Makroinvertebraten. Bericht im Auftrag des Gewässer- und Bodenschutzlabors, Kanton Bern. von Känel, A. (2008): Beitrag zur Algenflora der Aare zwischen Thuner- und Bielersee (Frühjahr 2008). Bericht des Gewässer- und Bodenschutzlabors, Kanton Bern. Kontakt: Amt für Wasser und Abfall des Kantons Bern Gewässer- und Bodenschutzlabor (GBL) Schermenweg Bern Titelfoto Hunzigenau: Vinzenz Maurer, Hydra Fotonachweis: Angela von Känel, Vinzenz Maurer, Uta Mürle, Peter Rey, Boris Unger Ausgabe Mai 2009 Text und Gestaltung: Stefan Werner, HYDRA AG, St. Gallen