Gewässerrenaturierung verbessert Funktionen nicht automatisch
Der Mensch hat viele Flüsse und Bäche in Europa durch Querbauwerke, befestigte Ufer und Sohlen sowie durch Begradigungen und Kanalisierungen des Gewässerverlaufs stark verändert. Das spiegelt sich auch im ökologischen Zustand wider: Laut Umweltbundesamt erreichen in Deutschland weniger als 10 Prozent der Flüsse und Bäche einen mindestens guten ökologischen Zustand.
Renaturierung stärkt die biologische Vielfalt
Gewässerausbau und Stoffeinträge lassen die Artenvielfalt schwinden und schwächen die Selbstreinigungskraft sowie die Widerstandsfähigkeit der Gewässer. Renaturierungsmaßnahmen sollen diesen Beeinträchtigungen entgegenwirken und den ökologischen Zustand der Gewässer verbessern. Typische Maßnahmen sind etwa die Neugestaltung von Gewässerverläufen, die Beseitigung von Querbauwerken, die Wiederanbindung von Auen, die Bepflanzung von Flussufern oder das Einbringen von Holzstämmen ins Gewässer. Solche Maßnahmen können sich positiv auf die Vielfalt und Zusammensetzung von Tier- und Pflanzenarten auswirken.
Studie untersucht Funktionen von 281 Fließgewässern
Ein vom UFZ koordiniertes internationales Forschungsteam aus 13 Einrichtungen wertete 66 wissenschaftliche Studien mit Daten von 281 Fließgewässern und Gewässerabschnitten in Europa, Nordamerika, Asien und Ozeanien aus. Untersucht wurde, wie Ökosystemfunktionen auf Renaturierungen reagieren und ob sie sich gemeinsam mit der Biodiversität erholen.
Von zunächst 27 erfassten funktionellen Kenngrößen lagen für neun ausreichend vergleichbare Daten für eine Metaanalyse vor. Dazu gehörten unter anderem Bruttoprimärproduktion, Nährstoffaufnahme, Denitrifikation und die Zersetzung organischen Materials. Diese Prozesse geben Aufschluss darüber, wie ein Gewässerökosystem funktioniert und wie es auf Belastungen oder Renaturierungen reagiert. Bei der Bruttoprimärproduktion bauen Algen und Wasserpflanzen mithilfe von Sonnenlicht und Nährstoffen Biomasse auf. Bei der Denitrifikation wandeln Mikroorganismen Nitrat in gasförmige Stickstoffverbindungen um, wobei auch das starke Treibhausgas Lachgas entstehen kann.
„Hydromorphologische Renaturierung kann biologische Strukturen verbessern, aber die Ökosystemfunktionen erholen sich nicht automatisch mit. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich aus einer verbesserten Gewässerstruktur oder biologischen Erholung nicht zwangsläufig auf eine Erholung der Ökosystemfunktionen schließen lässt“, sagt Ulrike Haase, Erstautorin und Doktorandin der TU Dresden.
Ökosystemfunktionen reagieren unterschiedlich
Die Forschenden fanden zudem heraus, dass Ökosystemfunktionen sehr unterschiedlich auf die Renaturierungsmaßnahmen reagieren. Von den neun untersuchten Funktionen war nur die Denitrifikation in renaturierten Gewässerabschnitten signifikant geringer als in degradierten.
„Das bedeutet allerdings nicht automatisch, dass sich die Funktion verschlechtert hat: Niedrigere Denitrifikationsraten können beispielsweise auch darauf hinweisen, dass weniger überschüssiger Stickstoff im Gewässer vorhanden ist“, sagt UFZ-Fließgewässerökologe Dr. Mario Brauns, Koordinator der Studie und Co-Autor. Für die übrigen Funktionen ließen sich keine eindeutigen Unterschiede gegenüber den degradierten Gewässern nachweisen. „Das zeigt, dass die bislang üblichen Renaturierungsmaßnahmen allein meist nicht ausreichen, um eine messbare Erholung aller Ökosystemfunktionen sicherzustellen“, sagt er.
Im Unterschied dazu zeigten die biologischen Strukturmerkmale, etwa Artenvielfalt sowie Häufigkeit und Biomasse der vorkommenden Arten, nach der Renaturierung im Durchschnitt positive Veränderungen.
„Ob sich eine Ökosystemfunktion tatsächlich erholt, lässt sich jedoch nur beurteilen, wenn wir wissen, wie sie unter geeigneten Referenzbedingungen ausgeprägt ist“, bilanziert er.
Erfolgskontrolle braucht funktionelle Indikatoren
Ökosystemfunktionen spielen in der Bewertung von Renaturierungsmaßnahmen bislang kaum eine Rolle, obwohl die EU-Biodiversitätsstrategie 2030 ausdrücklich die Wiederherstellung der natürlichen Funktionen von Flüssen fordert. Auch die Globale Vereinbarung zum Schutz der Natur, das Kunming-Montreal Global Biodiversity Framework, nennt die Wiederherstellung von Ökosystemfunktionen als Ziel.
„Ökosystemfunktionen wie die Bruttoprimärproduktion oder die Nährstoffaufnahme lassen sich oft nur vergleichsweise aufwendig quantifizieren“, sagt der UFZ-Forscher.
Für ihre Bewertung fehlen bislang international vergleichbare Standards und geeignete Referenzwerte, wie sie für die Biodiversität bereits etabliert sind. Solche Standards werden notwendig, weil die EU-WVO die Wiederherstellung von Ökosystemfunktionen als Ziel von Renaturierungsmaßnahmen für Fließgewässer vorgibt. Dafür müssen diese Funktionen direkt gemessen und anhand geeigneter Referenzbedingungen bewertet werden.
„Der wesentliche Handlungsbedarf besteht vor allem darin, funktionelle Indikatoren für die Praxis weiterzuentwickeln und zu standardisieren. Wir müssen Monitoring und Erfolgskontrolle künftig um diese Indikatoren ergänzen“, sagt Mario Brauns.
Die wissenschaftlichen Messgrößen sind bereits etabliert. Nun müssen sie mit geeigneten Referenzbedingungen verknüpft und in bestehende Monitoring- und Berichtssysteme integriert werden.
Originalpublikation:
Ulrike Haase, Daniel C. Allen, Christine Anlanger, Iola G. Boëchat, Clara Mendoza-Lera, Wyatt F. Cross, Pia Ebeling, Davi G. Fernandes Cunha, Patrick Fink, Nicolas Finkler, Björn Gücker, Andreas Lorke, Julia Pasqualini, Christopher J. Patrick, Marc Peipoch, Oskar Schröder, Ryan Sponseller, Daniel von Schiller, Markus Weitere, Mario Brauns: Hydromorphological restoration of streams does not ensure the recovery of ecosystem functioning, Global Change Biology, https://doi.org/10.1111/gcb.71126
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dr. Mario Brauns
UFZ-Department Fließgewässerökologie
mario.brauns@ufz.de
Quelle: Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
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