Habitatstruktur und Lebensraumansprüche der heimischen Fischarten Anforderungen an die lineare Durchwanderbarkeit der Gewässer Gewässer-Nachbarschaft Schwalm/Efze & Untere Eder am 16. November 2010 in Schwalmstadt-Rommesrthausen
Fischtreppe 1
Fischtreppe Foto: Thomas Paulus 2
Fischtreppe Foto: Thomas Paulus 3
Gliederung Einleitung Fachliche (ökologische) Grundlagen Rechtliche Rahmenbedingungen Wanderungen von Gewässerorganismen Wanderhindernisse des Auf- und Abstiegs Lebensraumansprüche heimischer Fischarten und lineare Durchgängigkeit 4
Wanderverhalten der Fische Atlantischer Lachs Lachs Aal Aal Flunder Bachforelle, Äsche, Barbe, Ellritze, Elritze, Gründling Hering, Thunfisch potamodrom anadrom katadrom amphidrom ozeanodrom 5
Fließgewässerkontinuum Idealisierter Gewässerlauf (Quelle bis Mündung), der die charakteristischen Veränderungen der abiotischen Faktoren im Verlauf eines Fließgewässers aufzeigt (nach DVWK 1986). 6
Wanderverhalten der Fische (aus Wanderfischprogramm NRW) Abb.: Frank Hecker 7
Dimensionen der Durchgängigkeit Aus: H. Patt, P. Jürging, W. Kraus (2009) Longitudinal (Fisch)wanderung und Drift Lateral Wanderung zw. Gewässer und Aue, Wasserwechselzone Vertikal Lebensraum zw. Lückensystem der Sohle und Grundwasser; Kompensationsflug 8
EU-Wasserrahmenrichtlinie: Guter ökologischer Zustand Artenbestand weicht in Zusammensetzung, Individuenhäufigkeit und Altersstruktur nur geringfügig von der gewässertyp-spezifischen Lebensgemeinschaft ab Durchgängigkeit der Fließgewässer wird soweit wiederhergestellt, dass der gute Zustand erreicht werden kann 9
Was ist Durchwanderbarkeit der Gewässer? Durchwanderbarkeit des Wasserkörpers in jeder Richtung und zu (fast) jeder Zeit (Ausnahme: Hochwasser und extreme Niedrigwassersituationen) Erreichbarkeit von Seitengewässern, Altgewässern und Rückzugsräume (Refugialräume) 10
Gesetzliche Grundlagen Maßnahmenprogramm zur EU-WRRL Maßnahmengruppen Morphologie M1: Bereitstellung von Flächen M2: Entwicklung naturnaher Gewässer-, Ufer- und Auenstrukturen M3: Herstellung der linearen Durchgängigkeit M4: Ökologisch verträgliche Abflussregulierung M5: Förderung natürlicher Rückhalt M6: Spezielle Maßnahmen an Bundeswasserstraßen 11
Gründe für die Wanderungen von Fischen biologische Notwendigkeit und meist fester Bestandteil des Lebenszyklus Ressourcen und Lebensräume optimal ausnutzen Strukturarme Gewässer: spezielle Ansprüche vieler Fischarten (z. B. Nase: Kiesbänke) an den Lebensraum werden jeweils nur kleinräumig oder auf zu große Entfernungen erfüllt. Folge: längere, häufigere Wanderungen notwendig 12
Gründe für die Wanderung von Fischen Laichwanderungen Wechsel zwischen Teillebensräumen (z. B. Wanderung der Jungfische zu den Adult- Habitaten) Nahrungssuchverhalten Ausgleich der Besiedelungsdichte Wiederbesiedelung nach Störungen Aufsuchen von Winterquartieren Aufsuchen von Ruhezonen bei hohen Abflüssen Drift (insb. Eier und Brut), Driftkompensation 13
Wanderungen der Kleinlebewesen (Makrozoobenthos) ähnliche Gründe, wie bei Fischen (Drift, Driftkompensation, Katastrophendrift, Neuund Wiederbesiedlung, Nahrungssuche, Eiablage, Aufsuchen strömungsberuhigter Bereiche bei HW Kleinräumigere Wanderungen als bei Fischen Insekten: teilweise Kompensationsflug Foto: U. Zimmermann 14
Wanderungen der Kleinlebewesen (Makrozoobenthos): Eintagsfliege 15
Vertikale Durchgängigkeit Schematischer Querschnitt durch ein Fließgewässer mit den Bachsedimenten. Die Pfeile symbolisieren den Austausch zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser in den Bachsedimenten. Das Lückensystem zwischen den Sedimenten der Gewässersohle ist der Lebensraum vieler wirbelloser Kleintiere (Makrozoobenthos). 1 2 3 5 1 Köcherfliegenlarve 2 Eintagsfliegenlarve 3 Flußnapfschnecke 4 Steinfliegenlarve 5 Bachflohkrebs 6 Forelleneier 4 6 Baur & Humpesch, 1980 16
Beobachtete Wanderdistanzen heimischer Fischarten Barben bis 300 km auf- und abwärts Nasen 140 km auf- und bis zu 440 km abwärts Döbel und Aland 105 km aufund 170 km abwärts Quappe bis > 200 km Äsche bis 100 km Bachforelle bis 120 km Abb.: Holzner 17
Erwachsenen Barbe Abb.: Frank Hecker 18
Erwachsenen Nase Abb.: Frank Hecker 19
Quappe Abb.: Jörg Schneider 20
Aufstiegszeiten heimischer Fischarten Abb.: Skript Uni Weimar nach verschiedenen Autoren 21
Wehre gab es schon im Mittelalter, trotzdem war der Fischbestand früher besser aber: Turbinen (mit hohen Schädigungsraten) werden erst seit Ende des 19. Jh. eingesetzt massive (Beton-) Bauwerke in hoher Zahl erst seit Ende des 19. Jh. die vorhandenen historischen Wehre wurden oft mehrfach erhöht. 22
Kreuzungsbauwerke (nach DIN 16661) 2323
Formen von Durchlässen Rohrdurchlass Geschlossener Rahmendurchlass Unten offener Rahmendurchlass Maulprofile z.b. Stahlwellprofil Durchlass mit Halbprofilen 2424
Wanderhindernisse aufwärts/abwärts: Wehre Behindert wird die Aufwärts- Wanderung ab h > ca. 10 m Fischschäden auch bei Abstieg Fotos: Thomas Paulus 25
Wanderhindernisse abwärts: Rechenanlagen v > 0,5 m/s Für Aal: Abstieg mit Bypass ermöglichen alle Abb.: ATV-DVWK 26
Wanderhindernisse: Rückstaubereiche Schädigung insbesondere: Makrozoobenthos Fischlarven große Stauräume: abwandernde Jungfische durch Prädatoren (z. B. Raubfische, etc.) Fotos: Günther Schmidt 27
Wanderhindernisse: Rückstaubereiche Fotos: Günther Schmidt 28
Auswirkungen von Stauhaltungen auf den Gewässerboden (Sohlsubstrat) Angestaute Gewässerstrecke Freifließende Gewässerstrecke (Fotos: Annett Schnaufer) 29
Kleinfische: Grenzwerte Empfehlungen für f Migrationsraten 70 % Versuche mit Bachschmerlen, Elritzen und Mühlkoppen: Fließgeschwindigkeit 0,5 m/s Mindestwassertiefe zwischen 10-20 cm im gesamten Wanderkorridor (allgemein h eff =2,5 Körperhöhe he der größ ößten Fischart) Höhe überströmter Bodenschwellen: max. 10-15 cm H bei glatten Schwellen 5cm nach Vordermeier et al., Bayrisches Landesamt für Wasserwirtschaft, 1999 30
Spitzen-Schwimmleistungen der Fische Dauer: wenige Sekunden Fischart Vmax (cm/s) Lachs 600 Bachforelle 380 Hasel 240 Barsch 145 Schleie 138 Brachsen 96 Rotfeder 94 Auch Sohlenpflasterungen oder Durchlässe mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten können für manche Fischarten Hindernisse darstellen. 31
Dimensionierung von Anlagen mit Schlitzen und Riegeln Zu berücksichtigende Fischfauna Schlitzbreite Äsche, Döbel, Blei, sonstige Stör Bachforelle Lachs, Meerforelle, Huchen 0,15-0,17 m 0,30 m 0,60 m weiterhin zu beachten: Energiedichte im Bach < 200 W/m 3 (Fluss: 150 W/m 3 ) Wasserspiegeldifferenz der Becken < 15 cm in Flüsse (d.h. vmax < 1,5 m/s) < 20 cm in Bächen (d.h. v max < 2,0 m/s) Grundsatz bei allen Anlagentypen: Anlagen sollen an mindestens 300 d/a funktionieren. 32
Ahr, Rheinland-Pfalz (Foto: Thomas Paulus) 33
Ahr, Wehr am Casino Bad Neueahr-Ahrweiler Fotos: Thomas Paulus 34
Heimbach, LK Baumholder, Sprengung alter Betonschwelle, 5. September 1998 (Foto: Thomas Paulus) 35
Heimbach, LK Baumholder, Sprengung alter Betonschwelle, 5. September 1998 (Foto: Thomas Paulus) 36
Steinriegel als Wanderweg (Foto: Thomas Paulus) 37
Mühlkoppe oder Groppe Abb.: Frank Hecker 38
Lebensraum der Elritze im Sommer und im Winter (Abb.: Rüdiger Bless, 1992) 39
Juvenile Elritzen im Flachwasser Abb.: Jörg Schneider 40
Laischgebiet der Elritzen: Rauschen (Foto: Jörg Schneider) 41
Männliche Elritze im Laichkleid (Foto: Jörg Schneider) 42
Lebenszyklus der Brachsen (Abb.: Rolf Bostelmann, 2004) 43
Laichgebiet für Hecht, Brachsen, etc.: überschwemmte Aue (Foto: Jörg Schneider) 44
Laichgebiet für Wildkarpfen: überschwemmte Auewiesen (Foto: Egbert Korthe) 45
Lebenszyklus der Äsche (Abb.: Jungwirth et. Al., 2003) 46
Äsche Abb.: Bernd Stemmer 47
Lachsbrütling Abb.: Gerhard Burock 48
Wisper (Rheinsystem) bei Lorch: Laichgruben der Lachse (Foto: Thomas Paulus) 49
Lebenszyklus der Bachforelle (Abb.: Rolf Bostelmann, 2004) 50
Bachforelle (Foto: Thomas Paulus) 51
Vielfalt der Struktur und Strömungsmuster der Fließgewässer Strukturreichtum führt zur Ausprägung unterschiedlichster Teillebensräume mit verschiedenen Strömungsverhältnissen, die von verschiedenen Fischarten und unterschiedlichen Lebensstadien besiedelt werden können. Strukturreicher Bachabschnitt mit hoher Strömungsdiversität (m/s) und Tiefenvarianz (cm) 52
Bachneunauge (Foto: Jörg Schneider) 53
Bachneunauge (Foto: Jörg Schneider) 54
Lebenszyklus und Wanderungen des Europäischen Aals (Abb.: Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG)) 55
Europäischer Aal (Foto: Volker Neumann) 56
Europäischer Aal (Foto: Thomas Paulus) 57
Lebenszyklus und Wanderungen des Europäischen Störs (Abb.: Nationaler Aktionsplan zum Schutz und Erhaltung des Europäischen Störs (2009), BfN Bonn, nach A. Grubig, 2007 58
Historische und aktuelle Verbreitung des Europäischen Störs (Abb.: Nationaler Aktionsplan zum Schutz und Erhaltung des Europäischen Störs (2009), BfN Bonn, verändert nach Holicik et. al. 1989, Ellie et. al. 1997, Ludwig et. al. 2002) 59
Stör (Foto: Stefan Paulus) 60
Wiederherstellung der Durchgängigkeit im Rahmen der Gewässerunterhaltung (Fotos: Thomas Paulus) 61
Wiederherstellung der Durchgängigkeit am Laubusbach, Lahngebiet (Foto: Thomas Paulus) 62
Bedeutung der linearen Durchgängigkeit Zeichnung: Harald Lütkenhaus-Kopp 63