Luftbilder sind eine tolle Sache! Leider ist die Auflösung für gewisse gewässerökologische Fragestellungen nicht gut genug. Oder doch!?
Bei Bedarf können wir sie einfach selber herstellen! Mit modernen Methoden der Photogrammetrie ist eine Bodenauflösung von <1 cm möglich, genug etwa, um in Flussauen sandige von kiesigen Flächen zu unterscheiden. Oder um Weiden und Erlen auseinanderzuhalten. Arbeitet man erstmals mit solchen Bildern, kommt es einem vor, als hätte man bisher eine Schicht Butter auf dem Bildschirm gehabt.
Den Blick schärfen: Bodenauflösung von 25cm vs. 1.5 cm.
Arbeitet man erstmals mit solchen Bildern, kommt es einem vor, als hätte man bisher eine Schicht Butter auf dem Bildschirm gehabt.
Neben der tollen räumlichen Auflösung können natürlich auch die Zeitintervalle zwischen Aufnahmen selbst gewählt werden. Beim Monitoring von kontinuierlichen, periodischen oder episodischen Veränderungen ist dies sehr hilfreich. Die Veränderungen in den Lebensräumen können so präzise verfolgt und dokumentiert werden.
Die Entwicklung überwachen: Delta eines neu geschaffenen Gerinnes.
Aber auch bei kurztfristigen, zu erwartenden Veränderungen kann es helfen, sich «ein (hochaufgelöstes) Bild» zu machen. Etwa bei einem Dotierversuch – um die Auswirkungen von Schwall-Sunk auf ein Gewässer zu untersuchen – können Vorher-Nachher Aufnahmen kleinste Unterschiede zu Tage fördern, welche im Feld nur schwer erkennbar sind.
Die Unterschiede erkennen: Benetzte Flächen bei Sunk und Schwall.
Und schlussendlich ist der Mensch schlichtweg ein visuell orientiertes Wesen. Noch so viele Worte können nicht beschreiben, was ein (zwei) Bild(er) vor Augen führt. Wie die Erosion durch ein grosses Hochwasser.
Die Prozesse sichtbar machen: Ersosion und Deposition nach einem Hochwassereigniss.
Und, wo möchten Sie genauer hinschauen? Wir haben die Werkzeuge.
In der Gewässerökologie liegen die Antworten meist nicht an der Oberfläche. Man muss der Sache auf den Grund gehen. Teilweise im wahrsten Sinn des Wortes. Gefragt sind dann beherzter Einsatz und Fokussierung auf die Fragestellung. Und manchmal ein Sprung ins kalte Wasser.
Wissen wo man suchen muss …… und das richtige Rüstzeug, um Antworten zu finden.
Wir freuen uns auch im 2020 auf neue Herausforderungen und wünschen frohe Festtage und einen guten Rutsch ins neue Jahr!
Nein, bei MESAV+ handelt es sich nicht um eine neuartige Waffe. Es ist die Methodik zur Erhebung der Wasserpflanzen- und Seegrundverhälnisse. Wenn es darum geht, neue Arten nachzuweisen, kann sie jedoch als Schützenkönigin bezeichnet werden.
Da hat es in den letzten drei Jahren gleich x-Mal eingeschlagen. Zuerst zwei Fliegen mit einer Methode, äh, Klappe: Chara denudata (Nackte Armleuchteralge, DD) und Tolypella glomerata (Knäuel-Armleuchteralge, EN) im Zürichsee wieder entdeckt! Im Folgejahr erneut zwei Volltreffer mit Chara tomentosa (Geweih-Armleuchteralge, VU) an zwei Standorten. Alle drei Arten wurden entweder noch nie in diesem Gewässer festgestellt oder sie wurden seit mehr als 70 Jahren nicht mehr nachgewiesen.
Nitella mucronata (Stachelspitzige Glanzleuchteralge, EN) wurde im Zürich-Obersee «entdeckt».
Und die Erfolgsmeldungen beschränken sich dabei nicht auf den unteren Zürichsee, auch im Obersee konnten jüngst drei Arten wiederentdeckt werden: Nitella mucronata (Stachelspitzige Glanzleuchteralge, EN), Nitella syncarpa (Verwachsenfrüchtige Glanzleuchteralge, EN) und Nitella opaca (Dunkle Glanzleuchteralge, VU). Alle diese Arten weisen einen Rote Liste Status auf, ihr Nachweis ist deshalb besonders wertvoll.
Lange verschollen und nun also wieder da! Nur systematische Untersuchungen haben das Potenzial, mit Zuverlässigkeit sehr seltene Arten (wieder) zu entdecken. Und der Nachweis von wieder auftretenden Characeen-Arten im Zürichsee ist bedeutend. Es ist ein biologischer Nachweis für die Gesundung des grossen Sees, welcher nach einer langen Phase der überhöhten Nährstoffbelastung wieder Lebensraum für empfindliche Wasserpflanzen bieten kann.
Fischers Fisch frisst Fischers Fisch. So unsere These nach der Untersuchung des Fälensees, in welchem die Fischereierträge dramatisch zurückgegangen sind. Doch stimmt es wirklich? Verbreitet wurden Zweifel geäussert.
Ob es wirklich funktioniert hat ist noch unklar, als das kleine Boot am frühen Morgen wieder auf den Fälensee hinausfährt, um die tags zuvor gesetzten Netze einzuholen. Die grossmaschigen Fallen wurden am Vortag sorgfältig gesetzt mit der Absicht, einem grossen Jäger auf die Schliche zu kommen: Der Kanadische Seesaibling (Salvelinus namaycush). Der gebietsfremde Fisch wurde über Jahre im See eingesetzt, weil er unter Anglern beliebt ist. Leider gingen die Fangerträge jedoch massiv zurück. Warum war lange Zeit unklar: in Fischerkreisen war von schlechter Wasserqualität die Rede, vom Einfluss der Alpbewirtschaftung oder sogar von giftigem Sediment am Boden des Sees.
Die These steht, ihre Überprüfung steht bevor: Ökologisch begleitete Abfischung am Fälensee.
Die gewässerökologischen Untersuchungen von AquaPlus konnten schlechte Lebensraumbedingungen ausschliessen. In den Fokus geriet ein anderer Verdächtiger: Der Namaycush. Mit ausreichend Beute – rund das zehnfache des eigenen Körpergewichts – kann sich der schnellwüchsige Raubfisch zu einer stattlichen Grösse entwickeln. Aus den Fang- und Besatzzahlen liess sich ein Fischereimanagement–Modell zur Auswirkung grösserer Namaycush auf die Bestände der ebenfalls künstlich besetzten Seesaiblinge (Salvelinus alpinus) entwickeln. Nun ging es darum, die Theorie zu überprüfen.
Sorgfältig werden die Netze eingeholt: die Spannung unter den anwesenden Fischern, dem Fischrereiaufseher und besonders dem Gewässerexperten steigt. Die ersten Netze sind leer, Zweifel an der Frasstheorie werden wieder laut. Doch dann herrscht plötzlich Aufregung: „Kanadier!“ Der erste Namaycush ist da und wie eine Trophäe halten ihn die Fischer auf dem Boot in die Luft. Mit über 65cm entspricht er genau den Erwartungen der Fischökologen.
Auf diese Kaliber haben die Angler am Fälensee vergeblich gewartet. Die kapitalen Jäger scheinen der Grund für den Ertragsrückgang zu sein.
Am Ende des Tages sind es sieben grosse Namaycush mit bis zu 74.5 cm Länge und 4.65 kg Gewicht. Die Magenanalyse der gefangenen Jäger zeigt: Hauptsächlich heimische Seesaiblinge mit bis zu 27 cm Länge und bis zu drei Fische gleichzeitig. Die Jäger haben einen gesunden Appetit. Eine überschlagsmässige Rechnung zeigt, dass die wenigen gefangenen Raubfische rund 280 kg Fischnahrung in ihrem Leben gefressen haben – was etwa 2800 Seesaiblingen entspricht.
Eine Magenanalyse lügt nicht: bis zu 27 cm Länge weisen die gefressenen Seesaiblinge auf.
Man sieht die Wiese vor lauter Wasser nicht. Und so braucht man schon fast eine Schatzkarte, um das artenreiche Dickicht am Gewässergrund zu entdecken. Bestehend aus höheren Wasserpflanzen, Characeen, Algen und Moosen schlummert die wertvolle Unterwasservegetation wie ein unentdecktes Juwel im Verborgenen. Zeit, diesen geschützten Lebensraum sichtbar zu machen.
Wasserpflanzen spielen für das Ökosystem See eine zentrale Rolle. Sie sind das dominierende Strukturelement der Flachwasserzone und können hierzulande in nährstoffarmen Seen den Gewässergrund bis in rund 20 m Tiefe bedecken. Reichhaltiger Lebensraum, Nahrungsgrundlage für unzählige Organismen, Kinderstube für Fische, Selbstreinigungszentralen des Sees und CO2-Senke. Die Unterwasservegetation ist Vieles, jedoch kaum sichtbar.
Der Blick unters Wasser offenbart faszinierende Pflanzenwelten.
Mit den vielvältigen Ansprüchen an unsere Seen ergibt sich eine ganze Palette von Situationen, bei welchen detaillierte Kenntnisse über den geschützen Lebensraum unter Wasser notwendig sind. Sei dies bei Unterhalt oder Erweiterung von Hafenanlagen, im Rahmen von Seeregulierungsmassnahmen, im Zusammenhang mit Seeleitungen, bei der thermischen Nutzung von Gewässern oder wenn die Siedlungsentwässerung in den See führt aber auch als Vorstufe bei Uferaufwertungen: Die Auswirkungen auf die Unterwasservegetation müssen beurteilt werden.
Eine Methodik zur Erfassung der Wasserpflanzen- und Seegrundverhältnisse.
Die gewässerökologische Erfassung und Bewertung der Unterwasserwelten stellt keine leichte Aufgabe dar. Doch es gibt Mittel und Wege. Für die Erfassung, Beurteilung und schlussendlich zum Schutz der submersen Vegetation hat sich eine Vegetationskartierung mittels Tauchtransekten als optimal erwiesen und europaweit durchgesetzt. In der Schweiz ist diese massgeblich von AquaPlus entwickelte Methode bekannt unter der Bezeichnung MESAV+ («Methode zu Erfassung und Bewertung der submersen aquatischen Vegetation»). Sie erlaubt eine Aufnahme der Verhältnisse am Seegrund in leicht abstrahierter Form, jedoch mit der Möglichkeit zur differenzierten, quantitativen Betrachtung. Neben der reinen Vegetation werden gleichzeitig auch Grossmuscheln, Algen, die Sedimentverhältnisse und weitere Organismen aufgenommen, wie ggf. spezifische Leit- und Zielarten des Makrozoobenthos sowie von Auge erkennbare Neophyten und Neozoen, darunter auch die bekannten invasiven Arten. Der Informationsgehalt übertrifft dabei denjenigen anderer Methoden bei Weitem und bietet dadurch die Möglichkeit einer fundierten (quantitativ differenzierten) und verlässlichen Interpretation der Verhältnisse. So können konkrete Handlungsempfehlungen formuliert werden zum Schutz, zur Erhaltung und ggf. Wiederherstellung dieses nach Natur- und Heimatschutzgesetz (NHG) stark geschützten Lebensraumes, welcher sonst verborgen bleibt.
Regelmässige Schlagzeilen wie «Bienensterben» oder «Auf der Wiese wird es still» zeichnen ein düsteres Bild für die Zukunft der Insekten. Dabei denkt man zuerst an Schmetterlinge, Bienen oder Grillen. Doch Insekten sind auch Wasserlebewesen. Sie kriechen, schwimmen und fressen dort, wo man kein Summen hört und keine haarigen Beine sieht. Wie geht es diesen aquatischen Organismen? Sind auch sie am Verschwinden?
Ein Sommertag am Weiher, Libellen patrouillieren dem Ufer entlang, Wasserläufer huschen über die Oberfläche und unten schwimmt flink ein Gelbrandkäfer. Sie alle verbringen, wie viele andere Insekten auch, mindestens einen Teil ihres Lebens im Wasser. Sie zählen zusammen mit Schnecken, Muscheln, Würmern oder Krebsen zu den sogenannten Wasserwirbellosen (Invertebraten) und spielen eine zentrale Rolle im Ökosystem Gewässer, bauen organische Substanz ab, fressen Algen oder Mückenlarven und stellen eine wichtige Nahrungsgrundlage für Fische und Vögel dar.
Viele Insekten sind Wasserlebewesen. Auch etwa die Larven der prachtvollen Libellen oder der grazilen Eintagesfliegen.
Eine Zweigestreifte Quelljungfer (Cordulegaster boltonii) bei der Eiablage in ein Gewässer. Diese Libellenart ist wie viele andere auf saubere Gewässer angewiesen.
Wie auch an Land sind die Lebensräume vieler aquatischer Arten stark unter Druck. Neben reinem Lebensraumverlust werden die Wasserorganismen durch verschiedene Formen der Gewässerverschmutzung beeinträchtigt. Über Abschwemmungen oder Abwässer gelangt ein richtiger Cocktail an Schadstoffen aus der Landwirtschaft und der Siedlungsentwässerung in die Bäche, Flüsse und Seen. In den Fokus geraten sind aktuell die Pestizide – 2000 Tonnen jährlich werden in der Schweiz ausgetragen. Aufgrund von fehlenden Pufferstreifen und übermässigem Einsatz gelangt ein Teil davon zwangsläufig auch in die Gewässer.
Der Fachbereich der Ökotoxikologie befasst sich mit der unmittelbaren oder chronischen Wirkung von Schadstoffen und Schadstoffgemischen auf Lebewesen. Meist wird dabei mit Testorganismen wie Bachflohkrebsen, Muschelkrebsen, Würmern, Algen oder Wasserpflanzen gearbeitet. Untersucht wird die Wirkung auf die Vitalität der Organismen, die Entwicklung der Biomasse, die Nahrungsaufnahme, die Fortpflanzung oder die Verbreitung von Arten. Mit regelmässigen Bestandeserhebungen können zudem langfristige Auswirkungen und Entwicklungen festgestellt werden. Solche Monitorings helfen, nicht nur die Wirkung einzelner Schadstoffe, sondern auch die summarischen Wechselwirkungen verschiedener Stoffgemische feststellen zu können. Anders als bei den meisten ökotoxikologischen Tests, welche die kurzfristige, akute Toxizität von Einzelstoffen anschauen, kann mit Untersuchungskampagnen eine langfristig wirkende, chronische Beeinträchtigung von Stoffen oder Stoffgemischen festgestellt werden, welche häufig bereits bei sehr tiefen, kaum messbaren Konzentrationsbereichen auftreten.
Ergebniss eines in-situ Monitorings zur ökotoxikologischen Wirkung von Schadstoffen auf Bachflohkrebse: Je vitaler die Tiere sind, desto mehr von den Blattscheiben fressen sie.
Biologische Datenbanken sind unerlässlich, will man Aussagen über die langfristige Entwicklung von aquatischen Lebensgemeinschaften machen.
Neben den gewässerökologischen Erhebungen nimmt bei Langzeitmonitorings auch die Speicherung und Auswertung der Daten eine zentrale Rolle ein. Der Aufbau der dazu notwendigen Datenbanken mag zwar aufwändig und die Pflege sowie die Qualitätssicherung zeitintensiv sein, die daraus resultierenden Möglichkeiten für Gesamtauswertungen oder die Nachverfolgung von Entwicklungen über die Zeit (Zeitreihen sind insbesondere bei chronischen Beeinträchtigungen, wie sie beispielsweise durch Pestizide entstehen, umso wertvoller. Implementierte Schnittstellen zu anderen Datenbanken von Behörden oder nationalen Datenzentren ermöglichen zudem einen reibungslosen Datentransfer ohne unnötigen Informationsverlust.
Neben fundierten Kenntnissen zur Artbestimmung und Ökologie der aquatischen Insekten sind auch biologische Datenbanken notwendig, um die Entwicklung der Lebensgemeinschaften zu analysieren.
Findet nun unter Wasser ein «Armageddon» statt, die «letzte Entscheidungsschlacht», wie dies für die Insekten der terrestrischen Lebensräume befürchtet wird? Um diese Frage zu beantworten wäre eine Erhebung an einer grossen Zahl von repräsentativen Untersuchungsstellen erforderlich und dies über längere Zeit (Monitoring). Doch auch heute schon könnten die bereits verfügbaren Daten in einer Flächenstudie zusammengetragen und systematisch ausgewertet werden. Unter anderem ginge es auch darum, den Verlust an «terrestrischen» Insektenarten in Verbindung zu bringen mit möglichen Implikationen durch «Verunreinigungen» im Gewässer, ist doch ein grösserer Anteil dieser Arten in der frühen Lebensphase an aquatische Lebensräume gebunden.
Links zum Thema:
Die Studie von Hallmann et al. (2017), welche die aktuelle Diskussion ins Rollen gebracht hat.
Beitrag «Das stille Sterben» im Beobachter vom 12. April 2018.
Artikel «Gefährdung von Vögeln: Die Schweiz ist Spitzenreiterin» in der NZZ vom 17. Mai 2018.
Zusammenstellung auf SRF zum Thema «Gute Nachrichten für Bienen – EU verbietet drei für Bienen schädliche Insektizide» vom 27. April 2018.
Studie «Der stumme Frühling – Zur Notwendigkeit eines umweltverträglichen Pflanzenschutzes» (2018) der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina (D).
BAFU Webseite: Nationale Beobachtung Oberflächengewässerqualität (NAWA).
Die Kompetenzen von AquaPlus in diesem Bereich finden Sie hier.
Reaktionen auf die Studie von Hallmann et al. in internationalen Medien hier und hier.
AquaPlus Blog 