Gewässeröko - Fragenkatalog

Biotop: Lebensraum einer Biozönose (Lebensgemeinschaft)

Habitat: Lebensraum einer Art

Stygobionte: Tierwelt des Grundwassers, das als zusammenhängender Wasserkörper die Klüfte, Spalten und Porenräume von Fest- und Lockergesteinen erfüllt. Übergangsbereiche zu oberirdischen, marinen bzw. limnischen Lebensräumen sind Küstengrundwasser bzw. Seegrund (See) und Quelle.

Stygophile: Arten, die bevorzugt im Grundwasser leben.

Stygoxene: Arten, die das Grundwasser meiden

Stygal: der von Grundwasser durchströmte Hohlraum in den Gesteinen im Untergrund unterhalb der Böden.

Stygon: Lebensgemeinschaft des Grundwassers

Troglobios Arten, die in den lichtlosen Gewässern von Höhlen vorkommen

Autotrophie: Ernährungsweise (Ernährung Tab.) von grünen Pflanzen und vielen Mikroorganismen, bei der nur anorganische Stoffe (anorganisch) zum (Wachstum) benötigt werden (z. B. Mineralstoffe, Kohlendioxid, Ammonium). Der Energiegewinn dieser autotrophen Organismen ist phototroph (Phototrophie) in der Photosynthese oder chemotroph (Chemosynthese, Chemotrophie) durch die Oxidation von anorganischen Substraten, z.B. Wasserstoff (H2), Ammonium (NH4 + ), Nitrit (NO2 - ; Stickoxide), Schwefelwasserstoff (H2S), Schwefel (S).

Heterotrophie: Ernährungsweise von Organismen (z.B. Tiere, Pilze, die meisten Bakterien), die organische Substrate (Kohlenstoffverbindungen) als Energie- und Kohlenstoffquelle zum Leben benötigen.

- Prozess, bei dem submerse Wasserpflanzen und Phytoplankton durch ihren photosyntetischen Verbrauch an Kohlenstoffdioxid das Gleichgewicht von gelöstem Calciumhydrogencarbonat und Kohlensäure so verschieben, dass es zur Kristallisation und Fällung von Calciumcarbonat kommt

- Teil der Algen- und Pflanzenarten kann Bedarf an Kohlenstoffdioxid auch aus Hydrogencarbonat decken (beziehen Kohlenstoffbedarf aus freiem Kohlenstoffdioxid, da sie hierfür weniger Energie aufwenden müssen. Erst wenn diese Kohlenstoffquelle weitgehend verbraucht ist, entnehmen sie den im Hydrogencarbonat gebundenen Kohlenstoff und geben dabei unmittelbar Hydroxidionen ab

- Beim Entzug des Kohlenstoffdioxids aus dem Dissoziationsgleichgewicht & bei der Nutzung von Hydrogencarbonat kommt es zu einer Steigerung des pH-Wertes mit der Folge einer Verschiebung des Massenverhältnisses zwischen Hydrogencarbonat und Carbonat zugunsten des Carbonats. Dabei überschreiten die Konzentrationen an gelöstem Calcium und Carbonat miteinander multipliziert das Löslichkeitsprodukt von Calciumcarbonat, welches folglich kristallisiert und ausfällt

- Abwandern ins Interstitial → Lückenbereiche des Sediments (Versorgung mit Residualwasser)

- Abdriften in noch fließende Strecken

- unter Steine, Totholz

- in feuchtes Laub

- Dormanz- (Überdauerungsstadien)

Wissenschaft von den wechselseitigen Beziehungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt (Lehre vom Naturhaushalt)

• Ist eine Laminare Schicht auf Habitatoberfläche

• Nur durch verringerte Fließgeschwindigkeit infolge erhöhter Reibung des Wassers an Substraten werden Fließgewässer zu Ökosystemen

• Die laminare Grenzschicht hat eine besondere Bedeutung bei schnell fließenden Gewässern → die Tiere können in sie eintauchen, um sich der Strömung zu entziehen

• Die Dicke der laminaren Grenzschicht ist abhängig von Fließgeschwindigkeit o Je höher die Geschwindigkeit, umso kleiner ist die laminare Grenzschicht

➔ In dieser herrscht keine relevante Strömung vor!

➔ Organismen entziehen sich hier der Strömung

Morphologie:

• häufig pigmentlos, reduzierte Augen, generell lichtscheu

• oft < 1mm, gut ausgebildete Tastorgane, lange ontogenetische Stadien

Physiologie:

• Sauerstoffarmut oft tolerabel (erhöhte Ventilationsrate) → Mehr Ventilation um ausreichend O2 aufzunehmen, da wenig in der Umgebung

• Dichte korreliert positiv mit O2-Vorkommen

• geringe Stoffwechselaktivität, langsameres Wachstum

• stark von außen beeinflusst

• allochtoner Eintrag von Blättern bringt Energie

• Primärproduktion ist sehr gering • kaum autochtone Produktion

• spezielle Quellfauna

• Stoffkreisläufe nur mäßig, da wenig Interaktion

• enges ökologisches Optimum

• Organsimen stärker gefährdet

• Photoautotrophe Primärproduktion

• Oligotroph (ähnlich dem Grundwasser) → nährstoffarm (wenn anthropogen unbelastet) → Eutrophierung durch Nährstoffeinträge durch z.B. Landwirtschaft

• relative (auch saisonale) Konstanz

• sehr störanfällig, da auf Änderungen unvorbereitet (Organsimen sind nicht an Störungen angepasst) → sensitive Lebensgemeinschaft

• Vielzahl unterschiedlicher Habitatstrukturen (Strömungs- und Tiefenvarianz, große Steine, Kies, CPOM, FPOM, Algen, Moose, …) → hohe Artendiversität • CPOM: coarse particulate organic matter (grobes organisches Material) → Falllaub

• FPOM: fine particulate organic matter (feines organisches Material)

• DOC: dissolved organic carbon

• TOC: total organic carbon

• Zufallsdrift

• Verhaltensdrift (aktiver Ortswechsel) durch:

o Nahrungsmangel

o Überpopulation

o Milieustörung

• Katastrophendrift (Hydraulischer Stress, Chemikalien)

• Hohe Verdriftung während der Emergenz

• Größte Driftdichten:

o über der Sohle

o im Uferbereich

o an der Wasseroberfläche

oligotroph

Saprobie: Intensität des Abbaus organischer (fäulnisfähiger) Stoffe

Trophie: Intensität der Primärproduktion (CO2; H2O; O2; Nährstoffe N, P)

(Saumbiotop, Übergangsbiotop) --> Übergangs- bzw. Grenzbereich zwischen zwei (oder mehreren) verschiedenen Lebensräumen

z. B. der Übergangsbereich zwischen Wald und Wiese. Wegen des Artenreichtums wird ein Ökoton im Allgemeinen als besonders wertvoll angesehen.

Die Summe der Arten ist prinzipiell höher als in den angrenzenden Lebensräumen, da sich in einem Ökoton Lebewesen der angrenzenden Biotope finden lassen als auch Lebewesen, die sich auf den Lebensraum Ökoton selbst spezialisiert haben

Es besitzt zumeist eine schmale Ausdehnung und bildet so einen "Saum" ("Rand"), woher sich der deutsche Name Saumbiotop ("Randbiotop") ableitet

Typischerweise sind Ökotone von ihrer Form her also schmale, linienhafte Lebensräume.

die von einem Organismus durch Assimilation in einer bestimmten Zeit in den Körper eingebrachte Biomasse abzüglich der in derselben Zeit ausgeschiedenen Abfallprodukte des Stoffwechsels. Die Nettoprimärproduktion erfolgt dabei durch die grünen Pflanzen, die Nettosekundärproduktion durch heterotrophe Organismen.

Nitrifikation: bakterielle Oxidation von Ammoniak (NH3) bzw. Ammonium-Ionen (NH4 + ) zu Nitrat (NO3 − )

1) Nitritbakterien (Nitrosofizierer, z. B. der Gattungen Nitrosomonas, Nitrosospira oder Nitrosococcus) nehmen aus der Umgebung Ammoniak auf und oxidieren es zu Nitrit-Ionen, die nach außen abgegeben werden:

𝑁𝐻4 + + 1,5 𝑂2 → 𝑁𝑂2 − + 2 𝐻 + + 𝑂𝐻2 Nitritation (Nitrosomonas) 2) Nitratbakterien (Nitrifizierer, z. B. der Gattungen Nitrobacter, Nitrospira oder Nitrococcus), welche mit den Nitritbakterien oft vergesellschaftet auftreten, nehmen die Nitrit-Ionen auf und oxidieren diese zu Nitrat-Ionen.

Nach Ausscheidung der Nitrat-Ionen stehen diese den Pflanzen als stickstoffhaltiger Mineralnährstoff zur Verfügung:

𝑁𝑂2 − + 0,5 𝑂2 → 𝑁𝑂3 − Nitratation (Nitrobacter)

3) Diese beiden Schritte ergeben in der Summe:

𝑁𝐻4 + + 2 𝑂2 → 𝑁𝑂3 − + 𝑂𝐻2 (Nitrifikation)

Reduktion von NO3 - bis zum NH4 + zum Einbau in die körpereigene Substanz der Pflanzen. Die Reduktion von Nitrat zu Ammonium. Bei der in zwei Teilschritten ablaufenden assimilatorischen Nitratreduktion wird Nitrat – katalysiert durch den Nitrat-Reduktase-Komplex (Nitrat-Reduktase) – zu Nitrit reduziert. Die Nitrit-Reduktase katalysiert nachfolgend die Umwandlung von Nitrit zu Ammoniak. Das als Produkt der Nitrat-Assimilation gebildete NH4 + dient als N-Quelle für die Synthese zelleigener organischer Stickstoffverbindungen, vor allem von Aminosäuren (Glutamat, Glutamin)

• Lebensraum für aquatische Organismen (Nischen)

• Primärproduktion

• Verlangsamung der Fließgeschwindigkeit

• Verbesserung der Wasserqualität

• Sedimentation

• Stickstofffixierung

→ fleischfressende Unterwasserpflanze (alternative Nährstoffaufnahme)

→ schnellste Bewegung im Pflanzenbereich

Die operationelle Taxaliste soll eigentlich die zentrale Liste für die Bestimmung des Makrozoobenthos sein, die das mindestens zu erreichende Bestimmungsniveau vorgibt. Sie legt mehr Wert auf die Bestimmbarkeit der aufgeführten Taxa, berücksichtigt aber leider die DIN-Taxaliste nicht hinreichend. Da aber innerhalb des ASTERICS-Bewertungsverfahrens auch der Saprobienindex nach DIN ausgerechnet wird und dieser ein fester Bestandteil der Bewertung nach WRRL ist, kann bei alleiniger Berücksichtigung der operationellen Taxaliste der errechnete Saprobienindex falsch sein.

• Crustacea:

Amphipoda (Gammaridae); Isopoda; Crustacea (gehören zu den Arthropoden - seitlich abgeplattet); G. pulex (schreddert Laub, eher im Unterlauf, krabbeln seitlich über die Sohle = daher seitlich abgeflacht; Asseln

• Gastropoda:

meist gewunden, spitz- oder tellerförmig; Mollusken = Weichtiere, auch Muscheln; Gehäuse der Gastropoden ist das Bestimmungsmerkmal; Potamopyrgus antipodarum = nicht heimisch sondern eingewandert, Pathogenese, wird oft bei Ökotox eingesetzt; Theodoxus fluviatilis: mittlerweile sehr selten in Europa, weil sie empfindlich; Ancylus fluviatilis = Stromlinienförmigen Körper

• Hirudinea:

gekerbt geringelt, Augenstellung! anhand Augenstellung bestimmbar, haben Saugnäpfe; Glossiphonia complanata: ▪ Längsreihen gelblicher Warzen ▪ 3 hintereinanderliegende Augenpaare

• Turbellaria:

Polycelis nigra: Etwa 50 Punktaugen, Färbung sehr variabel; Dugesia lugubris: dunkel, 2 Augen, Kopfende gerundet; Dugesia gonocephala: dreieckiger Kopf, 2 Augen, sind Räuber, auch bestimmt anhand Augenstellung, keine Saugnäpfe, ernährt sich von Hirudinea

• Oligochaeta

Form und Anzahl der Borsten (über Anzahl der Borsten wird die Art bestimmt) ▪ Limnodrilus hoffmeisteri (7) ▪ Lumbriculus variegatus (8) ▪ (Stylodrilus heringianus)

• Coleoptera (Larven & Imagines):

Insekten o viele Arten, schwer zu bestimmen; Hydrophilidae – Wasserkäfer (meist stehende Gewässer); Gyrinidae – Taumelkäfer; Hydraenidae – Langtasterwasserkäfer; Dytiscidae – Schwimmkäfer ▪ Oreodytes sanmarki

• Diptera:

Fliegen und Mücken = Zweiflügler o Chironomidae, Culicidae, Simuliidae, Tipulidae (Schnaken), Limoniidae (Stelzmücken)

• Megaloptera:

Stammfliegen, prominente Kiemen = große respiratorische Fläche = nötig, dass sie in Schlamm genügend O2 aufnehmen können; Haben nur einen Schwanzfaden, andere haben zwei oder drei → wichtig für Bestimmung; in Mitteleuropa 3 Arten von Sialis

• Ephemeroptera:

Wichtig für die Bewertung der Gewässer, wichtige Taxa zur Bestimmung der Gewässerzustands; Stammfliegen sehr emfpindlcih gegenüber Sauerstoffgehalt, Schadstoffen und Spurenstoffen und Abwasser → Sind daher oft am Quellbereich, mögen es auch kühler, seitliche/dorsale Kiemen, können fingerförmig oder blattartig sein, 3 Cerci (Epeorussp. nur 2), seitliche Kiemen, Kiemenformen!, 1 Kralle;; o 2 Cerci, keine seitlichen Kiemen, Kiemenbüschel Unterseite Brust, 2 Krallen

• Trichoptera:

keine Flügelscheiden, mit/ohne Gehäuse, Krallen/Nachschieber am Hinterende o klebt sich fest am Sediment, Vorteil dass es nicht weggerissen wird, bleibt am Standort o kommt bisschen aus Köcher raus um Nahrung abzuraspeln = Hydropsyche o andere sind Räuber, gehen auf Nahrungssuche, machen Netze im Wasser und fängt so Nahrung ein

Begradigung der Fließgewässer → erhöhte Schleppkraft → Eintiefung (Erosion)

Rückgang von Artenzahl und Individuendichte, speziell von Fischnährtieren im Benthal

Reduktion der Selbstreinigungskraft (Aufwuchs ↓)

Verlust von Feuchtflächen, Absinken Grundwasserspiegel

Verlust amphibische Zone

1. Peitschenform der Thalli und Blätter (Fontinalis)

2. Anheftung (verschiedene Wassermoose)

3. Dorsoventrale Abplattung (Ancylus, Rhithrogena)

4. Andrücken an den Untergrund (Epeorus)

5. Krallen, Dornen (Perlidae, Simulium)

6. Saugnäpfe, Sicherungsleinen (Rhyacophila)

7. Gehäusebildung, schweres Baumaterial (Silo)

8. Netzbildung (zusätzlich Nahrungserwerb) (Hydrospsyche)

Zerkleinerer - Ordnung: Trichoptera

Weidegänger - Ordnung: Gastropoda

Substratfresser - Ordnung:

Oligochaeta und Diptera

Filtrierer - Ordnung: Venerida

Räuber - Ordnung: Turbellaria und Hirudinea

Sammler - Ordnung: Oligochaeta

o Weichholzaue (Alnus (Erlen), Salix (Weiden), Populus (Pappeln)) → Wurzeln hydrophil

o Hartholzaue (Quercus (Eichen), Ulmus (Ulmen), Acer (Ahorn)) → Wurzeln hydrophob

• Temperatur entspricht in 20 m Tiefe der mittleren Jahreslufttemperatur

o jahreszeitlich konstant (in ME sommerkühl/winterwarm: 6-10 °C)

• Silikatisch geprägt: Granit, Gneis, Sandstein (LF < 300 μS/cm, pH < 7)

• Karbonatisch geprägt: Muschelkalk, Mergel (LF > 300 μS/cm, pH > 7)

o Im Grundwasser: CO2 + H2O → H2CO3 (Kohlensäure), bei Ca2+ - Anwesenheit:

▪ (CaHCO3)2 (löslich) → CaCO3 (unlöslich) + CO2 + H2O

o Folge: Kalkkruste über Steinen, Pflanzen und Tieren (Versinterung)

o Pflanzen entziehen im Quellbereich CO2:

▪ (CaHCO3)2 → Ca2++ 2 HCO3 -

▪ 6 HCO3 - + 12 H2O → C6H12O6+ 6 O2 + 6 H2O + 6 OH- → OH-erhöhen pH-Wert, CaCO3 fällt aus (biogene Entkalkung)

• Eisen:

o Sauerstoffmangel meist in löslicher Fe2+ -Form

o Bei Quellaustritt: 4 Fe(HCO3)2+ O2 + 2 H2O → 4 Fe(OH)3 + 8 CO2 unlöslicher Eisenocker v.a. in Sickerquellen!

• Temperatur höher als mittlere Jahreslufttemperatur (Thermalquellen, Geysire)

• Quellen sind wie GW primär nährstoffarm!

o Nitrat: < 1 mg/l o Phosphat: < 0,005 mg/l

- Altwasser: ein ehemaliger Flussarm, der keine Verbindung mehr zum Hauptstrom hat und dadurch zum Stillgewässer geworden ist. Mit seiner Vorstufe, dem Altarm, wird er unter dem Begriff Altgewässer zusammengefasst. Nur bei Hochwasser Verbindung zum Hauptstrom.

- Altarm: Teil eines Flusses, der durch natürliche (Sand- oder Kiesbank) oder künstliche (Wehr oder Stauanlage) Einwirkung an einem Ende vom Hauptstrom abgeschnitten ist. Altarme sind flacher und naturnaher als der Hauptarm. Haben noch Kontakt zum Hauptstrom.

- Qualmgewässer: auch Drainagewasser genannt, bezeichnet Wasser, welches unter einem durch Hochwasser eingestauten Deich durchsickert und an der Luftseite des Deiches aus dem Boden aufsteigt. Dieses Phänomen kann man oft bei grobporigem, sandig-kiesigem Bodengrund beobachten. Sind vom Hauptstrom angetrennt.

- Totarm: siehe Altarm. Ist aber komplett vom Hauptstrom abgeschirmt (weiter weg vom Hauptstrom)

- Gießen (kleine Auebäche, von GW-Quellen gespeist)

• Beschattung (↓ Erwärmung, ↓ Primärproduktion)

• Blätter der Weichholzaue niedriges C/N-Verhältnis (Alnus 15), Hartholzauenblätter nicht nutzbar (Quercus 47, Populus 63)

• Terrestrische Arthropoden (bes. Spinnen und Insekten) → Nährstoffeintrag ins Gewässer durch herabfallende Insekten

• Einbringen von Totholz und Störsteinen

• Ersatz standortfremder Gehölze

• Förderung der Auenwaldentwicklung

• Wiedervernässung von Feuchtwiesen

• Renaturierung von Altarmen und Altwässern

• Mechanische Stufe:

o In Kläranlage grobe Vorreinigung

o Abnahme größerer Partikel

o Ölabscheidung

• Aerober biologischer Abbau

o Belüftung

o Reduzierte Stickstoff wird oxidiert (Nitrifikation)

o Großteil wird hier verbraucht

o Absetzen des Klärschlamms

▪ wird zurückgeführt

▪ wenn zu viel da ist wird er abgeführt und entsorgt (Energie zurückgewinnen)

• Stickstoff- und Phosphat-Eliminierung

o Denitrifikation (anaerob)

o Nitrat wird denitrifiziert

o Stickstoff entwicht als N2

o Ein Teil landet noch im Gewässer

o Phosphor wird mit Aluminiumsalzen gefällt

o Oder in Biomasse eingebaut

Punktquellen (kommunale Kläranlagen & Hofabläufe) und diffuse Quellen (Run-off)

• Spray-Drift • Run-off

• Drainage

• Kläranlage/Hofabflüsse

1. sinkt

2. sinkt

Havarie (Pyrethroid)

Zufluss der Fulda

• durchfließt Wiesental in bewaldetem Einzugsgebiet der Schlitz

• hoher Artenreichtum

Mai 1986: Borkenkäferbekämpfung mit Cypermethrin

• nach 30 min.: Gewässer trüb infolge Abdrift von Arthropoden

• nach 36 Std.: Bach auf 3 km frei von Arthropoden Wiederbesiedlung einiger Arten sehr schleppend Havarie (Organophosphorverbindung) LKW-Unfall 1.4.2003 bei Neuendorf/Eifel: 25 t Insektizid Dimethoat in Umwelt

System zur Unterteilung von Fließgewässern in ihrem Längsverlauf anhand typischer Lebensgemeinschaften (biozönotische Gliederung): Zwischen Quelle und Mündung ins Meer beherbergt ein Fließgewässer in Anpassung an die jeweiligen abiotischen Verhältnisse unterschiedliche Lebensgemeinschaften (Fließwasserorganismen).

• Quellregion (Krenal) i.d.R. fischlos o Quellregion (Eukrenal), Quellbach (Hypokrenal)

• Forellen-Region (Rhithral) o Obere (Epirhithral) Bachforelle, Koppe

o Untere (Metarhithral) Bachforelle, Koppe, Elritze, Schmerle

• Äschen-Region (Hyporhithral) Äsche, Nase, Döbel, Gründling

• Barben-Region (Epipotamal) Barbe, Hasel, Ukelei, Gründling

• Brassen-Region (Metapotamal) Brassen, Karpfen, Schleie, Rotfeder

• Kaulbarsch-Flunder-Region (Hypopotamal) Kaulbarsch, Flunder, Brassen, Rotauge, Rotfeder, Stint

Die Wasserrahmenrichtlinie bedient sich der Module Saprobie/Versauerung/Allgemeine Degradation, um die ökologische Zustandsklasse zu ermitteln

stenök (Spezialisten): geringe ökologische Potenz bezüglich des abiotischen Faktors mit schmalem Optimumbereich

euryök (Generalisten): Hohe ökologische Potenz mit breitem Optimum

keine Belastung, da es schnell gebunden wird, Bakterienrasen (Biomasse übertrifft die des Makrozoobenthos) als Nahrung für hyporheische Tiere!

→Heute: Anthropogene Spurenstoffe (new emerging contaminants)

• PPCPs (Pharmaka, Körperpflegeprodukte)

➔ Pharmaka (z.B. Lipidsenker, Betablocker, Antibiotika) (Punktquellen) gelangen über Privathaushalte/Krankenhäuser in Kläranlagen und dann über gereinigtes Abwasser in Gewässer

➔ zusätzlich durch Klärschlamm und Antibiotika in der Viehwirtschaft durch die Abspülung landwirtschaftlicher Flächen

• Endokrine Disruptoren (TBT, EE2, BPA, NP…) (diffuse Quellen)

➔ TBT z.B. in Antifoulingfarben enthalten

• Persistente Chemikalien (Pestizide, PCP, PCB,…) (direkte und diffuse Quellen)

➔ Eintrag Pflanzenschutzmittel z.B. über Kläranlagen, Hofabläufe und Run-off

• Nanomaterialien (Ag, TiO2, …)

Erweiterte Abwasserbehandlungsmethoden:

➔ Constructed wetlands

➔ Ozonierung(O3): Oxidatives Verfahren

➔ Aktivkohle-Filtration (AK): Adsorptives Verfahren

• Organismen die an niedere Temperaturen gebunden sind (z.B. Quellbewohner)

→ können mit Temperaturerhöhungen schlecht umgehen

→ globale Erwärmung starker Stressor für diese Arten

• Charakteristische, kaltstenotherme Tiergruppen: Crustacea (Niphargus spp.) (eig. Grundwasserbewohner), Diptera (Dixa spp.), Trichoptera (Beraea spp.) (Köcherfliegenlarven), Gastropoda (Bythinella dunkeri), Turbellaria (Crenobia alpina)

Die morphologische Degradation wird mit dem Rheo-Index und dem Deutschen Fauna-Index bestimmt

Der "Deutsche Fauna Index" basiert auf Taxa, die überwiegend an Standorten einer bestimmten morphologischen Degradationsklasse vorkommen. Ein hoher Metrikwert steht für einen großen Anteil an Taxa mit hohen morphologischen Ansprüchen und damit für eine sehr naturnahe Makrozoobenthosgemeinschaft. (Wert niedrig = Gewässerverbau)

Gibt das Verhältnis der rheophilen (bevorzugt Strömung) und rheobionten Taxa zu den Stillwasserarten und Ubiquisten an und zeigt Störungen auf, die sich durch die Veränderung des Strömungsmusters (z. B. durch Ausbau und/oder Aufstau) in der Biozönose der Alpenbäche einstellen. Es werden die Anteile verschiedener Strömungstypen berücksichtigt, was letztendlich auf die biologisch wirksamen Strömungsverhältnisse im untersuchten Gewässerabschnitt schließen lässt. Die Berechnung des Index soll Störungen aufzeigen, die sich durch die Veränderung des Strömungsmusters (z.B. in Form von Ausbau und/oder Aufstau) in der Biozönose einstellen. Der Index existiert in zwei Varianten:

➢ Rheoindex nach Banning (Individuenzahlen)

➢ Rheoindex nach Banning (Abundanzklassen)

Oberflächengewässer: Guter ökologischer und chemischer Zustand

Grundwasser: Guter chemischer und mengenmäßiger Zustand

Erheblich veränderte oder künstliche Gewässer: Gutes ökologisches Potential und guter chemischer Zustand

Rhital → Bäche und kleine Flüsse

Potamal → Flüsse und Ströme

• Abgrenzung nach der Temperatur: Jahresamplitude der Monatsmitteltemperaturen in Oberläufen (Rhitral) < 20°C, im Mittel- und Unterlauf (Potamal) > 20°C (20°C-Grenze)

Prioritäre Stoffe = Stoffe, die in Zukunft genau zu beobachten sind (Bsp.: Benzol, Naphtalin, Nickel, …)

→ Die Stoffe, die für Mensch und Umwelt so gefährlich sind, dass für ihre Verringerung vorrangiger Handlungsbedarf besteht

Prioritär gefährliche Stoffe = sind in aquatischen Systemen in den nächsten 20 Jahren so weit wie möglich zu reduzieren, weil langfristige Risiken bestehen, toxisch, persisten und bioakkumulativ sind (Bsp.: Bromierte Diphenylether, Cadmium, Nonylphenol, Quecksilber, …)

Als Kompensationsflug wird ein flussaufwärts gerichteter Flug von Insektenweibchen vor der Eiablage bezeichnet, der einen Abwärtstransport der Eier und Larven mit dem Wasserfluss ("Drift") ausgleichen soll und so eine Verschiebung des Lebensraumes verhindert

➔ merolimnische Insekten: Eintagsfliegen und Köcherfliegen

Biomanipulation bedeutet, die Nahrungskette auszunutzen, um so den Fraßdruck auf das Phytoplankton zu erhöhen. Dies kann durch die Entfernung von Friedfischen, die sich von Zooplankton ernähren, oder durch die Stärkung des Raubfischbestands erreicht werden. Häufig springen aber andere Organismen (z.B. großes, räuberisches Zooplankton) in die erhoffte Lücke. Eine Unterdrückung des Phytoplanktons führt zu verbesserten Lichtbedingungen und kann die Besiedlung mit Makrophyten auslösen. Auch gezieltes Anpflanzen von Makrophyten kann ein Klarwasserstadium stabilisieren, sobald die Lichtbedingungen deren Vermehrung zulassen. Die wichtigsten positiven Rückkopplungseffekte von Makrophyten sind:

a) Nährstoffkonkurrenz zum Phytoplankton

b) verminderte Resuspension von Sedimentpartikeln und den darin enthaltenen Nährstoffen

c) allelopathische Effekte, d.h. Abgabe chemischer Verbindungen, die das Wachstums anderer Algenarten hemmen

d) Lebensraum für Zooplanktonorganismen, die sich vom Phytoplankton ernähren

Gewässerunterhaltung ist die bürokratische Bezeichnung für Maßnahmen zur Pflege und Entwicklung von Gewässern mit dem Ziel der Erhaltung und Verbesserung der wasserwirtschaftlichen und naturräumlichen Funktion wie auch der Schiffbarkeit. Sie ist durch das Wasserhaushaltsgesetz und die Landeswassergesetze geregelt. Die Unterhaltung eines oberirdischen Gewässers umfasst seine Pflege und Entwicklung als öffentlichrechtliche Verpflichtung (Unterhaltungslast). 2Zur Gewässerunterhaltung gehören insbesondere:

1. die Erhaltung des Gewässerbettes, auch zur Sicherung eines ordnungsgemäßen Wasserabflusses

2. die Erhaltung der Ufer, insbesondere durch Erhaltung und Neuanpflanzung einer standortgerechten Ufervegetation, sowie die Freihaltung der Ufer für den Wasserabfluss

3. die Erhaltung der Schiffbarkeit von schiffbaren Gewässern mit Ausnahme der besonderen Zufahrten zu Häfen und Schiffsanlegestellen

4. die Erhaltung und Förderung der ökologischen Funktionsfähigkeit des Gewässers insbesondere als Lebensraum von wild lebenden Tieren und Pflanzen

5. die Erhaltung des Gewässers in einem Zustand, der hinsichtlich der Abführung oder Rückhaltung von Wasser, Geschiebe, Schwebstoffen und Eis den wasserwirtschaftlichen Bedürfnissen entspricht

• Anadrome Arten: Brackwasser- oder Meeresfische die zum Laichen in die Flüsse aufsteigen (Lachs, Meerforelle, Stör, Flussneunauge)

• Katadrome Arten: Arten die von Süßwasser-Gewässern zum Laichen ins Meer wandern (Aal)

• Ausweisung von möglichst breiten Randstreifen (Entwicklung von Gleit- und Prallhängen)

• Befestigung entfernen (Wasserbausteine, Holzverbau entfernen)

• Totholz und größere Steine einbringen

Funktionen aus der Vorlesung:

• Zunahme potenzieller Habitate

• Reduktion von Einträgen (PSM)

• Minderung des Krautwuchses im Gewässer

• Ufersicherung

• Gehölze (Erle, Bruch- und Silberweide, Bergahorn, Hasel, Vogelbeere, Schneeball, Traubenkirsche; Esche, Weißdorn, Heckenkirsche)

• Krautflur (Rohrglanzgras, Mädesüß)

Saprobienindex:

1. Probenstellenauswahl:

→ Eine Probenstelle muss für die zu beurteilende Gewässerstrecke repräsentativ sein (also z.B. nicht die einzige Stromschnelle in einem träge fließenden Tieflandsbach)

→ Ihre Lage zu bekannten Schmutzwassereinleitungen oder Einmündungen von Nebengewässern ist naturgemäß wesentlich

2. Zuweisung des Gewässertyps

3. Probenahme im Freiland (Sammeln der Organsimen)

→ Indikatorarten aufsammeln

→ Die Probennahme sollte die Gewässerstrecke möglichst repräsentativ abbilden

→ die Häufigkeit der Arten ist wichtig (die Einordnung in Häufigkeitsklassen ist ausreichend)

4. Sortierung der Probe

5. Bestimmen der Organsimen im Labor:

→ Die meisten Saprobierarten sind nur unter Einsatz eines Mikroskops oder einer Stereolupe, manchmal nur nach Präparation, bestimmbar

6. Auflisten der Indikatorarten der Probe mit ihrer Häufigkeit (als Abundanzklasse oder nach Zählung)

7. Berechnung des Index mit Interpretation

Schäden durch Querbauwerke:

• Querbauwerke (Wehre, Sohlabstürze):

Wanderung von anadromen (Lachs, Meerforelle) und katadromen (Aal) Fischarten, Krebsen, Insekten erschwert bzw. unmöglich (Verbreitung der Arten erheblich eingeschränkt)

• Wiederbesiedlung nach Schadensereignissen eingeschränkt möglich

• Wiederherstellung der Durchgängigkeit eine Hauptforderung der EU-WRRL

• Verminderung der Strömung

• Zunahme Feinsediment vor Wehr

• Rhithral wird zum Potamal

• Änderung der Artenzusammensetzung der Fischfauna

• Verlust von Laichplätzen • Verarmung der Strukturvielfalt

• Unterbrechung des Fließkontinuums (Laichzüge)

• Beschädigung der Fische durch Turbinen

Maßnahmen zur Verbesserung:

• Entfernen von Abstürzen (Umbau in Sohlgleite bzw. rauhe Rampe)

• Entfernen von Verrohrungen

• Erweitern von engen Durchlässen

• Umbau von Wehren (Fischrampen, Fischtreppen)

In Kulturlandschaften künstlich angelegtes, inselartiges Überbrückungselement für Organismenarten, deren Stammhabitate weiter als ihre maximale Migrationsweite (Migration) voneinander entfernt sind. Trittsteinbiotope fördern Genfluss zwischen räumlich getrennten Populationen und ermöglichen Rückbesiedlungen und Neubesiedlungen von Lebensräumen.

Dabei kann es sich um linienförmige (Hecken, Baumreihen, Böschungen), flächenhafte (Feldgehölze, Baum- und Gebüschgruppen, Kleingewässer) oder punktförmige Landschaftselemente (Einzelbäume) handeln

→ Oft in Strahlwegen angelegt (Strahlkonzept)

Strahlursprung: naturnahe Abschnitte Strahlweg: Degradierte Abschnitte

➔ Wenn Strahlweg zu lang ist, dann müssen Trittsteine etabliert werden (Inseln)

➔ Hier können sich Arten lokal aufhalten, zur nächsten Insel wandern, bis sie wieder in einem Strahlursprung ankommen

• absolute Lichtlosigkeit

o keine photoautotrophe Produktion o abgeschnitten von Energiezufuhr

• Gestein → carbonatisch (kalkhaltig) oder silikatisch

• Temperatur entspricht oft mittlerer oberirdischer Jahreslufttemperatur (in Dtld. Etwa 8 – 9 °C)

• leicht saurer pH, abhängig vom Gestein

• CO2-Übersättigung, O2-Armut

o CO2 kann zu Kohlensäure umgewandelt werden, wodurch Metalle aus dem Gestein gelöst werden können, z.B. Eisenmangan

o Oberer Boden enthält noch O2, aber O2-Sättigung von < 100 %

• gelöstes Fe2+ (oft als Fe(HCO3)2), bei erhöhtem O2: Fe(OH3) Eisenocker fällt aus

o GW steigt bei einer Quelle nach oben (mehr O2), dann kann sich Eisenocker bilden (gelblich)

o Schädigt Kiemen, keine ausreichende O2-Versorgung in Organismen!

o Gewässer mit Eisenocker = Organismenfeindlich

• Mangan und Eisen Elemente der Erdrinde → rel. hohe Gehalte

o Werden aus dem Trinkwasser ausgefällt

o Nicht gesundheitsschädlich, werden aber wegen dem Geschmack & Aussehen (orangener Niederschlag) entfernt

• Stickstoffarm → Denitrifikation → N2

o Kaum N2, da kaum Organismen, die Denitrifikation betreiben

• kaum Phosphate im Grundwasser → partikelgebunden

• Schwefel meist geogen, bei Reduktion H2S-Bildung o Schwefel aus Gesteinen

• wenig Kohlenstoff (als DOC) „oligotrophes Wasser“

• Phosphor: Landwirtschaft und Kläranlagen

• Stickstoff: Grundwasser

→ Eintrag von Nitrat in das Grundwasser (durch landwirtschaftliche Düngung) weiter reduziert werden.

→ das Grundwasser ist die Haupteintragsquelle von Nitrat in die Fließgewässer, daher wirkt sich die Reduzierung der Nitrateinträge in das Grundwasser auch auf die Fließgewässer aus.

Oberflächengewässer, Grundwasser und Küstengewässer:

• Schutz und Verbesserung des Gewässerzustands

• Förderung einer nachhaltigen Wassernutzung

• Reduzierung / Einstellung der Emissionen von „prioritären Stoffen“

Weitere Ziele:

• Förderung der Eigendynamik

• Förderung der natürlichen Gewässersohle

• Verminderung der Tiefenerosion

• Verbesserung der Durchgängigkeit

• Wiederherstellung natürlicher Lebensräume

• Reduzierung des Stoffeintrags