Auswirkungen auf die Gewässerökologie

Klimatische Veränderungen der Lufttemperatur und der Niederschlagsverteilung wirken sich auf die Wassertemperatur, die Wassermenge und die chemische Zusammensetzung eines Gewässers aus. Diese sind somit wichtige Randbedingungen für zahlreiche physikalisch-chemische und biologische Prozesse im Lebensraum Gewässer.

Grenzfläche zwischen Wasser und Luft in einem See Bild vergrössern Der Lebensraum Wasser ist mit der Atmosphäre eng verbunden. Foto: Dr. Martin Mörtl

Als Folge treten eine ganze Kette von Prozessen auf, die sich letztlich auf Pflanzen und Tiere im Gewässer auswirken können: Manche Arten werden seltener oder sterben aus, andere Arten wandern ein (s. Kasten Neobiota). Die Lebensgemeinschaften von Gewässern und die Funktionsweise des Naturhaushalts ändern sich. Aber nicht jedes Gewässer reagiert in gleicher Weise auf Veränderungen. So kommt es z.B. in Bächen weniger schnell zu Sauerstoffdefiziten als in langsam fließenden Mittel- und Unterläufen oder in Seen.

Neobiota

Neobiota sind Arten, die nach 1492 unter direkter oder indirekter Mitwirkung des Menschen eingewandert sind. Vor allem in den letzten zwei Jahrzehnten treten in Deutschland viele neue Arten auf. Dies ist vor allem auf die Vernetzung verschiedener Flusssysteme zurückzuführen. Als Paradebeispiel in Bayern gilt hier die Eröffnung des Main-Donau-Kanals, der einer Vielzahl von Arten die Ausbreitung vom Donausystem in das Rheinsystem ermöglichte. Viele Neobiota sind tolerant gegenüber Temperatur, Eutrophierung und Versalzung und profitieren damit indirekt vom Klimawandel. Auf der Homepage zur Literaturauswertungsstudie (siehe unten) sind 30 dieser Arten sind genauer beschrieben.

Dreikantmuschel Bild vergrössern Dreikantmuschel (Dreissena polymorpha)

Beispiel: Die zum Teil sehr invasive Dreikantmuschel Dreissena Polymorpha ist als Rückwanderer der letzten Eiszeit zu betrachten und heute in ganz Eurasien weit verbreitet. In Deutschland verbreitete sie sich von der Ost- und Nordsee südwärts über den Rhein bis zum Bodensee und bildet in vielen Gewässern Massenentwicklungen aus, wobei sie auch einheimische Muscheln verdrängen kann.

Erstellung einer Literaturstudie zum Einfluss des Klimawandels auf die Gewässerökologie - umgesetzt für Fließgewässer nicht umgesetzt für Standgewässer; Erarbeitung einer Monitoringkonzeption - umgesetzt für Fließgewässer nicht umgesetzt für Standgewässer; Erarbeitung von Bewertungsgrundlagen für maßgebende Indikatoren - nicht umgesetzt; Modellierung/ Ermittlung zukünftiger Veränderungen - nicht umgesetzt; Gegebenenfalls Fallstudien an besonders vulnerablen Gewässern - nicht umgesetzt. Bild vergrössern Ableitung von Aussagen zur zukünftigen Entwicklung der Gewässerökologie - Arbeitsschritte

Noch besteht im Bereich der gewässerökologischen Klimafolgen großer Forschungsbedarf. So ist der Kenntnisstand zu den bereits stattgefundenen und zukünftig möglichen ökologischen Veränderungen in Folge des Klimawandels gering. Teilweise fehlen viele Bewertungsgrundlagen. Aus diesem Grund wurde im Kooperationsvorhaben KLIWA nebenstehendes Vorgehen zum Schließen der Wissenslücken beschlossen.

Für den Bereich Fließgewässer ist die Bearbeitung der ersten beiden Punkte abgeschlossen, für den Bereich stehende Gewässer gibt es bisher nur für den Bodensee Ergebnisse (s. Link).

Ergebnisse der Studie "Einfluss des Klimawandels auf die Fließgewässerqualität – Literaturauswertung und erste Vulnerabilitätseinschätzung"

Schema der Wirkbeziehungen, aufgezählt nach Bereichen; Bereich Klimawandel direkte Einflüsse: Strahlung, Lufttemperatur, Niederschlag Extreme Saisonalität; Bereich Klimawandel indirekte Einflüsse: Landnutzung, Auen, Grundwasser, Mineralisierung/Verwitterung; Faktoren, die Klimawandel limitieren: Gletscherwasserabfluss, Restwasser, Wärmeeinleitungen; Bereich Abiotische Veränderungen Hydrologie: Abflussregime, Hochwasserabfluss, Hochwasserzeitpunkt, Niedrigwasserabfluss, Niedrigwasserzeitpunkt, mittlerer Abfluss, Austrocknung, Verdunstung, Schneeschmelze/ Schneedecke; Bereich abiotische Veränderungen Morphologie: Beschattung, Randstreifen, Mesohabitate Aue, Mesohabitate Fließgewässer, Mikrohabitate Fließgewässer, interstitial, Feinsedimenteintrag, Geschiebetransport; Bereich abiotische Veränderungen Physiko-Chemie: Wassertemperatur, Delta Wassertemperatur, Sauerstoff, pH, Chlorid, Nährstoffe, Leitfähigkeit, Versauerung, Saprobie, Toxische Substanzen; Bereich Biotische Veränderungen Organismen: Phytoplankton, Phytobenthos/ Makrophyten, Makrozoobenthos, Fische, andere Organismen, Neobiota, Bewertungsverfahren/ Metrics, Indikatorarten. Bild vergrössern Einflussbereiche des Klimawandels im Gewässer

Im Rahmen des Vorhabens KLIWA wurde das bislang veröffentlichte Wissen zu Klimawandel und Fließgewässerökologie durch die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung in Kooperation mit der UNI Duisburg/Essen, in einer online verfügbaren Datenbank zusammengefasst und ausgewertet (siehe Link). Der Fokus lag dabei auf dem süddeutschen Raum. Ergänzend dazu wurde eine erste Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um den Einfluss möglicher klimatischer Veränderungen auf die Gewässerqualität abschätzen zu können.

Das nebenstehende Schema zeigt die wichtigsten Einflüsse und Veränderungen sowie durch den Klimawandel betroffene Organismengruppen im Gewässer. Dabei bestehen zwischen den einzelnen Kästchen meist vielfältige Verbindungen und wechselseitige Beeinflussungen. Sie ergeben damit ein Geflecht von Wirkungsbeziehungen. Je nach Gewässer-Typ sind unterschiedliche Einflüsse und Veränderungen betroffen, die entsprechenden Wirkungsbeziehungen sind auf der Internetseite zur Studie zu finden.

Ergebnisse Projekt "Anforderungen an ein gewässerökologisches Klimamonitoring"

Die Ergebnisse der Sensitivitätsstudie zeigen deutlich, dass im Zuge klimatischer Veränderungen auch mit Veränderungen der Gewässerlebensgemeinschaften zu rechnen ist. Dieses kann auch zu einer Verschlechterung des Gewässerzustandes führen.

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