Auswirkungen der Ufervegetation auf die Wasserqualität der Wupper

Inhaltsverzeichnis

1. Hinführung
1.1 Zielsetzung und Fragestellung
1.2 Die Wupper
1.3 Renaturierung der Wupper am Standort Rutenbeck bis Zoo
1.4 Ufervegetation an Fließgewässern
1.5 Zeigerpflanzen
1.6 Beschreibung der vier Standorte: Wiese, Böschung, steiniges Ufer, Bäume

2. Material und Methoden

3. Ergebnisse
3.1 Wiese
3.2 Böschung
3.3 Steiniges Ufer
3.4 Bäume

4. Diskussion
4.1 Kritische Beurteilung der Methode
4.2 Gemeinsame Merkmale der jeweiligen Arten
4.3 Diskussion unter Berücksichtigung anderer Forschungsergebnisse zu diesem Thema .
4.4 Diskussion der Renaturierungsmaßnahmen

Literaturverzeichnis
Internetquellen

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Anhang

1. Hinführung

In der folgenden Arbeit werden die Ergebnisse der Vegetationsaufnahme aus der Projektwoche „Leben in und an der Wupper“ am Standort Rutenbeck bis Zoo an der Wupper ausgewertet und auf verschiedene Schwerpunkte hin untersucht. Die naturwissenschaftliche Ausarbeitung beschäftigt sich mit der Ufervegetation am Standort welche von 2009 - 2013 renaturiert wurde. Der genaue Standort der Vegetationsaufnahme ist unter den folgenden Koordinaten zu finden: 51°13'49.7"N 7°05'53.5"E.

Die Aufnahmen von vier Standorten (Wiese, Böschung, steiniges Ufer, Bäume) wurden nach der Methode von Braun-Blanquet durchgeführt, die Auswertung der Standortbedingungen hingegen mithilfe der Zeigerwerte nach Ellenberg.

1.1 Zielsetzung und Fragestellung

Im Folgenden gilt es herauszufinden, welche Ansprüche die Pflanzen, die an der Wupper (Rutenbeck bis Zoo) nach der Renaturierung wachsen, an ihren Standort haben und welchen Einfluss sie auf die Wasserqualität der Wupper haben.

1.2 Die Wupper

Die Wupper hat ihren Ursprung im Oberbergischen Land in dem Ort Börlinghausen, der sich zwischen Marienheide und Meinerzhagen befindet, bei 475 m über NHN, mit dem Namen Wipper. Die Wupper erstreckt sich über 115 km, fließt aber ausschließlich in Nordrhein­Westfahlen. Dabei werden die Bezirke Arnsberg, Düsseldorf und Köln mit 16 Kommunen durchflossen: Leichlingen, Radevormwald, Schwelm, Wermelskirchen, Wipperfürth, Hückeswagen, Marienheide, Bergisch-Gladbach, Burscheid, Kürten, Odenthal, Ennepetal, Halver, Sprockhövel und Kierspe. Die durchschnittliche Wasserbreite, bedingt nach Ausbauzustand, beträgt im Bereich der Wipper bis zu 10 m, im Engtalbereich zwischen Hückeswagen und Wuppertal, sowie zwischen Wuppertal und der Wipperaue bis zu 20-35 m, im Wuppertaler Bereich bis zu 20 m und im Niederungsbereich bis zur Mündung in den Rhein bis zu 30 m. Dabei beträgt die durchschnittliche Wassertiefe zwischen 0,3 m im Oberlauf und 2 m im Unterlauf (vgl. Bestandsaufnahme Wupper, 2005).

Zur Zeit der Industrialisierung, wurde der Fluss von Garnbleichereien, Färbereien und anderen Textilbetrieben sowie auch für die Metallindustrie genutzt. Aus diesem Grund wurde im 19. Jahrhundert der Fluss zur Kloake. (vgl. PDF 1) Doch mit der Ansiedlung und Nutzung wurde nicht nur die Wasserqualität verändert, sondern auch die Struktur des Flusses. Vor allem Nutzungsansprüche der Landwirtschaft, durch den Hochwasserschutz, der Wassergewinnung, der Schifffahrt und der Energiegewinnung wurde die Wupper stark beeinflusst. Durch den Bau von Wassermühlen, Schleusen und auch Talsperren kam es zur Begradigung oder Umlegung des Flussverlaufs. Zudem wurde das Ufer des Flusses an einigen Stellen zur Verstärkung mit Beton und Mauern stabilisiert. Manche Fabriken, welche die Wasserkraft nutzten, bauten ihre Gebäude direkt an den Fluss, wodurch kein natürliches Ufer mehr vorhanden war. Zudem prägte der Bau der Schwebebahn die Struktur der Wupper maßgeblich. Darauf wird hier jedoch nicht genauer eingegangen, da an unserem Standort die Wupper nicht aufgrund der Schwebebahn verändert wurde. Am Standort Rutenbeck bis Zoo, wurde die Wupper strukturell durch Firmen und Straßen, wie der Baumwollspinnerei Hammerstein und das Sonnborner Kreuz verändert. (vgl. Netzwerk Industriekultur Bergisches Land, 2000)

1.3 Renaturierung der Wupper am Standort Rutenbeck bis Zoo

2006 wurde mit den Renaturierungsmaßnahmen des Stadtflusses Wupper begonnen, um den Fluss in einen naturnähren Zustand zurückzuführen. Da die Wupper an unserem Standort maßgeblich durch die Bebauung der Stadt beeinflusst wurde, kann er hier als Stadtfluss bezeichnet werden. Ansonsten ist die Wupper ein Mittelgebirgsfluss, da der Verlauf, wie beschrieben, durchs Mittelgebirge fließt.

Renaturierung ist, „die Rückführung eines durch menschliche Einwirkung naturfernen Gewässers oder Teil eines Gewässers in einen naturnahen Zustand. Vor allem durch Wiederherstellung bzw. wesentlicher Verbesserung der Gewässerstruktur oder Umgestaltung eines früher technisch ausgebauten Gewässers“ (Bewirtschafttungsplan 2014, S. 171).

Durchgeführt wurde die ökologische Umgestaltung mit Projektpartnern der Stadt Wuppertal und dem Wupperverband. Im Jahr 2009 wurde mit der Renaturierung der Wupper am Standtort Rutenbeck bis Zoo begonnen, wobei es sich um ca. 2200 m handelt (siehe Abb. 1), und 2013 beendet. Ob die im weiteren Verlauf beschriebenen Renaturierungsmaßnahmen im Uferbereich erfolgreich waren, wurde an den Projekttagen untersucht. Dazu wurde von mehreren Biotopen Vegetationsaufnahmen erhoben. Am Alten Markt in Wuppertal kann schon anhand von Untersuchungen festgestellt werden, dass die Umgestaltungsmaßnahmen eine deutliche Verbesserung der Fischbesiedlung und eine positive Annährung an den angestrebten Zielzustand der ökologischen Verbesserung bedeuten. (vgl. Internet 1)

Wie in der folgenden Abbildung 1 zu sehen, wurden unterschiedliche Maßnahmen ergriffen um eine Erhöhung der Strukturvielfalt am und im Gewässer zu schaffen. Der geradlinige Verlauf der Wupper wurde aufgebrochen um eine eigendynamische Entwicklung des Fließgewässers und ein strukturreiches Ufer entstehen zu lassen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Renaturierung der Wupper am Standort Rutenbeck bis Zoo (https://www.wuppertal.de/rathausbuergerservice/umweltschutz/wasser/102370100000797362.php[19.04.19].)

Es wurden Schotterbänke im Fließgewässer sowie am Uferbereich geschaffen, um die Fließgeschwindigkeit zu verringern. Zudem wurde das Ufer durch Veränderungen von Böschungen, Wiesen und das Einsetzten von großen Belebungssteinen ausgeformt, damit unterschiedliche Strömungen entstehen und das Wasser sauerstoffreicher wird. Das Ufer wurde außerdem durch verschiedene Pflanzen stabilisiert, damit nicht so viel Geröll in den Fluss rutscht. Eine Insel mit Totholzablagerung wurde angelegt, wodurch die Strömung nochmals dynamischer wurde und Tiere mehr Platz zum Nisten, Brüten und Besiedeln haben. Außerdem wurden das Ufer und die Insel mit Bäumen (Erlen) bepflanzt, da sich diese besonders gut für die Ufersicherung eignen. Zudem schützt allg. die Vegetation am Ufer den Fluss vor Schadstoffeinträgen der Landwirtschaft. Die Bäume dienen außerdem dazu, dem Fluss Schatten zu spenden, damit die Temperatur nicht ansteigt.

All diese Umgestaltungsmaßnahmen dienen dazu einen naturnäheren Fluss zurückzugewinnen. Das Wasser bekommt neue Strömungsrichtungen, wodurch es sauerstoffreicher wird und für viele Fische und Pflanzen wieder einen Lebensraum darstellt.

1.4 Ufervegetation an Fließgewässern

Dieses Forschungsprojekt beschränkt sich auf die Vegetation am Ufer der Wupper nach der Renaturierung am Standort Rutenbeck bis Zoo.

Denn nicht nur die Bestandteile im Wasser haben Einfluss auf die Wassergüte eines Flusses, sondern auch das Ufer und dessen Flora und Fauna. Das Ufer bildet einen wichtigen Lebensraum für viele Pflanzen- und Tierarten. Über den Substrateintrag bzw. über Erosions­und Sedimentationsprozesse ist das Ufer mit dem Ökosystem Fließgewässer vernetzt. Aus diesem Grund wurde in der Projektwoche zusätzlich zum Saprobien Index und der chemischen Untersuchung, die Ufervegetation erforscht, welche in diesem Bericht ausgewertet wird.

An Fließgewässern kann es zu unterschiedlicher Vegetation kommen. Dies ist maßgeblich von der Struktur des Flusses abhängig. Eine mögliche Ufervegetation ist in den Abb. 2 und 3 dargestellt. Hier stehen Bäume, wie Erlen, Weiden, Eschen, Stieleichen und Feldulmen direkt am Fließgewässer.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Schichtung Ufervegetation (PDF: gehoelze_an_fliessgewaessern, S.90)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Leitbild eines von Ufergehölzen gesäumten Baches in der freien Landschaft (PDF: gehoelze_an_ fliessgewaessern S.24

Die Schichtung der Ufervegetation kann in 3 vertikale Zonen unterteilt werden. Es wird im allgemein die Kernzone (Bäume), die Mantelzone (Sträucher) und die Saumzone (Stauden und Gräser) unterschieden. In der Kernzone sind meist Erlen, Weiden, Eschen, Stieleichen sowie die Feldulmen vertreten. Mit ihren Wurzeln dringen sie bis in den Unterwasserbereich ein, sichern so die Uferböschung und bieten einen stabilen Uferschutz. Die Mantelzone besteht meist aus Sträuchern von unterschiedlichster Größe und Breite, welche Lebensräume für Tiere bietet. Sowie auch die Mantelzone bietet die Saumzone, welche aus Stauden und Gräsern besteht, einen Lebensraum. Zu bedenken ist, dass sich die Ufervegetation durch die dynamischen Prozesse des Fließgewässers immer weiterentwickelt, weswegen es nie zu einem konstanten Vegetationszustand kommt.

Ein Fluss entwickelt in seinem Verlauf natürliche Mäander (Flussschlingen), wodurch die Fließgeschwindigkeit des Oberlaufs des Flusses herabgesetzt wird. Ist ein Fluss begradigt, erhöht sich hingegen die Fließgeschwindigkeit, was einen Anstieg der Hochwassergefahr stromabwärts zur Folge hat. Durch die Renaturierung wurde deshalb versucht, den zur Zeit der Industrialisierung begradigten Fluss, wieder kurvenreicher zu gestalten. Denn Mäander sind ein natürlicher Hochwasserschutz. Mäandern dienen außerdem dem Gleichgewicht zwischen Feststofftransport, Abfluss und Gerinnengeometrie, wodurch Erosionsprozesse an der Gewässersohle und dem Ufer verhindert werden. Dies wurde durch die Insel und die dadurch entstandene Kurve und durch die Ausformung der Ufer im Bereich Rutenbeck geschaffen. (vgl. Internet 3).

Neben diesen beiden Aspekten ist auch die Vegetation am Ufer in vielerlei Hinsicht von großer Bedeutung für den Fluss. Sie schafft beispielsweise eine natürliche Pufferzone zwischen dem Gewässer und dem Land. Dadurch wird der Fluss durch Infiltration und/oder Sedimentation vor erodiertem Bodenmaterial und vor direkten Stoffeinträgen, wie zum Beispiel aus der Landwirtschaft geschützt. Außerdem schützt die Ufervegetation vor Winderosion; leichte, mit der Luft transportierte Teilchen werden zum Teil abgefangen bevor sie in das Oberflächenwasser gelangen. Dadurch können Bäume und auch andere Ufervegetation zu einer Erhaltung der Wasserqualität beitragen. (vgl. Internet 4, 5; Gramatte 1988, S. 25)

Die hohen Bäume spenden dem Gewässer Schatten und verringern so den Anstieg der Wassertemperatur, wodurch der Sauerstoffmangel vermindert wird und das Gewässer vor einer durch Wärme induzierten Eutrophierung geschützt wird. Denn durch eine Temperaturerhöhung steigt die Reaktionsgeschwindigkeit und mehr Sauerstoff wird abgebaut. Da die Wassertemperatur stark abhängig von der Sonnenlichteinstrahlung ist, ist der Gehölzbewuchs am Ufer von großer Bedeutung.

Das ins Wasser eingetragene Laub der Bäume dient als Nahrung für Detritusfresser und das Fallholz als Platz zum Nisten, Brüten und Besiedeln, was die Bedeutung des aufgestauten Totholzes und auch der Schotterbänke bei Rutenbeck aufzeigen. Aber die Bäume sind nicht nur für die im Fluss lebenden Tiere von großer Bedeutung, sondern auch für einige Vögel. Der Eisvogel benötigt beispielweise die Äste als Ansitz für seinen Fischfang. Zudem ist der Eisvögel an steilen Abbruchkanten zu finden, da er diese zum Brüten benötigt. Generell bilden die mit Pflanzen und Bäumen bewachsenen Ufer eine Verbindung zwischen verschiedenen Biotopen. (vgl. Internet 4, 5)

Ein weiterer Vorteil von Bäumen an Ufern ist die Stabilisierung der Gewässerböschung und des Gewässerbettes vor Seidenerosion durch die Bewurzelung. Die Durchwurzelung des Uferbodens ist für die Standfestigkeit des Ufers verantwortlich. Besonders wichtige Gehölze sind die Schwarzerle (Alnus glutinosa), welche 150 cm lange Wurzeln besitzt, die unter das Fließgewässer dringen können, sowie die Eiche (Quercus robur), Esche (Fraxinus excelsior) und Baumweiden (Salix spec.).

In der folgenden Tabelle werden die Auswirkungen der Arten, welche am Ufer eines Fließgewässers wachsen, dargestellt. Der Tabelle kann entnommen werden, welche Wirkungen die jeweilige Pflanzenart auf ein Fließgewässer haben.

Tabelle 1: Pflanzenarten mit Auswirkungen auf die Gewässergüte (vgl. Gramatte 1988, S.29)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wie auch in der Tabelle abgebildet, haben Pflanzen Einfluss auf die Reinigung eines Flusses. Durch den Bewuchs kommt es zur Erhöhung der Rauhigkeit in diesem Bereich und einer Verringerung der Fließgeschwindigkeit, sodass sich Schwebstoffe und an diese gebundenen Nährstoffe ablagern können. Zudem leben dort, wo viele Pflanzen wachsen, auch viele Mikroorganismen. Diese Mikroorganismen sind außerdem für die Selbstreinigung verantwortlich. Dabei ist die Aufnahme durch die Pflanzen selbst und die Tätigkeit der Mikroorganismen im Bereich der Stängel und Wurzeln von großer Bedeutung. Die Teichbinse (Scirpus lacustris) nimmt z.B. Phosphor aus dem Wasser auf; sie ist in der Lage Phenole direkt in ihren Stoffwechsel einzubinden und in Biomasse umzuwandeln, sowie pH-Werte auszugleichen (von pH 12 auf pH 6,5-6,7). (vgl. Gramatte 1988, S.29)

Anhand dieser Tabelle sollen später in der Diskussion Aussagen über die Auswirkungen der Pflanzen, die wir an unserem Standort gefunden haben, auf die Wassergüte der Wupper gemacht werden.

1.5 Zeigerpflanzen

Zeigerpflanzen oder auch Indikatorpflanzen, sind Pflanzen deren Vorkommen auf bestimmte chemische oder physikalische Eigenschaften des Bodens schließen lassen. Das Vorkommen von Zeigerpflanzen bringt sowohl die Summe aller ökologischen Wirkungen als auch die besondere Wirkung eines oder mehrerer spezifischer Faktoren zum Ausdruck. Zeigerpflanzen eignen sich daher besonders gut zur Kennzeichnung eines Standortes, auf nicht experimenteller Ebene. Jede Pflanzenart kann bezüglich jedes einzelnen Faktors gekennzeichnet und nach einer Zeigerwert-Skala definierten Gruppen zugeordnet werden:

1. Arten, die fast ausschließlich bei geringen Werten des betreffenden Faktors vorkommen
2. Arten, die besonders häufig im mittleren Bereich des betreffenden Faktors auftreten
3. Arten die fast ausschließlich bei hohen Werten des betreffenden Faktors, also bei sehr günstigen oder übergünstigen Verhältnissen auftreten.

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