Ökologie

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

2. 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

3. 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 ?!

4. 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)

5. 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

6. 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!

7. 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)

8. Ökologie von Gräben und Kleingewässern Charakterisierung der Gewässertypen • Fluss • Bach • Graben/Fleet • See • Weiher/Teich

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

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

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

12. 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

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

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

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

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

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

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

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

20. 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

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

22. 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

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

24. 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

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

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

27. 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