Dr. Armin Peter Biologe

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1 Dr. Armin Peter Biologe Funktion Leiter der Gruppe Revitalisierungsökologie Abteilung Fischökologie und Evolution Forschung und Lehre Populationsdynamik von Fischen in Flüssen Fischhabitate und Fischwanderungen Revitalisierung von Fliessgewässern

2 Biodiversität in Flüssen und Bächen die Herausforderung, sie zu erhalten und wiederherzustellen Armin Peter, Maria Alp, Julian Junker, Christina Riedl, Denise Weibel Eawag Aquatic Research Zentrum für Ökologie, Evolution und Biogeochemie 6047 Kastanienbaum Flussrevitalisierungen: Synergien zwischen Hochwasserschutz und Ökologie Bern, 25. November 2010 Eawag: Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology

3 Übersicht Generelle Aspekte Biodiversität Flussrevitalisierungen: Überblick, wo stehen wir? Bedeutung Prozesse und Funktionen Projektspezifische Aspekte Sense als Referenzgewässer: Resultate Resultate aus anderen Fliessgewässern Diskussion - Empfehlungen und Ausblick

4 Biologische Diversität? Variabilität der lebenden Organismen und ökologischen Komplexe: Diversität innerhalb der Arten, zwischen den Arten und den Ökosystemen Artenvielfalt Genetische Vielfalt Habitatvielfalt Vielfalt der Funktionen Quelle: UNO Convention on biological diversity

5 Goulding 1996: Überschwemmungswald Amazonas

6 Biodiversität: Wo stehen wir? Wandel der Biodiversität durch die Nutzung der Gewässer zwischen 1900 und 2010 (Peter et al. 2010)

7 Alpenrhein um 1820 Zirka 1850 Bleuler Fischarten Quelle: Gewässer- und Fischökologisches Konzept Alpenrhein 1997 Haidvogl & Kindle 2001

8 Alpenrhein heute Abfischungskampagne Fischarten + Regenbogenforelle Fazit dramatischer Artenrückgang extrem niedrige Fischbestände

9 Schweizerische Fliessgewässer im Überblick Morphologische Defizite extrem hoher Fragmentierungsgrad durch Bau- und Kraftwerke Fischwanderungen problematisch - Abwanderung Seitengewässer: weitgehend abgekoppelt stark reduzierte Auenflächen

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11 Parlamentarische Initiative «Schutz und Nutzung der Gewässer» Ab 2011 Gesetzesergänzungen Wendepunkt im Management der Fliessgewässer

12 Bedrohte aquatische Ökosysteme: starke Gefährdung der Süsswasserfauna: Bernhardt et al Bedrohung der Biodiversität (Binnengewässer) Vörösmarty et al Science

13 Ziele bei Flussrevitalisierungen Die Rückkehr eines Ökosystems zu ähnlichen Bedingungen, wie sie vor der Störung herrschten. Die Wiederherstellung aquatischer Funktionen und dazugehörender physikalischer, chemischer und biologischer Eigenschaften. Revitalisierung ist ein ganzheitlicher Prozess, welcher nicht durch isolierte Massnahmen einzelner Elemente erreicht wird. Wiederherstellen der biologischen Vielfalt. «National Research Council 1992»

14 Prozesse und Funktionen bestimmen dynamische Eigenschaften Physikalische, chemische und biologische Prozesse eines Ökosystems bestimmen Funktionen und Eigendynamik Fischenich Kategorien der Funktionen: - Systemdynamik - Hydrologische Balance (hydrodyn. Prozesse) - Sediment-Prozesse und Charakteristik - Biologische Unterstützung - Chemische Prozesse und Kreisläufe

15 Vergangenheit: Fokus: Wiederherstellen der Habitatdiversität aus Palmer 2009

16 Paradigma: Wiederherstellung der Habitatsdiversität fördert die Biodiversität (Palmer et al. 2010) Resultat aus 78 publizierten Studien: Erfolge für Habitate, nur 2 Fälle mit Erfolg für Biodiversität Erhöhung der Habitatsvielfalt allein soll nicht Ziel der Aktivitäten sein Habitatsvielfalt plus dynamisches Abflussregime, Geschiebetransport, Wasserqualität, ausreichende Vernetzung, lokaler Artenpool und Einflüsse des Umlands sind wichtig für den Revitalisierungserfolg.

17 Projekt «Integrales Flussgebietsmanagement» Dynamische Lebensräume und Hochwasserschutz SENSE als Referenzgewässer

18 Sense

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21 Breitenvariabilität Sohle: Korngrösse Sohlenstruktur Verbauung Sohle Ufer Breite + Besch. Aue A Schlucht Aue B Uferverb. kanalisiert Habitatsdiversität SENSE Daten Masterarbeit Herzog Diversität Makroinvertebraten

22 Dissertation Maria Alp Bachflohkrebs Gammarus fossarum Mit starker genetischer Differenzierung, wenig Austausch zwischen den Subpopulationen, geografische und genetische Trennung. Eintagsfliege Baetis rhodani Extrem geringe genetische Differenzierung der Population, gute Konnektivität in der Sense Zusammenarbeit mit Anja Westram und Irene Keller

23 Groppen in der Sense 22 Stellen N = 462 Mikrosatelliten: 10 Master Arbeit Julian Junker 2010

24 Resultat Es gibt 3 genetische Cluster es gibt wenig Austausch zwischen den Populationen Barrieren haben einen Effekt auf die Population

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26 Dynamische Flussnetzwerke «Network dynamics hypothesis» aus Benda et al. 2004

27 Effekt von Einmündungen Wie beeinflussen die Seitenbäche die Morphologie der Sense Christina Riedl Seitengewässer ohne Mündungseffekt 66.2 % 50 Seitengewässer mit Mündungseffekt 33.8 % Mündungseffekte treten hauptsächlich bei grösseren Seitengewässern auf. 50 % der Seitenbäche weisen natürliche Barrieren auf

28 Fischdurchgängigkeit mit Rampen Untersuchungen zur Durchgängigkeit von Blockrampen (klassisch & unstrukturierte) 8 Rampen ( 3 13 % Gefälle) > Fische markiert, Dissertation Denise Weibel Blockrampe Suhre Wyna Bilder D. Weibel

29 Resultate Rampenexperimente Bachforellen: gute Aufstiegsmöglichkeiten Aufstiegserfolg ist abhängig von der Grösse der Bachforellen Alet: grosse Alet sind erfolgreicher Kein Erfolg für Groppe, Elritze und Gründling Für Groppen und Cypriniden sind weitere Abklärungen nötig Fazit: steile Blockrampen > 6 % sind ± funktionsfähig in reinen Forellengewässern, jedoch problematisch für Kleinfische und Cypriniden. Untersuchungen EPFL: monotone Blockrampen erfüllen die Kriterien für Aufwanderung bei Bachforellen nicht.

30 Revitalisierung von kleinen Bächen Masterarbeit Christiane Rau Untersuchung von 10 kleinen Fliessgewässern 3-5 Jahre nach erfolgter Revitalisierung

31 Scheidgraben NW Fischarten revitalisiert: 4 - kanalisiert: 1

32 Walenbrunnen UR Fotos C. Rau revitalisiert kanalisiert 5 Fischarten 2 Fischarten

33 Diskussion - Empfehlungen Holistischer Ansatz für Gewässerrevitalisierungen Morphologische Vielfalt ja, aber es braucht mehr Konnektivität ist ein Schlüsselelement die Wiederherstellung benötigt Jahrzehnte Dynamik: intakte Prozesse und Funktionen Seitengewässer sind entscheidend für die Diversität Monitoringprogramme sind wichtig Priorisierungen sind nötig Kriterien? Vorrangig: Erhalten der Biodiversität /conservation

34 Ausblick Längsvernetzung: zusätzliche Rampenexperimente (aufgelöste Rampen, Kleinfische und Cypriniden, Link VAW) Fischabstieg an grossen Laufkraftwerken VAW, VAR Synthesearbeiten Wasserbau-Ökologie 2011: Feedbacks erwünscht Projekt «Priorisierung von Revitalisierungen» Eawag - BAFU

35 Besten Dank