von Gräben und Kleingewässern Grundkurs Ökologie SS 2006 Ökologie von Gräben und Kleingewässern NSG Westliches Hollerland, Bremen (Anja Schanz verändert nach Nathalie Plum SS 2004)

Inhalt Wie entstanden die Gräben? Was sind Gräben? Ökologie von Gräben und Kleingewässern Inhalt Wie entstanden die Gräben? Historische Entwicklung, Bedeutung für Landwirtschaft Was sind Gräben? Strukturelle und funktionale Charakteristika des Grabens als Gewässertyp und Lebensraum

?! Geschichte der Gräben Kulturlandschaften mit systematisch Ökologie von Gräben und Kleingewässern Geschichte der Gräben 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) DAS ?!

Verbreitung 80.000 km Gräben im Landkreis Wesermarsch! Ökologie von Gräben und Kleingewässern Verbreitung 80.000 km Gräben im Landkreis Wesermarsch! Striche kennzeichnen nur große Gräben… Grünland-Grabenareale in den Niederungsgebieten um Bremen (n. Rosenthal et al. 1998)

Feldmarken übergreifendes System aus Deichen, Gräben und Sielschleusen Historische Entwicklung und Funktion von 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

Hohe Grabendichte im Bremer Becken Ökologie von Gräben und Kleingewässern Hohe Grabendichte im Bremer Becken Verschlechterung der Abfluss- bzw. Entwässerungsbedingungen Holländer praktizierten Realerbteilung Grabenunterhaltung (loten, grabenmachen, kleigraben) NSG Ochtumniederung bei Brokhuchting: Jeder Strich ein Graben!

Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh. Historische Entwicklung und Funktion von Gräben Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh. 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 Gewässertypen Ökologie von Gräben und Kleingewässern Charakterisierung der Gewässertypen Fluss Bach Graben/Fleet See Weiher/Teich

Charakterisierung der Gewässertypen Ökologie von Gräben und Kleingewässern Charakterisierung der Gewässertypen Abiotische Parameter: Querschnitt/Wassertiefe Licht Strömung Wasseraustausch Struktur der Sohle Temperatur Sauerstoff Stickstoff Phosphor Trübung

Biotische / funktionale Parameter: Ökologie von Gräben und Kleingewässern Biotische / funktionale Parameter: Trophie Saprobie P/R-Verhältnis Vernetzung

Wassertiefe/ Querschnitt Ökologie von Gräben und Kleingewässern Wassertiefe/ Querschnitt Besiedelbarkeit der Sohle Ausdehnung / Entwicklung des freien Wasserkörpers (Pelagial) Wassertiefe meist < 1m (wie beim Bach) Veränderung durch: Akkumulation von Biomasse Grabenräumung Veränderung der Wasserstände „Kulturstau“ zur Regulation des Wasserstands

Durchlichtung Wichtig für die Intensität der autotrophen Produktion Ökologie von Gräben und Kleingewässern Durchlichtung Wichtig für die Intensität der autotrophen Produktion Beeinflussung durch Wassertiefe, Trübung u. Beschattung Bis zur Sohle Makrophyten überall Eigenbeschattung

Strömung Schlüsselfaktor für Zusammensetzung der Biozönose Ökologie von Gräben und Kleingewässern Strömung Schlüsselfaktor für Zusammensetzung der Biozönose Mechanische Belastung Einfluss auf Wasserchemismus (Sauerstoff, Nährstoffe, etc.) sehr unterschiedlich, eher gering strömungsgeschützte Bereiche Richtungsumkehr möglich

Wasseraustausch Von Bedeutung für Nährstoffhaushalt und Regenerations- Ökologie von Gräben und Kleingewässern Wasseraustausch Von Bedeutung für Nährstoffhaushalt und Regenerations- potential eines Gewässers (z.B. nach Schadstoffeintrag) mäßig / unterschiedlich gezielte Erhöhung durch den Menschen (Tränkeversorgung)

Struktur der Sohle Beeinflusst die Besiedelbarkeit der Sohle sowie Ökologie von Gräben und Kleingewässern Struktur der Sohle Beeinflusst die Besiedelbarkeit der Sohle sowie den Stoffhaushalt (Resuspension von Nähr- u. anderen Stoffen) Sediment schlammig hohe biologische Aktivität (hoher organischer Anteil) periodische Räumung (initiiert Primärsukzession)

Temperatur Steuert als Schlüsselfaktor alle biologischen Aktivitäten Ökologie von Gräben und Kleingewässern Temperatur Steuert als Schlüsselfaktor alle biologischen Aktivitäten Amplituden auf verschiedenen Raum- u. Zeitskalen von hoher Bedeutung In einem kleinen Wasserkörper (Graben)  folgen die Wassertemperaturen dem Jahresgang der Lufttemperatur (geringe „Pufferwirkung“)  Große Tagesamplitude (fehlende Randbeschattung)

Sauerstoff Amplituden (> 200 %) Spätes Frühjahr: Zehrung Ökologie von Gräben und Kleingewässern Sauerstoff Amplituden Spätes Frühjahr: Zehrung Sommer: O2-Mangel Vertikale Sauerstoff-Gradienten (> 200 %)

Ökologie von Gräben und Kleingewässern Nährstoffe Stickstoff und Phosphor sind essentiell für die Primärproduktion („limitierende Faktoren“) Nitrat PO4 u. Gesamtphosphor Sommer hoch (Landwirtschaft u. Eutrophierungs-Kaskade) Frühjahr: niedrig (Inkorporation in Phytoplankton) Sommer wenig Winter höher (2-4 mg N/l) Enge Kopplung v. Ammonifikation u. Nitrifikation

Trübung Korreliert mit Schwebstoffen Ökologie von Gräben und Kleingewässern Trübung Korreliert mit Schwebstoffen (Nahrung für heterotrophe Organismen) normalerweise gering wenig Plankton hohe Trübung nach Räumung o. auf Lehm

Trophie (Aufbau organischer Substanz; Photoautotrophe Produktion) Ökologie von Gräben und Kleingewässern Trophie (Aufbau organischer Substanz; Photoautotrophe Produktion) Trophiestufen kennzeichnen den Nährstoffgehalt eines Gewässers (oligo-, meso-, eut-, polytroph) Makrophyten, benthische Algen, Phytoplankton) Indikatoren: Sommerliche O2-Übersättigung Pflanzen-Biomasse mesotroph bis eutroph durch Eigenbeschattung limitiert

Ökologie von Gräben und Kleingewässern Saprobie (Umsetzung/Abbau organischer Substanz; heterotrophe Produktion) 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) Indikator = Sauerstoffverbrauch hoch in Sedimenten

P/R-Verhältnis (Produktion / Respiration) Ökologie von Gräben und Kleingewässern P/R-Verhältnis (Produktion / Respiration) Charakterisierung der energetischen Grundlagen in aquatischen Ökosystemen Verhältnis P/R wird als Maß für die „Reife“ eines Systems (Sukzessionstheorie) Produktion findet im Wasserkörper statt P/R ca. 1 Aufbau = Abbau

Vernetzung Möglichkeit des Austauschs von Organismen u. Stoffen Ökologie von Gräben und Kleingewässern Vernetzung Möglichkeit des Austauschs von Organismen u. Stoffen Stets Teil eines großen Systems, Wenig Verinselung Ochtumpolder

Einfluss der Biozönose auf ihren Lebensraum Ökologie von Gräben und Kleingewässern Einfluss der Biozönose auf ihren Lebensraum Wechselwirkung von Organismen und ihrer biotischen und abiotischen Umwelt) Makrophyten bestimmen räumlich-physikalische Struktur und Besiedelbarkeit durch Fauna Schwertlilie, Krebsschere

Langzeitliche Struktur Ökologie von Gräben und Kleingewässern Langzeitliche Struktur zügige Sukzession (der Pflanzen) temporärer Lebensraum Räumung notwendig

Zusammenfassung Prozesse laufen gleichzeitig nebeneinander Ökologie von Gräben und Kleingewässern Zusammenfassung Prozesse laufen gleichzeitig nebeneinander „Kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf“ Makrophyten von hoher Bedeutung Vernetzung (wie Fließgewässer) Schnelle Sukzession (Räumung Notwendig)

Kuhgraben = Beispiel für ein Fleet Ökologie von Gräben und Kleingewässern Fazit "Der Graben ist ein langgezogener, von Menschen angelegter und erhaltener Weiher", aber in jedem Fall ein eigener Gewässertyp. Kuhgraben = Beispiel für ein Fleet