Verbesserung der biologischen Vielfalt in Fließgewässern und ihren Auen: Ergebnisse des F + E-Vorhabens "Verbesserungsmöglichkeiten für die biologische Vielfalt in ausgebauten Gewässerabschnitten" (FKZ 3507 85 050-K 1) vom 19. November 2007 bis 31. März 2009
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| Veröffentlicht: |
Bonn
2009
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| Schriftenreihe: | Schriftenreihe des Deutschen Rates für Landespflege
82 |
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Titel: Verbesserung der biologischen Vielfalt in Fließgewässern und ihren Auen
Autor: Wurzel, Angelika
Jahr: 2009
Inhalt
Seite
Deutscher Rat für Landespflege 1 Einleitung.9
Deutscher Rat für Landespflege 2 Ökologische, programmatische und rechtliche Grundlagen.11
2.1 Ökologische Grundlagen.11
2.2 Die Konzepte „Biotopverbund" und „Strahlwirkung".13
2.3 Programmatische Grundlagen: Konvention über die biologische Vielfalt,
Nachhaitigkeitsstrategie und Nationale Strategie zur biologischen Vielfalt.16
2.4 Rechtliche Grundlagen.17
2.5 Schlussfolgerungen.22
Kathrin Januschke 3 Untersuchung und Auswertung von ausgewählten Renaturierungsbei-
Andrea Sundermann spielen repräsentativer Fließgewässertypen der Flusseinzugsgebiete
Claudia Antons Deutschlands.23
Peter Haase 3.1 Auswirkungen von Renaturierungsmaßnahmen auf Gewässerstruktur
Armin Lorenz und verschiedene Organismengruppen.23
Daniel Hering 3.2 Untersuchungen im Längsverlauf.35
Jochem Kail 4 Die Bedeutung der Strahlwirkung für den Aufbau eines Biotopverbunds
an Fließgewässern: Untersuchung am Beispiel des Makrozoobenthos.40
4.1 Einleitung.40
4.2 Untersuchungsansatz.40
4.3 Ergebnisse zur Strahlwirkung.42
4.4 Schlussfolgerungen für den Aufbau eines Biotopverbunds an
Fließgewässern.46
Martin Halle 5; Operationalisierung von Migrationswirkungen auf den ökologischen
Gewässerzustand von grobmaterialreichen silikatischen Mittelgebirgs-
bächen (Fließgewässertyp 5) unter Berücksichtigung von Biotopverbund-
aspekten .48
5.1 Einleitung.48
5.2 Vorbemerkung zu Migrationswirkungen, Biotopverbundplanungen und
Zielerreichung gemäß der europäischen Wasserrahmenrichtlinie .48
5.3 Modell Vorstellungen zu Migrationswirkungen vor dem Hintergrund der
in Kapitel 4 dargestellten Untersuchungsergebnisse.49
5.4 Regelaufstellung zur Abschätzung der potenziellen ökologischen Zu-
standsklassen des Makrozoobenthos von Teilabschnitten ganzer Was-
serkörper unter Berücksichtigung permanenter Migrationswirkungen.50
5.5 Aggregationsregel für eine repräsentative Gesamtbewertung der „poten-
ziellen ökologischen Zustandskiasse" ganzer Wasserkörper.54
5.6 Anwendung des Regelsystems am Beispielschema.54
5.7 Flächenbedarf von Gewässerentwicklungskorridoren.55
5.8 Zusammenfassung.59
Deutscher Rat für Landespflege 6 Bestandsaufnahme: Lebensräume, Arten und Artengruppen in Flussein-
zugsgebieten Deutschlands.60
6.1 Fließgewässer- und Auen-Lebensräume.60
6.2 Betrachtung der Fließgewässer-Auen-Biozönose anhand ausgewählter
Arten.66
6.3 Steckbriefe ausgewählter Pflanzenarten.75
6.4 Steckbriefe ausgewählter Tierarten.84
Deutscher Rat für Landespflege 7 Schlussfolgerungen und Empfehlungen.127
7.1 Modell eines Fließgewässer-Auen-Biotopverbunds.127
7.2 Lebensräume.129
7.3 Nutzungen.133
7.4 Neobiota.135
7.5 Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit.136
7.6 Planung und Finanzierung.136
7.7 Forschungsbedarf.137
8 Zusammenfassung.139
9 Summary.143
10 Literatur.147
Jochem Kail Anhang 1: Ergänzungen zu Kapitel 4.151
Anhang 2: Biotoptypen eines Fließgewässer-Auen-Biotopverbunds.155
Abbildungsverzeichnis
Abb. 1: Zonierung der Fließgewässer anhand ihrer Leitfischarten mit den abwüschen Faktoren Bodenart, mittlere Wasser-
temperatur und Sauerstoffgehalt.11
Abb. 2: Zonierung einer Flussaue in Abhängigkeit vom Grundwasser und Dauer des Hochwassereinflusses.11
Abb. 3: Strahlwirkung auf Abundanz und Anzahl der relevanten Organismen in einem Gewässersystem.14
Abb. 4: Schema der Untersuchungen der Renaturierungsmaßnahmen.25
Abb. 5: Beispielhafte Darstellung der Transekte und der Messung der Strukturen des Gewässers und der Aue.26
Abb. 6: Anzahl der Substrate in Vergleichs- und renaturierten Gewässerabschnitten.28
Abb. 7: Anzahl der unterschiedlichen Auenelemente in Vergleichs- und renaturierten Gewässerabschnitten.29
Abb. 8: Taxazahlen des Makrozoobenthos in Vergleichs- und renaturierten Gewässerabschnitten.29
Abb. 9: Ökologische Qualitätsklasse für das Makrozoobenthos, berechnet auf der Basis des Multimetrischen Index.29
Abb. 10: Taxazahlen der Makrophyten in Vergleichs- und renaturierten Gewässerabschnitten.30
Abb. 11: Referenzindex der Makrophyten.30
Abb. 12: Taxazahlen der Fische in Vergleichs- und renaturierten Gewässerabschnitten. 31
Abb. 13: Ecological Quality Ratio (EQR) der Fische.32
Abb. 14: Artenvielfalt der Auenvegetation im Bereich renaturierter Gewässerabschnitte und deren Vergleichsstrecken.32
Abb. 15: Artenvielfalt der Laufkäfer im Bereich renaturierter Gewässerabschnitte und deren Vergleichsstrecken.32
Abb. 16: Differenz in der Anzahl der Substrate bzw. Auenelemente zwischen renaturierten Gewässerabschnitten und deren
Vergleichsabschnitten.33
Abb. 17: Differenz der Taxazahlen zwischen renaturierten Gewässerabschnitten und deren Vergleichsabschnitten.34
Abb. 18: Wirkung der Renaturierung auf die einzelnen Organismengruppen.34
Abb. 19: Lage der Probestellen im Längsverlauf der Ruhr.35
Abb. 20: PERLODES-Bewertung verschiedener Probestellen im Einzugsgebiet der Ruhr.38
Abb. 21: PERLODES-Bewertung verschiedener Probestellen im Einzugsgebiet der Nidda.38
Abb. 22: Schematische Darstellung der Unterteilung des Oberlaufs in 10 Entfernungskategorien unter Berücksichtigung der
Nebengewässer.40
Abb. 23: Stärke der Beziehung zwischen Gewässerstruktur-Parametern (Zustand an Probestellen) und dem ökologischen
Zustand an den Probestellen.41
Abb. 24: Wichtige Faktoren, die den lokalen ökologischen Zustand an den Probestellen bestimmen (blaue Pfeile) und Bezie-
hungen (Co-Korrelationen) zwischen diesen Faktoren (rote Pfeile).42
Abb. 25: Wahrscheinlichkeit eines Einflusses der Habitatqualität des Unterlaufs auf den ökologischen Zustand an den Probestel-
len.43
Abb. 26: Wahrscheinlichkeit eines Einflusses der Habitatqualität des Oberlaufs auf den ökologischen Zustand an den Probestel-
len.43
Abb. 27: Länge potenzieller Strahlursprünge im Oberlauf von Probestellen, die eine - im Vergleich zur Habitatqualität -
deutlich bessere Besiedlung aufweisen.44
Abb. 28: Vergleich des an den Probestellen ermittelten ökologischen Zustands mit dem über das statistische Modell prognos-
tizierten ökologischen Zustand.45
Abb. 29: Fließschema zur Operationalisierung von Migrationseinflüssen und -Wirkungen.48
Abb. 30: Habitatqualität der Teilabschnitte eines fiktiven Beispielwasserkörpers von 10 km Länge, basierend auf 100 m-
Teilabschnitten.55
Abb. 31: Potenzielle ökologische Zustandskiassen der Teilabschnitte des in Abbildung 30 dargestellten Beispielwasserkörpers.55
Abb. 32: Habitatqualität der Teilabschnitte des in Abbildung 30 dargestellten fiktiven Beispielwasserkörpers nach Umsetzung
von Maßnahmen zur Verbesserung der Habitatqualität im Bereich zwischen dem 59. und 75. Teilabschnitt.56
Abb. 33: Potenzielle ökologische Zustandskiassen der Teilabschnitte des in Abbildung 30 dargestellten Beispielwasserkörpers.56
Abb. 34: Anzahl der Makrozoobenthos-Probestellen mit mindestens gutem ökologischem Zustand je Laufkrümmungs-klasse
und Gesamtzahlen der Makrozoobenthos-Probestellen je Laufkrümmungsklasse.57
Abb. 35: Darstellung der Zielerreichungswahrscheinlichkeiten der sieben Windungsklassen.58
Abb. 36: Zusammenhang zwischen Windungsgrad (Sinuosität) und Mäandergürtelbreite bei naturnahen Fließgewässern des
Typs 5.58
Abb. 37: Biozönotisch bedeutsame Fließgewässertypen Deutschlands (Stand Dezember 2003).60
Abb. 38: Fluss- und Stromauentypen Deutschlands.61
Abb. 39: Flächen mit länderübergreifender Bedeutung für den Biotopverbund in Deutschland.62
Abb. 40: Karte der Räume abgestufter Verbundqualität.62
Abb. 41: Grundwasserabhängigkeit im Sinne der WRRL, Gefährdung, BestandsentwicklungAtendenz und Regenerations-
fähigkeit der 52 betrachteten Biotoptypen in einem Fließgewässer-Auen-Biotopverbund nach: Rote Liste der Bi-
otoptypen Deutschlands.65
Abb. 42: Karte der biogeographischen Regionen in Deutschland (links) und Übersicht der Ergebnisse in den drei biogeogra-
phischen Regionen (rechts).68
Abb. 43: Ausbreitungsmechanismen von Pflanzen am und im Fließgewässer.70
Abb. 44: Ausbreitungsmechanismen von Organismen des Makrozoobenthos in Fließgewässern.70
Abb. 45: Flächenbedarf fiir kleinste lebensfähige Populationen (Minimal Viable Population - MVP) von Tierarten am Ende
der Nahrungskette nahrungsreicher Flussauen.72
Abb. 46: Modell eines Fließgewässer-Auen-Biotopverbunds innerhalb der rezenten Aue. 127
Abb. 47: Kostengünstiger Einsatz von Totholz für verschiedene Entwicklungsziele in Fließgewässern. 130
Abb. 48: Typen von Altgewässern. 131
Abb. 49: Wurzelbild von Schwarzerle (Alnus glutinosä) und Bastardpappel (Populus x canadensis). 132
Abb. 50: Schematische Darstellung des Einflusses der Variablen „Habitatqualität des Ober- bzw. Unterlaufs" und „Habi-
tatqualität der Probestellen" auf den ökologischen Zustand an den Probestellen. 152
Abb. 51: Co-Korrelationen in den Entfernungskategorien im Unterlaufund Oberlauf . 152
Abb. 52: Bedeutung der Habitatqualität im Oberlauf im Vergleich zur lokalen Habitatqualität an den Probestellen. 153
Abb. 53: Auswahl von Probestellen, die einen - im Vergleich zur lokalen Habitatqualität - besseren ökologischen Zustand
aufweisen. 154
Abb. 54: Abhängigkeit der Bedeutung des Oberlaufs (Strahlwirkung) von der lokalen Habitatqualität der Probestellen (Strahl-
wege) . 154
Tabellenverzeichnis
Tab. 1: Anhaltswerte für erforderliche Mindestlänge des Strahlursprungs und zu erwartende Länge des Strahlwegs bei
Fließgewässern des Tieflandes und des Mittelgebirges. 15
Tab. 2: Ausgewertete Renaturierungsmaßnahmen.24
Tab. 3: Übersicht der kartierten Auenelemente.25
Tab. 4: Übersicht der kartierten Substrate.26
Tab. 5: Probestellen und Datenbasis für die Auswertung der Ruhr zwischen Schellenstein und Neheim im Längsverlauf.35
Tab. 6: Auswertung der Organismengruppe des Makrozoobenthos im Längsverlauf.36
Tab. 7: Auswertung der Fischdaten im Längsverlauf.37
Tab. 8: Auswertung der Laufkäfer-Daten im Längsverlauf.37
Tab. 9: Abhängigkeit des Einflusses des Oberlaufs (Strahlwirkung) von der lokalen Habitatqualität an der Probestelle (Habitat
Metric).45
Tab. 10: Vergleich der Fließgewässertypen hinsichtlich von Größen, die für die Drift des Makrozoobenthos entscheidend sind.47
Tab. 11: Parameter von Migrationswirkungen und ihre Ausprägungen, die dem Regelsystem zugrunde gelegt werden.52
Tab. 12: Strahlwirkungen gemäß Regel 4.53
Tab. 13: Negative Migrationswirkungen gemäß Regel 5.53
Tab. 14: Umrechnung von Laufkrümmungsklassen in Windungsklassen mit definierten Sinuositäts-Spannweiten.57
Tab. 15: Zuordnung von Breiten des Entwicklungskorridors undHabitatqualitätsklassen am Beispiel eines grobmaterialreichen
silikatischen Mittelgebirgsbachs mit bordvoller Gewässerbreite von 5 m.59
Tab. 16: Zuordnung der FFH-Lebensraumtypen zu BiotoptypenAgruppen und den abiotischen Schlüsselfaktoren Wasser-
haushalt und Geländeform.63
Tab. 17: Gesamtbeweitung des Erhaltungszustandes der FFH-Lebensraumtypen, die fureinenFließgewässer-Auen-Biotopver-
bund relevant sind, auf Ebene der biogeographischen Regionen.64
Tab. 18: Derzeitiger Erhaltungszustand der 19 FFH-Lebensraumtypen in einem Fließgewässer-Auen-Biotopverbund.64
Tab. 19: Lebensraumwahl der ausgewählten Tierarten.66
Tab. 20: Schutzstatus der ausgewählten Arten.67
Tab. 21: Derzeitiger Erhaltungszustand der 20 in diesem Projekt beschriebenen FFH-Arten.68
Tab. 22: Indikatorwerte für die vorgestellten Tierarten.69
Tab. 23: Ausgewählte Kenn- oder Charakterarten von Pflanzengesellschaften, die typisch für einen Fließgewässer-Auen-
Biotopverbund sind.69
Tab. 24: Ausbreitungsmechanismen von Pflanzen und Tieren.71
Tab. 25: Ausgewählte Pflanzen- und Tierarten, ihr Schutzstatus und ihre Bedeutung in einem Fließgewässer-
Auen-Biotopverbund .73
Tab. 26: Auszug aus der Roten Liste der gefährdeten Biotoptypen Deutschlands. 156
Verzeichnis der Kästen
Kasten 1: Begriffsdefinitionen für verschiedene Bereiche der Aue. 12
Kasten 2: Beispiel eines Biotopverbunds für die Leitart „Fischotter". 12
Kasten 3: Beispiel für einen gewässerorientierten Biotopverbund - Der Rhein. 13
Kasten 4: Beispiel: Erhaltungszustand des Bibers, differenziert nach Biogeographischen Regionen.68
Kasten 5: Sicherung gegen Erosion. 132
Kasten 6: Fischwanderhilfen in naturnaher Bauweise. 135
Verzeichnis der Steckbriefe
6.3 Steckbriefe ausgewählter Pflanzenarten.75
Bruchweide, Knackweide,
SalixfragilisL.75
Drüsiges Springkraut,
lmpaüens glandulifera (ROYLE).76
Flatterulme,
Ulmus laevis (PALL.).77
Flutender Wasserhahnenfuß,
Ranunculus fluitans (LAM.).78
Kriechender Sellerie,
Apium repens (JACQ.) LAG.79
Schlammling,
Limosella aquatica (L.).80
Schwanenblume,
Butomus umbellatus (L.).81
Schwarzerle,
Alnus glutinosa (L.) P. GAERTN.82
Sumpf-Engelwurz,
Angelica palustris (BESSER) HOFFM.83
6.4 Steckbriefe ausgewählter Tierarten.84
6.4.1 Säugetiere.84
Biber,
Castorfiber (LINNAEUS, 1758).84
Bisam,
Ondatra zibethicus (LINNAEUS, 1766).85
Fischotter,
Lutra lutra (LINNAEUS, 1758).86
Mückenfledermaus,
Pipistrellus pygmaeus' (LEACH, 1825).87
Wasserspitzmaus,
Neomys fodiens (PENNANT, 1771).88
6.4.2 Vögel.88
Eisvogel,
Alcedo atthis (LINNAEUS, 1758).88
Flussuferläufer,
Tringa hypoleucos (LINNAEUS, 1758).90
Pirol,
Oriolus oriolus (LINNAEUS, 1758).91
Schwarzstorch,
Ciconianigra (LINNAEUS, 1785).92
Teichrohrsänger,
Acrocephalus scirpaceus (HERMANN, 1804).94
6.4.3 Amphibien, Reptilien.96
Gewöhnliche Ringelnatter,
Natrixnatrix (LINNAEUS, 1758).96
Kreuzkröte,
Bufo calamita (LAURENTI, 1768) .97
Nordamerikanischer Ochsenfrosch,
Rana catesbeiana (SHAW 1802).98
Nördlicher Kammmolch,
Triturus cristatus (LAURENTI, 1768).99
6.4.4 Fische.100
Atlantischer Lachs,
Salmo salar (LINNAEUS, 1758).100
Bitterling,
Rhodeus sericeus amarus (BLOCH, 1782).101
Europäische Äsche,
Thymallus thymallus (LINNAEUS, 1758).102
Europäischer Hecht,
Esox lucius (LINNAEUS, 1758).102
Grundel,
Neogobius spp.103
Maifisch,
Alosaalosa (LINNAEUS, 1758).104
Rapfen, Schied,
Aspius aspius (LINNAEUS, 1758).105
Schlammpeitzger,
Misgurnusfossilis (LINNAEUS, 1758).106
6.4.5 Tagfalter.107
Eschen-Scheckenfalter,
Euphydryas maturna (LINNAEUS, 1758).107
Großer Feuerfalter,
Lycaena dispar (HAWOKTH, \803).108
Kleiner Schillerfalter,
Apatura ilia (DENIS SCHIFFERMÜLLER, 1775).109
6.4.6 Köcherfliegen.109
Köcherfliege,
Lepidostoma basale (KOLENATI 1848).109
6.4.7 Laufkäfer.110
Blaugrüner Punkt-Ahlenläufer,
Bembidion decorum (ZENKER in PANZER, 1801).110
Grüngestreifter Grundkäfer,
Omophron limbatum (FABRICIUS, 1776).111
Vierpunkt-Krallenläufer,
Lionychos quadrillum (DUFTSCUM1D, 1812).112
6.4.8 Heuschrecken.113
Blauflügelige Sandschrecke,
Sphingonotus caerulans (LINNAEUS, 1767).113
Kurzflügelige Schwertschrecke,
Conocephalus dorsalis (LATREILLE, 1804).114
Sumpfschrecke,
Stethophyma grossum (LINNAEUS, 1758).115
6.4.9 Libellen.116
Asiatische Keiljungfer,
Gomphusflavipes (CHARPENTIER, 1825).116
Gebänderte Prachtlibelle,
Calopteryx splendens (HARRIS, 1782).117
Helm-Azurjungfer,
Coenagrion mercuriale (CHARPENTIER, 1758).118
6.4.10 Eintagsfliegen.119
Uferaas,
Ephoron virgo (OU VIER, 1791).119
6.4.11 Krebse.120
Edelkrebs,
Astacus astacus (LINNAEUS, 1758).120
Kamberkrebs,
Orconectes limosus (RAFINESQUE, 1817).121
Schuppenschwanz,
Lepidurus apus (LINNAEUS, 1758).122
6.4.12 Weichtiere.124
Bauchige Windel Schnecke,
Vertigo moulimiana (DUPUY, 1849).124
Gemeine Flussmuschel,
Unio mwst« (PHILIPSSON, 1788).125
Körbchenmuschel,
Corbiculafluminea(O. F. Müller, 1774).126 |
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| discipline | Allgemeines Biologie Agrar-/Forst-/Ernährungs-/Haushaltswissenschaft / Gartenbau Geographie |
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