Ökologische Untersuchung des Sinninger See´s

Zwischenbericht


Gisela Fritz
und
Martin Pfannkuchen

Gefördert vom
Bundesamt für Naturschutz (BfN)
mit Mitteln des
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)

in Zusammenarbeit mit dem
Württembergischen Landesverband für Tauchsport e. V. (WLT)
und
Verband Deutscher Sporttaucher e. V. (VDST)




Einführung

Im Rahmen der Erstellung eines Internetgestützten Kommunikationssystems für die effektive Umsetzung nachhaltiger ökologischer Nutzungskonzepte für Oberflächengewässer (IKU Seen) durch den Verband Deutscher Sporttaucher e. V. (VDST) und dem Bundesamt für Naturschutz (BfN) werden auch biologische, chemische und physikalische Daten dieser Seen zusammengestellt. Diese Daten sollen helfen, den ökologischen Zustand der Seen zu bestimmen und anhand dieser Daten ökologische Veränderungen feststellen zu können. Die Erfassung von Veränderungen in limnischen Systemen soll es dann auch ermöglichen Ursachen zu finden sowie schnell und effektiv Lenkungsmaßnahmen zu ergreifen.

Die zu erfassenden Informationen beinhalten die durch die LAWA (2003) empfohlenen Kriterien zur Trophiebewertung von Baggerseen. Diese Bewertung stützt sich vor allem auf die Erfassung von chemischen und physikalischen Informationen wie Nährstoffgehalt (Gesamtphosphor und Stickstoffverbindungen), Sichttiefe und Chlorophyll a-Gehalt.

Eine weitere Möglichkeit den ökologischen Zustand eines Sees zu bestimmen ist die Erstellung eines Makrophytenindex (LfU 2004, Schaumburg et al. 2004a und 2004b, Bayrisches Landesamt für Wasserwirtschaft 2005 ). Pflanzenbestand sowie Veränderungen in der Zusammensetzung der Arten und deren Abundanzen ergeben den Zustand des Nährstoffzustandes, der so genannten Trophie, des Sees an.

All diese Daten zusammen ergeben eine fundierte Übersicht biologischer, chemischer und physikalischer Parameter eines Sees. Sie stehen somit für die Beobachtung eines Oberflächengewässers, wie sie im Rahmen der Umsetzung der FFH-Richtlinien gefordert werden zur Verfügung.




Angewandte Methoden

Wasserproben aus unterschiedlichen Tiefen wurden während der Frühjahrszirkulation im April, während der Sommerstagnation im Mai, Juli und August, und erneut zur Herbstzirkulation im Oktober entnommen. Hierfür wurden Taucher eingesetzt die mit Hilfe von Probenahmegefäßen (DOBB: Doppelflaschen ohne Boden nach Brümmer) Wasserproben aus bestimmten Tiefen entnahmen.


Doppelflasche ohne Boden (DOBB)


Taucher bei Wasserprobenentnahme




Die Wasserproben wurden mit Hilfe von photometrischen Küvettentests der Firmen Hach-Lange und WTW analysiert.

Folgende Parameter wurden gemessen:

  • Ammonium, Nitrat und Nitrit
  • Eisen II, III und gesamt
  • Gesamtphosphat
  • Sulfat (nur April)
  • Härte (nur April)
  • Sulfat (nur April)

  • Wasserproben wurden bei 4°C aufbewahrt bis sie spätestens zwei Tage nach der Probennahme analysiert wurden. Teile der Proben wurden eingefroren um später auf Phosphat analysiert zu werden.


    Zusätzlich wurden mit einer Multifunktionssonde (WTW Multi350i) Sauerstoff, Temperatur, Leitfähigkeit und pH in verschiedenen Tiefen gemessen und so ein Tiefenprofil erstellt. Messungen wurden jeden Meter von der Wasseroberfläche bis zum Seegrund durchgeführt.


    Abb.: Schnorchler mit Multifunktionssonde zur Messung von Sauerstoff, Temperatur, Leitfähigkeit und pH in verschiedenen Tiefen.




    Nährstoffe, wie z. B. Nitrat und Ammonium, werden in der Regel direkt von Planktonorganismen aufgenommen und für deren Wachstum eingesetzt. Starker Nährstoffeintrag führt daher zu einem starken Anstieg der Algenbiomasse. Daher dient die Messung der Sichttiefe, als Maß für die Trübung des Wassers durch Einzeller, und damit für das Nährstoffangebot
    (u. a. Preisendorfer, 1986). Trübung lässt sich am einfachsten durch ein halbquantitatives Verfahren mittels einer Secchi-Scheibe ermitteln (DIN 1999).



               Abb.: Secchi- Scheibe mit Meterband
                          zum Messen der Sichttiefe.


    Sichttiefen nach Secchi geben eine Annäherung an den Trophiegrad (LAWA 2003). Hierfür werden die im Sommer gemessenen Sichttiefen gemittelt. Viele wichtige Nährstoffprozesse laufen an der Grenze zwischen lichtdurchfluteten und lichtarmen Schichten ab. Hier ist die Photosynthese gleich der Respiration und es liegt keine Nettophotosynthese mehr vor. Diese so genannte Kompensationstiefe entspricht ungefähr der 1%-Lichttiefe, also der Tiefe an der noch 1% des eindringenden Lichtes vorhanden ist.






    Um den Makrophytenindex zu bestimmen werden Pflanzen in Uferabschnitten die sich durch Morphologie, Exposition, Substratart, Uferbeschaffenheit etc. unterscheiden, kariert. Um erste Informationen über die Makrophyten des Sinninger Badesees zu erhalten, wurde im August entlang fünf Transektleinen eine Pflanzenkartierung vorgenommen.

    Die Transektleinen wurden im rechten Winkel zum Ufer an Stellen unterschiedlicher Nutzung und unterschiedlichem Uferbewuchs ausgelegt (siehe Abbildung).

    Für die Kartierung werden die Pflanzenmenge aller submersen Pflanzen und Algen, so genannter Makrophyten, nach der fünfstufigen Skala nach Kohler (1978) bestimmt. Die Pflanzenmenge ist eine Kombination aus Häufigkeit und Deckungsgrad (Tüxen and Preising, 1942). Innerhalb der Abschnittskartierung werden zusätzlich die Kartierungen noch in vier Tiefenstufen eingeteilt (0-1m, 1-2m, 2-4m und 4m bis zur unteren Vegetationsgrenze) (Melzer und Schneider 2001).
    Makrophyten werden anhand ihrer Stickstoffverbrauchs (Melzer, 1976) bzw. Armleuchteralgen (Forsberg, 1965) anhand ihrer Phosphatbelastbarkeit bestimmten Indikatorengruppen zu geteilt. Die Menge der Pflanzen sowie die Einordnung in Indikatorengruppen werden mit einander verrechnet und man erhält einen Index, ein Äquivalent zum Nährstoff-Belastungsgrad der sogenannten Trophie des Sees.


    Abb.: Lage der Transektleinen für die Makrophytenkartierung (Karte
    Landesvermessungsamt Baden-Württemberg 2003).

    Alle Pflanzen wurden entlang dieser Transektleinen in unterschiedlichen Tiefenzonen notiert. Makrophyten die nicht vor Ort bestimmt werden konnten, wurden gesammelt und zu einem späteren Zeitpunkt bestimmt. Diese Belegsammlung ist in der Abteilung Zoologie des Biologischen Instituts der Universität Stuttgart hinterlegt.

    Eine vollständige Kartierung gemäß der Richtlinien der LfU (2004) wird im Juli 2006 durchgeführt. Daraus wird dann ein Makrophytenindex (MI) berechnet.

    Abb.: Mitarbeiter beim Auslegen der Leinen (oben).
    Taucher bereit zur Kartierung (unten)
    Abb.: Taucher beim Notieren der gefundenen Pflanzen




    Ergebnisse

    Alle Messwerte für chemische Parameter sind im Anhang aufgeführt. Auffallend sind die relativ hohen Nitrat- und Nitritwerte, deren Bedeutung aber erst nach der Erhebung aller Daten im Jahresverlauf abschließend geklärt werden kann.
    Das Sommermittel der Sichttiefe betrug 4,42 m (Tabelle).

    Tabelle: Sichttiefen gemessen mit der Secchi-Scheibe

      Sichttiefe Sommerdurschschnitt
    April 5,60m 4,42m
    Mai 5,50m
    Juni 3,75m
    Juli 4,00m
    August 4,30m


    Im Bezug auf die Sichttiefe ist hiermit ein Trophiegrad von oligo-mesotroph fest zustellen (nach LAWA 2003).

    Folgende Abbildung (Diagramme) zeigt die Verteilung von Sauerstoff, pH, Leitfähigkeit und Temperatur in den Monaten April, Mai, Juli, August und Oktober 2005. Im Juli hat sich bereits eine stabile Temperaturschichtung ausgebildet, die den oberen Wasserkörper (Epilimnion) mit einer Mächtigkeit von ca. 5 m vom unteren, deutlich kälteren Wasserkörper (Hypolimnion) trennt. Die Sauerstoffsättigung war auch in Schichten tiefer 10m selten unter 40%, außer im Juli und Oktober. Die Julimessungen sind vor allem im Hinblick auf die Leitfähigkeit merkwürdig und ein Messfehler durch Sondendefekt ist nicht auszuschließen.





    Im folgendem Diagramm sind die verschiedenen Lichteindringtiefen dargestellt.
    Im April und Mai gelangte 100% des einfallenden Lichtes bis zum Seegrund.
    Im Juli, August und Oktober waren es 20% des Lichtes.





    Bei der Makrophytenkartierung wurden 13 verschiedene Pflanzenarten und Algengattungen gefunden und bestimmt (Tabelle).

    Pflanzenart Wissenschaftlicher Name
    Filzige Armleuchteralge Chara tomentosa
    Gemeines Brunnenmoos Fontinalis antipyretica
    Schirmförmige Glanzleuchteralge Nitella tenuissima
    Sternleuchteralge Nitellopsis obtusa
    Brunnenkresse Nasturtium officinale
    Schwingalgen Oscillatoria sp.
    Schwimmendes Laichkraut Potamogeton natans
    Knotiges Laichkraut Potamogeton nodosus
    Spreizender Hahnenfuß Ranunculus circinatus
    Flutender Hahnenfuß Ranunculus fluitans
    Haarblättrige Hahnenfuß Ranunculus trichophyllus
    Gemeine Teichsimse Schoenoplectus lacustris
    Gauchheil-Ehrenpreis Veronica anagallis-aquatica





    Hervorzuheben sind hier die flächendeckende Ausbreitung der Armleuchteralgen in Tiefen größer als 6 m und das häufige Vorkommen des Gauchheil-Ehrenpreis (Abbildung).

    Nicht alle Pflanzen, die im See vorhanden sind, wurden bis jetzt offiziell im Bezug auf ihre Stickstofftoleranz getestet und eingeordnet. Vor allem der Ehrenpreis tritt Bestandsbildend auf, ist jedoch noch nicht für den Makrophytenindex gelistet. Daher konnte der berechnete Wert für den MI nur unter Vorbehalt angegeben werden.









    Diskussion

    Als Grenzwerte werden 0,03mg/l Nitrit für Karpfenartige Fische (Cyprinidae) angegeben (u. a. Baur 1997). Die von uns ermittelten Nitritwerte liegen größtenteils deutlich darüber. Trotzdem konnten wir Cypriniden (Karpfenartige) beobachten, die also trotz der hohen Nitritwerte überleben. Nitrit ist ein Zwischenprodukt vieler Stoffwechselvorgänge kann sich aber nur bei Störungen anreichern (Bick 1999). Ist genügend Sauerstoff vorhanden wird Nitrit z. B. als Zwischenprodukt der Nitrifikation von Nitratbakterien in Nitrat und Wasser umgewandelt. Daher ist anzunehmen dass die gemessenen Werte nur temporäre Erscheinungen waren, da der Sinninger Badesee auch meist hohe Sauerstoffwerte hatte.

    Die Messung der Schichtung zeigt u. a. dass der Sinninger Badesee zu den dimiktischen Seen gehört, die über den Sommer eine deutliche Temperaturschichtung aufweisen, und im Frühjahr und Herbst windinduzierte Umwälzungen des Wasserkörpers zeigen.

    Stoffe, wie zum Beispiel Stickstoff und Phosphatverbindungen, werden durch die Frühjahrs- und Herbstzirkulationen verteilt. Im Sommer jedoch werden Stoffe, die durch den Abbau von chemischem Material entstehen, durch die thermische Schichtung in den unteren Zonen gehalten. Es kommt nicht nur zu einer Konzentrierung von Abbauprodukten sondern auch zu einer Abnahme von Sauerstoff. Im Sinninger Badesee konnten an Hand der Leitfähigkeitsmessung, außer im Oktober wegen der Mixis, keine übermäßigen Ansammlungen von Nährstoffen im Tiefenwasser festgestellt werden. Außerdem zeigen die Messungen eine gute Sauerstoffversorgung von bis zu 87% Sauerstoffsättigung der gesamten Wassersäule für fast den gesamten Untersuchungszeitraum. Der Sinninger Badesee ist an den meisten Stellen nicht tiefer als 12 m, daher wird ein Großteil des Sees das ganze Jahr über vollständig von Licht durchflutet. Die 1%-Lichttiefe, die Grenze zwischen den trophlytischen und trophogenen Zonen, liegt tiefer als der tiefste Punkt des Sees. Photosynthese und Sauerstoffproduktion kann also fast überall stattfinden. Dies wird durch die Beobachtung von Armleuchteralgenwiesen fast überall in Tiefen größer als 6 m bestätigt, mit Ausnahmen geringer Flächen und Senken innerhalb der Wiesen. Auch die hohen Sauerstoffwerte in Tiefen bis zu 10m bestätigen diese Feststellung.

    Obwohl kein Makrophytenindex nach den vorgegebenen Richtlinien (LfU 2004) berechnet werden konnte, deuten die Pflanzen, deren Stickstofftoleranz bereits bestimmt wurde, wie zum Beispiel Nitellopsis obtusa und Potamogeton natans, auf einen mesotrophen also einen mäßig durch Nährstoffe belasteten Zustand des Sees hin. Ältere Studien und Beobachtungen ordnen den Gauchheil-Ehrenpreis ebenfalls zu den oligo- bis mesotrophente Pflanzen (Casper and Krausch, 1981; Humberg, 1989, Klein et al. 1995), was diese Beobachtung bestätigen würde.





    Zusammenfassung

    Wir stellen fest, dass der Badesee Sinningen einem dimiktischen See entspricht, der zweimal im Jahr, im Frühjahr und Herbst, zirkuliert. Die Sauerstoffversorgung ist im Frühjahr aber auch während der Sommerstagnation in der gesamten Wassersäule gut. Auch die berechnete Lichteindringtiefe bestätigt eine relativ gute Wasserqualität, da die vorhandenen Nährstoffe nicht zu einer übermäßigen Planktonproduktion führen, und Licht in ausrechendem Maße bis zum Grund vordringt. Dies zeigt auch die fast durchgehende Bedeckung des Seegrundes mit sauerstoffproduzierenden Armleuchteralgen.

    Allerdings muss man bedenken, dass die gemessenen Nährstoffwerte auf eine höhere Belastung hinweisen, der See aber vermutlich durch das Eintreten von Illerwasser und der somit entstehenden Durchströmung ein besseres Gesamtbild zeigt. Eingetragene Nährstoffe werden also vermutlich ausgewaschen.

    Der Badesee Sinningen ist ein von Badenden und Tauchern genutzter Freizeitsee. Wir können anhand unserer Beobachtungen feststellen, dass der Pflanzenbewuchs im Badebereich sowie im Bereich des Taucheinstieges sehr gering ausfällt. Außerhalb des Nutzungsbereiches fanden wir aber eine gesunde und starke Vegetation am Ufer und unter Wasser.





    Wir danken dem Tauchclub Illerhecht e. V. und der Gemeinde Sinningen für die freundliche Kooperation bei der Erfassung der Daten. Sowie dem VDST; WLT und BfN für ihre Unterstützung dieser Arbeit.



    Gisela Fritz
     
    Universität Stuttgart
    Biol. Institut
    Abteilung Zoologie
    Pfaffenwaldring 57
     
    70569 Stuttgart
     
    Martin Pfannkuchen
     
    Sachabteilung Umwelt und Wissenschaft
    Württ. Landesverband für Tauchsport e. V.
    Birkenäckerstr.16
     

    73527 Schwäbisch Gmünd
     

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