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WRRL: Ökologischer Zustand OWK 2022-2027 - Makrophyten Phytobenthos

Nach Anlage 4 OGewV sind für die Bewertung des ökologischen Zustands vier biologische Komponenten heranzuziehen: hier Bewertung Makrophyten/Phytobenthos

WRRL: Ökologischer Zustand OWK 2022-2027 - Makrophyten Phytobenthos

Nach Anlage 4 OGewV sind für die Bewertung des ökologischen Zustands vier biologische Komponenten heranzuziehen: hier Bewertung Makrophyten/Phytobenthos

Gewässer in Deutschland - Dashboard des Bundes zur Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie (Applikation)

Die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) fordert den umfassenden Schutz des oberirdischen und unterirdischen Wassers. Die zehn Flussgebietsgemeinschaften Deutschlands stellen dazu alle sechs Jahre Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogramme auf. Das Umweltbundesamt und das Bundesumweltministerium haben diese Berichte für Deutschland ausgewertet und stellen die Ergebnisse in dieser Anwendung vor.

Untersuchungen zur biol. Indikation der Gewaesserverschmutzung

Erarbeitung der Grundlagen und Methodik zur Feststellung und Quantisierung der Gewaesserverschmutzung durch biologische Indikation. Ausarbeitung rationeller biosoziologischer Aufnahmeverfahren im Bereich des Phytobenthos und Zorbenthos.

Gewässerökologie

Die ökologische Untersuchung an Gewässern gemäß der EU-Wasserrahmenrichtlinie umfasst die biologischen Qualitätskomponenten Phytoplankton und Makrophyten, Phytobenthos und Makrozoobenthos. Die bundesweite fachliche Entwicklung der entsprechenden Erhebungs- und Bewertungsmethoden wird durch den Fachbereich intensiv begleitet, um für die sächsischen Verhältnisse angepasste und in der Routine effizient funktionierende Vorgaben zu erreichen. Im Rahmen der allgemeinen Überwachung der Fließgewässer werden in Wasserproben toxikologische (Toxizität gegenüber Leuchtbakterien und Daphnien) sowie mikrobiologische Parameter (Koloniezahl, Fäkalcoliformen- und Enterokokkengehalt) bestimmt. Außerdem werden mikrobiologische Grundwasser-Untersuchungen durchgeführt.

Ökologische Interaktionen zwischen Zoo- und Phytobenthos der Polarmeere unter Berücksichtigung von Abwehrmechanismen gegenüber Fraßdruck

Benthische Makroalgengesellschaften des Nordpolarmeeres bieten vielen Evertebraten Lebensraum, Kinderstube, Schutz und Nahrung. Die zugrundeliegenden ökologischen Interaktionen zwischen Zoo- und Phytobenthos der Arktis sind im Gegensatz zu gemäßigten und tropischen Regionen wenig bekannt. Das Projekt untersucht deshalb erstmalig biologische und chemische Interaktionen zwischen Evertebraten und Makroalgen auf Spitzbergen (KoldeweyStation) unter Berücksichtigung von Abwehrmechanismen gegenüber Fraßdruck. Zu Beginn sollen Freilanduntersuchungen (Taucharbeiten) zur qualitativen und quantitativen Erfassung der mit Makroalgen assoziierten Evertebraten durchgeführt werden, um gezielt herbivore Tiere in anschließenden Fütterungsversuchen als Generalisten, Generalisten mit Präferenz oder Spezialisten zu identifizieren. Ergänzende Biotests dienen dazu, Hinweise auf strukturelle und/oder chemische Eigenschaften der Pflanzen zu erhalten, die den unterschiedlichen Fraß der Herbivoren an verschiedenen Makroalgen-Arten beeinflussen. Von besonderem Interesse sind Untersuchungen zum chemischen Schutz der Algen gegen Fraß, in denen der zugrundeliegende Wirkmechanismus und die chemische Struktur von wirksamen Sekundärmetaboliten in Kooperation mit Naturstoffchemikern bearbeitet werden sollen.

Die Interaktion zwischen Vegetation und Boden an gezeitengeprägten naturnahen Ufern

Veranlassung Es ist bekannt, dass Pflanzen tidebeeinflusste Böden stabilisieren. Die unterschiedlichen Artenzusammensetzungen und die Ausprägung von Pflanzenmerkmalen werden nachweislich stark von der Hydrodynamik und den Überflutungen gesteuert. Wir fragen uns, ob die Pflanzenmerkmale wiederum wesentlich zur Widerstandsfähigkeit des Bodens gegen Erosion beitragen. In der Bodenentwicklung leisten Biogele und Phytobenthos einen wesentlichen Beitrag zur Bodenstabilisierung und Pflanzenansiedlung durch den bodenbildenden Prozess der Aggregatbildung. Wir möchten belegen, dass Biogele auch die Bodengenese von tidebeeinflussten Böden und die Ansiedlung höherer Vegetation an den Ufern der Tideelbe fördern. Des Weiteren möchten wir herausfinden, welche Bodenprozesse durch den Tidezyklus variieren und welche Bodenprozesse sich zur nachhaltigen Bodenbildung verstetigen. Um diese Fragen zu beantworten, finden zum einen In-situ-Messungen der prozesssteuernden Einflussfaktoren an erodierenden und sedimentierenden Ufern der Tideelbe statt, zum anderen werden physikalische Modellversuche zur Rolle des Phytobenthos durchgeführt. Ziele - Identifizierung und Beschreibung der wichtigsten Prozesse zwischen gezeitenbeeinflussten Böden, Biogelen, Vegetation und Hydrodynamik - Quantifizierung der damit gekoppelten Funktionen und ihre Darstellung in Ökosystemleistungen - Ableitung von Bemessungskriterien für naturnahe Ufer Natürliche Ufer existierten nicht, wären sie nicht widerstandsfähig gegenüber hydrodynamischem Stress wie Wellenschlag, gezeitenbedingten Wasserstandschwankungen oder Strömungen. Pflanzenbewuchs auf den Watten dämpft Wellenschlag und Strömung, unterirdische Wurzeln und Rhizome geben dem Boden Halt, abgestorbene Pflanzenteile werden biochemisch umgesetzt und ‘verkleben’ den Boden. Die Tidemarschen haben sich an die schnelle Dynamik der Gezeiten angepasst und sind dennoch sehr empfindlich. Welche Prozesse im Einzelnen zur Stabilität natürlicher Ufer beitragen, ist bislang kaum erforscht. Wie schützen sich natürlich bewachsene Ufer gegen Erosion? Das untersucht das Projekt ‘Uferfunk’ mit Blick auf das Wechselspiel von Boden, Phytobenthos, Vegetation und Hydrodynamik an der Tideelbe.

Molekularbiologische Methoden zur Erfassung der Biodiversität und ökologischen Bewertung von Bundeswasserstraßen sowie zur Detektion von Neobiota und schwer auffindbaren Arten

Veranlassung Biologische Bewertungsverfahren für Bundeswasserstraßen sind kostspielig und verlangen eine hohe taxonomische Kompetenz, die mehr und mehr verloren geht. Neue molekularbiologische Methoden können die klassischen morphotaxonomischen Verfahren sinnvoll ergänzen und in Teilbereichen zukünftig auch ersetzen. Für das biologische Monitoring in der behördlichen Praxis sowie die praktische Anwendung in der ökologischen Gewässerbewertung von großen Flüssen bedarf es einer Standardisierung und Validierung der neuen molekularbiologischen Verfahren. Dafür muss u.a. geprüft werden, inwieweit DNA-basierte Daten in das bestehende Gewässerbewertungssystem integriert bzw. ob neue Indikatoren abgeleitet werden können, die vergleichbare Ergebnisse in der Ermittlung der Biodiversität und in der Bewertung des ökologischen Zustands der Bundeswasserstraßen ergeben wie die klassischen Verfahren. Dies wird am Beispiel der BQE Phytoplankton, Phytobenthos, Makrozoobenthos und Fische durchgeführt. Ziele - Etablierung neuer molekularbiologischer Verfahren (z.B. eDNA Untersuchungen und Metabarcoding) im Rahmen des Gewässermanagements - taxonomische Untersuchung aquatischer Lebensgemeinschaften sowie ihrer biologischen Eigenschaften mit molekularbiologischen Methoden - Transfer der Ergebnisse zu Anwendbarkeit und Limitationen molekularbiologischer Verfahren in der Fließgewässerbewertung in die wasserwirtschaftliche Praxis Die Analyse von Umwelt-DNA (eDNA) ist ein wissenschaftlich gut begründetes Verfahren zur taxonomischen Analyse wichtiger biologischer Qualitätselemente (BQE) wie Fische, Makrozoobenthos, Phytobenthos und Phytoplankton. International wird die Methode daher bereits für ausgewählte BQE in die Gewässerbewertung gemäß EU-WRRL eingeführt. Darüber hinaus bieten die DNA-basierten Methoden die schnelle und gezielte Erfassung von gebietsfremden Arten (Neobiota) sowie seltener Taxa, die naturschutzfachlich von Bedeutung sind. DNA-basierte Methoden ermöglichen die schnelle Erfassung der Biodiversität in Fließgewässern sowie die Identifizierung aquatischer Organismen, die Auskunft über den ökologischen Zustand der Flüsse geben können.

Ökologischer Zustand der Fließgewässer

<p>Die Europäische Union führte mit der Wasserrahmenrichtlinie eine umfassende Bewertung des ökologischen Zustandes der Flüsse und Bäche ein. Im Jahr 2021 wurden nur 8 Prozent der deutschen Flüsse und Bäche in einen „guten“ oder „sehr guten“ ökologischen Zustand beziehungsweise ein „gutes“ ökologisches Potenzial eingestuft.</p><p>Ökologischer Zustand der Flüsse und Bäche</p><p>Die Europäische Union (EU) verfolgt mit der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/?qid=1537185040879&amp;uri=CELEX:32000L0060">Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) </a>(2000/60/EG) aus dem Jahr 2000 ein ganzheitliches Schutz- und Nutzungskonzept für die europäischen Gewässer. Die Bundesländer erstellen Bewirtschaftungspläne, in denen Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerqualität festgelegt werden. Ziel ist die Herstellung des guten oder sehr guten ökologischen Zustands natürlicher Fließgewässer. Etwa die Hälfte der Flüsse und Bäche wurden in Deutschland als „erheblich verändert“ oder „künstlich“ ausgewiesen. Für diese Gewässer gilt, im Gegensatz zu den natürlichen Gewässern, nicht der gute ökologische Zustand als Ziel, sondern das gute ökologische Potenzial. Die Ziele sollten alle Fließgewässer möglichst im Jahr 2021 erreichen. Da das Ziel verfehlt wurde, gilt es den nächsten Bewirtschaftungszyklus zu nutzen, um bis spätestens 2027 die anspruchsvollen Ziele der EG-WRRL zu erreichen.</p><p>⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserkrper#alphabar">Wasserkörper</a>⁠ sind von den Behörden festgelegte Abschnitte von Flüssen und Bächen. Ein Fluss- oder Bachwasserkörper hat ein ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/e?tag=Einzugsgebiet#alphabar">Einzugsgebiet</a>⁠, das mindestens zehn Quadratkilometer groß ist. Er entspricht einem bestimmten Gewässertyp mit einer bestimmten naturgemäßen Lebensgemeinschaft und weist einen bestimmten ökologischen Zustand auf. Beispiele für unterschiedliche Gewässertypen sind kiesgeprägte Ströme und grobmaterialreiche, kalkarme Bäche im Mittelgebirge oder sandgeprägte Bäche und Ströme im Tiefland. In Deutschland haben die Bundesländer fast 9.000 Wasserkörper ausgewiesen. Sie haben zusammen eine Gesamtfließlänge von über 130.000 Kilometern (km) (siehe Karte „Ökologischer Zustand / Ökologisches Potenzial“).</p><p>In den 3. Bewirtschaftungsplänen von 2021 werden etwa 8 % der deutschen Fließgewässer-Wasserkörper in einen „guten“ oder „sehr guten“ ökologischen Zustand beziehungsweise ein gutes ökologisches Potenzial eingestuft (siehe Abb. „Anteil der Wasserkörper in Fließgewässern in mindestens gutem Zustand oder mit mindestens gutem Potenzial“). Die häufigsten Ursachen, dass ein „guter ökologischer Zustand“ nicht erreicht wird, sind:</p><p>Methode</p><p>Der ökologische Zustand ergibt sich aus dem Vergleich der im Wasser lebenden Organismen mit dem Bestand, der natürlicherweise dort vorhanden sein sollte. Die Lebensgemeinschaft eines Gewässers spiegelt alle Einflussfaktoren und Störgrößen wider. Gewässerbiologen nutzen dazu vier Gruppen von Lebewesen: am Gewässerboden lebende wirbellose Tiere (⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/m?tag=Makrozoobenthos#alphabar">Makrozoobenthos</a>⁠), Wasserpflanzen (Makrophyten) und am Gewässerboden anhaftende Algen (Phytobenthos), schwebende Algen (Phytoplankton) sowie Fische. Für diese Gruppen, welche die ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserrahmenrichtlinie#alphabar">Wasserrahmenrichtlinie</a>⁠ (WRRL) als biologische Qualitätskomponenten bezeichnet, werden die Artenzusammensetzung und die Häufigkeiten der einzelnen Arten bestimmt. Hier finden Sie eine detaillierte Übersicht der offiziellen <a href="https://www.gewaesser-bewertung.de/">Bewertungsverfahren der WRRL für Fließgewässer</a>.</p><p>Je größer die Abweichung der Lebensgemeinschaft vom natürlichen Zustand desto schlechter die Einstufung in die fünf Zustandsklassen. Die beste Klasse mit der geringsten Abweichung ist „sehr gut“. Es folgen „gut“, „mäßig“, „unbefriedigend“ und „schlecht“. Es gilt das „Worst-Case-Prinzip“:</p><p>„Erheblich veränderte“ und „künstliche" Gewässer</p><p>In der Gewässerbewertung gibt es Sonderfälle. Das sind:</p><p>Die Europäische Union (EU) berücksichtigt damit, dass nicht auf jegliche Gewässernutzung verzichtet werden kann und dadurch die natürlicherweise vorkommenden Lebensräume nur zum Teil wieder hergestellt werden können.</p><p>Regelmäßiges Monitoring</p><p>Die EU-Mitgliedsstaaten erheben den ökologischen Zustand der Gewässer regelmäßig im Rahmen eines Monitorings und dokumentieren diesen in den Bewirtschaftungsplänen. Diese orientieren sich am sechsjährigen Bewirtschaftungszyklus der ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/w?tag=Wasserrahmenrichtlinie#alphabar">Wasserrahmenrichtlinie</a>⁠.</p>

Biozönotisch bedeutsamer Fließgewässertyp

Die Fließgewässer werden grundsätzlich auf der Grundlage eines in der Bund-Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) bundesweit abgestimmten Verfahrens biozönotisch relevanten Fließgewässertypen zugeordnet (s. https://www.wasserblick.net/servlet/is/18727/) Nach diesem Verfahren wurde 2004 die erste Fließgewässertypenkarte Baden-Württembergs auf der geometrischen Basis des AWGN (Stand 2010) in Form einer ESRI-Shapedatei erstellt. 2012 erfolgte eine erste grundlegende Überarbeitung und die Anpassung an das aktuelle AWGN (Stand 2012). 2019/20 erfolgte eine weitere Überarbeitung, wobei die meisten Änderungen das Oberrhein-Tiefland betreffen. Für diese in typologischer Hinsicht problematische Region wurde, unter Beachtung der LAWA-Grundsätze, ein landesspezifisches Konzept zur Typisierung entwickelt. Außerdem erfolgte für den landesweiten Datensatz eine Anpassung an das AWGN (Stand 2019). Zur Fließgewässertypologie in BW werden zwei Datensätze(shapes)bereitgestellt: im Internet (Umweltdaten-Online) das Shape "Biozönotisch bedeutsamer Fließgewässertyp" mit den 2020 veröffentlichten Ergebnissen, nur für die Behördeninterne Verwendung (BRS) zusätzlich auch das shape "Biozönotisch bedeutsamer Fließgewässertyp 2012". Die Hintergründe der Überarbeitungen werden jeweils in einem Bericht erläutert. Der Bericht für die Aktualisierung 2020 ist seit Juni 2021 in den LUBW-Publikationen (https://pudi.lubw.de/) veröffentlicht. Die Berichte sind zu finden über den Suchbegriff Typologie. Der biozönotisch bedeutsame Fließgewässertyp fließt unmittelbar in die Bewertung der biologischen Qualitätskomponente Makrozoobenthos nach EU-Wasserrahmenrichtlinie ein und wird daher in erster Linie für die Gewässer ermittelt, die für die Wasserrahmenrichtlinie relevant sind (Einzugsgebiet größer als 10 km²). Bei den pflanzlichen (Teil-) Komponenten Phytoplankton, Phytobenthos ohne Diatomeen und Diatomeen dient der biozönotisch bedeutsame Fließgewässertyp als Grundlage zur Ableitung der Bewertungstypen. Ferner fließt der biozönotisch bedeutsame Fließgewässertyp auch in die Auswertung der physikalisch-chemischen Qualitätskomponenten ein.

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