Erfassung und Bewertung von Fluss-Uferstrukturen und -vegetation

Diplomarbeit von Dirk Filzek

Einleitung:

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde ein Erfassungs- und Bewertungsverfahren für Vegetationsstrukturen an Flussufern entwickelt. Dieses ist für die Anwendung bei Effizienzkontrollen renaturierter Flussabschnitte sowie beim Ufermonitoring vorgesehen.

Eingangs werden die Grundlagen und Kriterien für eine Bewertung von Uferstrukturen sowie die Anforderungen, denen ein derartiges Verfahren gerecht werden muss, betrachtet. Gestützt auf eigene Geländeuntersuchungen an der Ems entstand der Entwurf für einen Erfassungsbogen mit Bewertungsschlüssel.

Die Fließgewässer und Auen in NRW befinden sich nach den menschlichen Eingriffen der vergangenen Jahrzehnte nicht mehr in einem natürlichen oder naturnahen Zustand. Grund dafür sind Gewässerausbau, intensive Nutzung der Auen sowie häufige und intensive Unterhaltungsmaßnahmen an den Ufern. Das Gewässerauenprogramm NRW sieht vor, Flussauen und Gewässernetze als natürliche Lebensadern der Landschaft zu erhalten und zu renaturieren. Aktuelle Schutz- und Maßnahmekonzepte haben als Entwicklungsziel ein ausgewogenes Mosaik aus naturnahen und kulturell geprägten Anteilen der Auelandschaft, wobei die naturnahe Entwicklung Vorrang genießt.

Voraussetzung für den Erhalt der typischen Biotope in der Aue sind naturnahe Strukturen an den Ufern, da diese Zeichen einer natürlichen Flussdynamik sind. Bei entsprechender Längsausdehnung bilden naturnahe Ufer zudem ein natürliches Biotopverbundsystem und gehören durch den kleinräumigen Wechsel verschiedener Strukturen zu den artenreichsten Standorten einer Auenlandschaft.

Nach Renaturierungsmaßnahmen wird zur regelmäßigen Effizienzkontrolle ein Verfahren benötigt, das eine praxisgerechte einfache Erfassung und eine naturschutzfachlich aussagekräftige Bewertung ermöglicht.

Gang der Untersuchung:

Als Ergebnis der Diplomarbeit liegt der grundlegende Entwicklungsschritt zu einem standardisierten Verfahren vor, welches Soll-Ist-Vergleiche und Vorher-Nachher-Vergleiche zulässt. Im Unterschied zu bisher üblichen Verfahren wird der Schwerpunkt auf eine hohe Genauigkeit bezüglich der Vegetation an den Ufern gelegt.

Dem Verfahren liegt ein Parametersystem zugrunde, denn Parametersysteme weisen in der ersten Entwicklungsstufe entscheidende Vorteile auf. Der entwickelte Erfassungsbogen ermöglicht es, im Gelände für jeden Indikatorparameter definierte Ufermerkmale anzusprechen. Im Bewertungsbogen ist jedem dieser Ufermerkmale ein Indexwert zugeordnet. Dabei wurde ein 5-stufiger Bewertungsmaßstab angelegt. Da als vorrangiges Bewertungskriterium die Naturnähe gilt, wird eine große Variabilität in den Strukturausprägungen hoch bewertet – denn diese Strukturausprägungen sind Ausdruck einer natürlichen Gewässerdynamik. Dies bezieht sich auf alle drei Parametergruppen Ufermorphologie, Ufervegetation und Umfeld.

Um die angestrebte hohe Verlässlichkeit des Erfassungs- und Bewertungsverfahrens zu erreichen sind weitere Entwicklungsschritte vorzusehen – insbesondere Geländearbeiten, anhand derer Feinjustierungen vorgenommen werden können. Als Voraussetzung für eine landesweite Standardisierung wäre der räumliche Geltungsbereich auszuweiten. Im Verlauf der nächsten Entwicklungsstufe könnte es sich als sinnvoll erweisen, typisierte Uferabschnitten zu beschreiben. Bei der Erfassung stünde dann eine Auswahl definierter Ufertypen zur Verfügung, die eine unmittelbare Bewertung ermöglichte. Die geeigneten Trennparameter für den Prozess einer solchen Typisierung könnten im Gelände mit Hilfe des hier vorgelegten Verfahrens qualitativ ermittelt und anschließend gewichtet werden.

Inhaltsverzeichnis:

1.	EINLEITUNG	1
2.	GRUNDLAGEN ZUR ENTWICKLUNG EINES UFERBEWERTUNGSVERFAHRENS	3
2.1	Zielsetzung des Verfahrens und Abgrenzung gegenüber bestehenden Verfahren	3
2.2	Anforderungen an das Verfahren	3
2.2.1	Eignung für Effizienzkontrollen	3
2.2.2	Eignung für Monitoringaufgaben	4
2.2.3	Spezielle Anforderungen	4
2.3	Verfahrens-Systeme	5
2.3.1	System typisierter Ufer	6
2.3.2	Parametersystem	6
2.4	Grundlagen für die Bewertung von Uferstrukturen	8
2.4.1	Ökologische Funktionen	8
2.4.2	Naturschutzziele für die Emsufer	8
2.4.3	Landschaftsökologisches Leitbild für die Emsufer	9
2.4.4	Bewertungskriterien	10
2.5	Bewertungsmethodik	12
2.5.1	Bewertungsmaßstab und Bewertungsrahmen	12
2.5.2	Bewertungsfunktionen von Parametern	13
2.5.3	Indexgestützte Bewertung	13
2.5.4	Gewichtung der Parameter	14
2.5.5	Plausibilitätskontrolle	14
2.6	Grenzen des Verfahrens und Geltungsbereich	14
3.	UNTERSUCHUNGSGEBIET	15
3.1	Geographische und naturräumliche Einordnung	15
3.2	Geologie und Geomorphologie	16
3.3	Boden	17
3.4	Klima und Witterungsverlauf	17
3.5	Potentielle natürliche Vegetation	19
3.6	Hydrogeographie, Hydrologie und Gewässergüte	19
3.7	Nutzung, Ausbau und Unterhaltung im geschichtlichen Abriß	22
3.8	Bewirtschaftung und Maßnahmen an der Ems / Plangrundlagen	24
4.	UNTERSUCHUNGSMETHODEN	26
4.1	Geländearbeit	26
4.1.1	Festlegung der Untersuchungsabschnitte	26
4.1.1.1	Auswahl	26
4.1.1.2	Abgrenzung und Länge	27
4.1.2	Beschreibung der Untersuchungsabschnitte	27
4.1.2.1	Detail-Erfassung der Querprofile	28
4.1.2.2	Detailaufnahmen der Vegetation	28
4.1.2.3	Vermessung und Bezugsgrößen	30
4.2	Aufstellung von potentiellen Parametern auf Grundlage der Geländeergebnisse	30
4.2.1	Datengrundlage	30
4.2.2	Formulierung der Parameter	30
4.2.3	Spezielle Methoden	31
4.2.3.1	Definition von Böschungszonen	31
4.2.3.2	Stetigkeitsvergleiche auf Grundlage der Detailaufnahmen	32
4.2.3.3	Auswertung nach den Ellenberg´schen Zeigerwerten	32
4.2.3.4	Auswertung nach Hemerobiewerten	33
4.2.3.5	Auswertung nach Lebensformen	33
4.3	Methodenkritik	33
5.	VORSCHLAG FÜR EIN PARAMETERVERFAHREN AM BEISPIEL DER UNTERSUCHUNGSABSCHNITTE	35
5.1	Parametergruppe Morphologie	37
5.1.1	Hauptparameter (HP) Art des Querprofils	37
5.1.1.1	Einzelparameter (EP) Profiltyp	37
5.1.1.2	EP Profilhöhe	39
5.1.1.3	EP Ausbauzustand des gegenüberliegenden Ufers	40
5.1.1.4	EP Schädigungsgrad der Ufersicherung	40
5.1.1.5	EP Schädigung des Uferprofils	41
5.1.1.6	EP Spezielle Profilstrukturen	42
5.1.1.7	EP Böschungswinkel (nicht berücksichtigt)	42
5.1.1.8	EP Uferformtypen (nicht berücksichtigt)	42
5.1.2	HP Verzahnung Wasser-Land	44
5.1.2.1	EP Amphibische Uferbreite	44
5.1.2.2	EP Uferlinie	45
5.1.2.3	EP Verlauf der Böschungsoberkante	46
5.1.2.4	EP Substratdiversität	46
5.1.3	HP/ EP Besondere morphologische Strukturen	48
5.1.4	HP Längsprofil	50
5.1.4.1	EP Linienführung	50
5.1.4.2	EP Breitenvarianz des Gerinnes	50
5.1.4.3	EP besondere ufernahe Sohlstrukturen	51
5.1.4.4	EP Schwimmblattpflanzen / Rückstau 51
5.2	Parametergruppe Uferbewuchs	52
5.2.1	HP Vegetationsstruktur: Gehölze	52
5.2.1.1	EP Gehölzanteil	53
5.2.1.2	EP Strukturreichtum der Gehölzbestände	54
5.2.1.3	EP Bodenständigkeit der Gehölze	55
5.2.1.4	EP Jungwuchs	55
5.2.2	HP Vegetationsstruktur: krautige Vegetation	57
5.2.2.1	EP Typen der krautigen Vegetation	62
5.2.2.2	EP Struktur der Krautigen Vegetation	66
5.2.2.3	EP Pflanzensoziologischer Verband (nicht berücksichtigt)	67
5.2.3	HP Flora / Ökologische Artengruppen (ÖG)	68
5.2.3.1	ÖG Eutrophierungszeiger	68
5.2.3.2	ÖG Neophyten	70
5.2.3.3	ÖG Floristische Besonderheiten	71
5.2.3.4	ÖG Gewässerdynamik	72
5.3	Gewässernahes Umfeld	76
5.3.1	HP Gewässernahes Umfeld	76
5.3.1.1	EP Typisierung der gewässernahen Aueflächen	76
5.3.1.2	EP Uferstreifen / Abstand zur Intensiv-Nutzung	78
5.3.1.3	EP Relief des gewässernahen Umfeldes	80
5.3.1.4	EP Weitere Beeinträchtigungen	80
6.	ANWENDUNG DES VERFAHRENS ALS PLANUNGSINSTRUMENT	81
6.1	Vorbereitungen zur Kartierung	81
6.1.1	Arbeitsmittel und Einarbeitung	81
6.1.2	Festlegung der Untersuchungsabschnitte	82
6.1.4	Eichung des UBV auf die Planvorgaben	83
6.1.5	Zeitpunkt der Geländeuntersuchung	83
6.2	Geländeuntersuchungen	83
6.3	Auswertung und Dokumentation der Geländeergebnisse	84
6.3.1	Verrechnung der Einzelergebnisse	84
6.3.2	Dokumentation der Ergebnisse	85
7.	AUSBLICK	87
8.	ZUSAMMENFASSUNG / ABSTRACT	89
9.	LITERATUR	91

Textprobe:

Kapitel 5.2.2, HP Vegetationsstruktur - Krautige Vegetation:

Die natürliche räumliche Anordnung von Vegetationsstrukturen kann derart durch den Menschen gestört sein, daß bestimmte Vegetationstypen gefördert werden oder fehlen bzw. veränderte Strukturmerkmale vorliegen. Ausgedehnte Flächen krautiger Vegetation finden sich im UG fast ausschließlich an ausgebauten Uferabschnitten. Im Gegensatz zu naturnahen Ufern geht die Vegetation hier nach Beendigung der Unterhaltungsmaßnahmen aus aufgelassenen naturfernen und gehölzfreien Gesellschaften hervor, die gegenwärtig der sekundären progressiven Sukzession unterliegen. Ausnahmen bilden wenige beweidete oder anderweitig genutzte Ufer.

Besteht die Möglichkeit, den Entwicklungszustand einzelner Vegetationsstrukturen zeitlich und räumlich gegenüber anderen abzugrenzen und zugleich Unterschiede in der Naturnähe (bemessen nach Entstehung und Verbreitung der Vegetationsstrukturen) herauszustellen, so übernehmen diese Vegetationsstrukturen Indikatorfunktionen. Abgeleitet aus der natürlichen Vegetationszonierung können vier Haupttypen unterschieden werden: Rohrglanzgrasröhricht, Pioniervegetation, größere vegetationsfreie Bereiche sowie ausdauernde Gras- und Hochstaudenfluren. Mit deren Hilfe soll geprüft werden, ob Vegetationsstrukturen mit Indikatorfunktion für Naturnähe im UG beschreibbar sind. Die im folgenden vorgestellten Vegetationstypen werden beim EP 5.5 „Typen der krautigen Vegetation“ klassifiziert. Dabei wird berücksichtigt, daß keine Überschneidungen mit bewertbaren Aussagen des HP 6 „Flora / Ökologische Artengruppen“ oder des EP 5.6 „Struktur der krautigen Vegetation“ auftreten. Nomenklatur und pflanzliche Zusammensetzung der – hier vorzugsweise als Strukturtypen zu verstehenden – Vegetationstypen richten sich nach POTT.

A Rohrglanzgrasröhricht:

Reinbestände aus Rohrglanz wachsen im UG als mehr oder weniger dichtes Band oberhalb der Steinschüttung an den ausgebauten und mittlerweise nicht mehr bis zum Wasser gemähten Ems-Abschnitten (s. Foto 18 Vorder- und Hintergrund). Selbst unter hoch an den Böschungen stockenden Weidenpflanzungen kann das lichtbedürftige Röhricht ein geschlossenes Band ausbilden. Dieses ist der Steinschüttung hoch aufgesetzt, da sich am Wurzelstock des Röhrichts Sand ansammelt. An Abbrüchen und Einzelgehölzen oder auch durch Uferbeweidung wird dieses Band durchbrochen. In den nicht ausgebauten Abschnitten bildet das Rohrglanzgras nur kleinere Flecken an belichteten Standorten nahe zum Wasser hin aus, die häufig auf etwas erhabenen Vorsprüngen liegen (s. Foto 12).

Das Phalaris-Röhricht ist strömungstolerant und gut an wechselnde Wasserstände angepaßt. Es wächst in der Höhe des MW-Standes und befindet sich damit während der Vegetationsperiode vorzugsweise über Wasser. Dieses charakteristische Fließgewässerröhricht ist besonders üppig an ausgebauten, gehölzfreien Uferabschnitten anzutreffen, da es von der stabilisierenden Wirkung des Verbaus profitiert. In der potentiell natürlichen Vegetation finden sich Fragmente und Initialstadien des Röhrichts zwischen den Sträuchern des Weidenmantels, der selten geschlossene Bestände bildet. Nur in ausgedehnten, den Gehölzen vorgelagerten Flachwasserbereichen sind von Natur aus größere Bestände denkbar. Die Form des Röhrichts kann somit ein wesentliches Strukturmerkmal für die Naturnähe des Gewässerabschnitts darstellen. Das Ergebnis einer Untersuchung zur Art des Auftretens von Rohrglanz zeigt Tab. 5-2:

Die Aufstellung verdeutlicht die Indikatorfunktion des Röhrichts. Wegen der engen Bindung an die Intensität des Ausbaus wird die Durchgängigkeit des Phalaris-Röhrichts als zentrales Kriterium im EP „Typen der krautigen Vegetation“ erfaßt. Das Röhrichtband ist leicht erkennbar, auch wenn die Steinschüttung aufgrund von Übersandung nur noch mit einem Fluchtstab auszumachen ist. Eine Abstufung der Ausprägungen zwischen Röhrichtband und Röhrichtflecken könnte sich überdies zur Überprüfung anbieten, wieweit der Fluß ohne äußere Beeinflussung imstande ist, Böschungen mit Steinschüttung in einen naturnäheren Zustand zurückzuführen.

B Pioniervegetation:

DIERSCHKE definiert Pioniergesellschaften als „Anfangsglieder einer (Sukzessions-) Serie, oft mit wenig regelhafter Artenkombination, starker Schwankung der Artenzahl und kurzer Lebensdauer.“ Bei den wandernden Dauer-Pioniergesellschaften der Ufer liegt aufgrund instabiler Standortbedingungen an verschiedenen Orten immer wieder ein Initialstadium vor. Im UG konnte Pioniervegetation an allen Uferarten festgestellt werden, besonders regelmäßig aber an nicht ausgebauten. Gehölzfreie Ausbauufer mit höchstens gering beschädigten Steinschüttungen und durchgehendem Phalaris-Röhricht weisen - im Gegensatz zu Ufern mit deutlichen Schädigungen an Ufersicherung und/ oder Regelprofil - oft nur kleine, schwer erkennbare Bestände auf.

Fünf Typen der Pioniervegetation können theoretisch im UG unterschieden werden:

Typ 1) Therophytenfluren auf trockenfallenden Sandflächen: Es handelt es sich fast ausschließlich um Mischbestände, u.a. mit Ruderalfluren (z.B. an Anlandungen, Uferbänken oder Abbrüchen). Dies erschwert eine eindeutige Bewertung. Zumeist sind Ackerunkräuter in großer Fülle darunter. Einige von diesen sind als indigene mitteleuropäische Florenelemente an nitrophilen Spülsäumen, an Uferanrissen, Rutschungen und der Umgebung von Tierbauten (z.B. Sonchus arvensis, Stellaria media u.a.) als ursprünglich anzusehen. Infolge von Samenzufuhr aus randlichen Ackernutzungen sowie anthropogener Eutrophierung muß gegenüber dem ursprünglichen Zustand jedoch von einer deutlichen Förderung ausgegangen werden. Von DIERSCHKE werden Ackerunkrautfluren an Ufern als naturfern eingeordnet.

Typ 2) Vorwiegend hemikryptophytische Pionierfluren auf trockenfallenden Sandflächen: Teilweise werden sommerlich trockenfallende übersandete Flächen der Ems von stickstoffzeigenden Hemikryptophyten wie z.B. Artemisia vulgaris und Alliaria petiolata durchwachsen und dominiert. Diese „Durchwachser“ überwinden bis zu 40 cm neuer Sedimente aus den überschütteten Resten früherer Vegetation. Von den sich dort ebenfalls ansiedelnden Therophyten war Sisymbrium officinale ein besonders stetiger Vertreter. Das Vorkommen beschränkt sich weitgehend auf nicht ausgebaute Uferabschnitte.

Typ 3) Kriechpflanzenfluren / Flutrasen: Optisch gut abgrenzbare Vorkommen finden sich auf offenen Sandflächen im amphibischen Bereich der Ems. Sie werden oft als fleckenhafte Einartbestände von Agrostis stolonifera aufgebaut und treten immer in Kombination mit weiterer Pioniervegetation auf (s. Fotos 15,16). Vorkommen mit größerer Flächenausdehnung waren an einer breit ausgespülten Steinschüttung (UA 10), an einer intakten, gemähten Uferböschung (UA 13) sowie an einem beweideten Ufer (UA 36) anzutreffen. Kleinere Bestände wurden ebenso an ausgebauten Ufern mit beschädigter Steinschüttung wie an nicht ausgebauten Ufern mit Abbrüchen und offenem Sand verzeichnet (UA 23/ 25/ 27). Trotz ihrer Standortansprüche (wechselnde Bedingungen von Überstauung und Bodenabtrag, Toleranz von Erosion und Sedimentation) können sie nicht grundsätzlich mit naturnahen Ufern in Verbindung gebracht werden.

Typ 4) Pionierfluren im nassen Spülsaum: In Spülsäumen der Emsufer treten artenreiche, teils hochwüchsige nasse Pionierfluren mit Therophyten (der Bidentetea u.a.) auf, zu denen sich Arten verschiedenster pflanzensoziologischer Einheiten wie verschiedene Röhrichte und seltener Pflanzen der Naßwiesen gesellen. Die Assoziation des Polygono-Bidentetum ist durch Gewässerausbau und -aufstauung gefährdet, da sie zur Entstehung ihrer Standorte eine möglichst ungebändigte Flußdynamik benötigt. Sie kommt an der Ems aber auch in Steinschüttungen vor. Bidentetea-Bestände sind keine Zeiger für Naturnähe, da deren üppiges Gedeihen auf Eutrophierung der Gewässer zurückzuführen ist.

Typ 5) niedrigwüchsige Pionierflur: Auf offenem Sand im amphibischen Bereich konnten im UG niedrigwüchsige deckungsschwache Flecken oder Bänder mit Juncus bufonius und oft auch Gnaphalium uliginosum festgestellt werden. Vielfach wurde Juncus bufonius auch an ausgebauten Ufern dokumentiert, wo sich in der Steinschüttung kleine abbruchartige Stellen gebildet hatten und das Röhricht unterbrochen war. Der Vegetationstyp ist wegen der Bindung an Kleinststandorte zur Indikation ungeeignet.

C Vegetationsfreie Bereiche:

Größere vegetationsfreie Bereiche standen im UG entweder im Zusammenhang mit Gewässerdynamik (große Abbrüche oder Anlandungen) oder mit intensiver Kuhbeweidung bzw. Freizeitnutzung (z.B. Kanuanlegestellen, Grill- und Sonnplätze). Waren die Störungen nicht zu intensiv, konnte immer auch Pioniervegetation dokumentiert werden. Bleiben vegetationsfreie Standorte vom Menschen weitgehend unberührt, bieten sie zahlreichen ufertypischen Tierarten existenzbestimmende Teillebensräume.

D Ausdauernde Gras- und Hochstaudenfluren:

An ausgebauten Uferabschnitten finden sich oberhalb des Rohrglanzgrasröhrichts folgende fünf Vegetationstypen:

Typ1) ruderale Staudenfluren (mit Tanacetum vulgare): Ruderale Uferstaudengesellschaften (s. Foto 19) können kleinräumig durchaus als natürlich angesehen werden, und zwar als frühe Folgegesellschaften an Pionierstandorten. Zudem erfüllen sie Biotop- und Habitatfunktionen mit besonderem Wert für Fließgewässer in einem anthropogen stark beanspruchten Umfeld. Größerflächige Ausbildungen sind typisch für naturferne bzw. stark vom Menschen beeinflußte Gewässerabschnitte, die gehölzfrei und häufig eutrophiert sind. Die Möglichkeiten zur Ablösung solcher Bestände durch Uferweidengebüsche sind stark eingeschränkt. DIERSCHKE und NIEHOFF nehmen eine Bewertung als „naturfern“ vor.

Typ 2) nitrophytische Hochstauden- und Schleiergesellschaften im Überflutungsbereich mit Calystegia sepium und Cuscuta europaea als Lianen: Schleiergesellschaften werden als ursprüngliche Säume in Lichtungen von Ufergebüschen angesehen. In Gewässerauen ist ein Rückgang der Hopfenseiden-Zaunwinden-Schleier durch Gewässerausbau und Uferbefestigung zu verzeichnen. An gehölzfreien Ufern bedecken sie - häufig in Form dichter Dickichte - alte Spülsäume oberhalb des Röhrichts. In langlebigen Staudenphasen treten die Schleiergesellschaften vorwiegend zusammen mit nitrophytischen Pflanzen auf. Häufig besteht eine enge Verzahnung mit Typ 1.