In dieser Arbeit wurden die Bäche Welschbilligerbach und Nims im Hinblick auf ihre Wasserqualität und die Kolmation, sowie ihre Kolmationsbesiedelung untersucht um einen Zusammenhang von Kolmation und der Besiedlung zu ermitteln.
Gesunde Fließgewässer sind grundlegend für das Wohlergehen von Menschen und auch für die Natur und ihre Ökosysteme unverzichtbar. Einige Fließgewässer dienen als Trinkwasserquelle, andere spielen eine wichtige Rolle beim Hochwasserschutz und wiederum andere sind von hoher, wirtschaftlicher Bedeutung. Bislang werden bei der Wasseraufbereitung verschiedene abiotische Parameter beachtet, die Aufbereitung der Chemie des Oberflächenwassers steht im hierbei Vordergrund. Es gibt allerdings ein weiteres Phänomen, welches nicht mit berücksichtigt wird. Hierbei handelt es sich um die Kolmation, ein natürlich vorkommender Prozess, der die Ablagerung und Abtragung von Feinsedimenten in der Gewässersohle des Flussbetts beschreibt, welcher auch durch anthropogene Prozesse verstärkt werden kann. Es gibt Anhaltspunkte dafür, dass die Kolmation einen Einfluss auf die Fließgewässergesundheit hat, da die Kolmation die Interstitialfauna beeinflussen könnte, welche ebenso wichtig für das Gewässer ist, da die Lebewesen durch ihre Verstoffwechselung von Nährstoffen das Wasser filtern und Nahrung für größere Lebewesen im Oberflächenwasser, wie beispielsweise Fische, darstellen.
Inwieweit die Kolmation einen Einfluss auf die Zusammensetzung der Interstitialfauna hat, galt es im Verlauf dieser Arbeit anhand von Interstitialsproben zweier Fließgewässer zu untersuchen, die an jeweils zehn vergleichbaren Stellen gezogen wurden. Zusätzlich wurde mit einem Kolmameter die Abflussreduktion der jeweiligen Proben gemessen. Die Bäche Welschbilligerbach und Nims wurden aufgrund ihrer unterschiedlichen ökologischen Zustände ausgesucht, um verschiedene Variablen neben der Kolmation abzudecken und zu sehen, ob Unterschiede in der Zusammensetzung der Interstitialfauna auf die Kolmation zurückzuführen sind.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Theoretischer Hintergrund
2.1 Die europäische Wasserrahmenrichtlinie
2.2 Das hyporheische Interstitial
2.2.1 Physikalische Eigenschaften
2.2.2 Das Interstitial als Lebensraum
2.3 Kolmation und Dekolmation
2.3.1 Innere und äußere Kolmation
2.3.2 Ursachen und Auswirkungen der Kolmation
3 Das Untersuchungsgebiet
3.1 Beschreibung der Landschaft
3.1.1 Die Westeifel
3.1.2 Das Gutland
3.2 Einteilung in Fließgewässertypen
3.3 Auswahl der Bäche und Beprobungszeitraum
3.4 Beschreibung der Gewässerabschnitte
3.4.1 Der Welschbilligerbach
3.4.2 Die Nims
4 Material & Methoden
4.1 Das Kolmameter
4.2 Aufbau und Funktionsweise
4.3 Messung mit dem Kolmameter
4.4 Berechnung der Abflussreduktion
4.5 Aufbau und Beprobung des hyporheischen Interstitials
4.5.1 Berechnung des hydraulischen Gradienten
4.6 Auszählung und taxonomische Bestimmung der Interstitialfauna
4.6.1 Untersuchung des Feinsediments
4.7 Bestimmung der hydrochemischen Parameter
4.7.1 Sauerstoffgehalt
4.7.2 Sauerstoffsättigung
4.7.3 pH-Wert
4.7.4 Elektrische Leitfähigkeit
4.8 Statistische Analyse der faunistischen und abiotischen Daten
4.8.1 Hauptkomponentenanalyse (PCA)
4.8.2 Mann-Whitney-U-Test
4.8.3 Multidimensionale Skalierung (MDS)
4.8.4 Nichtparametrische Varianzanalyse (ANOSIM)
4.8.5 Multivariate Regressions Analyse (DISTLM)
4.8.6 Bivariate Korrelation
4.8.7 Boxplots
5 Ergebnisse
5.1 Abiotische Parameter
5.1.1 Abflussreduktion
5.1.2 Hydraulischer Gradient
5.1.3 Substrateigenschaften
5.1.3.1 Sedimentmenge
5.1.3.2 Einschätzung des Feinsediments
5.1.4 Hydrochemische Parameter
5.1.4.1 Sauerstoffgehalt
5.1.4.2 Sauerstoffsättigung
5.1.4.3 Wassertemperatur
5.1.4.4 pH-Wert
5.1.4.5 Elektrische Leitfähigkeit
5.2 Abiotischer Vergleich der Bäche
5.3 Biotischer Vergleich der Bäche
5.3.1 Zusammensetzung der Interstitialfauna
5.3.2 Taxa- und Individuenzahl
5.3.3 Vergleich der Interstitialfauna
5.3.4 Unterschiede in der Zusammensetzung der Interstitialfauna
5.3.4.1 Grob- und Feinsedimentbesiedler
5.4 Zusammenhang zwischen abiotischen Parametern und Interstitialfauna
5.4.1 Kolmation
5.4.2 Geschätzte Substratmenge an Schluff
6 Diskussion
6.1 Abiotische Parameter
6.1.1 Abflussreduktion und Sedimentbeschaffenheit
6.1.2 Hydraulischer Gradient
6.1.3 Sauerstoffgehalt & Sauerstoffsättigung
6.1.4 Wassertemperatur
6.1.5 pH-Wert
6.1.6 Elektrische Leitfähigkeit
6.2 Vergleich der Interstitialfauna der Bäche
6.3 Zusammensetzung der abiotischen und biotischen Parameter
6.3.1 Schluff
7 Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Bachelorarbeit untersucht den Zusammenhang zwischen der Kolmation – dem Eintrag von Feinmaterial in die Gewässersohle – und der Zusammensetzung der Interstitialfauna in zwei ökologisch unterschiedlich bewerteten Bächen (Welschbilligerbach und Nims) in Rheinland-Pfalz.
- Analyse des Kolmationsgrades mittels des Kolmameters
- Erfassung faunistischer Daten im hyporheischen Interstitial
- Vergleichende Untersuchung abiotischer Parameter wie Sauerstoffgehalt und Sedimentbeschaffenheit
- Statistische Auswertung zur Korrelation zwischen Sedimenteintrag und Biozönose
Auszug aus dem Buch
2.3 Kolmation und Dekolmation
In Fließgewässern findet ein natürlich vorkommender Prozess statt, bei dem sich Feinsedimente in der porösen Fließgewässersohle ablagern. Dieser Prozess ist als Kolmation bekannt. Durch anthropogene Landnutzung, wie etwa in der Landwirtschaft, kann die Kolmation deutlich verstärkt werden. Beispiele hierfür sind die Sedimenteintragung durch erhöhte Bodenerosion oder ein höherer Eintrag biologischer Sedimente durch Überdüngung. Durch fortgeschrittene Kolmation kommt es zu einer Verdichtung des hypothetischen Interstitials. Als Folge des Abdichtens der Gewässersohle entsteht eine Beeinträchtigung des Lebensraums im Hyporheal, da die hydraulische Leitfähigkeit vermindert wird und somit in den tieferen Interstitialsschichten eine schlechtere Stoffversorgung herrscht (Schälchli, 1993). In einem funktionsfähigen Ökosystem wird das vollständige Zusetzen des Intersitials durch den Umkehrprozess, der Dekolmation, in den Ursprungszustand zurückgesetzt. Bei diesem Prozess werden die zuvor eingelagerten Feinpartikel bei der Überschreitung einer kritischen Belastung aus den Hohlräumen ausgespült (Brunke, 2015).
Kolmation findet nicht schlagartig statt, sondern sie entsteht in mehreren Phasen. In Abbildung 2 ist gut zu erkennen, wie sich das Lückensystem von einem freigespülten Zustand über vier Phasen hin zu einem vollständig verstopften Zustand kolmatiert. Daraus resultiert eine Abnahme der Fließgeschwindigkeit des Wassers im Lückensystem des Hyporheals, die von der Dekolmation wieder aufgehoben werden kann. Durch den stetigen Wasserfluss in Fließgewässern kommt es regelmäßig zum Wechsel zwischen den Phasen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Bedeutung gesunder Fließgewässer, die Relevanz der Wasserrahmenrichtlinie und die wissenschaftliche Fragestellung bezüglich der Kolmation.
2 Theoretischer Hintergrund: Erläutert die Grundlagen zur Wasserrahmenrichtlinie, zum hyporheischen Interstitial als Lebensraum sowie zu den Prozessen der Kolmation und Dekolmation.
3 Das Untersuchungsgebiet: Stellt die geographischen Regionen (Westeifel, Gutland) sowie die Charakteristika der beiden untersuchten Bäche, Welschbilligerbach und Nims, dar.
4 Material & Methoden: Beschreibt das zur Messung der Kolmation eingesetzte Kolmameter, das Vorgehen bei der Probenentnahme sowie die angewandten statistischen Analyseverfahren.
5 Ergebnisse: Präsentiert die erhobenen Daten zu abiotischen Parametern und vergleicht die faunistische Zusammensetzung sowie Besiedlungsdichte beider Standorte.
6 Diskussion: Analysiert und interpretiert die Ergebnisse bezüglich der ökologischen Zustände der Bäche und setzt die abiotischen Faktoren in Beziehung zur festgestellten Fauna.
7 Fazit: Fasst die Erkenntnisse zusammen und betont die Notwendigkeit fortlaufender Forschung und Schutzmaßnahmen für kleinteilige Habitate in Fließgewässern.
Schlüsselwörter
Kolmation, Dekolmation, hyporheisches Interstitial, Interstitialfauna, Wasserrahmenrichtlinie, Fließgewässer, Sediment, Abflussreduktion, Grobsedimentbesiedler, Feinsedimentbesiedler, Biodiversität, ökologischer Zustand, Gewässerschutz, Welschbilligerbach, Nims.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das grundsätzliche Ziel der Arbeit?
Die Arbeit untersucht, welchen Einfluss der Prozess der Kolmation auf die Interstitialfauna und die allgemeine Gewässergesundheit hat, indem zwei Bäche mit unterschiedlichen ökologischen Zuständen verglichen werden.
Welche zentralen Themenfelder behandelt die Studie?
Die Studie verknüpft Limnologie, Gewässerökologie und Sedimentforschung. Zentrale Aspekte sind die Funktionsweise des hyporheischen Interstitials, der Einfluss menschlicher Landnutzung und die Wasserrahmenrichtlinie.
Was ist die zentrale Forschungsfrage?
Es wird untersucht, ob Unterschiede in der Zusammensetzung der Interstitialfauna zwischen zwei Bächen primär auf den Grad der Kolmation zurückzuführen sind.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Zum Einsatz kommen das Kolmameter zur Messung der Abflussreduktion, die Schlagrohr-Technik zur Probenentnahme sowie verschiedene statistische Analysetools wie PCA, MDS und U-Tests.
Was deckt der Hauptteil der Arbeit ab?
Der Hauptteil umfasst die detaillierte theoretische Einordnung des Interstitials, die methodische Beschreibung der Feldarbeit, die Darstellung der Messergebnisse sowie eine umfassende Diskussion der Daten.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit am besten?
Wichtige Begriffe sind Kolmation, Interstitialfauna, Gewässerzustand (WRRL), Sedimenteigenschaften und die Bäche Welschbilligerbach und Nims.
Welchen Einfluss hat die Landwirtschaft auf die Bäche?
Die Landwirtschaft führt durch Erosion zu einem erhöhten Feinsedimenteintrag, was zu einer verstärkten Kolmation führt, die wiederum die Durchlässigkeit der Gewässersohle und damit die Lebensbedingungen für die Interstitialfauna verschlechtert.
Warum unterscheidet sich die Fauna zwischen den zwei untersuchten Bächen?
Die Unterschiede ergeben sich aus der unterschiedlichen ökologischen Güte: Der Welschbilligerbach weist eine geringere Kolmation und bessere Habitatbedingungen auf, was zu einer deutlich höheren Individuendichte und Diversität führt als bei der Nims.
- Quote paper
- Ronja Sanden (Author), 2023, Zusammenhang zwischen Kolmation und Fauna des Hyporheals zweier Bäche unterschiedlicher ökologischer Zustände, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1408092
