Ist die Landnutzung ein Überfaktor für den ökologischen Zustand unserer Bäche und Flüsse?

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Götz Engel
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1 Ist die Landnutzung ein Überfaktor für den ökologischen Zustand unserer Bäche und Flüsse? Zur Rolle von Nährstoffen, Feinsedimenten und Uferstrukturen in der Gewässerbewertung. Christian K. Feld Fakultät für Biologie, Aquatische Ökologie, Universität Duisburg-Essen, Essen

2 Harding et al. (1998), PNAS the ghost of land use past.

3 Ursache und Wirkung Eutrophierung ist das Ergebnis von Nährstoffeinträgen, nicht deren Ursache Die Untersuchung der Ursache-Wirkungszusammenhänge beginnt daher bei den Nährstoffeinträgen, d. h. bei der Landnutzung und -bewirtschaftung Eutrophierung fördert Saprobie und wird indirekt zum Sauerstoffproblem (auch durch Toxizität) Sie wirkt sich daher auf alle biologische Qualitätskomponenten aus, nicht nur auf die Flora

4 Fakten: LANDNUTZUNG IST MIT DER NÄHRSTOFFBELASTUNG KORRELIERT

0,0-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0 N = 377 458 452 398 436 städtisch

5 Spearmans Rangkorrelation r Statistische Zusammenhänge sind eindeutig 1,0 PO4 TP NO3 NO2 NH4 BSB5 TOC DOC Chl_a 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4-0,6-0,8-1,0 N = städtisch Industrie/Gewerbe Grünfläche Ackerfläche Grünland LW_heterogen Waldfläche Feuchtfläche Wasserfläche

6 Zusammenhänge im Tiefland 196 Probennahmestellen an vier FG-Typen (14 17) in zwei Bundesländern Physikochemie gemittelt aus min. 8 Messungen pro Stelle Landnutzung im Einzugsgebiet ermittelt über CORINE (2000)

7 Stickstoff und Landwirtschaft

8 Stickstoff und Biologie O 2!

9 Toxizität Ammonium, Nitrit und Nitrat wirken toxisch auf aquatische Organismen sehr problematisch: NH 3, NO 2 - weniger problematisch: NH 4+, NO 3 - Schlussfolgerung: TN < 1 mg L -1

10 resourceconsulting.us Fakten: LANDNUTZUNG IST MIT DER BIOLOGIE HOCH KORRELIERT

nn, geographische Breite/Länge, Ökoregion, Land) Statistische Auswertung der Beziehungen zwischen

11 Datensatz Feld (im Druck), Freshwater Biology 479 Stationen in DE und FR Landnutzung Makrophyten, Makrozoobenthos, Fische Meta-Daten (Höhe ü.nn, geographische Breite/Länge, Ökoregion, Land) Statistische Auswertung der Beziehungen zwischen Landnutzung und zahlreichen biologischen Metrics (Fauna Index, EPT-Taxa...) Ermittlung von Schwellenwerten für die biologische Antwort Ökoregio n # Stationen 14 97

12 Probennahmedesign

13 Korrelationen # EPT Landnutzung erklärt bis zu 50% der Variabilität in den biologischen Daten Biologische Bewertung bis zu 50% durch Landnutzung beeinflusst! swqo2it NMACRx

14 Schwellenwerte # EPT-Taxa (ÖR14)

15 Schwellenwerte O 2 -sensitive Fische (ÖR9)

16 Schwellenwerte Pelalbesiedler (ÖR9)

17 Schwellenwerte im Vergleich % O 2 -sensitive Taxa % Habitat-sensitive Arten ASPT # EPT % Psammal-Besiedler # Moos-Arten # Aquatische Arten

Ursache-Wirkungszusammenhänge Landwirtschaft > Eutrophierung > Trophie > Saprobie > Gewässerfauna Indizien: Saprobieindikatoren springen an (ASPT, SI, EPT-Taxa, anspruchsvolle Fischtaxa)

18 Ursache-Wirkungszusammenhänge Landwirtschaft > Eutrophierung > Trophie > Saprobie > Gewässerfauna Indizien: Saprobieindikatoren springen an (ASPT, SI, EPT-Taxa, anspruchsvolle Fischtaxa) Landwirtschaft > Erosion > Feinsedimenteintrag > Kolmation > Gewässerfauna Indizien: Anstieg Pelalbesiedler, Sedimentfresser, Rückgang Kieslaicher, Anstieg habitattoleranter Fischarten Indizien: gewässernahe Waldsäume beeinflussen die Fauna positiv in landwirtschaftlich dominierten Einzugsgebieten Landwirtschaft > Eutrophierung > Trophie > Gewässerflora

19 Problem: INTENSIVE LANDNUTZUNG GEFÄHRDET DIE ERREICHUNG DES GUTEN ÖKOLOGISCHEN ZUSTANDS

larger scales that were not mitigated by restoration, such as water quality problems

20 pp examples of non-effect of biological recovery was owed to continuing pressures at larger scales that were not mitigated by restoration, such as water quality problems (...) or fine sediment entries due to intensive land use upstream (...) that spoiled and limited restoration effects, rather than a true absence of an effect.

Untersuchungen an renaturierten Fließgewässern 46 Renaturierungen (Hydromorphologie) Bewertung (EQR) Fische, Makrozoobenthos und aquatische

21 Untersuchungen an renaturierten Fließgewässern 46 Renaturierungen (Hydromorphologie) Bewertung (EQR) Fische, Makrozoobenthos und aquatische Makrophyten (FiBS, PERLODES, Phylib) Gewässerstrukturgüte oberhalb (bis 10 km) Landnutzung am Gewässer oberhalb (bis 10 km) Landnutzung im Einzugsgebiet

22 % Wald % Acker Zusammenhang Bewertung gewässernahe Nutzung % Gewässernaher Waldstreifen [Länge x Breite] Mittelwert ± SE für: sehr gute und gute Bewertung mäßige bis schlechte Bewertung % Gewässernaher Waldstreifen [Länge x Breite]

23 % Wald % Acker Zusammenhang Bewertung gewässernahe Nutzung % Gewässernaher Waldstreifen [Länge x Breite] Mittelwert ± SE für: sehr gute und gute Bewertung mäßige bis schlechte Bewertung % Gewässernaher Waldstreifen [Länge x Breite]

24 Fazit Landnutzung und insbesondere die intensive Landwirtschaft führen zu vielfältigen Umwelteinflüssen auf die Fließgewässer (multiple Stressoren) Neben der Eutrophierung (und damit auch der Saprobie) wirken sich vor allem der Eintrag von Feinsedimenten und die Überformung der gewässernahen Uferstreifen negativ auf die Flora und Fauna im Gewässer aus Aus Sicht der Gewässerökologie besteht ein hohes Managementpotenzial vor allem im gewässernahen Uferbereich Mögliche Ansätze hierzu sind nicht neu und werden im Rahmen der GAP der EU gerade intensiv diskutiert

25 WISER (Water bodies in Europe: Integrative Systems to assess Ecological status and Recovery) wird gefördert im 7. Rahmenprogramm der EU, Theme 6 (Environment including Climate Change), Contract No.: Besonderer Dank gilt Dirk Nemitz (UN, Bonn) und Jochem Kail (IGB, Berlin) für die Zusammenstellung der deutschen Landnutzungsdaten. Didier Pont (CEMAGREF, Antony, Frankreich) danke ich für die Bereitstellung der französischen Daten. DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!

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