Ökologie von Gräben und Kleingewässern Grundkurs Ökologie SS 2006 NSG Westliches Hollerland,...

ÖkologieÖkologievon

Gräben

und

Kleingewässern

Grundkurs Ökologie SS 2006

NSG Westliches Hollerland, Bremen

(Anja Schanz verändert nach Nathalie Plum SS 2004)

InhaltInhalt

• Wie entstanden die Gräben? Historische Entwicklung, Bedeutung für Landwirtschaft

• Was sind Gräben? Strukturelle und funktionale Charakteristika des

Grabens als Gewässertyp und Lebensraum

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

?!

Geschichte der GräbenGeschichte der Gräben

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

DAS

• Kulturlandschaften mit systematisch angelegten Entwässerungssystemen

• natürliche/ o. künstl. Hauptgewässer (Fleete, Wettern) mit anschließendem Grabensystem

• „Graben“ kommt vom Verb „graben“

• Gräben sind anthropogen angelegte Entwässerungssysteme! (Wesermarsch > 80.000km Gräben; zum Vgl. = 2x um die Erde herum)

VerbreitungVerbreitung

80.000 km Gräben

im Landkreis

Wesermarsch!

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Grünland-Grabenareale in den Niederungsgebieten um Bremen (n. Rosenthal et al. 1998)

Striche kennzeichnen nur große Gräben…

Hollerkolonisation (12. Jhd.) begann in Bremen- Horn (Vertrag mit Erzbischof über Eigentum an kultiviertem Land)

Marschhufensiedlungen wurden mit einer an den Hof angrenzenden Breitstreifenflur geplant Feldmarken übergreifendes System aus Deichen, Gräben und Sielschleusen

Eigentumsgrenzen

Entwässerung, Bewässerung (Düngung)

Verkehrs- und Transportwege (Torfhandel!)

Fischfang, Entenzucht

Historische Entwicklung und Funktion von Gräben

Hohe Grabendichte im Bremer BeckenHohe Grabendichte im Bremer Becken

NSG

Ochtumniederung bei Brokhuchting:

Jeder Strich ein Graben!

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Verschlechterung der Abfluss- bzw. Entwässerungsbedingungen

Holländer praktizierten Realerbteilung

Grabenunterhaltung (loten, grabenmachen, kleigraben)

Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh.Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh.

Historische Entwicklung und Funktion von Gräben

Modernisierung der Landnutzung seit den 60er Jahren (Reduktion von 4.000-6.000 km auf ca. 2.500 km)

- Grabenverfüllungen (Verbesserte Drainagen)

- Gesunkener Grundwasserstand

Mineralischer Dünger

Verlust von Grünland-Grabenareale durch Bebauung

„Flächenfraß“! (seit 1970)

Charakterisierung der GewässertypenCharakterisierung der Gewässertypen

Fluss

Bach

Graben/Fleet

See

Weiher/Teich

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Charakterisierung der GewässertypenCharakterisierung der Gewässertypen

Querschnitt/Wassertiefe

Licht

Strömung

Wasseraustausch

Struktur der Sohle

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Temperatur

Sauerstoff

Stickstoff

Phosphor

Trübung

Abiotische Parameter:

Trophie

Saprobie

P/R-Verhältnis

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Biotische / funktionale Parameter:

Vernetzung

Wassertiefe/ QuerschnittWassertiefe/ Querschnitt

Veränderung durch:

• Akkumulation von Biomasse

• Grabenräumung

• Veränderung der Wasserstände

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Wassertiefe meist < 1m (wie beim Bach)

Besiedelbarkeit der Sohle

Ausdehnung / Entwicklung des freien Wasserkörpers (Pelagial)

„Kulturstau“ zur Regulation des Wasserstands

DurchlichtungDurchlichtung

Bis zur Sohle

Makrophyten überall

Eigenbeschattung

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Wichtig für die Intensität der autotrophen Produktion

Beeinflussung durch Wassertiefe, Trübung u. Beschattung

StrömungStrömung

sehr unterschiedlich, eher gering

strömungsgeschützte Bereiche

Richtungsumkehr möglich

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Schlüsselfaktor für Zusammensetzung der Biozönose

Mechanische Belastung

Einfluss auf Wasserchemismus (Sauerstoff, Nährstoffe, etc.)

WasseraustauschWasseraustausch

mäßig / unterschiedlich

gezielte Erhöhung durch den Menschen (Tränkeversorgung)

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Von Bedeutung für Nährstoffhaushalt und Regenerations-

potential eines Gewässers (z.B. nach Schadstoffeintrag)

Struktur der SohleStruktur der Sohle

Sediment schlammig

hohe biologische Aktivität

(hoher organischer Anteil)

periodische Räumung (initiiert Primärsukzession)

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Beeinflusst die Besiedelbarkeit der Sohle sowie

den Stoffhaushalt (Resuspension von Nähr- u. anderen Stoffen)

TemperaturTemperatur

In einem kleinen Wasserkörper (Graben)

folgen die Wassertemperaturen dem Jahresgang

der Lufttemperatur

(geringe „Pufferwirkung“) Große Tagesamplitude (fehlende Randbeschattung)

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Steuert als Schlüsselfaktor alle biologischen Aktivitäten

Amplituden auf verschiedenen Raum- u. Zeitskalen von hoher Bedeutung

SauerstoffSauerstoff

Amplituden

Spätes Frühjahr: Zehrung

Sommer: O2-Mangel

Vertikale Sauerstoff-Gradienten

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

(> 200 %)

NährstoffeNährstoffe

Sommer wenig

Winter höher (2-4 mg N/l)

Enge Kopplung v. Ammonifikation u. Nitrifikation

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Sommer hoch(Landwirtschaft u. Eutrophierungs-Kaskade)

Frühjahr: niedrig (Inkorporation in Phytoplankton)

Stickstoff und Phosphor sind essentiell für die Primärproduktion(„limitierende Faktoren“)

Nitrat PO4 u. Gesamtphosphor

Korreliert mit Schwebstoffen (Nahrung für heterotrophe Organismen)

TrübungTrübung

normalerweise gering

wenig Plankton

hohe Trübung nach Räumung o. auf Lehm

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Trophie Trophie (Aufbau organischer Substanz; Photoautotrophe Produktion)

Indikatoren:

Sommerliche O2-Übersättigung

Pflanzen-Biomasse

mesotroph bis eutroph

durch Eigenbeschattung limitiert

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Trophiestufen kennzeichnen den Nährstoffgehalt eines Gewässers (oligo-, meso-, eut-, polytroph)Makrophyten, benthische Algen, Phytoplankton)

Saprobie Saprobie (Umsetzung/Abbau organischer Substanz; heterotrophe Produktion)

Indikator = Sauerstoffverbrauch

hoch

in Sedimenten

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Saprobiensystem ursprünglich Hilfsmittel der Abwasserbiologen (Auf alle Gewässertypen anwendbar!)Tiere u. Pflanzen, die sehr eng an bestimmte Zonen stärkerer oder geringerer organischer Verunreinigung gebunden sind (Anzeiger, Indikatoren, Leitorganismen)

P/R-VerhältnisP/R-Verhältnis (Produktion / Respiration)(Produktion / Respiration)

• Produktion findet im Wasserkörper statt

• P/R ca. 1 Aufbau = Abbau

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Charakterisierung der energetischen Grundlagen in aquatischen ÖkosystemenVerhältnis P/R wird als Maß für die „Reife“ eines Systems (Sukzessionstheorie)

VernetzungVernetzung

Stets Teil eines großen Systems,

Wenig Verinselung

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Ochtumpolder

Möglichkeit des Austauschs von Organismen u. Stoffen

Einfluss der Biozönose auf ihren LebensraumEinfluss der Biozönose auf ihren Lebensraum

Makrophyten bestimmen räumlich-physikalische

Struktur und Besiedelbarkeit durch Fauna

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Schwertlilie, Krebsschere

Wechselwirkung von Organismen und ihrer biotischen und abiotischen Umwelt)

Langzeitliche StrukturLangzeitliche Struktur

zügige Sukzession (der Pflanzen)

temporärer Lebensraum

Räumung notwendig

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

ZusammenfassungZusammenfassung

Prozesse laufen gleichzeitig nebeneinander

„Kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf“

Makrophyten von hoher Bedeutung

Schnelle Sukzession

(Räumung Notwendig)

Vernetzung (wie Fließgewässer)

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

FazitFazit "Der Graben ist ein langgezogener,

von Menschen angelegter

und erhaltener Weiher",

aber in jedem Fall

ein eigener Gewässertyp.

Ökologie von Gräben und Kleingewässern

Kuhgraben = Beispiel für ein Fleet