Sohlschubspannung und Makroinvertebraten-Besiedlung in kleinen Fließgewässern
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Sohlschubspannung und Makroinvertebraten- Besiedlung in kleinen Fließgewässern Poepperl, R. 1 ; Gretzschel, O. 2 ; Meyer, E. I. 1 & Uhl, M. 2 1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Evolution und Ökologie der Tiere, Abt. für Limnologie, Hüfferstraße 1, D-48149 Münster; 2 Fachhochschule Münster, Fachbereich Bauingenieurwesen, Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Corrensstr. 25, D-48149 Münster In einem Fließgewässer(abschnitt) haben Abflussmenge, Querprofil, Gefälle und Sohlbeschaffenheit großen Einfluss auf die Sohl- schubspannung bzw. Schleppkraft und somit auf das Wechselspiel Ablagerung-Abtrag von Ge- schiebematerial. Bei gleichem Abfluss und breiterer Ge-wässersohle reduziert sich die Sohlschubspannung und feineres Material wird abgelagert. Auch die Lebensgemeinschaft der benthi-schen Makroinvertebraten des Fließgewässers sind diesen Pro-zessen ausgesetzt. Sohlschubspannung und Makroinvertebraten: Die Sohlschubspannung, basierend auf dem hydraulischen Radius, weist in den sandigen Tieflandbächen Werte zwischen 0,6 und 2,6 N/m² auf. Maximale Werte zwischen 10,9 und 14,5 N/m² wurden für die schnellfliessenden und steinigen Bereiche der Kossau sowie für den Schwarzwaldbach Steina ermittelt. Von insgesamt 23 berechneten Indices zur Makroinverte-bratenbesiedlung weisen neun keine Beziehung zur Sohl-schubspannung auf (r² < 0,1), hierunter auch der Anteil sessiler Arten und der Individuenanteil der Kiesbewohner. Die höchsten Übereinstimmungen zeigten sich beim Di-versitätsindex nach Shannon-Wiener, dem Saprobienindex sowie beim Individuenanteil von Hypokrenal- und Epirhithral-Arten (r² = 0,63 bis 0,39). Bei derartiger Betrachtung sind hydrologische Besonder-heiten zu beachten. So wurden erheblich geringere Korrelationen bei Berücksichtigung der zeitweise trocken- fallenden Karstbäche ermittelt. Quellen: Billen, M. 1996. Faunistische und limnologische Untersuchungen an einem Karstbach der Paderborner Hochfläche. Schriftliche Hausarbeit, Univ. Münster, 131 S. Böhmer, J., Rawer-Jost, C. Kappus, B. 1999. Ökologische Fliessgewässerbewertung. Handbuch Angewandte Limnologie, 8. Erg. Lfg. 12/99:3-59. Böttger, K. & Poepperl, R. 1992. Zur Makroinvertebraten-Besiedlung eines norddeutschen Tieflandbaches unter Herausstellung rheotypischer Arten. Limnologica 22: 1-15. Lehmkuhle, H. 1996. Limnologische Charakterisierung des Gellenbaches (Ostmünsterland): Frühjahr-Sommer-Aspekt. Schriftliche Hausarbeit, Univ. Münster, 96 S. Meyer, E.I. 1991. Pattern of invertebrate community structure, abundance and standing crop in a Black Forest stream: Results of a 3-year study. Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 1840-1845. Meyer, E.I. & Poepperl, R. 2003: Secondary production of invertebrates in a Central European mountain stream (Steina, Black Forest, Germany). Arch. 0,6 0,8 1,5 2,3 2,6 3,4 3,7 5,0 10,9 13,5 14,5 42 415 388 1030 1020 1500 106 1080 1600 2360 390 Sand Kies Sand Sand Sand Kies Kies Kies Stein Stein Grobstein 0,10 0,50 0,10 0,10 0,10 0,20 0,50 0,20 0,50 0,45 1,60 Gellenbach (NRW) Sauer (NRW) Ladberger Mühlenbach (NRW) Osterau 3 (Schl.-H.) Osterau 2 (Schl.-H.) Kossau 2 (Schl.-H.) Sauer 4 (NRW) Kossau 4 (Schl.-H.) Kossau 1 (Schl.-H.) Kossau 3 (Schl.-H.) Steina (B.-W.) Sohlschub- spannung [N/m²] Abfluss [l/s] Substrat- typ Gefälle [%] Gewässer Charakteristika der betrachteten Fließgewässer mit modellierter Sohlschubspannung. Ladberger Mühlenbach Steina Ermittlung der Schubspannung: Basierend auf vorhandenem Daten- material zur Beschreibung der Gewässermorphologie wurden 1D-Wasserspiegellagenmodelle mit dem Programmsystem Jabron (Fa. Hydrotec) erstellt. Eingangspara-meter waren: Gefälle, Rauheit des Sohlsubstrates, Querprofil und Abfluss. Zur Charakterisierung der Makro-invertebraten- Gemeinschaft wur-den Indices berechnet, die auch zur ökologischen Fließgewässerbewer-tung herangezogen werden (z.B. Böhmer et al. 1999). 0 1 2 3 4 0 3 6 9 12 15 Hypokrenal-Individuen [%] 0 3 6 9 12 15 0 3 6 9 12 15 Epirhithral-Individuen [%] 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0 3 6 9 12 15 Schubspannung [N/m²] Rheo-Index 0 10 20 30 0 3 6 9 12 15 Arten des Rhithrals [%] 1 1,5 2 2,5 3 3,5 0 3 6 9 12 15 Schubspannung [N/m²] Diversitätsindex (S-W) 0 5 10 15 20 25 0 3 6 9 12 15 Individuen Rhithralarten [%] 40 60 80 100 0 3 6 9 12 15 Artenzahl 1,0 1,5 2,0 2,5 0 3 6 9 12 15 Saprobienindex Schubspannung [N/m²] Schubspannung [N/m²] Schubspannung [N/m²] Schubspannung [N/m²] Schubspannung [N/m²] Schubspannung [N/m²] r²=0,39 (r²=0,04 ) r²=0,39 (r²=0,15 ) r²=0,38 (r²=0,15 ) r²=0,38 (r²=0,05 ) r²=0,63 (r²=0,49 ) r²=0,33 (r²=0,18 ) r²=0,37 (r²=0,36 ) r²=0,53 (r²=0,46 ) Querprofil Querprofil Abhängigkeit verschiedener Indices der Makroinvertebratenbesiedlung zur Sohlschubspannung. In Klammern: Angaben zum Korrelationskoeffizienten unter Berücksichtigung der Gewässerabschnitte des Karstbaches ‘Sauer‘.
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Sohlschubspannung und Makroinvertebraten-Besiedlung in kleinen Fließgewässern Poepperl, R. 1 ; Gretzschel, O. 2 ; Meyer, E. I. 1 & Uhl, M. 2 1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Evolution und Ökologie der Tiere, Abt. für Limnologie, Hüfferstraße 1, D-48149 Münster; - PowerPoint PPT Presentation
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Sohlschubspannung und Makroinvertebraten-Besiedlung in kleinen Fließgewässern
Poepperl, R.1; Gretzschel, O.2; Meyer, E. I.1 & Uhl, M.2
1 Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Institut für Evolution und Ökologie der Tiere, Abt. für Limnologie, Hüfferstraße 1, D-48149 Münster; 2 Fachhochschule Münster, Fachbereich Bauingenieurwesen, Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Corrensstr. 25, D-48149 Münster
In einem Fließgewässer(abschnitt) haben Abflussmenge, Querprofil, Gefälle und Sohlbeschaffenheit großen Einfluss auf die Sohl-schubspannung bzw. Schleppkraft und somit auf das Wechselspiel Ablagerung-Abtrag von Ge- schiebematerial. Bei gleichem Abfluss und breiterer Ge-wässersohle reduziert sich die Sohlschubspannung und feineres Material wird abgelagert. Auch die Lebensgemeinschaft der benthi-schen Makroinvertebraten des Fließgewässers sind diesen Pro-zessen ausgesetzt.
Sohlschubspannung und Makroinvertebraten:Die Sohlschubspannung, basierend auf dem hydraulischen Radius, weist in den sandigen Tieflandbächen Werte zwischen 0,6 und 2,6 N/m² auf. Maximale Werte zwischen 10,9 und 14,5 N/m² wurden für die schnellfliessenden und steinigen Bereiche der Kossau sowie für den Schwarzwaldbach Steina ermittelt.Von insgesamt 23 berechneten Indices zur Makroinverte-bratenbesiedlung weisen neun keine Beziehung zur Sohl-schubspannung auf (r² < 0,1), hierunter auch der Anteil sessiler Arten und der Individuenanteil der Kiesbewohner. Die höchsten Übereinstimmungen zeigten sich beim Di-versitätsindex nach Shannon-Wiener, dem Saprobienindex sowie beim Individuenanteil von Hypokrenal- und Epirhithral-Arten (r² = 0,63 bis 0,39).Bei derartiger Betrachtung sind hydrologische Besonder-heiten zu beachten. So wurden erheblich geringere Korrelationen bei Berücksichtigung der zeitweise trocken-fallenden Karstbäche ermittelt.
Quellen:Billen, M. 1996. Faunistische und limnologische Untersuchungen an einem Karstbach der Paderborner Hochfläche. Schriftliche Hausarbeit, Univ. Münster, 131 S. Böhmer, J., Rawer-Jost, C. Kappus, B. 1999. Ökologische Fliessgewässerbewertung. Handbuch Angewandte Limnologie, 8. Erg. Lfg. 12/99:3-59.Böttger, K. & Poepperl, R. 1992. Zur Makroinvertebraten-Besiedlung eines norddeutschen Tieflandbaches unter Herausstellung rheotypischer Arten. Limnologica 22: 1-15. Lehmkuhle, H. 1996. Limnologische Charakterisierung des Gellenbaches (Ostmünsterland): Frühjahr-Sommer-Aspekt. Schriftliche Hausarbeit, Univ. Münster, 96 S. Meyer, E.I. 1991. Pattern of invertebrate community structure, abundance and standing crop in a Black Forest stream: Results of a 3-year study. Verh. Internat. Verein. Limnol. 24: 1840-1845. Meyer, E.I. & Poepperl, R. 2003: Secondary production of invertebrates in a Central European mountain stream (Steina, Black Forest, Germany). Arch. Hydrobiol., in press.Poepperl, R. 2003. A quantitative food web model for the macroinvertebrate community of a northern German lowland stream. Internat. Rev. Hydrobiol. 88: 433-452.Speth, S. 1992. Ökologische Betrachtungen an den Makroinvertebraten eines norddeutschen Tieflandbaches – dargestellt am Beispiel der Osterau (Schleswig-Holstein). Dipl.-Arb. Univ. Kiel, 137 S.
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Charakteristika der betrachteten Fließgewässer mit modellierter Sohlschubspannung.
Ladberger Mühlenbach Steina
Ermittlung der Schubspannung: Basierend auf vorhandenem Daten- material zur Beschreibung der Gewässermorphologie wurden 1D-Wasserspiegellagenmodelle mit dem Programmsystem Jabron (Fa. Hydrotec) erstellt. Eingangspara-meter waren: Gefälle, Rauheit des Sohlsubstrates, Querprofil und Abfluss. Zur Charakterisierung der Makro-invertebraten-Gemeinschaft wur-den Indices berechnet, die auch zur ökologischen Fließgewässerbewer-tung herangezogen werden (z.B. Böhmer et al. 1999).
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