Biologische Untersuchung der Limmat bei Turgi und Wettingen AG

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1 Biologische Untersuchung der Limmat bei Turgi und Wettingen AG Kurzbericht Äusserer Aspekt - Flora - Makrozoobenthos Untersuchungen vom 17. / 18. März 2010 Zug, 19. April 2011

2 Impressum Auftraggeber Departement Bau, Verkehr und Umwelt, Abteilung für Umwelt Dr. Arno Stöckli Auftragnehmer Dr. Joachim Hürlimann, AquaPlus, Bundesstrasse 6, CH-6300 Zug Peter Rey, Hydra AG, Lukasstrasse 29, CH-9008 St. Gallen Feldarbeiten Lukas Taxboeck (AquaPlus) Johannes Ortlepp, Uta Mürle, Peter Rey und Stephan Werner (Hydra) Taucharbeiten Boris Unger und Stephan Pfannschmidt (Hydra) Bericht Dr. Joachim Hürlimann (AquaPlus) Johannes Ortlepp (Hydra)

3 Inhaltsverzeichnis Seite 1 Ausgangslage 1 2 Untersuchungsstellen 1 3 Ergebnisse Äusserer Aspekt Pflanzlicher Bewuchs Kieselalgen Makrozoobenthos 5 4 Besonderheiten Einheimische Arten Neozoen und Neophyten Teratologien bei Kieselalgen 9 5 Fazit 10 6 Quellen 10

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5 1 Ausgangslage Die Kenntnisse über den biologischen Zustand der Limmat sind lückenhaft. Die Gewässerschutzfachstelle des Kantons Aargau hat daher im Jahr 2010 an der Limmat biologische Untersuchungen in Auftrag gegeben. Die Untersuchungen wurden von der Arbeitsgemeinschaft AquaPlus, Zug und Hydra AG, St. Gallen durchgeführt. 2 Untersuchungsstellen Die Limmat wurde am 17. und 18. März 2010 an den Stellen Wettingen / Neuenhof und Untersiggenthal / Turgi untersucht (Abb. 1). Jede Untersuchungsstelle wurde im Querschnitt von links nach rechts mit 5 Substellen beprobt. Pro Substelle wurden bei Bedarf mittels Taucher folgende Aspekte untersucht resp. Organismengruppen beprobt: Äusserer Aspekt, pflanzlicher Bewuchs, Kieselalgen und Makrozoobenthos (Wasserwirbellose). Eine genaue Beschreibung der Untersuchungsmethoden findet sich bei AquaPlus (2010) sowie Hydra AG (2010). Aare Untersuchungstelle Untersiggenthal / Turgi Aargauer Limmattal Reuss Limmat Aare Aabach Bünz Untersuchungstelle Wettingen / Neuenhof Abb. 1: Die Untersuchungsstellen Untersiggenthal / Turgi und Wettingen / Neuenhof im Aargauer Limmattal. 1

6 Beprobung des Zoobenthos im ufernahen watbaren Bereich der Limmat mittels Kicksampling. Einsatz des Benthossammelgerätes Surber Sampler in den tieferen Bereichen der Limmat mittels Taucher. Sicherung des Tauchers vom Ufer aus. Aussortieren der Benthosproben vor Ort. Abkratzen der Kieselalgen ab Steinoberflächen. Kieselalgenprobe an der Untersuchungsstelle Untersiggenthal / Turgi. Abb. 2: Fotodokumentation zu den Probenahmen an der Limmat vom 17./18. März

7 3 Ergebnisse 3.1 Äusserer Aspekt Der Äussere Aspekt wies vor allem im Bereich der Gewässersohle leichte bis höchstens mittelstarke Beeinträchtigungen auf (Kolmation, Verschlammung, Eisensulfid, Geruch des Sedimentes). Die durch den Stau bei Wettingen bedingte geringe Geschiebedynamik dürfte für diese Beeinträchtigungen verantwortlich sein. An der Stelle Untersiggenthal / Turgi trieb in geringem Ausmass ein stabiler Schaum, sehr wahrscheinlich verursacht durch die gereinigten Abwässer der ARA Region Baden-Wettingen in Turgi. 3.2 Pflanzlicher Bewuchs Die Zahl der mit blossem Auge bestimmbaren Pflanzenarten war gering. So traten zwei Moose, zwei Wasserpflanzen und sieben unterschiedliche Algengruppen auf. Mikroskopisch sind aber deutlich mehr Arten vorhanden. Dies zeigt die mikroskopische Analyse der Kieselalgen im Rahmen der Zählungen (siehe Kapitel 3.3). Der pflanzliche Bewuchs wies eine für Flüsse mit wenig Geschiebetrieb typische bis eher dichte Bewuchsdichte sowie für den Winter zu erwartende Faden- und Krustenalgenarten auf (Abb. 3). Insbesondere das Vorhandensein der Rotalge Hildenbrandia rivularis ist typisch. Sie bevorzugt Stellen mit wenig Licht und stabiler Sohle und kommt vor allem auf faust- bis kopfgrossen Steinen vor. Die im Vergleich zu Wettingen / Neuenhof erhöhte Algenbewuchsdichte sowie das Aufkommen der Gelbgrünalge Vaucheria sp. in Untersiggenthal / Turgi wurden mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die gereinigten Abwässer der ARA Region Baden- Wettingen bedingt. Am Tag der Probenahme ( ) lag bei Untersiggenthal / Turgi der Flutende Hahnenfuss (Ranunculus fluitans, eine Wasserpflanze) infolge sehr tiefem Wasserstand grossflächig im Trockenen (Abb. 3). Der tiefe Wasserstand wurde vermutlich durch den Betrieb der Wasserkraftwerke verursacht (Schwall-/Sunkbetrieb). Abb. 3: Pflanzlicher Bewuchs wie er am 17./18. Februar 2010 an der Limmat festgestellt wurde: Links: Flutender Hahnenfuss (Ranunculus fluitans), Mitte: Krustenförmige Rotalge Hildenbrandia rivularis, rechts: Fadenförmige Grünalge Cladophora glomerata. 3

8 3.3 Kieselalgen An den beiden Untersuchungsstellen wurden insgesamt 74 Kieselalgentaxa gefunden. An den einzelnen Transektstellen wurden zwischen 23 und 38 Arten bestimmt (Abb. 4). Dies entspricht dem schweizerischen Durchschnitt für Fliessgewässer von 25 Taxa, resp. dem für Seeausflüsse, grosse Flüsse und Stauhaltungen typischen Wert von 30 bis 50 Taxa. Tiefere Flussstellen weisen erfahrungsgemäss tiefere Taxazahlen auf als die Uferpartien. Dies vermutlich daher, weil die Ufer strukturreicher sind und unterschiedliche Substrate und damit mehr ökologische Nischen aufweisen als die tiefen Stellen. Insgesamt wurden an den beiden Untersuchungsstellen sechs planktische Arten erfasst, welche auf den Fliessgewässertyp 'Seeausfluss' hinweisen. Dies lässt sich durch die noch relativ geringe Distanz zum Staubereich des Kraftwerkes Wettingen sowie allenfalls des Zürichsees erklären. Ihre Anteile waren aber mit < 1 % sehr gering. 10 µm Abb. 4: Auserwählte Kieselalgen der Limmat. Nr und Nr : Lichtmikroskopie, Nr. 11: Rasterelektronenmikroskopie. Nr. 1-3: Achnanthes atomus, Nr. 4-6: Achnanthes minutissima, Nr. 7-8: Achnanthes biasolettiana, Nr. 9: Nitzschia dissipata, Nr. 10: Nitzschia fonticula, Nr. 11: Denticula tenuis, Nr. 12: Cocconeis placentula, Nr. 13: Cymbella minuta (Artengruppe) sensu lato, Nr. 14: Gomphonema olivaceum, Nr. 15: Navicula tripunctata, Nr. 16: Diatoma vulgaris. 4

9 Die an den Untersuchungsstellen gefundenen Kieselalgenarten bevorzugen nährstoffarme bis nährstoffreiche aber organisch höchstens gering belastete Gewässer. So indizierten rund 80 % oder mehr der 500 gezählten Kieselalgenschalen die Zustandsklassen gut oder sehr gut. Der Kieselalgenindex DI-CH nahm an den beiden Untersuchungsstellen Werte zwischen 2.9 bis 3.9 ein, was in etwa dem gesamtschweizerischen Durchschnitt von 3.5 entspricht. Die ökologischen Ziele gemäss Gewässerschutzverordnung Anhang 1 wurde damit an beiden Stellen eingehalten. 3.4 Makrozoobenthos Die Limmat besitzt bei Untersiggenthal / Turgi und bei Wettingen / Neuenhof eine gut entwickelte, wenig gestörte Besiedlung von wirbellosen Wassertieren, wie sie für die grösseren Flüsse des Schweizerischen Mittellandes typisch ist. Die Besiedlungsdichte ist mit ca. 10'000 Individuen auf den Quadratmeter ähnlich wie in anderen schweizerischen Mittellandflüssen. Beide Untersuchungsstellen sind weitgehend von den gleichen Arten besiedelt, wenn auch in etwas unterschiedlicher Zusammensetzung (Abb. 5). Den grössten Anteil stellten die Zuckmückenlarven (Chironomidae) mit über 50 % der Individuen. Insgesamt wurden 69 Taxa nachgewiesen, wobei die Zuckmückenlarven allerdings nicht bis zur Gattung bestimmt wurden. Wir können davon ausgehen, dass bei Untersuchung zu anderen Jahreszeiten noch weitere Arten gefunden werden können und mit der vorliegenden Untersuchung nur der Winteraspekt wiedergegeben wird. 25'000 Muscheln Schnecken Würmer Krebstiere Eintagsfliegen Köcherfliegen Zuckmücken Fliegen & Mücken Diverse* Individuendichte [Ind. / m 2 ] 20'000 15'000 10'000 5'000 0 U li T li T mi T re U re U li T li T mi T re U re Wettingen / Neuenhof Untersiggenthal / Turgi Abb. 5: Besiedlungsdichten der wirbellosen Wassertiere an den untersuchten Limmat- Stellen. U li (Ufer links), T li (Taucher links), T mi (Taucher Mitte), T re (Taucher rechts), U re (Ufer rechts). Diverse* = Steinfliegen, Libellen, Wasserwanzen, Wassermilben, Schnurwürmer, Strudelwürmer, Egel und Käfer 5

10 Die vorgefundene Benthosbesiedlung zeigt einen guten Gewässerzustand mit nur mässiger organischer Belastung an. Im Folgenden werden wichtige Zoobenthosvertreter der Limmat erwähnt und deren Lebensweise kurz besprochen. Ancylus fluviatilis, die Flussmützenschnecke, kommt in Bächen und Flüssen mit stabiler kiesiger oder steiniger Sohle vor. Als Weidegänger raspelt sie den Algenbelag von den Steinen ab. Dreissena polymorpha, die Zebramuschel oder auch Wandermuschel genannt, wurde zu Beginn der 1970er Jahre in die Schweiz eingeschleppt. Seither hat sie sich stark verbreitet und besiedelt die meisten Voralpenseen. Von dort aus driften ihre Larven alljährlich in grosser Zahl in die Flussläufe, wo sie sich an allen festen Materialien festsetzen und sich als aktive Filtrierer ernähren. In Seeabflüssen kann die Zebramuschel bei guten Nahrungsbedingungen in mehrlagigen Schichten den Gewässergrund überwachsen. Heptagenia sulfurea ist eine Eintagsfliege, deren Larven vor allem in grösseren Flüssen vorkommen. Durch ihren flachen Körperbau kann sie am Flussgrund die Algen auf der Steinoberseite abweiden, ohne in zu kräftige Strömung zu geraten (Abb. 6). Potamanthus luteus ist eine weitere Eintagsfliegenart, die wie Heptagenia sulfurea, die grössere Flüsse des Mittellandes besiedelt. In den Untersuchungen in den Wintermonaten ist sie seltener vertreten, da sie ihr Populationsmaximum erst im Sommer erreicht. Baetis lutheri und Baetis rhodani sind ebenfalls Eintagsfliegen, die vor allem Wasserpflanzen und Moospolster besiedeln. Vor allem Baetis lutheri trifft man auch in Wasserpflanzenbüscheln in stärkster Strömung. Die Hakenkäfer der Gattungen Elmis und Limnius verbringen ihr gesamtes Leben als Larve wie auch als erwachsener Käfer im Wasser. Sie besiedeln vor allem enge Lücken und Klüfte in Gestein und Fels. Abb. 6: Beispiele von drei in der Limmat wichtigen Ernährungstypen: Links: Detritusfresser (Chironomidae), Mitte: Filtrierer (Simulium sp.), links: Weidegänger (Heptagenia sulphurea). 6

11 Cheumatopsyche lepida ist eine kleine netzbauende Köcherfliegenart. Wie ihre Verwandten aus der Gattung Hydropsyche fängt sie ihre Nahrung in Netzen, die sie in der Strömung am Gewässergrund zwischen Steinen errichtet. Besonders häufig ist dieser Ernährungstyp in Seeabflüssen, wo reichlich Plankton aus den Seen ausgespült wird und der Gewässergrund nur selten umgelagert wird. Die Kriebelmücken (Simuliidae) sind kleine Mücken, deren erwachsene Weibchen oft schmerzhaft stechen und Blut saugen. Ihre flaschenförmige Larven besiedeln in dichten Rasen Steine oder Pflanzenblätter in stärkster Strömung. An ihrem Körperende besitzen sie kräftige Saugnäpfe, mit denen sie sich festsetzen. Ihre Mundwerkzeuge sind als Filter ausgebildet, den sie in der Strömung ausfahren und sich somit als passive Filtrierer von vorbeidriftenden Partikeln ernähren (Abb. 6). Die (nicht stechenden) Zuckmücken (Chironomidae) besiedeln als Larven in grosser Zahl alle möglichen Gewässerlebensräume. Diese Gruppe hat Formen mit den unterschiedlichsten Ernährungsweisen entwickelt, wobei vor allem auf sandigen Böden und in ruhigem Wasser Sediment und Detritusfresser vorherrschen (Abb. 6). Die sesshaften, filtrierenden Süsswasserschwämme (Spongiliidae) sind häufig in unseren Flüssen vetreten. Sie werden allerdings oft übersehen, da sie vor allem an grossen Blöcken und Totholzstämmen wachsen. Diese bieten ihnen eine dauerhafte stabile Besiedlungsunterlage, die nicht mit Feinmaterial zusedimentiert werden und nicht von Wasserpflanzen oder Algenbüscheln überwachsen werden darf. Die Schwämme sind im Sommer am besten entwickelt während im Winter das Schwammgewebe meist abgebaut wird. Dann finden sich nur noch flache Lager mit Dauerstadien (Gemmulae), die zum Überdauern und zur Verbreitung der Schwammarten dienen. 100 Weidegänger aktive Filtrierer passive Filtrierer Detritusfresser Räuber Diverse* Fresstypen [%] U li T li T mi T re U re U li T li T mi T re U re Wettingen / Neuenhof Untersiggenthal / Turgi Abb. 7: Fresstypen der wirbellosen Wassertiere an den untersuchten Limmat-Stellen. U li (Ufer links), T li (Taucher links), T mi (Taucher Mitte), T re (Taucher rechts), U re (Ufer rechts). Diverse* = Zerkleinerer, Minierer, Holzfresser, Parasiten, Sonstige. 7

12 Diese Zusammensetzung der Benthosbesiedlung ist kennzeichnend für Flusstypen wie die Limmat bei Wettingen und Turgi. So bestand ein Grossteil der Benthosbesiedlung aus drei Ernährungstypen (Abb. 7). Es waren dies die: - aktiven und passiven Filtrierer, welche die hohe Partikeldichte des Seeausflusses (Plankton) als Nahrung nutzen, - Detritusfresser, die sich von abgestorbenem, vorwiegend pflanzlichem Material (Moose und höhere Wasserpflanzen) ernähren, - Weidegänger, die Algenbeläge auf festen stabilen Substraten (Steine, Kies) in Flüssen mit wenig Geschiebeumlagerung abweiden. 4 Besonderheiten 4.1 Einheimische Arten An beiden Untersuchungsstellen wurde der Hakenkäfer Stenelmis canaliculatus gefunden. Die Art ist vor allem in grossen Flüssen zu finden, ansonsten jedoch selten. Andere seltene Wasserwirbellose wurden nicht gefunden. An besonderen Wirbeltieren wurde bei Wettingen / Neuenhof ein Eisvogel (Alcedo atthis) beobachtet. Zudem waren Frassspuren vom Biber (Castor fiber) vorhanden. 4.2 Neozoen und Neophyten Neu eingewanderte Tier- und Pflanzenarten haben insgesamt noch einen begrenzten Einfluss auf die Gewässerökologie der Limmat. Die neozoische Assel Jaera sarsi trat aber bei der Untersuchungsstelle Wettingen / Neuenhof in grosser Zahl auf (Abb. 8). Sie erreichte eine Dichte bis zu 1'600 Ind./m 2. Sie war bislang in der Schweiz nur aus dem Hochrhein bis einige Kilometer unterhalb der Aaremündung bekannt. Da die Art in Untersiggenthal / Turgi nicht gefunden wurde, Abb. 8: Beispiele von in der Limmat vorgefundenen Neozoen: Links: Kamberkrebs (Orconectes limosus), Mitte: Donau-Assel (Jaera sarsi), links: Höckerflohkrebs (Dikerogammarus villosus). 8

13 ist anzunehmen, dass die Besiedlung vom Zürichsee aus erfolgte. Auch ein Kamberkrebs (Orconectes limosus) und die Neuseeländische Zwergdeckelschnecke (Potamopyrgus antipodarum) wurden nur bei Wettingen / Neuenhof gefunden. Die übrigen neozoischen Arten - der Höckerflohkrebs (Dikerogammarus villosus), die Spitze/Amerikanische Blasenschnecke (Physella acuta/heterostropha), die Zebramuschel (Dreissena polymorpha) und die Tigerplanarie (Dugesia tigrina) waren an beiden Untersuchungsstellen zu finden. Bei den Algen generell sind die Kenntnisse bezüglich Neophyten resp. invasiven Arten gering. Für die Schweiz sind bis jetzt in Zusammenhang mit Kieselalgen zwei Arten bekannt, welche als invasive Arten bezeichnet werden können: Didymosphenia geminata und die planktisch lebende Achnanthes catenata. Achnanthes catenata trat in der Limmat bei der Untersuchungsstelle Wettingen / Neuenhof mit geringer Dichte auf. 4.3 Teratologien bei Kieselalgen Teratologien sind Fehlbildungen bei Kieselalgenschalen, deren Ursachen nicht immer erkannt werden können. In der Limmat wiesen an beiden Stellen vor allem Diatoma vulgaris gehäuft Missbildungen auf (Abb. 9). Teratologisch verformte Schalen konnten jedoch auch bei anderen Arten beobachtet werden. Bei Wettingen / Neuenhof war die Zahl der Missbildungen rund doppelt so hoch wie bei Untersiggenthal / Turgi. Inwieweit diese Missbildungen anthropogen bedingt sind, ist unbekannt. Es laufen diesbezüglich Abklärungen. T T T T T T T 10 µm Abb. 9: Teratologien bei Diatoma vulgaris: Bild ganz links normale Schale, alle anderen Schalen weisen unterschiedlich starke Missbildungen auf (siehe T). 9

14 5 Fazit Die Limmat wies bei beiden Untersuchten Stellen (Wettingen / Neuenhof und Untersiggenthal / Turgi) einen guten Gewässerzustand mit nur mässiger organischer Belastung auf. Dies lässt sich aufgrund der Kieselalgen (Diatomeen), des pflanzlichen Bewuches (Phytobenhtos) generell, wie auch basierend auf den Wasserwirbellosen (Zoobenthos) ableiten. Es gab aber Hinweise von Beeinträchtigungen, welche mit hoher Wahrscheinlichkeit durch den Stauraum von Wettingen (geringe Geschiebedynamik, Kolmation, Verschlammung) oder die ARA Region Baden- Wettingen in Turgi (Schaumbildung, Vorkommen der Gelbgrünalge Vaucheria sp.) verursacht wurden. Im weiteren traten sechs Neozoen und eine invasive Algenart auf, wobei insbesondere die neozoische Assel Jaera sarsi bei der oberen Stelle Wettingen / Neuenhof eine hohe Dichte von bis zu 1'600 Ind./m 2 einnahm. Neu eingewanderte Arten können für das ökologische Gleichgewicht problematisch sein. 6 Quellen AquaPlus (2010): Biologische Untersuchungen der Limmat bei Turgi und Wettingen AG. Fachbericht Äusserer Aspekt und Flora. Untersuchungen vom 17./ 18. März Hydra (2010): Biologische Untersuchungen der Limmat bei Turgi und Wettingen AG. Fachbericht Makrozoobenthos. Untersuchungen vom 17./18. März