Submerse Makrophyten (Unterwasserpflanzen) interagieren auf komplexe Weise mit ihrer Umwelt. Häufig bestehen artspezifische physiologische und morphologische Anpassungen an die Lichtintensität, die Fließgeschwindigkeit, die Zusammensetzung des Sedimentes, die Kohlenstoff-Verfügbarkeit, den pH-Wert, die Nährstoffkonzentration des Wassers sowie die Artenzusammensetzung und Abundanz der Gewässerfauna. Der aktuelle wissenschaftliche Kenntnisstand bezüglich der wechselseitigen Interaktionen dieser Faktoren mit submersen Makrophyten wird erläutert. Submerse Makrophyten können im Unterschied zu physikalischen oder chemischen Messungen eine integrierte Information über räumlich und zeitlich fluktuierende Umweltvariablen liefern. Sie eignen sich besonders gut als Bioindikatoren, da sie im Gegensatz zu Phytoplankton und Periphyton das Sediment mit dem freien Wasserkörper verknüpfen und daher eine Information über das Gewässer im Sinne eines Ökosystems liefern. Obwohl die Artenzusammensetzung und Abundanz der submersen Vegetation von einer Vielzahl an Einflussgrößen abhängt, kann sie zur Bioindikation herangezogen werden, wenn die artspezifischen Toleranzen und Präferenzen hinsichtlich des zu indizierenden Parameters genau bekannt sind. Der Indikatorwert einer Art beschreibt ihr beobachtetes Verbreitungsmaximum hinsichtlich eines bestimmten Parameters als Zahlenwert. Basierend auf eigenen Publikationen werden die Entwicklungen der letzten Jahre auf dem Gebiet der Bioindikation mit Hilfe submerser Makrophyten aufgezeigt, die von der anfänglichen Beschreibung der Makrophytenverbreitung über die Klassifikation definierter Gewässereigenschaften zu einer ökologischen Bewertung von Seen und Fließgewässern reichen. Der Makrophytenindex nach Melzer stellt das erste quantitative Verfahren zur Bioindikation der Nährstoffbelastung im Uferbereich von Seen dar. Die Artenzusammensetzung und Abundanz der submersen Vegetation wird dabei mit Hilfe einer Tauchkartierung ermittelt. Aus den Indikatorwerten von 45 Arten, die in neun Indikatorgruppen eingeteilt sind, wird der Makrophytenindex für jeden untersuchten Uferabschnitt getrennt errechnet. Der mittlere Makrophytenindex eines Sees korreliert mit seiner Gesamt-Phosphor-Konzentration zum Zeitpunkt der Vollzirkulation. Für Fließgewässer Deutschlands erfolgte die erste Beschreibung von trophischen Valenzen submerser Makrophyten auf empirischer Basis. Basierend auf einer umfangreichen Literaturrecherche wurde die Verbreitung von 61 Arten submerser Makrophyten (einschließlich einiger Wassermoose) in den unterschiedlichen Trophieklassen von Fließgewässern mit Hilfe einer 20-Punkte-Verteilung beschrieben. Die erste Anwendung dieses Systems im Lauterbach (Bayern) konnte seine grundsätzliche Eignung zur Trophieindikation in Fließgewässern veranschaulichen. Untersuchungen am Rotbach (Bayern) zeigten die Bedeutung der SRP-Konzentration (soluble reactive phosphorus) des Sedimentes zur Erklärung unterschiedlicher Pflanzengemeinschaften im Längsverlauf eines Fließgewässers. Die Hypothese, dass die Ursache für das Auftreten eutraphenter Arten in einem nährstoffarmen Wasserkörper im Nährstoffgehalt des Sedimentes zu suchen ist, wurde durch weitere Untersuchungen unterstützt. Diese zeigten zum einen, dass die Phosphorkonzentrationen im Freiwasser und Sediment von Fließgewässern nicht miteinander korreliert sind, zum anderen, dass sich die Gesamt-Phosphor-Konzentration im Sediment nicht als trophieanzeigender Parameter eignet, die SRP-Konzentration im Interstitialwasser jedoch gute Ergebnisse liefert. Aus diesen Gründen wurden die dem TIM (Trophie-Index Makrophyten) zugrunde liegenden Indikatorwerte durch Messung der SRP- Konzentration im Wasser und im Sediment von Makrophytenpolstern in Fließgewässern ermittelt. Der Fortschritt in der Entwicklung des TIM gegenüber allen bis dato bestehenden Makrophytenindices liegt in der Einbeziehung des Sedimentes als Nährstoffquelle. Die Eignung des TIM zur Trophieindikation in Fließgewässern wird anhand eines Beispieles aus dem Rotbach (Bayern) diskutiert. Daten von 135 Stellen in Fließgewässern Bayerns zeigen, dass die Artenzahl aquatischer Makrophyten nicht signifikant mit der Strukturgüte des Fließgewässers korreliert ist. Einer makrophytenbasierten Indikation struktureller Degradation von Fließgewässern muss daher eine Gewässertypisierung vorausgehen. Für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie wurde basierend auf 275 Transekten in 95 Seen und 262 Stellen in 202 Fließgewässern Deutschlands eine makrophytenbasierte Gewässertypologie erarbeitet. Die Gewässertypen werden durch die weitgehend degradationsunabhängigen Parameter Ökoregion, Ca-Gehalt (Wasserhärte), Mixis, Morphologie, Fließgeschwindigkeit, Breite, Tiefe und Grundwassereinfluss beschrieben. Für die Umsetzung der Wasserrahmenrichtlinie wird im Gegensatz zum Makrophytenindex und zum TIM keine spezielle Art der Gewässerbeeinflussung klassifiziert wie z.B. die Nährstoffanreicherung. Vielmehr wird mit Hilfe des Referenzindex gewässertypspezifisch die Abweichung in Artenzahl und Abundanz der submersen Vegetation vom unbelasteten Referenzzustand gemäß einer fünfstufigen Skala bewertet. Daher wird jede Form der Gewässerbeeinflussung detektiert, die zu einer Veränderung der aquatischen Flora führt, unabhängig davon, welcher Art diese Gewässerbeeinflussung ist. Die Entwicklung der makrophytenbasierten Bioindikation von der empirischen Beschreibung ökologischer Valenzen über die Klassifikation der Trophie zur Gewässerbewertung wurde in einigen Ländern Europas sowie in Nordamerika auf ähnliche Weise vollzogen, sie ist jedoch unterschiedlich weit fortgeschritten. Der Vergleich zwischen den Indikatoreigenschaften submerser Makrophyten in Seen und Fließgewässern zeigt, dass die Artenlisten des Makrophytenindex und des TIM nur zu etwa 60 % übereinstimmen. Diese Tatsache bestätigt die Notwendigkeit, für Seen bzw. für Fließgewässer einen eigenen Index zu erarbeiten. Als Hauptgründe für die unterschiedliche Artenausstattung wirken einerseits die Intoleranz von Stillgewässer-Arten gegenüber den Kräften der Strömung, andererseits die Abhängigkeit bestimmter Species von CO2 als C-Quelle. Aufgrund ihres Unvermögens zur Nutzung von HCO3- können diese Arten in Seen nur in grundwasserbeeinflussten Habitaten oder in flachen Gewässerbereichen in ihrer emersen Wuchsform überdauern. Pleustophytische Arten sind in Fließgewässern zur Bioindikation der Trophie ungeeignet, da die Intensität ihrer Verdriftung von weitgehend trophieunabhängigen Faktoren abhängt. Der Vergleich der Indikatorwerte der 28 dem Makrophytenindex und TIM gemeinsamen Arten zeigt, dass 76 % der Varianz der Indikatorwerte des Makrophytenindex von den Werten des TIM erklärt werden können (R2 = 0,76). Eine erhebliche Abweichung im Verbreitungsmaximum zwischen Seen und Fließgewässern kann auf der Grundlage der vorhandenen Daten bei drei Arten angenommen werden: Ranunculus circinatus dringt in Fließgewässern in einen nährstoffärmeren Bereich vor als in Seen, während Myriophyllum spicatum und Nuphar lutea das umgekehrte Verhalten zeigen. Die Korrelation der Indikatorwerte des Makrophytenindex mit denen des TIM deutet darauf hin, dass die eutrophierende Wirkung der Strömung für die meisten Arten gleichartig eintritt. Ebenso wie bei der Gegenüberstellung der beiden Trophieindices liegt der wesentliche Unterschied zwischen Seen und Fließgewässern nach dem System der WRRL nicht in den Indikationswerten einzelner Taxa, sondern in der Artenausstattung der Taxalisten. In allen drei ausgewerteten See-Fließgewässer-Paaren sind weniger als 40 % der Arten in beiden Taxalisten enthalten. Weniger als 10 % der Taxa sind in Seen und Fließgewässern unterschiedlich eingestuft. Davon besteht nur bei Myriophyllum verticillatum, Potamogeton perfoliatus und Ranunculus trichophyllus in natürlich nährstoffreichen Gewässern des Norddeutschen Tieflandes die begründete Annahme einer unterschiedlichen ökologischen Amplitude zwischen Seen und Fließgewässern.
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Submerse Makrophyten (Unterwasserpflanzen) interagieren auf komplexe Weise mit ihrer Umwelt. Häufig bestehen artspezifische physiologische und morphologische Anpassungen an die Lichtintensität, die Fließgeschwindigkeit, die Zusammensetzung des Sedimentes, die Kohlenstoff-Verfügbarkeit, den pH-Wert, die Nährstoffkonzentration des Wassers sowie die Artenzusammensetzung und Abundanz der Gewässerfauna. Der aktuelle wissenschaftliche Kenntnisstand bezüglich der wechselseitigen Interaktionen dieser Fa...
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