Gewässerkunde und Fischhege Teil 1

Gewässerkunde Teil 2

Wasser und seine Bestandteile
Reines Wasser ist eine chemische Verbindung, bestehend aus 2 Teilen Wasserstoff (H) und 1 Teil Sauerstoff (O). Die chemische Formel für Wasser ist H2O. Natürliches Wasser enthält neben Schwebstoffen aus mineralischen und organische Bestandteilen in gelöster Form verschiedene Gase (z. B. Sauerstoff) und Feststoffe (z. B. Nährsalze).

Eigenschaften des Wassers
Grundsätzlich gilt, dass alle Lebensvorgänge in einem Gewässer durch die Wassereigenschaften beeinflusst werden. Man unterscheidet zwischen: physikalischen, chemischen und biologischen Eigenschaften. Die Wassereigenschaften eines Fliessgewässers (z. B. Bach, Fluss, Strom) verändern sich auf ihrem Weg von der Quelle bis zur Mündung. Die physikalischen Eigenschaften des Wassers sind vielfältig. Sie hängen u.a. von der Strömung, der Temperatur, der Dichte, der Trübung und den Lichtverhältnissen ab.

Wasserströmung
Die Wasserströmung kommt auf unterschiedliche Art zustande. Man unterscheidet Gefälleströmung, Windströmung und Temperaturströmung. Abhängig von der Wasserströmung unterteilt man die Gewässer in stehende Gewässer (Teiche, See, Sandgruben) und Fließgewässer (Bäche, Flüsse, Ströme).

pH-Wert
Der pH-Wert des Wassers kann mit elektronischen Messgeräten oder durch Schnelltests festgestellt werden. Das Wasser kann sauer (pH-Wert 1-7), neutral (pH-Wert 7) oder alkalisch (pH-Wert 7-pH14) reagieren. Der pH-Wert des Wassers beeinflusst maßgebend die allgemeinen Lebensbedingungen. Verschiebungen des pH-Wertes sind eine der häufigsten Ursachen für Fischsterben. Kalkreiche Abwässer (alkalisch), die auch Laugen genannt werden, wirken ätzend und gelangen häufig durch Bauarbeiten in die Gewässer. Sie können den pH-Wert weit über den Neutralen heben und zu schweren Schädigungen wie zum Verlust der Schleimhaut führen.
Der unbedenkliche pH-Wert ist je nach Fischart unterschiedlich. Für die einheimische Fischfauna liegt er zwischen 6,5 und 8,5. Für Schleien liegt der tödliche Grenzwert bei pH-Wert 4,5, während für Forellen bereits pH-Werte um 5,5 kritisch sind.
Auch niedrige pH-Werte führen zum Verlust der Schleimhaut. Wässrige Lösungen mit einem pH-Wert unterhalb von 7 werden als Säuren bezeichnet.
Saures Wasser kann auch natürliche Ursachen haben. Gewässer, die z.B. durch Zuflüsse aus Nadelwälder oder Moore gespeist werden, sind durch natürliche Säuren gekennzeichnet. Es kommt auch vor, dass Binnengewässer durch den sog. „Sauren Regen“ betroffen sind. Die Fischbestände in diesen Gewässern brechen dann zusammen.

Fließgewässer
Von allen einheimischen Fischarten sind es die Forellen, die den höchsten Sauerstoffbedarf haben. Sie waren auch die ersten, welche die Fließgewässer und die großen Seen im Alpenvorland besiedelten. Heute findet man Bachforellen nur in den oberen Abschnitten der Fließgewässer. Hier herrschen niedrige Wassertemperaturen und es gibt eine hohe Sauerstoffkonzentration.
Das Grundwasser, welches als Quelle aus der Erde kommt, ist anfangs sauerstoffarm. Es muss erst eine kurze Strecken fließen, um mit Luft und Sauerstoff angereichert zu werden. Wegen der extremen Lebensbedingungen kann sich hier nur eine Lebensgemeinschaft halten, die an die Standortbedingungen besonders gut angepasst ist. Fließgewässer zeichnen sich grundsätzlich dadurch aus, dass der Wasserkörper stets mehr oder weniger in Bewegung ist. Während Bergbäche oft eine reißende Strömung aufweisen, gleichen die Bäche, Gräben oder Tiefs im Flachland manchmal schon fast einem Stillgewässer. Besonders wirksam ist der Gasaustausch, wenn durch turbulente Strömung Luftbläschen mitgerissen werden. Solche Verwirbelungen entstehen bei hohem Gefälle und grobem Grund. Unter diesen Bedingungen ist die Sauerstoffsättigung schnell erreicht.
Die höchsten Sauerstoffkonzentrationen aller Gewässertypen werden im Oberlauf der Fließgewässer (Bachfauna) gemessen. Häufig sind sie mit Bewaldung versehen, so dass die Sonne das Wasser kaum erwärmen kann. Durch die niedrigen Wassertemperaturen kann jedoch mehr Sauerstoff im Wasser gelöst werden. Die Tierwelt der Bäche einschließlich der Fische ist an diese Bedingungen angepasst und reagiert empfindlich auf Sauerstoffmangel. Alle Wasserorganismen benötigen Sauerstoff für die Atmung.
Der Zustand der Fließgewässer wird weitgehend durch die Einwirkung menschlicher Aktivität geprägt. Industrie und Kommunen, Landwirtschaft und Schifffahrt tragen zu ihrer Verschmutzung bei. Schadstoffe gelangen dabei auf vielen Wegen in die Gewässer. Abwassereinleitungen sind die wesentlichen Quellen für Verschmutzungen.
Sauberes Wasser allein genügt nicht, um im Gewässer eine seinem Charakter entsprechende Lebensgemeinschaft zu ermöglichen. Der Fluss oder Bach muss „bewohnbar" sein.

Strömungsanpassungen
In der Bachfauna leben viele Tiere im Boden oder versuchen durch spezialisierte Organe der Strömung zu widerstehen. Die Bachbewohner haben sich diesen Bedingungen angepasst, indem sie sich zur Fortpflanzung stromaufwärts bewegen.
Verschiedene flugfähige Insekten oder auch Fische wie die Bachforelle gleichen auf diese Weise den durch die Strömung erlittenen Raumverlust wieder aus. Sie haben einen abgeflachten Körper, welcher der Strömung wenig Angriffsfläche bietet. Bevorzugt halten sich diese Tiere am Gewässergrund auf. Die Fische in den Bächen suchen auf, zwischen und unter den Steinen nach Nahrung, denn dort finden sie in Mengen Insektenlarven und Strudelwürmer.
Die Bachforelle lebt in Oberläufen der Fließgewässer und beansprucht kühles, sauerstoffreiches Wasser. Sie ist Leitfisch der nach ihr genannten Forellenregion.

Wiesenbach

Fischregionen
Die verschiedenen Regionen der Fließgewässer von der Quelle bis zur Mündung werden nach den dort vorhandenen Leitfischen benannt. Forellen-, Äschen-, Barben-, Brassen- und Kaulbarsch/Flunderregionen. Diese Regionen werden von den spezifischen Ansprüchen der Fische an Temperatur, Sauerstoffgehalt, Fließgeschwindigkeit und Beschaffenheit des Gewässergrundes charakterisiert. Ein Flachlandfluss weist andere typische Merkmale auf als ein Mittelgebirgsbach.
Hier ist die Strömung und damit auch die Schleppkraft, d.h. die Transportfähigkeit für Geröll, Kies oder Sand deutlich geringer. Die Oberläufe einiger Niederungsbäche sind eher durch Sandablagerungen geprägt als durch Geröll oder Kies. Deshalb hat es z.B. eine Äschenregion mit ihren typischen Begleitarten im Flachland nicht überall gegeben.

Mittellauf und Unterlauf
Im Mittellauf des Flusses (Äschenregion) erhöhen Nebengewässer den Gesamtabfluss und die Strömungsgeschwindigkeit nimmt mit dem Gefälle stetig ab. Trotzdem ist hier die Schleppkraft der Strömung noch ausreichend, um mittlere bis feine Schwebstoffe mitzuführen. Kies und Sand sowie zu einem geringen Anteil gröberes organisches Material werden abgelagert.

Äschenregion

Erstmals im Verlauf des Flusses können sich hier Wasserpflanzen ansiedeln, die bei der Photosynthese Sauerstoff abgeben. Der Sauerstoffgehalt erreicht jedoch nur bei starker Sonneinstrahlung die Sättigungsgrenze, denn bei ruhiger, gleichmäßiger Strömung wird über der Wasseroberfläche nur wenig Sauerstoff eingetragen.
Im Unterlauf des Flusses (Brassenregion) können sich Pflanzenbestände entwickeln, die mehr organisches Material aufbauen als durch Mikroorganismen abgebaut wird. Die Nährstoffe, die durch die Zersetzung abgelagerter Schwebstoffe frei werden, beschleunigen das Pflanzenwachstum. Ist das Wasser getrübt, reicht jedoch das eindringen Licht für die höheren Wasserpflanzen nicht mehr aus. So kommt es im Tagesverlauf immer wieder zu hohen Schwankungen des Sauerstoffgehaltes. Bescheint die Sonne das Wasser im langsam fließenden Unterlauf, kann sie den Fluss sehr stark aufheizen.

Donau bei Weltenburg

Weser bei Höxter

Fließgewässerdynamik
Beim Eintritt in die Ebene beginnt sich der Fluss zu winden und Schlingen (Mäander) zu bilden. Der mäandrierende Wasserlauf besteht aus zwei aufeinanderfolgenden Schleifen, von denen die eine im Uhrzeigersinn, die andere gegen den Uhrzeigersinn verläuft. In der Außenkurve prallt die Strömung gegen das Ufer und bewirkt Uferabbrüche. Das am Prallhang abgetragene Material wird an den Innenseiten der folgenden Kurven abgelagert. Am Gleithang herrscht eine geringere Strömungsgeschwindigkeit und die Uferneigung ist flach

Altgewässer
Im Unterlauf ist das Flussbett weniger tief als das gegenüberliegende Gelände. Wenn es zu Hochwässern kommt, tritt der Fluss über die Ufer und wenn die Flussschlingen durchbrochen werden, kommt es zu einem neuen Verlauf. Die vorherigen Flussarme werden zunächst noch von einem Teil des Wassers durchflossen (Altarm), aber nach und nach wird die Verbindung mit dem Fluss durch Auflandungen schließlich unterbrochen. Zwischen dem Altwasser und dem (neuen) Fluss besteht dann nur noch bei Hochwasser und über das Grundwasser ein Austausch.

Fischreiches Altwasser im Altmühltal

Altgewässer sind keinesfalls tote Gewässer. Sie bieten Fischen, Amphibien und auch Vögeln immer noch geeignete Lebensbedingungen. Auch Fischarten, die ihre Eier an Wasserpflanzen heften, suchen die Altarme zur Fortpflanzung auf. Durch die Entwicklung von pflanzlichem und tierischem Plankton finden hier die Jungfische optimale Nahrungsbedingungen vor. Auch bieten die Pflanzen ihnen Schutz vor Fressfeinden. Viele Fische verbringen den Winter in Altwässern, um ihre Energie zu sparen.
Es ist u.a. auf den Austausch mit solchen Stillwasserbereichen zurückzuführen, dass die Brassenregion die meisten Fischarten im gesamten Fließgewässerverlauf aufweist.

Strukturgüte
Neben der Wasserqualität ist die Strukturvielfalt (Unterspülungen, Uferabbrüche, Wurzelwerk, uferbegleitende Gehölze, Totholz) eine wichtige Voraussetzung für eine artenreiche Fischfauna. Nicht nur, weil sie einen Schutz für einzelne Fische darstellt, sondern sie ist auch eine Besiedlungsfläche für deren Nährtiere. Behindern Blocksteine oder Totholz das Gewässer, entstehen kleinräumige Strömungsmuster. Sie führen dann zur Bildung von Kolken oder Gumpen, welche bevorzugte Standplätze von Fischen sind. Auch ermöglichen eine unregelmäßige Bodenbeschaffenheit und ein abwechslungsreiches Tiefenprofil den bodenbesiedelnden Organismen eine gute Entwicklungsmöglichkeit. Dies wiederum führt dazu, dass unterschiedliche Fischarten nebeneinander leben können, ohne miteinander in Konkurrenz um Nahrung oder Standplätze zu treten.

Stillgewässer
Stillgewässer gehören zu den Oberflächengewässern. Sie sind im Gegensatz zu Fließgewässern geschlossene Ökosysteme und unterscheiden sich daher durch die Bedeutung bestimmter chemischer Prozesse grundlegend von ihnen. Man unterscheidet zwischen Tümpel, Weiher und Seen.
Tümpel sind flache temporäre Süßwasseransammlungen mit stark schwankenden Wasserständen. Weiher sind Flachwasserseen mit geringer Tiefe. Hier erreichen die Schwimmpflanzen mit ihren Wurzeln in der Regel den Gewässergrund. Seen verfügen über eine ausreichende Tiefe, damit sich eine Temperaturschichtung entwickeln kann. Sonderformen sind künstlich angelegte Weiher oder Seen, die in der Regel einem besonderen Nutzungszweck wie der Fischzucht oder Badezwecken dienen. Auch geflutete Kiesgruben und Lehmgruben zählen dazu.
Der chemische Prozess beeinflusst entscheidend das Leben im See. Sauerstoff ist auch in Seen eine wesentliche Einflussgröße für die Fischerei. Er ist nicht auf den Austausch von Wasser und Luft zurückzuführen, sondern beruht auf dem biologischen Vorgang, dass von den Wasserpflanzen Sauerstoff abgegeben wird.

Pflanzenproduktion
Pflanzen besitzen Pigmente (Farbstoffe), die in der Lage sind, Licht zu absorbieren, dadurch Elektronen anzuregen und die Energie zur Bildung von energiereichen biochemischen Bindungen zu übertragen. Das bedeutendste Pigment der Pflanzen ist das Chlorophyll (Blattgrün). Damit können Pflanzen aus Wasser und Kohlendioxid Kohlenstoffverbindungen aufbauen (Photosynthese) und es entsteht Sauerstoff. Für die Photosynthese ist das Sonnenlicht ausschlaggebend.
Verschiedene Arten des Tausendblattes oder der Wasserpest aber auch das Laichkraut wirken sich besonders günstig auf die Sauerstoffversorgung in stehenden Gewässern aus. Wenn bei hoher Sonneinstrahlung mehr Sauerstoff erzeugt wird, als sich im Wasser löst, wird der überschüssige Teil abgegeben. Das ist dann an den Blättern der Wasserpflanzen als Gasbläschen zu beobachten. Ist kein Sonnenlicht vorhanden, findet auch keine Photosynthese statt. Die Pflanzen veratmen dann beim Abbau ihrer Reservestoffe Sauerstoff, wodurch sie ihren Stoffwechsel betreiben. Ist es in Nächten warm und windstill kann das in vegetationsreichen Kleingewässern zu Sauerstoffmangel führen.
Dringt nicht mehr genügend Licht in die Tiefe ein und findet dadurch keine Photosynthese mehr statt, endet das Pflanzenwachstum. In Binnengewässern kann sich dieser Bereich von einigen Zentimetern bis auf eine Wassertiefe von einigen Metern erstrecken. In den lichtlosen Zonen von Seen findet eine Zersetzung der organischen Stoffe in ihre Bestandteile statt. Das wird von Mikroorganismen, vor allem verschiedenen Bakteriengruppen, erledigt.

Temperaturschichtung des Wassers
Die Schichtungsvorgänge in Seen beruhen ganz wesentlich auf der Dichteanomalie des Wassers. Wasser hat bereits bei 4°C seine größte Dichte und ist damit am schwersten. In Seen sinkt das kalte Wasser in die Tiefe. Wenn der ganze See 4°C kalt ist, kann nichts mehr sinken und die Oberfläche kühlt weiter ab. Das nun leichtere, noch kältere Wasser bleibt oben und das Gewässer gefriert.
Durch die Erwärmung im Frühjahr steigen die Wassertemperaturen wieder auf 4°C an, und es entsteht wieder eine ausgeglichene Dichteverteilung. An der Oberfläche erwärmt sich das Wasser am schnellsten, wogegen die Temperatur bis zum Gewässergrund, wo immer noch annähernd 4°C herrschen, stetig abnimmt.
Je mehr sich gegen den Sommer hin das Oberflächenwasser erwärmt, desto weniger tief transportiert der zudem nachlassende Wind das leichtere, warme Wasser. Es lagert sich daher mit der fortschreitenden Jahreszeit eine wärmere Wasserschicht auf eine kühlere Tiefenschicht auf. Zwischen diesen Schichten bildet sich eine Übergangsschicht (Sprungschicht), wo sich das Wasser in nur wenigen Metern von 18°C auf 6°C abkühlt. Diese Temperaturschichtung des Tiefenwassers während der Sommerstagnation wird durch die vom Windstau angetriebene Vollzirkulation im Herbst abgelöst.

Baggerseen/Abgrabungsgewässer
Nach ihrer Entstehung finden wir auch in den ersten Jahren in Baggerseen ähnliche Bedingungen vor wie in Maränenseen. Namensgebender Leitfisch dieser Region ist die Kleine Maräne. Sie ist ein Schwarmfisch des Freiwassers großer, tiefer, nährstoffarmer und sommerkühler Seen. Die Nährstoffarmut in Baggerseen geht auf deren geringes Alter und den mageren mineralischen Boden zurück. Sie ist jedoch nur ein vorübergehender Zustand. Schon einige Jahre später, nachdem die Abgrabungstätigkeit eingestellt ist, entwickelt sich pflanzliches und tierisches Leben. Erst dann ist eine fischereiliche Nutzung möglich.

Der Sennesee eine ehemalige Sandgrube

An Staubkörnchen gebunden gelangen Pflanzennährstoffe durch die Luft in die Gewässer. Sie bewirken, dass ein Gewässer vom nährstoffarmen Zustand (oligotroph) über ein Zwischenstadium in einen nährstoffreichen Zustand (eutroph) mit hoher Pflanzenbiomasse übergeht. Dieser Prozess wird auch als „Alterung“ eines Gewässers bezeichnet.