welche Anforderungen müssen die Gewässer erfüllen? - GfG

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welche Anforderungen müssen die Gewässer erfüllen? - GfG

Massives Algenwachstum in der Nister -

Ursachenforschung und LösungsmL

sungsmöglichkeitenglichkeiten

Veränderungen der aquatischen Lebensgemeinschaft und

potenzielle Wechselwirkungen mit der Gewässerg

ssergüte

Dr. Jörg J

Schneider, BFS Frankfurt am Main

Mitarbeit: Dr. Carola Winkelmann, Uni Koblenz; Roman Hugo, ecolo-gis;

Dr. Dirk Hübner, H

BFS Marburg; Manfred Fetthauer, ARGE Nister e.V.


Gliederung

Das Ökosystem der Nister

Schlüsselarten

Fischbestand und Gewässerg

ssergüte 1994 – 1997 und 2009 - 2011

Biologische und chemisch-physikalische Veränderungen

Mögliche Ursachen

Lösungsansätze


Ökosystem Nister

Länge 64 km, Einzugsgebiet 246 km²

Zwischen Nistertal und Mündung Äschenregion (Hypo-Rhithral)

Fließgewässertyp: silikatische, fein- bis grobmaterialreiche Mittelgebirgsflüsse

Dynamischer Flusstyp, Abfolge von Schnellen und Stillen (flache, schnell

strömende und tiefe, ruhiger fließende Abschnitte).

Mit seinem vielgestaltigen Lebensraum bietet dieser Gewässertyp die Grundlage für

eine artenreiche Wirbellosenbesiedlung und Fischfauna


Schlüsselarten

Atlantischer Lachs

Wiederansiedlungsprojekt

„Lachs 2020“

Im Gewässersystem der Nister werden jährlich j

zwischen 80.000

und 120.000 junge Lachse an über 50 Lokalitäten ten ausgesetzt.

Seit 2001 wird jedes Jahr eine natürliche Reproduktion

verzeichnet – seit 2009 sind Wildlingdichten jedoch rücklr

ckläufig

Die Besatz- und Monitoringmaßnahmen nahmen wären w

ohne die Mitwirkung der ehrenamtlichen Helfer der

ARGE Nister nicht durchführbar hrbar bzw. nicht finanzierbar!


Schlüsselarten

Ergebnisse der Erfolgskontrollen in

Lachs-Besatzstrecken

Die Überlebensraten in der ersten

Wachstumsperiode liegen bei 25 - 50 % - dies

sind Werte, die aus Wildpopulationen bei guter

Habitatqualität t bekannt sind!

Die Wachstumsleistungen in der Nister sind

hervorragend

Erfolgreiche natürliche Reproduktion wurde an

einer Vielzahl an (erreichbaren) Lokalitäten

ten

nachgewiesen

Gefährdung: Wasserqualität t und Verluste in


Schlüsselarten

Flussperlmuschel

Bachmuschel

Die Flussperlmuschel zählt

zu den „regionalen

Verantwortungsarten“

in Rheinland-Pfalz

Muschelprojekt

• In 2006 wurde die bisher verschollene und

heute weltweit vom Aussterben bedrohte

Flussperlmuschel wiederentdeckt.

• 32 lebende Individuen gefunden - in 2011

noch 24 lebendig

• Muscheln sind 30 - 40 Jahre alt

• In 2011 erste Nachzuchterfolge

• Außerdem wurden Bestände der ebenfalls

stark gefährdeten Bachmuschel gefunden –

seit 2010 dramatischer RückgangR

• Gefährdungen: Wasserqualität t und potenziell

Bisam (Bisamrückgang durch Uhu ...?)


Schlüsselarten

Kiemen mit

Glochidien

Muschelprojekt

Flussperlmuschel

Die Larven (Glochidien) heften sich

in den Kiemen von Forellen und

jungen Lachsen fest, wo sie

mehrere Monate wachsen.

Jungmuscheln fallen ab und leben

einige Jahre im Kieslückensystem

-

hier hoher Sauerstoffbedarf !

Danach halb eingegraben im

Bachboden - für r weitere 70 - 80

Jahre ...

Der Lachs fungiert in der

Äschenregion neben der

Bachforelle als Wirtsfisch !


Gewässerbelastung Nister

Frühjahr 2010: pH 9,6 (relativ sonnig)

Frühjahr 2011: pH 10,0 (!) (sehr sonnig)

Nister Mai 2010


Schema pH

Nister Mai 2010:

pH-Werte bis 9,6


Noch 2001 hat hohe Sonneneinstrahlung im Mai, Niedrigwasser und

eine vergleichbare Nährstoffbelastung kein extremes Algenwachstum

ausgelöst ...

2.5.2010


früher

Mitte der 1990er Jahre:

hohe Artenvielfalt

gute Wasserqualität (GK II)

pH-Werte meist < 8,5

2010 und 2011:

• schlechte Wasserqualität

• pH-Werte bis knapp 10

• nahe ökologischem „Umkippen“

heute

Fragen:

Welche Faktoren haben sich gegenüber 1995

so drastisch negativ verändert, dass sie die

Eutrophierung erklären ?

Sind es die „üblichen“ Ursachen wie Nährstoffeinträge

aus Landwirtschaft und Kläranlagen?

Hat die Nährstofffracht (besonders Phosphor)

seit den 1990er Jahren deutlich zugenommen?


früher

Fulgor Westermann, LUWG Mainz, 6.12.2011

heute

Die anthropogen erhöhten P-Konzentrationen

haben sich seit Anfang der 1990er-Jahre nicht

nennenswert verändert (ganz schwache

Tendenz zur Verminderung).

Die Nister weist (neben Daadenbach) die mit

Abstand geringsten Nitratkonzentrationen im

Vergleich der Gewässer in Westerwald und

Taunus auf.

Die Konzentrationen an Nitrat-Stickstoff liegen

bei geringen 1,1-1,3 mg/l N (2009/10).

Zwischen 1991 und 2011 ganz schwach

abnehmender Trend der Nitrat-Stickstoffkonzentrationen.

Eine Zunahme der Nährstofffracht scheidet

folglich als Ursache aus !


früher

Phosphor-Konzentrationen

Nister 1990 - 2011

heute

Gesamtphosphor (µg L )

1000

800

600

400

200

Einzelwerte

Jahresmittel

0

1990

2000 2010

Eine Zunahme der Nährstofffracht scheidet

folglich als Ursache aus !


Pilotprojekt Kormoran

an Sieg und Nister

• 1996/97: erste Kormoraneinflüge

• 1998-2003 nahmen die Bestände großer und

mittelgroßer er Fischarten

in der Nister um 70-90% ab - die Äsche

verschwindet nahezu völligv

• Nicht-letale Vergrämung (Böller,

Schreckschuss) blieb ohne Erfolg

• Seit Beginn der letalen Vergrämung

2003/2004 „Stabilisierung“ der Bestände auf

sehr niedrigem Niveau (außer

Äsche:

verschollen)

• Ergebnisse Mageninhaltsuntersuchungen:

Nase, Schneider,

Barbe, Döbel, D

Hasel,

Rotauge, Forelle,

Lachs, Kleinfische

Kormoraneinflug Nister Winter 2005

Beute Nase & Schneider, Nister 2005

Beutefische: Arten und Größen >>


Untersuchungen zum Kormoran an der Nister:

Bestand, Vergrämungserfolg und Fraßdruck

• Keine historischen Nachweise des Kormorans in den Mittelgebirgen (inkl.

Siegsystem) - obwohl alle anderen sog. „Fischschädlinge“ gut dokumentiert sind

• Sehr effektiver, intelligenter Jäger

=> „invasionsbiologische“ Phänomene wie schwere Störungen des Ökosystems oder

Verlust von Arten möglich – klassische Räuber-Beute-Beziehungen bestehen nicht !

1. Bestandsrückgang 1999 nach Einflug 118 Kormorane Sieg/Nister Winter 1998/1999


Entwicklung bis 2009:

Starke Bestandseinbrüche größere Arten

Extreme Bestandszunahme Kleinfische


Funktion

< Substrat-

Umlagerung

Mischkost /

Grünalgen in

hohen Anteilen >

< Algen in

geringen

Anteilen

Mischkost /

Algen >

< Fast 100%

Kieselalgen

Mischkost /

Grünalgen in

hohen Anteilen >


Wer's Unkraut läßl

äßt t ein Jahr nur stehen, kann sieben Jahre jäten j

gehen.

Sprichwort

27. Februar 2011


Wer's Unkraut läßl

äßt t ein Jahr nur stehen, kann sieben Jahre jäten j

gehen.

Sprichwort


Wer's Unkraut läßl

äßt t ein Jahr nur stehen, kann sieben Jahre jäten j

gehen.

Sprichwort


Warum kam es in 2011 zu einer extremen Bestandsvermehrung der SüßS

üßwasserschwämme?


Thesen:

Fische sind ein völlig unterschätzter Bestandteil der Selbstreinigungskraft

der Gewässer !

Die zunehmende Eutrophierung der Nister steht in Zusammenhang mit dem

Zusammenbruch algenfressender Fischarten, die ursprünglich in hohen Dichten

vorhanden waren.

Bei normaler Dichte und normalem Artenspektrum der „Vegetarier“ (Arten, die

Aufwuchsalgen konsumieren) wurde in der Vergangenheit – auch in den

„belastungsintensiven“ Jahren um 1980 – das Algenwachstum effektiv durch

Abweiden reguliert.

Die ansteigende Biomasse der Pflanzen (Produzenten) fixiert Nährstoffe, die

ansonsten permanent mit der fließenden Welle aus dem Gewässer ausgespült

würden – und setzt sie dann innerhalb kurzer Zeit frei, wenn die Algenbestände

im Frühjahr bzw. Frühsommer mit steigenden Wassertemperaturen

zusammenbrechen.

Die Entwicklung entspricht Vorgängen, wie sie aus der „Invasionsbiologie“ bekannt

sind, wenn invasive Arten (nicht heimisch, sich ausbreitend) auf ein evolutionär

„unvorbereitetes“ Ökosystem treffen ...


Schema Trophie


Lachsbrütling (Kieslückensystem) Algenaufwuchs Fraßspur der Nase Barbe

Schwerwiegende negative Folgen:

1.Bachmuschel und Flussperlmuschel drohen in der Nister

auszusterben

2.Die Lachswiederansiedlung droht zu scheitern

3.Das Gewässer droht ökologisch „umzukippen“

1.Die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie ist gefährdet,

da durch die Eutrophierung kein „ökologisch guter Zustand“

erreichbar ist


Lösungsweg

Projektskizze zur Förderung von Forschungsvorhaben zur

Umsetzung der Nationalen Strategie zur biologischen Vielfalt

(BMBF-Projekt) in Vorbereitung

Vorhaben:

Biomanipulation in Fließgewässern als neuartiges Verfahren zur

Wiederherstellung und Erhaltung von Lachs-, Bachmuschel- und

Flussperlmuschelhabitaten

Verbundpartner:

• Universität Koblenz-Landau / Abt. Biologie Dr. Carola Winkelmann

• Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt / Dr. Dorte Janussen

• BFS - Bürogemeinschaft für Fisch- und Gewässerökologische Studien / BFS Frankfurt:

Dr. Jörg Schneider, BFS Marburg: Dr. Dirk Hübner

• Arbeitsgemeinschaft für ökologische Studien und GIS-gestützte Datenauswertung -

ecolo-gis / Dr. Karl-Otto Nagel, Dipl.-Geogr. Roman Hugo

• ARGE Nister e.V. / Manfred Fetthauer

Erwünscht:

• Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht (LUWG)

• Ministerium für Umwelt, Landwirtschaft, Ernährung, Weinbau und Forsten


Lösungsweg

Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines neuartigen,

kosteneffizienten und nachhaltigen Verfahrens zur Wiederherstellung

und Erhaltung der ökologischen Funktionsfähigkeit von

Fließgewässern zur Umsetzung der WRRL.

Das Verfahren soll eine rasch wirkende Alternative zu einer erst in

Jahrzehnten erreichbaren flächendeckenden Reduktion sämtlicher

anthropogener Nährstoffe bilden – durch Förderung der

Selbstreinigungsfunktion.

An der Nister soll exemplarisch überprüft werden, ob es möglich ist,

mittels einer ökologischen Nahrungsnetzsteuerung (Biomanipulation)

die biologische Struktur eines Fließgewässers so zu beeinflussen,

dass die gewünschten „Ökosystemfunktionen“ (Selbstreinigung,

Habitatfunktion) wiederhergestellt werden können.

Hierzu soll näherungsweise der Fischbestand der 1990er Jahre wieder

hergestellt werden und der Effekt auf das Algenwachstum erforscht

werden.

Anwendbarkeit: Nährstoffbelastete Gewässer mit Defiziten in

Fischbeständen in Folge von Havarien, Einleitungen, lokaler

Ausrottung, Kormoranfraßdruck, Bewirtschaftungsfehlern u.a.


Lösungsweg

Für dieses Vorhaben bitten wir:

a) um Unterstützung des Landes, in dem es als Verbundpartner des

Forschungsprojektes auftritt

b) die Nister zum Pilotgewässer zu machen

c) um Anschubfinanzierung zur Durchführung notwendiger Vorarbeiten

Wir bieten:

Ein Expertenteam aus Forschungseinrichtungen und unabhängigen

Spezialisten sowie „lokal handelnden“ Initiativen

Die Entwicklung eines Verfahrens, um kosteneffizient, schnell und

nachhaltig über eine Optimierung der Lebensgemeinschaft wichtige

„Ökosystemdienstleistungen“ zu unterstützen und bedrohte Arten

(u.a. Flussperlmuschel) zu retten

Von den Forschungsergebnissen soll vorrangig die Wasserwirtschaft

profitieren, in dem sie ein leistungsstarkes, ergänzendes Werkzeug

zur Umsetzung der WRRL erhält


Die Zeit zur Rettung der Perlmuschel- und Bachmuschelbestände läuft ab!

Wir sollten daher den kürzesten Weg einschlagen und umgehend handeln ...

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit !


Schwarzstörche

rche


früher

Fulgor Westermann, LUWG Mainz, 6.12.2011

„Die anthropogen erhöhten P-Konzentrationen

haben sich in der Nister seit Anfang der 1990er-

Jahre nicht nennenswert (allenfalls eine ganz

schwache Tendenz zur Verminderung)

verändert.

Die Nister weist neben dem Daadenbach die mit

Abstand geringsten Nitratkonzentrationen im

Jahresmittel und auch bei den Maximalwerten

im Vergleich der monatlich beprobten Gewässer

in Westerwald und Taunus auf.

Die Konzentrationen an Nitrat-Stickstoff liegen

bei geringen 1,1-1,3 mg/l N (Talmühle

Hirtscheid bzw. Mündung, Medianwerte

2009/10).

Zwischen 1991 und 2011 ist ein ganz schwach

abnehmender Trend der Nitrat-Stickstoffkonzentrationen

in der Nister feststellbar.“

Der Faktor Nährstoffe scheidet folglich aus !

heute


früher

Klimatische Besonderheiten?

heute

2010: Frühlingsmonate März und April sehr

sonnenscheinreich, Mai wenig Sonnenstunden. In

Rheinland-Pfalz betrug die Durchschnittstemperatur

8,3°C (8,1°C). Die Niederschlagsmenge blieb mit

158 l/m² (181 l/m²) unter dem vieljährigen Soll und die

Sonnenscheindauer mit 488 Stunden (446 Stunden)

über dem Klimawert.

2011 war extrem: Rheinland-Pfalz zeigte sich im

Frühling 2011 mit 62 l/m² (Klammern die vieljährigen

Mittelwerte: 191 l/m²) als sehr trockenes, mit 748

Stunden (453 Stunden) als zweitsonnenscheinreichstes

Bundesland. An den meisten

Stationen wurden die bisherigen Rekorde beim

Sonnenschein übertroffen und beim Niederschlag

unterboten.

Deutscher Wetterdienst – Pressemitteilungen

Die Faktoren Sonnenscheindauer und Abfluss

erklären das Phänomen nur unzureichend !


Lachsbrütling (Kieslückensystem) Algenaufwuchs Fraßspur der Nase Barbe

Zusammenhänge:

1.Ausgangslage: Nister produktiv, Wasserqualität gut, viele Arten, hohe Dichten bei

Nase, Barbe, Döbel, Hasel u.a., Äsche verbreitet

2. Direkte Veränderung durch Kormoranfraßdruck:

a) starker Bestandsrückgang bei größeren Arten (Äsche verschwunden)

b) Bestandsexplosion Kleinfische (Groppe, Schmerle, Elritze)

3. Sekundäre Veränderungen: Störungen der Nahrungskette, hohe Primärproduktion

Rückgang Pflanzenfresser („Konsumenten“) sowie Rückgang „substratumlagernde“ Barbe

begünstigen Algenwachstum („Produzenten“) => Eutrophierung wirkt sich deutlich stärker aus,

pH-Werte extrem hoch, starke Sauerstoffschwankungen (Tag/Nacht), organische

Feinsedimente nehmen zu (Absterben der Algen) – in Folge massive Vermehrungsdefizite

empfindlicher Fischarten (besonders Kieslaicher) & Rückgang Muscheln => weitere

Bestandsrückgänge ...

Rückgang Kleinfisch-Freßfeinde (besonders Barbe, Döbel, Aal, Forelle) begünstigt

Bestandsexplosion der Groppe => erhöhter Fraßdruck der Groppe auf Jungfische (speziell

Lachs, Forelle) => massive Vermehrungsdefizite => weitere Bestandsrückgänge ...


Lachsbrütling (Kieslückensystem) Algenaufwuchs Fraßspur der Nase Barbe

Zwischenfazit:

Der über knapp 15 Jahre währende Fraßdruck durch gebietsfremde (im Mittelgebirge nicht heimische)

Kormorane hatte starke Bestandsrückgänge bei größeren Fischarten zur Folge (Äsche verschwunden).

Der Rückgang der pflanzenfressenden Fischarten (Nase, Döbel, Hasel, Rotauge) und der “wühlenden“ Barbe

(Bioturbation) korreliert zeitlich mit eine erheblichen Zunahme von Algen (Grünalgen, Kieselalgen) - mit

dramatischen negativen Folgen für die Biozönose (Lebensgemeinschaft) – Muscheln, Fische ...

Der Rückgang der fischfressenden Fischarten (vorrangig Barbe, aber auch Aal, Döbel) korreliert zeitlich mit

einer Bestandsexplosion der Kleinfische (Groppe, Schmerle, Elritze).

Die Bestandsexplosion der Groppe und das massive Algenaufkommen gefährden das Jungfischaufkommen

bei Lachs, Forelle, Äsche, wahrscheinlich auch Barbe, Nase, u.a.

Die Entwicklung entspricht Vorgängen, wie sie aus der „Invasionsbiologie“ bekannt sind, wenn invasive Arten

(nicht heimisch, sich ausbreitend) auf ein evolutionär „unvorbereitetes“ Ökosystem treffen ...

Die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie ist gefährdet, da kein „ökologisch guter

Zustand“ erreichbar ist

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