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Frei schwebende Algen in Fließ- und Standgewässern – Wie

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Frei schwebende Algen in Fließund Standgewässern –
Wie eutrophiert sind unsere Gewässer?
Markus Paul
Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft,
Fachbereich Gewässerökologie
Markus.Paul@smul.sachsen.de
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Seite 1
(1) Einführung
•
Phytoplankton: im Wasser schwebende mikrosk. Algen (Vergr. 400x)
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Seite 2
(1) Einführung
• Wo und wann wächst Phytoplankton?
– Wasseraufenthaltszeit > ca. 3 Tage
(alle Standgewässer; Flüsse mit EZG > 1000 km²)
– ausreichend Licht
– Temperaturen > 10 °C Æ Wachstum beschleunigt
(„Vegetationsperiode“ Apr – Okt)
– Nährstoffe (P, N) Æ Eutrophierung erhöht Maximalbiomasse
• bei übermäßigem Phytoplanktonwachstum:
–
–
–
–
–
–
Wasserfärbung, -trübung Æ geringe Sichttiefe
Schwankung von O2-Konz. und pH-Wert (bis > 9)
Sauerstoffzehrung beim Absterben
Verschlammung
veränderte biologische Struktur
Wasser für meiste Nutzungen unbrauchbar
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 3
(1) Einführung
• WRRL: Biokomponente in Seen und Flüssen
– phytoplanktonspezifische Gewässertypen
– bewertet: Chlorophyllkonzentration (Maß für Biomasse)
– bewertet: Artenzusammensetzung
• einheitliche Bewertungsverfahren, deutschlandweit gültig
Flüsse: Mischke et al. (2005 ff.), Seen: Nixdorf et al. (2005 ff.)
– Leitbild: Naturzustand
– Belastungsfaktor Eutrophierung erfasst
– Grad der Abweichung vom Leitbild Æ Bewertung
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 4
(2) Gewässertypen: Flüsse
•
Mittelgebirgsflüsse > 1000 km² EZG:
Fr., Zw. Mulde, Zschopau, ob. Neiße
•
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
Tieflandssflüsse > 1000 km² EZG:
Neiße, Spree, Pleiße, W. Elster
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Seite 5
(2) Gewässertypen: Flüsse
•
große Tieflandsflüsse > 5000 km² EZG:
Vereinigte Mulde
•
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
Ströme > 10000 km² EZG:
Elbe
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Seite 6
(2) Gewässertypen: Standgewässer
•
WRRL: in SN nur künstl. Standgewässer / aufgestaute Fließgewässer
Æ ersatzweise ähnlichste natürliche Seentypen verwendet
•
Tieflandsseen:
– tief, geschichtet, kleines EZG:
(Typ 13) meiste Tagebauseen
– tief, geschichtet, mittleres EZG:
(Typ 10) wenige Tagebauseen
– großes EZG:
(Typ 12) einige Talsperren
Mittelgebirgsseen:
– meiste Talsperren
(eigenes Bewertungsverfahren)
•
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 7
(2) Gewässertypen
e
be
El
W
.E
re
Ne
iß
e
Zschopau
iße
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
lde
Mu
Pl e
lst
er
Sp
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Seite 8
(3) Bewertungsverfahren (Flüsse)
• gewässertypspezifisch:
– unterschiedliche Chlorophyll-Grenzen
– verschiedene Indikatorarten, -gruppen
• multimetrisch (mehrere Kriterien berücksichtigt):
– Chlorophyll-Konzentration
– Biomasse-Anteile von 3 Algenklassen u. Indikatorarten
• Messgröße Chlorophyll:
– abhängig von Gesamt-P-Konzentration (bekannte Funktion)
– Bereich zw. Naturzustand (0,02 bis 0,05 mg/l) u. maximaler
wachstumssteigernder P-Konzentration (ca. 0,3 mg/l)
– erreichbare Chlorophyllkonzentrationen für diesen TP-Bereich
Æ 5 Qualitätsklassen für Messgröße Chlorophyll
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 9
(3) Bewertungsverfahren: Messgröße Chlorophyll
Index
5
Elbe, Dommitzsch
V. Mulde, Bad Düben
4
Elbe, Schmilka
3
Zw. Mulde, Sermuth
2
1
10
30 50 100
Mittelw ert Chlorophyll [µg/l]
1
Rhein etc.
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
and. Flüsse
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300
1000
Elbe, Oder
Seite 10
(3) Bewertungsverfahren (Flüsse)
Chlorophyllkonzentration
%-Anteil der Algengruppen
Indikatorarten
Grünalgen Blaualgen pennate Kieselalg.
%-Anteil
Saisonmittelwerte
Umrechnung Messgrößen Æ Index
Mittelwertbildung
Ökol. Zustandsklasse
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 11
(3) Bewertungsverfahren (Standgewässer)
•
Prinzip ähnlich wie bei Flüssen, aber deutlich niedrigere
Chlorophyllgrenzen, andere Indikatorarten und –gruppen!
Index
5
4
3
2
viele
Tagebauseen
1
1
10
Mittelwert Chlorophyll [µg/l]
Typ 13
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
Typ 10
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100
Typ 12
Seite 12
(4) Datenerhebung
•
Apr – Okt 14tägig Probenahme
•
Chlorophyllmessung
•
monatl. Phytoplanktonanalytik
– mikroskopische Bestimmung
– Zählung ca. 400 -1000 Objekte
– Biovolumenberechnung
•
Daten eines Jahres bewertet,
aber mehrere Jahrgänge nötig
für sichere Bewertung
•
Gesamtaufwand je
Untersuchungsjahr u. Stelle:
mind. 3-4 MA-Tage
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Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Seite 13
(5) Algengruppen
•
Pigmentausstattung, Zellwandbau, Begeißelung, Formenvielfalt
zentr. Kieselalge
(= Diatomee)
begeißelte
Grünalge
Grünalge
(= Chlorophycee)
Blaualge
(= Cyanophycee)
zentr. Diatomeen
Euglenophycee
Desmidiacee
keine Alge (Detritus- u. Mineralpartikel, v.a. in Flüssen)
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Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft
Seite 14
(5) Indikatorarten
•
zentrische Kieselalgen (wichtigste Gruppe in Flüssen)
Stephanodiscus neoastraea
Cyclostephanos dubius
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Cyclotella radiosa
Cyclotella meneghiniana
Melosira varians
Aulacoseira granulata
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(5) Indikatorarten
•
pennate Kieselalgen (Aufwertung, wenn hoher %-Anteil)
Nitzschia linearis
Navicula lanceolata
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Asterionella formosa
Diatoma vulgaris
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Fragilaria crotonensis
Nitzschia fruticosa
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(5) Indikatorarten
•
Grünalgen (Abwertung, wenn hoher %-Anteil): unbeweglich
Actinastrum hantzschii
Crucigenia fenestrata
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Pediastrum boryanum
Dictyosphaerium
P. duplex
Coelastrum astroideum Scenedesmus opoliensis
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(5) Indikatorarten
•
Grünalgen (Abwertung, wenn hoher %-Anteil): begeißelt
Eudorina elegans
Chlamydomonas monadina
Pandorina morum
Pteromonas aculeata
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Carteria (4 Geißeln)
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(5) Indikatorarten
•
Blaualgen (Abwertung schon bei rel. niedrigem %-Anteil)
Chroococcus limneticus
Anabaena circinalis
Microcystis viridis, Planktothrix agardhii
Planktothrix rubescens
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Pseudanabaena limnetica
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Woronichinia compacta
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(5) Indikatorarten
•
andere Gruppen: Chrysophyceen, Dinophyceen, Euglenophyceen,
Cryptophyceen, Desmidiaceen
Synura sp.
Ceratium furcoides
Gymnodinium helveticum
Dinobryon divergens
Cryptomonas marssonii
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Trachelomonas sp.
Phacus longicauda
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Staurastrum tetracerum
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(6) Gewässerzustand: typische Mittelwerte 2003 - 2007
Ges-P [mg/l]
Flüsse
Chl-a [µg/l]
Algen %-Anteil
0,08 bis 0,23 20 bis >200, zentr. Kiesel
Grün
meist
50 bis 100 penn. Kiesel
Blau
um 0,01
1 bis 3
Dinoph.
Kiesel
Chrysoph.
Cryptoph.
10 – 50
0 – 40
10 – 30
5 – 20
0,02 bis 0,3
5 bis 80
Blau
Kiesel
Cryptoph.
5 – 80
0 – 25
0 – 50
um 0,01
1 bis 10
Kiesel
Dinoph.
Chrysoph.
0 – 70
0 – 80
0 – 50
Tagebau /
Kiesseen
BrauchwasserTS
60 – 80
10 – 30
meist <10
meist <5, bis 50
TrinkwasserTS
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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(6) Gewässerzustand: Bewertung (Zeitraum 2003-2007)
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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Seite 22
• Fazit: Flüsse meist unbefriedigender Zustand,
Standgewässer außer Brauchwassertalsperren meist gut
• Ausblick: Phytoplankton reagiert langsam auf Maßnahmen
– Nährstoffeintrag großer Einzugsgebiete muss stark zurückgehen
– Klimawandel begünstigt Phytoplankton-Wachstum
(Abflussspende sinkt, Temperatur steigt)
– in Standgewässern: Sediment als Nährstoffspeicher
• weitere Informationen
(Homepage der Verfahrensentwicklerin Ute Mischke):
http://unio.igb-berlin.de/abt2/mitarbeiter/mischke/
• Datenquelle: BfUL, LTV, LfULG; Fotos: © BfUL
2. Umweltforum, 11. Sep. 2008
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