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Schaumburg, J., Schranz, C, Foerster, J., Gutowski

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Schaumburg, J., Schranz, C, Foerster, J., Gutowski Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Auftraggeber: Erarbeitung eines Bundesministerium für Bildung und Forschung (FKZ 0330033) ökologischen Bewertungs- Länderarbeitsgemeinschaft verfahrens für Fließgewässer Wasser (O 11.03) und Seen im Teilbereich Auftragnehmer: Makrophyten und Phyto- Bayerisches Landesamt für benthos zur Umsetzung der Wasserwirtschaft EU-Wasserrahmenrichtlinie Schlussbericht (Januar 2004) Dr. Jochen Schaumburg, Dr. Ursula Schmedtje, Christine Schranz, Barbara Köpf, Dr. Susanne Schneider, Dr. Petra Meilinger, Dr. Doris Stelzer, Dr. Gabriele Hofmann, Dr. Antje Gutowski, Julia Foerster Auftraggeber Bundesministerium für Bildung und Forschung (FKZ 0330033) Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (O 11.03) Auftragnehmer Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Projektleitung Dr. Jochen Schaumburg, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Dr. Ursula Schmedtje, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Koordination Dipl.-Biol. Christine Schranz, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Dipl.-Biol. Barbara Köpf, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Makrophyten Dr. Susanne Schneider, Limnologische Station Iffeldorf Dr. Petra Meilinger, Limnologische Station Iffeldorf (Fließgewässer) Dr. Doris Stelzer, Limnologische Station Iffeldorf (Seen) Diatomeen Dr. Gabriele Hofmann, Glashütten-Schloßborn Dipl.-Biol. Christine Schranz, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Phytobenthos Dr. Antje Gutowski, Bremen Dipl.-Biol. Julia Foerster, Universität Bremen, FB 02, AG Meeresbotanik Layout, Redaktion Dipl.-Biol. Friederike Bleckmann, Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft Fotos Titelblatt Dr. Peter Pfister (1) und Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft (2) Inhaltsverzeichnis 1 Aufgabenstellung 7 2 Voraussetzungen unter denen der FE-Auftrag durchgeführt wurde 11 3 Planung und Ablauf des Auftrages 16 4 Wissenschaftlich-technischer Stand an den angeknüpft wurde 18 5 Zusammenarbeit mit anderen Stellen, Gruppen, Projekten 19 6 Fließgewässer 21 6.1 Probestellen 21 6.2 Makrophyten 31 6.2.1 Methoden 31 6.2.1.1 Entwicklung der Kartierungsmethodik 31 6.2.1.2 Freilandarbeiten Fließgewässer 31 6.2.1.3 Datenaufbereitung Fließgewässer 37 6.2.1.4 Auswertung und Statistik 41 6.2.2 Entwicklung eines Bewertungsverfahrens für Makrophyten in Fließgewässern 43 6.2.2.1 Ermittlung der Referenzstellen 43 6.2.2.2 Typologie für Fließgewässer 45 6.2.2.3 Entwicklung des Bewertungsverfahrens 55 6.3 Diatomeen 85 6.3.1 Struktur des Datensatzes 85 6.3.1.1 Prüfung und Standardisierung von Daten vergangener Untersuchungen 85 6.3.1.2 Datenstruktur 85 6.3.2 Methoden 86 6.3.2.1 Probenahme 86 6.3.2.2 Präparation der Proben 87 6.3.2.3 Mikroskopische Analyse und EDV-Erfassung 87 6.3.2.4 Statistische Auswertung und pflanzensoziologische Verfahren 88 6.3.2.5 Berechnung von Kenngrößen der Gesellschaftsstruktur und von ökologischen Indizes 88 6.3.3 Entwicklung einer biozönotischen Gewässertypologie und eines Bewertungsverfahrens 89 6.3.3.1 Begriffsbestimmung 89 6.3.3.2 Erstellen der Referenzdatensätze 89 6.3.3.3 Entwicklung einer biozönotischen Typologie 89 6.3.3.4 Beschreibung der typspezifischen Fließgewässergesellschaften im sehr guten ökologischen Zustand 96 6.3.3.5 Abgleich der biozönotischen Fließgewässertypologie mit der Typologie von SCHMEDTJE et al. (2001b, erweitert) 116 6.3.3.6 Entwicklung eines Bewertungsverfahrens für Fließgewässer 118 6.4 Phytobenthos ohne Diatomeen 143 6.4.1 Methoden 143 6.4.1.1 Probenahme 143 6.4.1.2 Fixierung und Lagerung der Proben 147 6.4.1.3 Mikroskopische Analyse und Auswertung 147 6.4.1.4 Eingabe der Daten in die Datenbank „PHYLIB“ 150 6.4.1.5 Statistische Methoden der Auswertung 150 6.4.2 Ergebnisse 152 6.4.2.1 Verteilungen der Taxa und Nennungen für die Algenklassen 154 6.4.2.2 Verbreitung der Taxa an den Standorten 155 6.4.2.3 Zur Autökologie der Arten 161 6.4.3 Erarbeitung eines Bewertungsverfahrens 274 6.4.3.1 Abgrenzung relevanter Fließgewässertypen 274 6.4.3.2 Entwicklung eines typbezogenen Bewertungsverfahrens 287 6.5 Gesamtbewertung von Fließgewässern mit Makrophyten & Phytobenthos 313 6.5.1 Verschneidung der Metrics Makrophyten, Diatomeen und Phytobenthos ohne Diatomeen 313 6.5.2 Ermitteln der Ökologischen Zustandsklasse eines Gewässers mit der Biokomponente Makrophyten & Phytobenthos im Sinne der EG- Wasserrahmenrichtlinie 317 6.5.2.1 Alpen 318 6.5.2.2 Alpenvorland 320 6.5.2.3 Mittelgebirge 323 6.5.2.4 Norddeutsches Tiefland 333 6.5.2.5 Verschneiden des Ergebnisses mit zusätzlichen Kriterien 338 6.5.3 Bewertung des ökologischen Zustandes der im Projekt beprobten Gewässerstellen 340 6.6 Handlungsanweisung zur Bewertung von Fließgewässern mit Hilfe der Biokomponente Makrophyten & Phytobenthos im Sinne der WRRL 356 6.6.1 Probenahme und Ermittlung der Makrophyten & Phytobenthos-Biozönose 356 6.6.1.1 Makrophyten 357 6.6.1.2 Diatomeen 365 6.6.1.3 Phytobenthos ohne Diatomeen 368 6.6.2 Bestimmung des Fließgewässertyps 373 6.6.3 Bewertung 376 6.6.3.1 Makrophyten 376 6.6.3.2 Diatomeen 384 6.6.3.3 Phytobenthos ohne Diatomeen 402 6.6.4 Gesamtbewertung von Fließgewässern mit Makrophyten & Phytobenthos 405 6.6.4.1 Verschneidung der Metrics Makrophyten, Diatomeen und Phytobenthos ohne Diatomeen 405 6.6.4.2 Ermitteln der Ökologischen Zustandsklasse 407 6.7 Aufwandsabschätzung 427 7 Seen 429 7.1 Probestellen 429 7.2 Makrophyten 438 7.2.1 Methoden 438 7.2.1.1 Entwicklung der Kartierungsmethodik 438 7.2.1.2 Freilandarbeiten Seen 439 7.2.1.3 Datenaufbereitung 445 7.2.1.4 Auswertung und Statistik 446 7.2.2 Entwicklung eines Bewertungsverfahrens für die Organismengruppe Makrophyten 447 7.2.2.1 Ermittlung der Referenzstellen 447 7.2.2.2 Typologie für Seen 448 7.2.2.3 Entwicklung des Bewertungsverfahrens 459 7.3 Diatomeen 480 7.3.1 Struktur des Datensatzes 480 7.3.1.1 Prüfung und Standardisierung von Daten vergangener Untersuchungen 480 7.3.1.2 Datenstruktur 480 7.3.1.3 Probenahme 481 7.3.1.4 Präparation der Proben 482 7.3.1.5 Mikroskopische Analyse und EDV-Erfassung 482 7.3.1.6 Statistische Auswertung und pflanzensoziologische Verfahren 482 7.3.1.7 Berechnung von Kenngrößen der Gesellschaftsstruktur und von ökologischen Indizes 483 7.3.1.8 Auswertung historischer Proben 483 7.3.2 Entwicklung einer biozönotischen Gewässertypologie und eines Bewertungsverfahrens 484 7.3.2.1 Begriffsbestimmung 484 7.3.2.2 Erstellen der Referenzdatensätze 484 7.3.2.3 Entwicklung einer biozönotischen Typologie für Seen 484 7.3.2.4 Beschreibung der typspezifischen Seengesellschaften im sehr guten ökologischen Zustand 488 7.3.2.5 Abgleich der biozönotischen Seentypologie mit der Typologie nach MATHES et al. (2002) 493 7.3.2.6 Entwicklung eines Bewertungsverfahrens für Seen 493 7.4 Gesamtbewertung von Seen mit Makrophyten & Phytobenthos 515 7.4.1 Verschneidung der Metrics Makrophyten und Diatomeen 515 7.4.2 Ermitteln der Ökologischen Zustandsklasse eines Gewässers mit der Biokomponente Makrophyten & Phytobenthos im Sinne der EG- Wasserrahmenrichtlinie 517 7.4.2.1 Alpen und Alpenvorland 518 7.4.2.2 Mittelgebirge 519 7.4.2.3 Norddeutsches Tiefland 521 7.4.2.4 Verschneiden des Ergebnisses mit zusätzlichen Kriterien 524 7.4.3 Berechnung des ökologischen Zustandes der im Projekt beprobten Gewässerstellen 525 7.5 Handlungsanweisung zur Bewertung von Seen mit Hilfe der Biokomponente Makrophyten & Phytobenthos im Sinne der WRRL 534 7.5.1 Probenahme und Ermittlung der Makrophyten & Phytobenthos-Biozönose 534 7.5.1.1 Makrophyten 534 7.5.1.2 Diatomeen 543 7.5.2 Bestimmung des Gewässertyps 545 7.5.3 Bewertung 546 7.5.3.1 Makrophyten 546 7.5.3.2 Diatomeen 550 7.5.4 Gesamtbewertung von Seen mit Makrophyten & Phytobenthos 564 7.5.4.1 Verschneidung der Metrics Makrophyten und Diatomeen 564 7.5.4.2 Ermitteln der Ökologischen Zustandsklasse 564 7.6 Aufwandsabschätzung 571 8 Möglichkeiten und Grenzen der Methode 573 8.1 Makrophyten 573 8.1.1 Fließgewässer 574 8.1.2 Seen 575 8.2 Diatomeen 576 8.3 Phytobenthos ohne Diatomeen 576 9 Ausblick 578 9.1 Makrophyten 578 9.2 Diatomeen 578 9.3 Phytobenthos ohne Diatomeen 579 10 Voraussichtlicher Nutzen/Verwendbarkeit 580 11 Fortschritt auf dem Gebiet bei anderen Stellen 581 12 Erfolgte oder geplante Veröffentlichungen des FE-Ergebnisses 582 12.1 Poster 582 12.2 Vorträge 582 12.3 Bisherige Veröffentlichungen 583 12.4 Geplante Veröffentlichungen 584 13 Wissenschaftlich-technische Ergebnisse, erreichte Nebenergebnisse, wesentliche Erfahrungen 586 13.1 Erfindungen/Schutzrechtsanmeldungen und erteilte Schutzrechte 586 13.2 Erfolgsaussichten nach Auftragsende 586 13.3 Arbeiten die zu keiner Lösung geführt haben 586 13.4 Präsentationsmöglichkeiten für Nutzer 586 13.5 Einhaltung der Kosten- und Zeitplanung 587 14 Quellenverzeichnis 588 Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Gleichungsverzeichnis 1 Aufgabenstellung Die im Dezember 2000 verabschiedete EG-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) (EUROPÄISCHE UNION 2000) schreibt die ökologische Bewertung von Oberflächengewässern nach biologischen Kriterien vor. Dabei werden in Fließgewässern und Seen vier biologische Qualitätskomponenten berücksichtigt: Das Phytoplankton, die Makrophyten und das Phytobenthos, das Makrozoobenthos und die Fische. Nach Anhang V der WRRL (Stand 23. Oktober 2000) soll der „ökologische Zustand“ der Gewässer anhand der „Artenzusammensetzung und Abundanz“ der jeweils zur Bewertung herangezogenen Organismengruppe ermittelt werden. Das dazu verwendete Verfahren muss „typbezogen“ und „leitbildorientiert“ sein. Hierfür müssen zunächst bundesweit die Oberflächengewässer zu Gruppen („Typen“) zusammengefasst werden. Diese Typisierung kann z. B. auf Grund der hydromorpho- logischen Eigenschaften der Gewässer
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