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Makrophyten Als Bioindikatoren Zur Leitbildbezogenen Bewertung Von Fließgewässern

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Makrophyten Als Bioindikatoren Zur Leitbildbezogenen Bewertung Von Fließgewässern Department für Ökologie Fachgebiet für Limnologie Makrophyten als Bioindikatoren zur leitbildbezogenen Bewertung von Fließgewässern. Ein Beitrag zur Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Petra Meilinger Vollständiger Abdruck der von der Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt der Technischen Universität München zur Erlangung des akademischen Grades eines Doktors der Naturwissenschaften genehmigten Dissertation. Vorsitzender: Univ.-Prof. Dr. Jörg Pfadenhauer Prüfer der Dissertation: 1. Univ.-Prof. Dr. Arnulf Melzer 2. Univ.-Prof. Dr. Wilfried Huber Die Dissertation wurde am 27.05.2003 bei der Technischen Universität München eingereicht und durch die Fakultät Wissenschaftszentrum Weihenstephan für Ernährung, Landnutzung und Umwelt am 13.08.2003 angenommen. Wenn wir die Natur auf das reduzieren, was wir verstanden haben, sind wir nicht überlebensfähig. Hans-Peter Dürr INHALT I 1 Einleitung............................................................................................................. 1 2 Die Wasserrahmenrichtlinie................................................................................. 3 3 Makrophyten in Fließgewässern.......................................................................... 5 3.1 Definitionen.......................................................................................................... 5 3.2 Fließgewässer als Habitate für Makrophyten....................................................... 6 3.2.1 Physikalisch-morphologische Faktoren ............................................................... 6 3.2.2 Physikalisch-chemische Faktoren........................................................................ 7 3.2.3 Biologische Faktoren ........................................................................................... 9 3.3 Anpassungen von Makrophyten an ihren Lebensraum........................................ 9 3.4 Funktionen von Makrophyten im Fließgewässer................................................ 10 3.5 Reaktionen von Makrophyten auf anthropogene Degradation........................... 11 3.6 Makrophyten als Bioindikatoren......................................................................... 13 4 Material und Methoden...................................................................................... 14 4.1 Freilandarbeiten................................................................................................. 14 4.2 Datenaufbereitung ............................................................................................. 18 4.3 Auswertung und Statistik ................................................................................... 20 4.4 Ermittlung der Referenzstellen........................................................................... 23 5 Das Untersuchungsgebiet ................................................................................. 25 6 Entwicklung einer Makrophyten-Typologie für Fließgewässer........................... 29 6.1 Grundlagen........................................................................................................ 29 6.2 Die Makrophyten-Typologie............................................................................... 34 6.3 Charakterisierung der Fließgewässer-Typen..................................................... 38 6.3.1 (Mittelgroße) Niederungsfließgewässer des Norddeutschen Tieflands (TN)...... 40 6.3.2 Silikatisch-rhithral geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MRS) ................................................................................................................ 41 6.3.3 Karbonatisch-rhithral geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MRK) ................................................................................................................ 42 6.3.4 Potamal geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MP) inklusive Untertyp MPG (grundwasserbeeinflusst) ............................................ 43 7 Entwicklung des Bewertungsverfahrens............................................................ 44 7.1 Getrennte Betrachtung verschiedener Makrophyten-Lebensformen ................. 44 7.2 Teilaspekt Helophyten ....................................................................................... 45 7.3 Teilaspekt Hydrophyten..................................................................................... 50 7.3.1 Beschreibung des Degradationsverlaufes innerhalb eines Typs ....................... 50 7.3.2 Einteilung der Arten in ökologische Artengruppen............................................. 52 7.3.3 Berechnung des „Referenzindex“ ...................................................................... 54 7.3.4 Voraussetzungen für die Berechnung der Indices ............................................. 54 7.3.5 Zuordnung der Indexwerte zu den ökologischen Zustandsklassen nach WRRL 54 7.4 Typspezifische Besonderheiten im Bewertungsverfahren ................................. 56 INHALT II 7.4.1 Karbonatisch-rhithral geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MRK) ................................................................................................................ 56 7.4.2 Silikatisch-rhithral geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MRS) ................................................................................................................ 60 7.4.3 Potamal geprägte Fließgewässer der Mittelgebirge und (Vor-) Alpen (MP) inclusive Untertyp MPG (grundwasserbeeinflusst)............................................. 68 7.4.4 (Mittelgroße) Niederungsfließgewässer des Norddeutschen Tieflands (TN)...... 74 8 Evaluierung des Bewertungssystems ................................................................ 79 8.1 Erprobung des Bewertungsverfahrens: Ergebnisse und Diskussion.................. 79 8.1.1 Die Altmühl......................................................................................................... 80 8.1.2 Die Amper.......................................................................................................... 82 8.1.3 Das System der Sempt...................................................................................... 84 8.1.4 Referenzindex und Trophie................................................................................ 90 8.1.5 Zusammenfassende Diskussion zur Erprobung des Verfahrens ....................... 93 8.2 Diskussion des Bewertungssystems.................................................................. 95 8.2.1 Makrophyten als Bioindikatoren......................................................................... 95 8.2.2 Die Kartierungsmethodik.................................................................................... 97 8.2.3 Die Typologie..................................................................................................... 99 8.2.4 Das Bewertungsverfahren................................................................................ 103 8.2.5 Maßnahmenvorschläge ................................................................................... 110 8.2.6 Fazit................................................................................................................. 111 9 Zusammenfassung .......................................................................................... 113 10 Abstract............................................................................................................ 116 11 Literatur............................................................................................................ 119 ABBILDUNGEN III Abbildung 1: Untersuchungsgebiet und Lage der Probestellen ................................................... 28 Abbildung 2: Dendrogramm der überprüften Referenzstellen...................................................... 29 Abbildung 3: ausgewählte Standortfaktoren der Fließgewässer-Typen im Vergleich .................. 38 Abbildung 4: mittlere Substratanteile in den Fließgewässer-Typen ............................................. 39 Abbildung 5: Wuchsformenspektren der Fließgewässer-Typen................................................... 39 Abbildung 6: Typ TN: Pfefferfließ westlich Stangenhagen (Probestelle Nr. 25, Brandenburg)..... 40 Abbildung 7: Typ MRS: Schwarzbach Höhe Jagdschlösschen (Probestelle Nr. 33, Bayern) ...... 41 Abbildung 8: Typ MRK: Würm bei Mühltal (Probestelle Nr. 223, Bayern).................................... 42 Abbildung 9: Typ MPG: Innerer Rhein, Niederhausen (Probest. Nr. 881, Baden-Württemberg).. 43 Abbildung 10: Fließgewässer-Typ TN, CCA-Scatterplot (Probestellen)....................................... 46 Abbildung 11: Fließgewässer-Typ TN, CCA-Scatterplot (Arten).................................................. 46 Abbildung 12 (links): Zusammenhang zwischen Helophytentaxazahl und Strömungsdiversität (Typ MRS)........................................................................................................................... 47 Abbildung 13 (rechts): Zusammenhang zwischen Helophytentaxazahl und prozentualem Uferverbau (Typ MRS)........................................................................................................ 47 Abbildung 14 (links): Zusammenhang zwischen Helophytentaxazahl und prozentualem Uferverbau (Typ MP(G); alle Probestellen)......................................................................... 48 Abbildung 15 (rechts): Zusammenhang zwischen Helophytentaxazahl und prozentualem Uferverbau (Typ MP(G), Probestellen ohne
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