Fischökologische Funktionalität von Fließgewässerrenaturierungen im oberfränkischen Mainsystem

Fish ecological functionality of river restorations in the River Main system of Upper Franconia

1. Im oberen Mainsystem, an Main und Rodach (Oberfranken) wurden seit 1992 ausgedehnte Fließgewässerrenaturierungen durchgeführt (Wasserwirtschaftsamt Bamberg). Aktuell umfassen die Maßnahmen 25 Flussbereiche mit mehr als 15 km Länge. Die Maßnahmen verbesserten die natürliche Flussdynamik und Habitatvielfalt (Flussaufweitungen, neue Seitenarme, Anbindung der Aue und lateraler Gewässer). 2. Die Untersuchung (1999, 2002-2004) erfasste die fischökologische Funktionalität unterschiedlicher Renaturie1. Im oberen Mainsystem, an Main und Rodach (Oberfranken) wurden seit 1992 ausgedehnte Fließgewässerrenaturierungen durchgeführt (Wasserwirtschaftsamt Bamberg). Aktuell umfassen die Maßnahmen 25 Flussbereiche mit mehr als 15 km Länge. Die Maßnahmen verbesserten die natürliche Flussdynamik und Habitatvielfalt (Flussaufweitungen, neue Seitenarme, Anbindung der Aue und lateraler Gewässer). 2. Die Untersuchung (1999, 2002-2004) erfasste die fischökologische Funktionalität unterschiedlicher Renaturierungsmaßnahmen. Die Zusammensetzung und zeitliche Veränderung von Fischgemeinschaften wurde zwischen drei regulierten und renaturierten Flussbereichen verglichen (Monitoring-Bereiche). Der Einfluss morphologischer und hydrologischer Faktoren erfasst (Breiten- und Tiefenvarianz, Abfluss). Verhaltensökologische Mechanismen wurden analysiert (Migrationsverhalten, Drift). Für die Leitart Barbe (Barbus barbus) wurden Bestandsdynamik und Populationsaufbau ermittelt. Aktive Fangmethoden waren die Elektrofischerei und das Zugnetz, passive Methoden Forney- und Lichtfallen, Drift- und Trappnetze. 3. Insgesamt wurden 32 Fischarten erfasst, 70% der Fischarten Oberfrankens. 15 Arten waren in der RL Deutschlands geführt, von denen wiederum 13 Arten in der RL Bayerns vorkamen. Aus naturschutzfachlicher Sicht war der Nachweis von 8 kieslaichenden und bundesweit gefährdeten Fischarten hoch zu bewerten (Äsche, Thymallus thymallus; Bachforelle, Salmo trutta; Barbe, Barbus barbus; Hasel, Leuciscus leuciscus; Lachs, Salmo salar; Nase, Chondrostoma nasus; Nerfling, Leuciscus idus und Rapfen, Aspius aspius). 4. Es gab keine einheitlichen, charakteristischen Fischgemeinschaften der regulierten und renaturierten Flussstrecken. Die renaturierten Flussbereiche waren insgesamt produktivere Fischbezirke. 5. In den regulierten und renaturierten Flussbereichen aller Monitoring-Bereiche dominierten die euryöken Cyprinidenarten Aitel (Leuciscus leuciscus), Laube (Alburnus alburnus) und Rotauge (Rutilus rutilus) die adulte und juvenile Fischgemeinschaft. In den renaturierten Flussbereichen bildeten sich mit den Jahren spezialisiertere Fischgemeinschaften aus, während die regulierten Bereiche zunehmend von euryöken Arten bestimmt wurden. In den regulierten Flussbereichen waren die Jungfischbestände gering. 6. Die renaturierten Seitengewässer waren wichtige Winterstandorte für die adulten und juvenilen Fischbestände. Die Variabilität der Gewässertiefe war das wichtigste Strukturmerkmal für die Qualität der Winterhabitate. Im Winter stiegen die Artenvielfalt, Diversität, Evenness und das durchschnittliche Körpergewicht der Jungfische bei zunehmender Tiefenvarianz signifikant an. 7. Die renaturierten Flussbereiche waren für die Driftstadien der larvalen und juvenilen Fische Refugien mit günstigen Wachstumsbedingungen. Sie waren wichtige Ausgangspunkte für deren Verbreitung im Flusssystem. Die Drift zeigte ein saisonales und tageszeitliches Muster. Das Driftaufkommen nahm mit steigenden Wassertemperaturen zu. Hydrologische Parameter bestimmten die Driftintensität. 8. Eine neu gestaltete Altwasser-Kiesseeanbindung zum Main war ein wichtiges Laichgebiet und Jungfischhabitat. Sie wurde von den juvenilen und adulten Fischen als Nahrungshabitat und Wintereinstand genutzt. Es kam zu umfangreichen saisonalen und tagesrhythmischen Wanderbewegungen zwischen Fluss und Seitengewässer. Für die phythophilen Arten Hecht (Esox lucius), Schleie (Tinca tinca) und Rotfeder (Scardinius erythrophthalmus) waren die Laichbedingungen im Seitengewässer günstig. Die Anbindung war ein hochwertiges Jungfischhabitat. Das reiche Zooplanktonangebot in der Anbindung führte zu tageszeitabhängigen „feeding migrations“ juveniler und adulter Fische. Im Oktober begannen die juvenilen und adulten Fische ihre Wintermigration in das Seitengewässer. 9. Die Renaturierungsmaßnahmen verbesserten für die Leitart Barbe das Angebot, die Größe und die Verknüpfung lebenswichtiger Habitattypen. In 5 Jahren (1999-2004) stieg der Anteil der Barbe am gesamten Fischbestand um 25%. Die Erträge erreichten natürliche Bestandswerte. 10. Die Untersuchung an Flutmulden zeigte, dass neu geschaffene Auengewässer eine wichtige Funktion als Refugien und Jungfischhabitate haben und folglich den natürlichen Fischbestand stabilisieren. 11. Die Abflussdynamik beeinflusste die Fischgemeinschaften. Während Hochwasserwellen konzentrierten sich die Fischbestände kurzfristig entlang der Ufer, in den Seitengewässern und den Überflutungszonen der Aue. Das bessere Angebot an Refugien in renaturierten Flussbereichen erleichterte den Fischen ein schnelles Ausweichen. 12. Die aktuell ausgeführten Renaturierungsmaßnahmen konzentrieren sich vorrangig auf den Hauptstrom. Von ihnen profitieren v.a. die strömungsliebenden (rheophilen) Fischarten. In Zukunft muss die laterale Gewässerverknüpfung verbessert werden, um die Situation der phythophilen Fischarten zu stärken und das Angebot an Refugialräumen zu erhöhen.show moreshow less
1. In the upper River Main system (Upper Franconia) since 1992 extensive river restorations were carried out (Water Engineering Office Bamberg). To date the restorations include 25 river sections with a length of more than 15 km on the River Main and its tributary Rodach. The measures improved the natural river dynamic and increased the habitat diversity (widenings of the river bed, newly created side channels and connections with the floodplain and lateral water bodies). 2. The study (1999, 2001. In the upper River Main system (Upper Franconia) since 1992 extensive river restorations were carried out (Water Engineering Office Bamberg). To date the restorations include 25 river sections with a length of more than 15 km on the River Main and its tributary Rodach. The measures improved the natural river dynamic and increased the habitat diversity (widenings of the river bed, newly created side channels and connections with the floodplain and lateral water bodies). 2. The study (1999, 2002-2004) analysed the ecological functionality of different restoration measures. The composition and chronological changes of fish communities were compared between three regulated and restored river sections (monitoring-sections). The influence of morphological and hydrological parameters (width i.e. depth variance, discharge) were analysed. Important behavioural mechanisms in the life cycle of stream fishes (migration, drift) were investigated. The stock dynamic and population structure of the key species barbel (Barbus barbus) was analysed. Active (electric fishing, seine netting) and passive catching methods (Forney-traps, drift-nets, light traps, trap-nets) were employed. 3. In total 32 fish species were found, representing 70% of the 45 species described for Upper Franconia. 15 species are currently listed in the red data book of Germany, including 13 species listed in the red data book of Bavaria. Lithophilous species are the most endangered spawning specialists in Germany and 8 fish species belonged to this spawning group (grayling, Thymallus thymallus; brown trout, Salmo trutta; barbel, Barbus barbus; dace, Leuciscus leuciscus; salmon, Salmo salar; nase, Chondrostoma nasus; ide, Leuciscus idus and asp, Aspius aspius). 4. The status of the river section (regulated or restored) was no predictor for a specific, uniform and characteristic stream fish community. In general, the restored river sections showed a higher productivity of fish stocks. 5. The juvenile and adult fish communities in regulated and restored sections of the river were dominated by three euryoecious cyprinid species (chub, Leuciscus leuciscus; bleak, Alburnus alburnus and roach, Rutilus rutilus). However, fish communities of the restored river sections increased in complexity and number of specialized species over the years. The regulated river sections were continuously dominated by euryoecious fish species and numbers of juveniles were low. 6. The restored side arms and channels were important winter habitats for juvenile and adult fish communities. Depth variance was the most important parameter of the quality of winter habitats. During winter the number of species, diversity, eveness and the mean body weight of juveniles correlated significantly with depth variance. 7. The restored river sections provided favourable growth conditions. They were refuges and important sources for the dispersion of the larval and juvenile fish drift in the river system. The drift showed a seasonal and diel pattern. Total drift increased with rising water temperatures. Hydrological parameters dictated the drift intensity. 8. A newly created backwater-gravel lake connection to the River Main was an important spawning area and habitat for juvenile fishes. The fishes used the connection as feeding area and wintering habitat. Extensive seasonal and diel migrations were observed between the river and the side water. Spawning conditions in the connection were especially favourable for the phythophilous pike (Esox lucius), tench (Tinca tinca) and rudd (Scardinius erythrophthalmus). The connection was a high quality habitat for juveniles. The high density of zooplankton led to diel feeding migrations of juveniles and adults into the connection. In October falling water temperatures and increasing discharges triggered the winter migrations of juveniles and adults into the backwater-gravel lake connection. 9. The restoration measures improved the numbers, the size and the connectivity of ontogenetic important habitats for the key species barbel. In 5 years (1999-2004) its relative abundance of the total fish stock increased by 25%. Standing crop values were similar to undisturbed barbel stocks. 10. The survey of flood pools revealed that floodplains and newly created flood pools serve as refuges and juvenile fish habitats and as a consequence stabilize the natural fish stocks. 11. Discharge dynamics influenced the fish communities. During flood pulses fishes concentrated near the shore line, in the side waters and the floodplains for a short time. In the restored river sections a higher variety of refuges facilitated flood avoidance. 12. The completed restoration measures were mainly in-stream measures and favoured especially rheophilic species. Future restoration measures have to improve the lateral connectivity between the river and the floodplain to support phythophilous fish stocks and increase the number and variety of refuges.show moreshow less

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Metadaten
Institutes:Biologie
Author: Thomas Speierl
Advisor: Wolfgang, Dr., PD. Völkl
Granting Institution:Universität Bayreuth,Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften
Date of final exam:16.07.2007
Year of Completion:2007
SWD-Keyword:Fische; Fließgewässer; Main; Renaturierung <Ökologie>; Strukturdynamik
Tag:Fischgemeinschaften; Fischökologie; Jungfische; diurnale Wanderungen; saisonale Wanderungen
diurnal migrations; fish communities; fish ecology; juveniles; seasonal migrations
Dewey Decimal Classification:590 Tiere (Zoologie)
RVK - Regensburg Classification:WI 4700
URN:urn:nbn:de:bvb:703-opus-3769
ISBN:978-3-86727-428-9
Source:Dissertation gedruckt im Cuvillier Verlag, Göttingen (siehe ISBN)
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of Publication (online):17.12.2007