Renaturierung kleiner Fließgewässer: Maßnahmen, Wirkung und Erfolgskontrolle

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1 Renaturierung kleiner Fließgewässer: Maßnahmen, Wirkung und Erfolgskontrolle Daniel Hering Abteilung Angewandte Zoologie / Hydrobiologie Universität Duisburg-Essen

2 Degradation Renaturierung Ökologische Qualität

3 Inhalt Hierarchie von Belastungen Wirkung von Fichtenforsten auf kleine Fließgewässer Wirkung von Renaturierungsmaßnahmen Folgerungen

5 Fragen In welchen Umweltparametern unterscheiden sich Gewässer mit Sanierungsbedarf von solchen ohne Sanierungsbedarf? Gibt es Unterschiede zwischen den Biokomponenten? Förderung: Umweltbundesamt (FKZ )

6 Daten Probestellen aus 10 Bundesländern Realistischer Ausschnitt derzeitiger Belastungssituationen Daten zu Makrophyten, Makrozoobenthos und Fischen Umweltvariablen zu Landnutzung, Physiko-Chemie (vor Ort) und Hydromorphologie (vor Ort)

7 Klassifizierungsbäume (CaRT) Alle Probestellen Z.B. anhand des Makrozoobenthos Probestellen ohne Sanierungsbedarf (sehr gut/gut) Probestellen mit Sanierungsbedarf (mäßig bis schlecht) Suche nach Umweltparametern, die am besten zwischen den beiden Gruppen von Probestellen differenzieren A l h U l ä d d ü Aussagen, welche Umweltparameter verändert werden müssen, um den Zustand der Gewässer zu verbessern

8 Verwendete Umweltparameter Landnutzung städt. gepr. Flächen Industrie/Gewerbe Ackerflächen Grünland LW heterogen Waldflächen Strauch-/Krautveg. Physiko-Chemie ph-wert (Min) ph-wert (Max) Temperatur (Min) Temperatur (Max) Sauerstoff Gesamthärte Chlorid TP_PP NO3_N NO2_N NH4_NN BSB5 TOC Vor-Ort Struktur Strömungsdiversität Substratdiversität bes. Sohlstrukturen bes. Uferstrukturen Breitenvarianz Gewässerrandstreifen bes. Laufstrukturen Uferbewuchs

9 Ergebnis einer CaRT Analyse Rangfolge der Umweltparameter, die am besten zwischen Gewässern mit und ohne Sanierungsbedarf differenzieren Der Umweltparameter, der am besten diskriminiert, erhält den Wert 100 Alle anderen Umweltparameter werden zu diesem Wert in Relation gesetzt

10 Landnutzung / Physiko-Chemie / Struktur Makrozoobenthos: Mittelgebirge gesamt Bäche Flüsse Ackerfläche 100 TP_P 100 TP_P 100 städt. Fläche 93 städt. Fläche 93 NO3_N 97 TP_P 89 StrömDiv 88 Ackerfläche 87 NO3_NN 80 NO3_NN 87 Ind./Gewerbe 85 Waldfläche 74 Ackerfläche 83 städt. Fläche 79 NH4_N 67 Waldfläche 69 ph_min 43 StrömDiv 64 besuferstruk 67 StrömDiv 33 besuferstruk 62 Uferbewuchs 60 bessohlstruk 29 bessohlstruk 61 NH4_N 51 BreitVarianz 20

11 Landnutzung / Physiko-Chemie / Struktur Makrozoobenthos: Mittelgebirge gesamt Bäche Flüsse Ackerfläche 100 TP_P 100 TP_P 100 städt. Fläche 93 städt. Fläche 93 NO3_N 97 TP_P 89 StrömDiv 88 Ackerfläche 87 NO3_NN 80 NO3_NN 87 Ind./Gewerbe 85 Waldfläche 74 Ackerfläche 83 städt. Fläche 79 NH4_N 67 Waldfläche 69 ph_min 43 StrömDiv 64 besuferstruk 67 StrömDiv 33 besuferstruk 62 Uferbewuchs 60 bessohlstruk 29 bessohlstruk 61 NH4_N 51 BreitVarianz 20 Makrophyten und Phytobenthos Mittelgebirge Tiefland Waldfläche 100 LW heterog. 100 städt. Fläche 83 Grünland 98 ph_min 81 TP_PP 92 LW heterog. 78 NO3_N 54 Chlorid 76 ph_max 49 besuferstruk 69 bessohlstruk 45 NH4_N 59 Waldfläche 41 Uferbewuchs 58 GewRdStrei 19 bessohlstruk 42 SubstrDiv 12 Makrozoobenthos: Tiefland gesamt Bäche Flüsse Grünland 100 Waldfläche 100 TOC 100 Waldfläche 80 Ackerfläche 86 Grünland 86 TOC 79 GewRdStrei 45 Waldfläche 67 Ackerfläche 56 SubstrDiv 36 Uferbewuchs 44 SubstrDiv 44 städt. Fläche 31 Ackerfläche 35 BreitVarianz 41 Chlorid 22 BreitVarianz 34 Chlorid 29 BreitVarianz 19 Chlorid 30 GewRdStrei 17 NH4_N 15 NH4_N 25 ph_max 12 NO3_N 7 besuferstruk 13 Fische Mittelgebirge Tiefland Ackerfläche 100 städt. Fläche 100 Temp_Max 94 Temp_Min 96 Sauerstoff 75 Sauerstoff 91 BreitVarianz 72 Waldfläche 72 ph_max 69 LW heterog. 69 Grünland 64 StrömDiv 66 LW heterog. 64 NH4_N 58 Uferbewuchs 55 Uferbewuchs 51 besuferstruk 46 SubstrDiv 45

12 Landnutzung / Physiko-Chemie / Struktur Makrozoobenthos: Mittelgebirge gesamt Bäche Flüsse Ackerfläche 100 TP_P 100 TP_P 100 städt. Fläche 93 städt. Fläche 93 NO3_N 97 TP_P 89 StrömDiv 88 Ackerfläche 87 NO3_NN 80 NO3_NN 87 Ind./Gewerbe 85 Waldfläche 74 Ackerfläche 83 städt. Fläche 79 NH4_N 67 Waldfläche 69 ph_min 43 StrömDiv 64 besuferstruk 67 StrömDiv 33 besuferstruk 62 Uferbewuchs 60 bessohlstruk 29 bessohlstruk 61 NH4_N 51 BreitVarianz 20 Makrophyten und Phytobenthos Mittelgebirge Tiefland Waldfläche 100 LW heterog. 100 städt. Fläche 83 Grünland 98 ph_min 81 TP_PP 92 LW heterog. 78 NO3_N 54 Chlorid 76 ph_max 49 besuferstruk 69 bessohlstruk 45 NH4_N 59 Waldfläche 41 Uferbewuchs 58 GewRdStrei 19 bessohlstruk 42 SubstrDiv 12 Makrozoobenthos: Tiefland gesamt Bäche Flüsse Grünland 100 Waldfläche 100 TOC 100 Waldfläche 80 Ackerfläche 86 Grünland 86 TOC 79 GewRdStrei 45 Waldfläche 67 Ackerfläche 56 SubstrDiv 36 Uferbewuchs 44 SubstrDiv 44 städt. Fläche 31 Ackerfläche 35 BreitVarianz 41 Chlorid 22 BreitVarianz 34 Chlorid 29 BreitVarianz 19 Chlorid 30 GewRdStrei 17 NH4_N 15 NH4_N 25 ph_max 12 NO3_N 7 besuferstruk 13 Fische Mittelgebirge Tiefland Ackerfläche 100 städt. Fläche 100 Temp_Max 94 Temp_Min 96 Sauerstoff 75 Sauerstoff 91 BreitVarianz 72 Waldfläche 72 ph_max 69 LW heterog. 69 Grünland 64 StrömDiv 66 LW heterog. 64 NH4_N 58 Uferbewuchs 55 Uferbewuchs 51 besuferstruk 46 SubstrDiv 45

13 Fazit Effekte der Landnutzung > Physiko-Chemie > lokale Gewässermorphologie Landnutzung integriert gewässermorphologische und stoffliche Faktoren im Einzugsgebiet Einflüsse der Hydromorphologie vor Ort in Bächen tendenziell höher als in Flüssen

14 Maßnahmen im Einzugsgebiet Änderungen der Gewässerunterhaltung Änderungen der Landnutzung im unmittelbaren Uferbereich

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17 Fichtenforste sind in Mitteleuropa standortfremd dunkel sauer zudem sind Fichten Flachwurzler l

18 Makrozoobenthos in Bächen in Fichtenforsten und in Laubwald 6 Gewässer in Hessen Vergleich Abschnitt mit Fichten vs. Abschnitt mit Laubholz Untersuchungen im Jahr 1991

19 Individuenzahl / Makrozoobenthosprobe

20 Systematische Gruppen

21 Besonders betroffen: Crustacea

22 Besonders betroffen: Ephemeroptera

23 Nicht betroffen: Simuliidae

24 Sind Fichtenforste Barrieren? Hypothese: Fluginsekten fliegen nicht in die dunklen, dichten Fichtenforste hinein i Markierungsversuche mit einer Köcherfliegenart an einem verfichteten Bach und einem Vergleichsgewässer

25 Philopotamus ludificatus (Köcherfliege) Abbildung:

26 Untersuchungsgewässer Aussetzungspunkt markierter Individuen Aussetzungspunkt markierter Individuen

27 Bewegungsmuster an naturnahem Bach bachabwärts bachaufwärts Aussetzungspunkt markierter Individuen

28 bachabwärts bachaufwärts Bewegungsmuster an verfichtetem Bach Aussetzungspunkt markierter Individuen

29 Wirkung von Fichtenforsten auf das Makrozoobenthos wenig Laubeintrag wenig Laubeintrag Abnahme der Zerkleinerer geringer Lichteinfall geringer Algenaufwuchs Abnahme der Weidegänger Säure-Depositionen Versauerung Wurzelhorizonte Feinsedimenteintrag Faunenverarmung Barrierewirkung

31 Untersuchungsgewässer 37 Fließgewässerabschnitte - 2 Mittelgebirgsbäche (Typen 5 und 5.1) - 20 Mittelgebirgsflüsse g (Typen 9 und 9.2) - 14 Tieflandbäche und flüsse (Typen 11, 12, 15, 16, 17) - 1 großer Strom (Typ 20) Revitalisierungsmaßnahmen zwischen 1997 und 2007 Förderung: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (FK ), Bundesamt für Naturschutz (FKZ K 1) Durchführung: Forschungsinstitut Senckenberg, Univ. Duisburg-Essen, Deutscher Rat für Landespflege

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33 Lahn: nicht revitalisiert

34 Lahn: revitalisiert Some typical pictures of restored streams

35 Gartroper Mühlenbach: nicht revitalisiert

36 Gartroper Mühlenbach: revitalisiert

37 Übersicht der Untersuchungen Vergleich Hydromorphologie Fische Makrozoobenthos Laufkäfer Auenvegetation Aquatische Makrophyten

38 Mesohabitate in der Aue nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max n = 31, p < 0,01

39 Mikrohabitate im Gewässer nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max n = 24, p < 0,05

40 Fische Foto: Bernd Stemmer

41 Fische 1, , , , ,2 4 Median Median 25%-75% 2 25%-75% 0,0 Min-Max 0 Min-Max Max nicht revitalisiert revitalisiert nicht revitalisiert revitalisiert Bewertung (FiBS) n = 30, p < 0,01 Taxazahl n = 31, p < 0,01

42 Makrozoobenthos

43 Makrozoobenthos 1, , , ,4 40 0,2 20 0,0 nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max Max 0 nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max Max Bewertung (Perlodes) n = 36, n.s. Taxazahl n = 36, n.s.

44 Aquatische Makrophyten Foto: K. van de Weyer

45 Aquatische Makrophyten (Taxazahl) nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max n = 32, p < 0,01

46 Laufkäfer Foto: R. Manderbach

47 Laufkäfer (Taxazahl) nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max n = 13, p < 0,01

48 Auenvegetation Some typical pictures of restored streams

49 Auenvegetation nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max n = 26, p < 0,01

50 Übersicht der Ergebnisse Wirkung der Renaturierung

52 Hierarchie der Maßnahmen Wasserqualität Habitate Wasserqualität Habitate Wasserqualität Habitate

53 Habitat-Veränderungen auf der Sohle Auenhabitate nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max Mikrohabitate im Gewässer nicht revitalisiert revitalisiert Median 25%-75% Min-Max

54 Habitat-Veränderungen auf der Sohle Erforderlich Problematisch

55 Räumliche Ausdehnung von Renaturierungen Wassertemperatur Eintrag von Feinsediment Geschiebedefizit Wiederbesiedlungspotenzial

56 Erfolgreiche Gewässerentwicklungen betrachten das Einzugsgebiet entwickeln Gewässersystems ausgehend von naturnahen Abschnitten verhindern soweit möglich schädliche Einflüsse aus dem Einzugsgebiet auf renaturierte Abschnitte ( Gewässerrandstreifen) erfordern eine Erfolgskontrolle von Ergebnis, Entwicklung und ggf. Ursachenforschung akzeptieren, dass die Entwicklung einer naturnahen Morphodynamik und Lebensgemeinschaft Zeit braucht

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