Fallzahl Standort Koblenz: 0 (Warnstufe Grün) Maßnahmenkonzept

Biomanipulation in Fließgewässern

 

Untersuchungsstrecken

Hintergrund

In vielen kleineren und mittelgroßen Fließgewässern (Äschen- und Barbenregion) sind die natürlichen Bestände großwüchsiger Fischarten (> 15 cm), insbesondere von Nase (Chondrostoma nasus) und Döbel (Squalius cephalus), stark zurückgegangen. Die Nase ist ein algenfressender Fisch und der Döbel ernährt sich v. a. von Kleinfischen, wodurch wiederum deren Nahrung - algenfressende Wirbellose - geschont werden. Deshalb führt der Bestandseinbruch dieser Fische zu einem unkontrollierten Wachstum benthischer Algen.

Nahrungsnetz

Steine_kombiniert

Nahrungsnetz Gewässergrund in einer Strecke mit hohem (links) und niedrigem (rechts) Bestand von Nasen und Döbeln

Die hohe Photosyntheseaktivität während der Wachstumsphase der Algen verursacht massive Schwankungen von Sauerstoffgehalt und pH-Wert im Tagesgang, welche für die Fische und das Makrozoobenthos (Lebensgemeinschaft der wirbellosen Tiere) ein hohes Maß an Stress bedeuten.

Eutrophierungseffekte: pH- und O2-Schwankungen
Tageszeitliche Schwankungen von Sauerstoffsättigung (links) und pH (rechts)in der Nister bei Stein-Wingert im Frühjahr 2016

Nach dem Absterben der Algen wird ein Großteil der organischen Substanz in das Kieslückensystem gespült, wo es unter Sauerstoffverbrauch mikrobiell abgebaut wird. Daraus resultieren sehr geringe Sauerstoffkonzentrationen bis hin zu sauerstofffreien Bedingungen im Kieslückensystem, welches die Kinderstube einer Vielzahl von Fließgewässerorganismen ist.

Sauerstoff
Schema der Funktionsweise des hyporheischen Interstitials und die Abnahme der Sauerstoffkonzentration in den oberen 30 cm des hyporheischen Interstitials (Mai 2018, Nister, n=3)

Somit werden die Überlebensraten vieler Fließgewässerorganismen in verschiedenen Lebensstadien deutlich gemindert und die Funktionalität und Diversität des Ökosystems Fließgewässer stark beeinträchtigt.

Das Projekt

Diese, bisher meist verkannte, Schlüsselrolle der großwüchsiger standorttypischer Fischarten Nase und Döbel wurde im, vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten, Projekt BIOEFFEKT an der Nister als Modellgewässer experimentell nachgewiesen (Förderkennzeichen: 2813BM010). Nun soll die Übertragbarkeit und die Anwendbarkeit der Biomanipulation im, ebenfalls durch das BMEL geförderten, Folgeprojekt unter realen Bedingungen in unterschiedlichen Fließgewässern erprobt werden (Förderkennzeichen: 2818BM084).

Das Foto vom Döbel sollte noch ausgetauscht werden (BfS Frankfurt)!
Döbel (links) und Nase (rechts) sorgen für gute Lebensbedingungen im Fließgewässer

 Hierzu wird der derzeit drastisch reduzierte natürliche Bestand an Nasen und Döbeln in drei Versuchsgewässern (Nister, Wied und Wisserbach) in Rheinland-Pfalz durch Besatz erhöht und durch Vergrämung des Kormorans an den Manipulationsstrecken geschützt. Über Messungen wichtiger Gewässerparameter, wie Sauerstoffgehalt, Temperatur und pH-Wert, in verschiedenen Tiefen des Kieslückensystems und im Oberflächenwasser, sowie über die Erfassung der Algenbiomasse pro Fläche und die Zusammensetzung des Makrozoobenthos vor (Frühjahr 2020) und nach dem Fischbesatz (Frühjahr 2022) soll der Einfluss der Fische auf die Lebensraumbedingungen in den Gewässern quantitativ erfasst werden. Um den Effekt der unterschiedlichen Jahre auf die Messgrößen zu berücksichtigen, werden diese nicht nur in den Manipulationsstrecken erfasst, sondern auch in flussaufwärts gelegenen Referenzstrecken, in deren Fischbestand nicht eingegriffen wird. Im Vorher-nachher-Vergleich werden schließlich die Änderungen in den Differenzen zwischen der Manipulations- und der Referenzstrecke jedes einzelnen Gewässers vor und nach der Manipulation des Fischbestands in der Manipulationsstrecke statistisch ausgewertet.

Design der Studie BIOEFFEKT II
Das Design der Studie BIOEFFEKT II umfasst je Gewässer eine Referenz- und eine Manipulationsstrecke. Innerhalb dieser Strecken wurden in jeweils drei potentiellen Nasenfraßplätzen (grün) Sondenfelder mit je zwei Interstitialsonden (blaue Punkte) und einer Temperaturlanze (T) instrumentalisiert. Die Bestimmung der Algenbiomasse zu jedem Beprobungszeitpunkt erfolgte von 3-5 willkürlich ausgewählten Steinen (gelb) je Sondenfeld. Das Migrationsverhalten großer Nasen und Döbel (>15cm, mit PIT-Tags markiert) wird an der Manipulationsstrecke mittels Flachbett Antennen erfasst.

Auch der Einfluss des Kormorans und die Effektivität der Vergrämung zum Schutz der Fischbestände soll im Rahmen des Projektes untersucht werden. Hierzu werden oberhalb und unterhalb der Manipulationsstrecken in Nister und Wied Flachbett-Antennen installiert, mit deren Hilfe zuvor mit PIT-Tags (PIT = passive integrated transponder) markierte Besatzfische (> 15 cm) beim Ein- und Ausschwimmen in bzw. aus der Strecke erfasst werden. In Kombination mit regelmäßigen Bestandsbefischungen in Frühjahr und Herbst ist so eine Abschätzung möglich, wie viele Fische in der Strecke geblieben sind, wie viele ausgewandert sind und wie viele Fische die Strecke auf anderem Wege verlassen haben (z. B. Prädation durch Kormorane).

Kormoraneinflüge an der Nister Foto und Hochrechnung der Einflüge im Winter von 2015-2020.
Kormoraneinflüge an der Nister bei Stein-Wingert im Winter 2021 (links) sowie Hochrechnungen der Einflüge in den vergangenen Winterhalbjahren (Jan.-Mrz. + Okt.-Dez. von 2015 bis 2020; rechts). Die Hochrechnungen basieren auf dem Tagesdurchschnitt (Summe beobachteter Einflüge/Beobachtungstage) und sind auf den Gesamtzeitraum hochgerechnet (Tagesdurchschnitt x 182 Tage). Die Zahl über den Balken ist die Anzahl der Beobachtungstage im Untersuchungszeitraum.

Die gesammelten Daten aus beiden BIOEFFEKT-Projekten sollen u.a. dafür genutzt werden, ein Modell zu parametrisieren, das das Algenwachstum und den resultierenden Sauerstoffschwund im Kieslückensystem in Abhängigkeit von Bestand und Habitatnutzung der algenfressenden Nase bilanziert. Auf dieser Basis soll ein Anwenderleitfaden zur Fließgewässerbewirtschaftung mittels Biomanipulation entwickelt werden.

Projektmitarbeiter*innen

Roman Fricke
Michael Götten
Theresa Graf
Dr. Dirk Hübner
Dr. Daniela Mewes
PD Dr. Carola Winkelmann (Projektleitung)
Dr. Susanne Worischka

Kooperationspartner

BfS DTU ARGE Nister
B F S Bürogemeinschaft für fisch- und gewässerökologische Studien Technische Universität Dänemark ARGE Nister und Obere Wied e.V.

 

Lokal unterstützt durch:

Bachpaten Altenwied
Bachpaten Altenwied

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