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Thema: Gewässerökologie > Flüsse > Zukünftige Veränderungen

Flüsse
Zukünftige Veränderungen


Die Schwarzach bei Kinding. Im Hintergrund ist eine Brücke zu sehen. Die Flussufer sind beidseitig mit Bäumen bestanden, die sich in der glatten Wasseroberfläche spiegeln. Die Bildmitte und der Vordergrund werden vom Fluss eingenommen. Dabei tritt rechts unten ein steiniger Uferbereich hervor.

Abb.: Die Schwarzach bei Kinding als Beispiel für einen naturnahen Mittelgebirgsfluss
© Michaela Schmid.
Neben einer weiteren Aufwärmung wird für die Mittelläufe unserer Fließgewässer vor allem eine Zunahme von Algen und Wasserpflanzen (Eutrophierung) prognostiziert. Häufigere und intensivere Starkregenereignisse ( Klima > Starkregen > Zukünftige Veränderungen ) führen zu stärkeren Bodenabschwemmungen aus landwirtschaftlichen Nutzflächen, womit auch vermehrt Nährstoffeinträge in die Gewässer gelangen. Dieser Effekt kann sich durch eine Änderung der Landnutzung zum Beispiel durch den verstärkten Anbau von Energiepflanzen mit geringer Bodenabdeckung noch verstärken.

Ferner zeigen Abflussprojektionen regional die Tendenz zu einer Verringerung der sommerlichen Abflüsse und zu verschärften Niedrigwassersituationen ( Hydrologie > Niedrigwasser ). Dies kann zu einer Aufkonzentrierung von Nähr- und Schadstoffen führen, die zum Beispiel über Kläranlagenabflüsse in die Gewässer gelangen.

In diesem Diagramm werden die wichtigsten Wirkbeziehungen für Mittelläufe veranschaulicht. Das Diagramm ist in drei Hautspalten unterteilt. Diese werden je nach Oberbegriff in der zweiten Ebene nochmals in mehrere Spalten aufgeteilt. In den Spalten sind jeweils die einzelnen Faktoren aufgezählt und entsprechend ihrer Relevanz gekennzeichnet. Der erste Oberbegriff ist der Klimawandel. Er wird in direkte und indirekte Einflüsse eingeteilt. Bei den direkten Einflüssen wird Niederschlag als relevant und Lufttemperatur sowie Strahlung als weniger relevant aufgeführt. Die indirekten Einflüsse, Grundwasser und Mineralisierung/Verwitterung, werden als weniger relevant eingestuft und bei Landnutzung und Auen sind die genauen Auswirkungen noch unsicher. Zusätzlich werden hier noch gesondert den Klimawandel imitierende Faktoren aufgezählt. Als relevant gelten dabei Restwasser, Wärmeeinleitungen und Gletscherwasserabfluss. Der zweite Oberbegriff sind abiotische Veränderungen, die in Hydrologie, Morphologie und Physikochemie aufgeteilt werden. Weniger relevant sind in der Hydrologie Niedrigwasserabfluss, Niedrigwasserzeitpunkt und mittlerer Abfluss. Über die restlichen Faktoren ist noch wenig bekannt, sie werden aber als relevant erachtet und umfassen Abflussregime, Hochwasserabfluss, Hochwasserzeitpunkt, Austrocknung, Verdunstung und Schneeschmelze/Schneedecke. Bei der Morphologie sind Interstitial und Feinsedimenteintrag relevant, demgegenüber werden Mesohabitate Aue, Mesohabitate Fließgewässer und Geschiebetransport als weniger relevant betrachtet. Zu wenig bekannt ist noch der Einfluss von Beschattung, Randstreifen und Mikrohabitate der Fließgewässer. Die Physikochemie weist drei relevante Faktoren, Wassertemperatur, Sauerstoff und Nährstoffe auf. Delta, Temperatur, pH-Wert, Chlorid, Leitfähigkeit, Versauerung, Saprobie und toxische Substanzen werden als wenig relevant eingestuft. Der letzte Oberbegriff sind die biologischen Veränderungen. Hier gibt es nur die Gruppe der Organismen. In dieser sind die Faktoren Phytobenthos/Makrophyten, Makrozoobenthos und Fische relevant. Die Faktoren Phytoplankton, Neobiota, andere Organismen, Bewertungsverfahren/Metrics und Indikatoren werden als weniger relevant angesehen.

Abb.: Diese komplexen Wirkungsketten (siehe Literaturstudie) können im Zuge des Klimawandels durch sich selbst verstärkende Rückkopplungen zu kritischen gewässerökologischen Situationen führen (s. u.).
Eine Verstärkung des Wachstums von Algen und Wasserpflanzen (Eutrophierung) hat Auswirkungen auf den Sauerstoffhaushalt und den pH-Wert und der damit zusammenhängenden Prozesse. Tagesperiodische pH-Schwankungen mit Werten über 9 erhöhen bei gleichzeitiger Anwesenheit von Ammonium (Abwasser, diffuse Einträge aus landwirtschaftlichen Flächen) die Gefahr einer Ammoniaktoxizität bei Fischen exponentiell.

Länger andauernde Hitzeperioden und Trockenheit im Sommer können akute Folgen für das Sauerstoffdargebot und damit für die Gewässerorganismen haben. Ihrem gesteigerten O2-Bedürfnis steht ein vermindertes O2-Angebot aufgrund geringerer O2-Löslichkeit und verstärkter Zehrungsprozesse entgegen. Hält diese Faktorenkombination länger an, geraten die Tiere in Dauerstress und ihre Anfälligkeit für Krankheiten nimmt stark zu (z. B. die Aalrotseuche, eine bakterielle Infektion).

Bei zunehmend milderen Wintern können entwicklungsphysiologisch wichtige „Kältereize“ ausfallen. Dies kann bei Forellen zum Beispiel zu einer Störung der Fortpflanzung führen. Auch die „Winterruhe“ einiger karpfenartiger Fischarten kann gestört werden mit nachteiligen Folgen für deren Fitness. Eine niedrige Wassertemperatur im Winter wird für die Nebenflüsse von Bundeswasserstraßen auch als Barriere gegen die Einwanderung dort verbreitet vorkommender, wärmeliebender Neobiota (gebietsfremde Arten) gesehen.

KLIWA-Publikationen

KLIWA-Heft 14 (2009): Auswirkung des Klimawandels auf Niedrigwasserverhältnisse in Baden-Württemberg, Bayern und Rheinland-Pfalz (PDF)

KLIWA - Einfluss des Klimawandels auf die Fließgewässerqualität – Literaturauswertungen und erste Vulnerabilitätseinschätzung (2010) (PDF)

Literaturauswertung: Übersicht zu Ursachen und Effekten des Klimawandels (2010) (PDF)