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Hessisches Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie

Gewässerökologie

Die Lufttemperatur spielt im Wasserkreislauf eine besondere Rolle. So beeinflusst sie maßgeblich die Verdunstung und damit auch das Niederschlagsgeschehen. Wärmere Lufttemperaturen bedingen zudem direkt wärmere Wassertemperaturen.

Fische und Fischnährtiere benötigen zum Überleben eine Mindestkonzentration von gelöstem Sauerstoff im Wasser. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs nimmt jedoch mit steigenden Wassertemperaturen ab.
In kühlen, sauerstoffreichen Oberläufen und Quellen leben vor allem temperatur- und sauerstoffsensible Arten: Diese können durch steigende Temperaturen verdrängt werden; eine Abnahme der Populationsdichten ist wahrscheinlich.
In den größeren Fließgewässern in Hessen werden bei hohen Wassertemperaturen und damit sinkenden Sauerstoffgehalten - auch auf Grund der stärkeren Nutzung (Wehre, Wasserkraft) - wahrscheinlich die größeren Probleme auftreten. Für empfindliche Arten der Äschen- und Barbenregion ist beispielsweise mit häufigeren Stressphasen in Hitzesommern zu rechnen. Auch hier werden anspruchsvolle Arten durch weit verbreitete Generalisten verdrängt; eine Verschlechterung des ökologischen Zustandes nach der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) kann eintreten.

Insbesondere die Quellregionen und Oberläufe der Bäche und Niederungsfließgewässer im hessischen Ried können häufiger trockenfallen. Für den dann erforderlichen Rückzug der Fische und Fischnährtiere ist es wichtig, dass – ähnlich wie bei höheren Abflüssen – durch naturnahe Strukturen entsprechende Habitate (z.B. Kolke, große Tiefen- und Breitenvarianz) vorhanden sind. Für die spätere Wiederbesiedlung ausgetrockneter Abschnitte ist es wichtig, dass die Durchwanderbarkeit nicht durch Wehre und andere Wanderhindernisse verhindert wird.
Hitzeperioden, wie z.B. der Sommer 2018 bedeuten zudem Dauerstress. Besonders bei den Fischen ist die Anfälligkeit für Krankheiten erhöht.

In zunehmend milderen Wintern fehlen entwicklungsphysiologisch wichtige „Kältereize“. So kann es durch die Desynchronisation der Entwicklungsprozesse der Gewässerorganismen, wie z.B. Verschiebung von Laich- und Schlupfzeitpunkten zu einer Veränderung in der aquatischen Lebensgemeinschaft kommen.

Die durch den Klimawandel bedingte Erwärmung führt zu einer früher beginnenden und länger andauernden Temperaturschichtung in den Frühjahrs- und Sommermonaten. Im Winter wird die vertikalen Durchmischung (v.a. bei tiefen Seen) abgeschwächt.
Durch den unzureichenden winterlichen Austausch mit dem sauerstoffreicheren Oberflächenwasser besteht die Gefahr ungünstiger Sauerstoffverhältnisse im Tiefenwasser. Bei der Vollzirkulation im Frühjahr kommt es zu einer Auflösung der Schichtung und zu einer Durchmischung des Seewassers.  Infolge der geringeren Durchmischung des Tiefenwassers ist der Sauerstoffhaushalt in den Seen noch stärker angespannt. Das sauerstoffarme oder sauerstofflose Tiefenwasser führt zu Reduktionsprozessen im Sediment und zur Freisetzung von chemisch gebundenen Nährstoffen – insbesondere von Phosphor. Dies führt zu einer weiteren Steigerung der Biomasse der Algen und zu einer Zunahme der Trophie in den Seen. Auch die Zusammensetzung der Planktonarten wird sich infolge des Klimawandels verändern. Dabei dürften Cyanobakterien (Blaualgen) profitieren, von denen einige Arten aufgrund ihrer Toxizität zu Nutzungseinschränkungen führen können (Trinkwassergewinnung, Baden). Hohe Nährstoffkonzentrationen, hohe Trophie und geringe Sauerstoffkonzentrationen wirken sich negativ auf die Fische aus. Weiterhin werden höhere Wassertemperaturen in den Seen zu einer Verschiebung der Kaltwasserfische zu den wärmeliebenden Fischarten führen.

Da die Löslichkeit von Sauerstoff mit steigenden Wassertemperaturen abnimmt, ist eine gute Abwasserreinigung sehr wichtig. Andernfalls verstärkt der Abbau des organischen Materials die Sauerstoffdefizite zum einen unmittelbar. Zudem würde die Überdüngung der Gewässer das Wasserpflanzen- und Algenwachstum verstärken (Eutrophierung). Durch den nächtlichen Sauerstoffverbrauch dieser und infolge des späteren Absterbens der Wasserpflanzen und Algen könnten so ebenfalls Sauerstoffdefizite verstärkt auftreten.

Seit Ende der 70er Jahre wurden verstärkt Abwasserreinigungsmaßnahmen durchgeführt. Dadurch haben sich insbesondere die Sauerstoffverhältnisse in den Fließgewässern in Hessen bereits deutlich verbessert.

Aktuell wird im Rahmen der Umsetzung des Maßnahmenprogramms WRRL insbesondere die Phosphatbelastung weiter reduziert. Dadurch ist mit einem Rückgang des teilweise starken Wasserpflanzen- und Algenwachstums zu rechnen. Demzufolge werden sich die Sauerstoffverhältnisse – insbesondere in langsam fließenden und stauregulierten Fließgewässern – noch weiter verbessern.

Seit 2000 und somit seit der Verabschiedung der Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sind im Maßnahmenblock „Hydro-morphologie“ knapp 25% aller Maßnahmen zur Verbesserung der Gewässerstruktur und zur Wiederherstellung der Durchwanderbarkeit umgesetzt worden. Auch diese Maßnahmen mindern die Folgen des Klimawandels auf die Gewässerökologie. Bei der Aktualisierung des Bewirtschaftungsplans und Maßnahmenprogramms WRRL 2021 – 2027 sollen nun verstärkt viele der noch erforderlichen Maßnahmen bis 2027 umgesetzt werden.

Zahlreiche Studien belegen den Kühlungseffekt der Beschattung durch die Ufervegetation für kleinerer Gewässer. Deshalb haben Bayern, Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Hessen ein Forschungsprojekt „2-Grad-Ziel für unsere Bäche“ gestartet. Insbesondere soll dabei die Frage beantwortet werden, ob es möglich ist, unsere Bäche durch geeignete Uferbeschattung widerstandsfähig gegenüber den Auswirkungen des Klimawandels zu machen und nachhaltige Beeinträchtigungen zu reduzieren oder zu vermeiden?

Schöll, F.; Banning, M.; Ehlscheid, T.; Fischer, H.; Fischer, J.; Lacombe, J.; Matte, J.; Monnier, D.; Ohm, M.; Semmler-Elpers, R.; Zeller, S. (2015): Das Makrozoobenthos des Rheins 2012 – Bericht 227 der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (IKSR): 55 S.