Ökologie von Gräben und Kleingewässern Grundkurs Ökologie SS 2006 NSG Westliches Hollerland,...
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ÖkologieÖkologievon
Gräben
und
Kleingewässern
Grundkurs Ökologie SS 2006
NSG Westliches Hollerland, Bremen
(Anja Schanz verändert nach Nathalie Plum SS 2004)
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InhaltInhalt
• Wie entstanden die Gräben? Historische Entwicklung, Bedeutung für Landwirtschaft
• Was sind Gräben? Strukturelle und funktionale Charakteristika des
Grabens als Gewässertyp und Lebensraum
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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?!
Geschichte der GräbenGeschichte der Gräben
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
DAS
• 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)
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VerbreitungVerbreitung
80.000 km Gräben
im Landkreis
Wesermarsch!
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Grünland-Grabenareale in den Niederungsgebieten um Bremen (n. Rosenthal et al. 1998)
Striche kennzeichnen nur große Gräben…
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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
Historische Entwicklung und Funktion von Gräben
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Hohe Grabendichte im Bremer BeckenHohe Grabendichte im Bremer Becken
NSG
Ochtumniederung bei Brokhuchting:
Jeder Strich ein Graben!
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Verschlechterung der Abfluss- bzw. Entwässerungsbedingungen
Holländer praktizierten Realerbteilung
Grabenunterhaltung (loten, grabenmachen, kleigraben)
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Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh.Reduktion der Grabensysteme im 20. Jh.
Historische Entwicklung und Funktion von Gräben
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)
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Charakterisierung der GewässertypenCharakterisierung der Gewässertypen
Fluss
Bach
Graben/Fleet
See
Weiher/Teich
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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Charakterisierung der GewässertypenCharakterisierung der Gewässertypen
Querschnitt/Wassertiefe
Licht
Strömung
Wasseraustausch
Struktur der Sohle
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Temperatur
Sauerstoff
Stickstoff
Phosphor
Trübung
Abiotische Parameter:
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Trophie
Saprobie
P/R-Verhältnis
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Biotische / funktionale Parameter:
Vernetzung
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Wassertiefe/ QuerschnittWassertiefe/ Querschnitt
Veränderung durch:
• Akkumulation von Biomasse
• Grabenräumung
• Veränderung der Wasserstände
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Wassertiefe meist < 1m (wie beim Bach)
Besiedelbarkeit der Sohle
Ausdehnung / Entwicklung des freien Wasserkörpers (Pelagial)
„Kulturstau“ zur Regulation des Wasserstands
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DurchlichtungDurchlichtung
Bis zur Sohle
Makrophyten überall
Eigenbeschattung
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Wichtig für die Intensität der autotrophen Produktion
Beeinflussung durch Wassertiefe, Trübung u. Beschattung
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StrömungStrömung
sehr unterschiedlich, eher gering
strömungsgeschützte Bereiche
Richtungsumkehr möglich
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Schlüsselfaktor für Zusammensetzung der Biozönose
Mechanische Belastung
Einfluss auf Wasserchemismus (Sauerstoff, Nährstoffe, etc.)
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WasseraustauschWasseraustausch
mäßig / unterschiedlich
gezielte Erhöhung durch den Menschen (Tränkeversorgung)
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Von Bedeutung für Nährstoffhaushalt und Regenerations-
potential eines Gewässers (z.B. nach Schadstoffeintrag)
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Struktur der SohleStruktur der Sohle
Sediment schlammig
hohe biologische Aktivität
(hoher organischer Anteil)
periodische Räumung (initiiert Primärsukzession)
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Beeinflusst die Besiedelbarkeit der Sohle sowie
den Stoffhaushalt (Resuspension von Nähr- u. anderen Stoffen)
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TemperaturTemperatur
In einem kleinen Wasserkörper (Graben)
folgen die Wassertemperaturen dem Jahresgang
der Lufttemperatur
(geringe „Pufferwirkung“) Große Tagesamplitude (fehlende Randbeschattung)
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Steuert als Schlüsselfaktor alle biologischen Aktivitäten
Amplituden auf verschiedenen Raum- u. Zeitskalen von hoher Bedeutung
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SauerstoffSauerstoff
Amplituden
Spätes Frühjahr: Zehrung
Sommer: O2-Mangel
Vertikale Sauerstoff-Gradienten
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
(> 200 %)
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NährstoffeNährstoffe
Sommer wenig
Winter höher (2-4 mg N/l)
Enge Kopplung v. Ammonifikation u. Nitrifikation
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Sommer hoch(Landwirtschaft u. Eutrophierungs-Kaskade)
Frühjahr: niedrig (Inkorporation in Phytoplankton)
Stickstoff und Phosphor sind essentiell für die Primärproduktion(„limitierende Faktoren“)
Nitrat PO4 u. Gesamtphosphor
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Korreliert mit Schwebstoffen (Nahrung für heterotrophe Organismen)
TrübungTrübung
normalerweise gering
wenig Plankton
hohe Trübung nach Räumung o. auf Lehm
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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Trophie Trophie (Aufbau organischer Substanz; Photoautotrophe Produktion)
Indikatoren:
Sommerliche O2-Übersättigung
Pflanzen-Biomasse
mesotroph bis eutroph
durch Eigenbeschattung limitiert
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Trophiestufen kennzeichnen den Nährstoffgehalt eines Gewässers (oligo-, meso-, eut-, polytroph)Makrophyten, benthische Algen, Phytoplankton)
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Saprobie Saprobie (Umsetzung/Abbau organischer Substanz; heterotrophe Produktion)
Indikator = Sauerstoffverbrauch
hoch
in Sedimenten
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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)
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P/R-VerhältnisP/R-Verhältnis (Produktion / Respiration)(Produktion / Respiration)
• Produktion findet im Wasserkörper statt
• P/R ca. 1 Aufbau = Abbau
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Charakterisierung der energetischen Grundlagen in aquatischen ÖkosystemenVerhältnis P/R wird als Maß für die „Reife“ eines Systems (Sukzessionstheorie)
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VernetzungVernetzung
Stets Teil eines großen Systems,
Wenig Verinselung
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Ochtumpolder
Möglichkeit des Austauschs von Organismen u. Stoffen
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Einfluss der Biozönose auf ihren LebensraumEinfluss der Biozönose auf ihren Lebensraum
Makrophyten bestimmen räumlich-physikalische
Struktur und Besiedelbarkeit durch Fauna
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Schwertlilie, Krebsschere
Wechselwirkung von Organismen und ihrer biotischen und abiotischen Umwelt)
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Langzeitliche StrukturLangzeitliche Struktur
zügige Sukzession (der Pflanzen)
temporärer Lebensraum
Räumung notwendig
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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ZusammenfassungZusammenfassung
Prozesse laufen gleichzeitig nebeneinander
„Kurzgeschlossener Nährstoffkreislauf“
Makrophyten von hoher Bedeutung
Schnelle Sukzession
(Räumung Notwendig)
Vernetzung (wie Fließgewässer)
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
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FazitFazit "Der Graben ist ein langgezogener,
von Menschen angelegter
und erhaltener Weiher",
aber in jedem Fall
ein eigener Gewässertyp.
Ökologie von Gräben und Kleingewässern
Kuhgraben = Beispiel für ein Fleet