Lebensräume der Elbe und ihrer Auen [Habitats of Elbe River and its Meadows]

About this book

Language: German

Hardly any other river in recent years has been at the center of such public interest as the Elbe, one of the major rivers of Central Europe. If it initially was a symbol for the division between East and West, it has now become a symbol of the unification of both Germany and Europe. These events were reflected in the ecological status of the river landscape, as the water quality deteriorated drastically until the early 1990s. On the other hand the floodplains were relatively diverse structures.

Against this background, the Federal Ministry of Education and Research (Bundesministerium für Bildung und Forschung; BMBF) established the research network "Elbe-Ecology". Sustainable development of the entire river basin requires science-based strategies that consider the current, its floodplains and its catchment area as a functional unit. The dramatic impact of the 202 flood and the extreme drought in 2003 underline this. This series now areas that used to be knowledge gaps about the natural relational structure of a river landscape, and presents implementation-oriented concepts.

The authors of this volume 4 present 12 collaborative projects. They devote themselves to the study of the habitats of the Elbe and its floodplains. Special attention was paid to investigations focusing on site characteristics and control factors relevant to these communities. With modern methods of statistics and modeling indication systems have been developed to evaluate the current status and model systems for forecasting the impact of human interventions in the water and nutrient balance on communities of the Elbe and its floodplains. With the help of these instruments, ecologically and socio-economically viable strategies were derived for the conservation and regeneration of habitats of the Elbe and its floodplains. This also assists in achieving goals under national and international agreements and laws, such as the implementation of the EU Water Framework Directive, the Flora-Fauna-Habitat Directive and flood protection.

Summary in German:
Kaum ein anderer Fluss rückte in den letzten Jahren so in den Mittelpunkt des öffentlichen Interesses wie die Elbe. Stand sie zunächst für die Teilung zwischen Ost und West, ist die Elbe zu einem Symbol für die Einigung Deutschlands und Europas geworden. Diese Ereignisse spiegelten sich auch im ökologischen Zustand der Flusslandschaft wider. So verschlechterte sich bis zu Beginn der 1990-er Jahre die Gewässerqualität drastisch. Andererseits waren die Auen noch relativ vielfältig strukturiert.

Vor diesem Hintergrund etablierte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den Forschungsverbund „Elbe-Ökologie“. Denn eine nachhaltige Entwicklung des gesamten Einzugsgebiets erfordert wissenschaftlich basierte Handlungsstrategien, die den Strom, seine Auen und sein Einzugsgebiet als funktionale Einheit betrachten. Die drastischen Auswirkungen der Flut 2002 und der extremen Trockenheit 2003 unterstreichen dies. Diese Buchreihe schließt nun wesentliche Erkenntnislücken über das natürliche Beziehungsgefüge einer Flusslandschaft und stellt umsetzungsorientierte Konzepte vor.

Die Autorinnen und Autoren des vorliegenden Bandes 4 repräsentieren 12 Verbundvorhaben. Sie widmen sich der Untersuchung der Lebensräume der Elbe und ihrer Auen. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf Untersuchungen der für deren Lebensgemeinschaften maßgeblichen Standorteigenschaften und Steuerfaktoren. Mit modernen Methoden der Statistik und Modellierung wurden Indikationssysteme zur Bewertung des aktuellen Zustandes und Modellsysteme zur Prognose der Auswirkungen menschlicher Eingriffe in den Wasser- und Nährstoffhaushalt auf Lebensgemeinschaften der Elbe und ihrer Auen entwickelt. Mit Hilfe dieser Instrumente wurden ökologisch anzustrebende und sozioökonomisch vertretbare Handlungsstrategien zur Erhaltung und Regeneration der Lebensräume der Elbe und ihrer Auen abgeleitet. Somit werden auch Hilfestellungen für das Erreichen nationaler und internationaler Vereinbarungen und Gesetze, wie der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie, der Flora-Fauna-Habitat-Richtlinie und dem Hochwasserschutz, gegeben.

Contents

1 Einleitung 1
Mathias Scholz, Sabine Stab, Frank Dziock und Klaus Henle

2 Flusslandschaft Elbe – Entwicklung und heutiger Zustand 5
Mathias Scholz, René Schwartz und Michael Weber
2.1 Die Elbe und ihre Auen 5
2.1.1 Topographie und Flusslauf 5
2.1.2 Flussauen 9
2.2 Natürliche Bedingungen 12
2.2.1 Geologische Entwicklung des Elbtales 12
2.2.2 Klima 14
2.2.3 Hydrologie 17
2.2.4 Auenböden 20
2.2.5 Lebensräume der Elbe und charakteristische Tier- und Pflanzenarten 25
2.3 Nutzungen und Veränderungen durch den Menschen 34
2.3.1 Historische Entwicklung der Nutzung 34
2.3.2 Flussbaumaßnahmen 39
2.3.3 Nährstoff- und Schadstoffbelastungen 42
2.3.4 Naturschutz 46

3 Ökologische Konzepte und Theorien zu Fluss- und Auenlebensräumen 49
Jörn Hildebrandt, Frank Dziock, Hans Jürgen Böhmer, Matthias Brunke, Francis Foeckler, Matthias Scholten, Mathias Scholz und Klaus Henle
3.1 Ökologische Theorien 50
3.1.1 Ökosystemare Konzepte zu Fließgewässern und ihren Auen 50
3.1.2 Theorien ökologischer Störungen 54
3.1.3 Life-history-Theorien 56
3.2 Bioindikation 61
3.2.1 Was ist Bioindikation? 61
3.2.2 Kriterien für die Auswahl von Bioindikatoren 64
3.2.3 Bioindikation und Dynamik von Organismengemeinschaften 65
3.2.4 Praktische Gesichtspunkte der Bioindikation 65

4 Ausgewählte methodische Ansätze 67
Klaus Follner, Ralf Baufeld, Hans Jürgen Böhmer, Klaus Henle, Volker Hüsing, Meike Kleinwächter, Thomas Rickfelder, Matthias Scholten, Sabine Stab, Christine Vogel und Heike Zimmermann-Timm
4.1 Einführung 67
4.2 Auswahl und Beprobung der Untersuchungsgebiete 68
4.2.1 Räumliche Verfahren der Beprobung 68
4.2.2 Zeitliche Verfahren der Beprobung 70
4.2.3 Beispiele der Datenerhebung für Habitatmodelle 70
4.3 Erfassung von Pflanzen und Tieren 73
4.3.1 Methoden zur Erfassung von Pflanzen 74
4.3.2 Methoden zur Erfassung von Tieren 74
4.4 Erfassung autökologischer Faktoren 77
4.4.1 Abiotische Faktoren 77
4.4.2 Habitatstruktur und Bewirtschaftung 80
4.4.3 Geländehöhen 80
4.5 Datenhaltung 82
4.5.1 Datenbanken 82
4.5.2 Datenaustausch per Internet 84
4.6 Datenauswertung 85
4.6.1 Geographische Informationssysteme (GIS) 85
4.6.2 Nichtlineare Regression 87
4.6.3 Multivariate statistische Verfahren 88
4.6.4 Indikationssysteme 89
4.7 Habitatmodelle 93
4.7.1 Grundlagen für die Erstellung von Habitatmodellen 94
4.7.2 Habitatmodelle für Arten 96
4.7.3 Habitatmodelle mit populationsdynamischer Grundlage 99
4.7.4 Habitatmodelle für größere Flächeneinheiten 101

5 Lebensräume der Stromlandschaft Elbe 13
5.1 Stromelbe 103
Matthias Brunke, Matthias Scholten, Henry Holst, Sandra Kröwer, Ute Wörner und Heike Zimmermann-Timm
5.1.1 Definition und Abgrenzung 103
5.1.2 Bearbeitete Organismengruppen und Untersuchungsräume 104
5.1.3 Fauna 106
5.1.3.1 Plankton und Mikrozoobenthos 106
5.1.3.2 Makrozoobenthos 113
5.1.3.3 Fische und Rundmäuler 123
5.1.4 Synopsis: Landschaftsfunktionen für Faunenelemente 135
5.2 Uferbereich 139
Meike Kleinwächter, Thomas Rickfelder und Hans Jürgen Böhmer
5.2.1 Definition und Abgrenzung 139
5.2.2 Bearbeitete Organismengruppen und Untersuchungsräume 140
5.2.3 Uferausbau 141
5.2.4 Vegetation 142
5.2.4.1 Vegetationsdynamik der Uferhabitate 142
5.2.4.2 Neophyten 145
5.2.5 Terrestrische Arthropoden 146
5.2.6 Besiedlungsbestimmende Faktoren 147
5.2.6.1 Überflutungsdynamik 147
5.2.6.2 Habitatstruktur 148
5.2.6.3 Substrat 150
5.2.7 Entwicklungstendenzen 152
5.3 Auengewässer 157
Matthias Scholten, Herbert Reusch, Francis Foeckler und Ralf Baufeld
5.3.1 Definition und Abgrenzung 157
5.3.2 Bearbeitete Organismengruppen und Untersuchungsräume 159
5.3.3 Vegetation 159
5.3.4 Fauna 164
5.3.4.1 Weichtiere (Mollusca) 164
5.3.4.2 Eintagsfliegen (Ephemeroptera) 168
5.3.4.3 Libellen (Odonata) 171
5.3.4.4 Köcherfliegen (Trichoptera) 174
5.3.4. Fische (Pisces) 176
5.3.5 Entwicklungstendenzen 184
5.4 Auenwald 194
Frank Dziock, Judith Gläser, Aletta Bonn, Oskar Deichner, Francis Foeckler, Thomas Gehle, Katja Hagen, Urs G. Jäger, Bernhard Klausnitzer, Ulrich Klausnitzer, Volker Neumann, Peter A. Schmidt und Mathias Scholz
5.4.1 Definition und Abgrenzung 194
5.4.2 Bearbeitete Organismengruppen und Untersuchungsräume 198
5.4.3 Historische Entwicklung von Hartholz-Auenwäldern 198
5.4.4 Vegetation 200
5.4.4.1 Weichholz-Auenwälder 200
5.4.4.2 Hartholz-Auenwälder 203
5.4.4.3 Differenzierende Faktoren 205
5.4.5 Fauna 212
5.4.5.1 Schwebfliegen (Diptera, Syrphidae) 213
5.4.5.2 Laufkäfer (Coleoptera, Carabidae) 215
5.4.5.3 Holz bewohnende Käfer (Xylobionte Coleoptera) 215
5.4.5.4 Spinnen (Arachnida, Araneae) 217
5.4.5.5 Weichtiere (Mollusca: Gastropoda, Bivalvia) 218
5.4.5.6 Besiedlungsbestimmende Faktoren 219
5.4.6 Entwicklungstendenzen 225
5.5 Auengrünland 234
Jörn Hildebrandt, Ilona Leyer, Frank Dziock, Petra Fischer, Francis Foeckler und Klaus Henle
5.5.1 Definition und Abgrenzung 234
5.5.2 Bearbeitete Organismengruppen und Untersuchungsräume 235
5.5.3 Nutzung und Nutzungsgeschichte 235
5.5.4 Vegetation 238
5.5.4.1 Vegetationseinheiten 240
5.5.4.2 Verbreitung in der Aue 243
5.5.5 Fauna 244
5.5.5.1 Zikaden (Homopteroidea, Auchenorrhyncha) 244
5.5.5.2 Schwebfliegen (Diptera, Syrphidae) 246
5.5.5.3 Laufkäfer (Coleoptera, Carabidae) 248
5.5.5.4 Spinnen (Arachnida, Araneae) 249
5.5.5.5 Weichtiere (Mollusca: Gastropoda, Bivalvia) 249
5.5.6 Besiedlungsbestimmende Faktoren und Indikatorarten 250
5.5.6.1 Korrelationen der besiedlungsbestimmenden Faktoren 250
5.5.6.2 Einfluss der Überflutung 251
5.5.6.3 Einfluss anderer Faktoren 255
5.5.7 Entwicklungstendenzen 259

6 Lebensraum „Stromlandschaft Elbe“ – eine Synthese 265
Jörn Hildebrandt, Frank Dziock, Hans Jürgen Böhmer, Klaus Follner, Matthias Scholten, Mathias Scholz und Klaus Henle
6.1 Schlüsselfaktoren 266
6.1.1 Gewässer 267
6.1.2 Ufer und Auenbereich 268
6.2 Lebensstrategien 271
6.3 Skalen 274
6.3.1 Bedeutung von Raumskalen 274
6.3.2 Bedeutung von Zeitskalen 276
6.3.3 Schlüsselfaktoren und Skalen – eine methodische Bilanz 277
6.4 Bioindikation 279
6.4.1 Umweltindikation 279
6.4.2 Wert- und Zielindikation 281
6.4.3 Biotische Parameter 282
6.4.4 Grenzen der Bioindikation und Empfehlungen 284
6.5 Biologische Modelle für Flusslandschaften 287
6.5.1 Modellansätze 287
6.5.2 Übertragbarkeit und Prognosefähigkeit der Modelle 289
6.5.3 Beispiele für die Anwendung der Modelle in der Planungspraxis 291

7 Fazit und Ausblick 297
Klaus Henle, Frank Dziock, Mathias Scholz und Sabine Stab
Vielfalt der Dynamik und ihre Erfassung 298
Strukturvielfalt, Lebensraumqualität und Nutzung 300
Bioindikation durch ökologische Gruppen und Arten 301
Übertragbarkeit innerhalb des Elbeeinzugsgebietes und auf andere Flusssysteme 302
Wissenstransfer in die Praxis 303
Konzeption und Organisation von Forschungsverbünden zu Lebensräumen in Flusslandschaften 304
Literaturverzeichnis 307
Abbildungsverzeichnis 351
Tabellenverzeichnis 354
Glossar 355

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