Naturwissenschaftliche Begleitforschung

Das Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ (Department Naturschutzforschung) und die Universität Leipzig (Institut für Geographie und Institut für Biologie - AG Spezielle Botanik und funktionelle Biodiversität) begleiten die Flussrevitalisierung mit einem naturwissenschaftlichen Langzeit-Monitoring. Im Projekt sollen auentypische Grundwasserverhältnisse wiederhergestellt und kleinere Überschwemmungen ermöglicht werden. Ziel der naturwissenschaftlichen Begleitforschung ist es, die durch die Revitalisierung eintretenden ökologischen Veränderungen im Auwald zu erfassen und zu bewerten. Sowohl die Universität als auch das UFZ haben die Funktion von Auensystemen und deren biologische Vielfalt in den letzten Jahren intensiv erforscht und bringen eine wertvolle Expertise auf diesem Gebiet in die Projektumsetzung ein.

Die Grundwasserdaten werden mittels moderner Technik ausgelesen. - Foto: René Sievert/NABU Leipzig

In den vergangenen Jahren wurden im Hartholzauenwald des Projektgebietes 60 Dauerbeobachtungsflächen eingerichtet. Es sind fachübergreifende Messplätze, auf denen verschiedene Disziplinen gemeinsam Daten erheben, um zum einen den Status-Quo dieses Ökosystems zu beschreiben, aber auch Prognosen für eine zukünftige Entwicklung und die Wirkung der Maßnahmen selbst einzuschätzen. Je nach Ausstattung der Dauerbeobachtungsflächen werden auf ihnen über die gesamte Projektlaufzeit verschiedene Aspekte betrachtet: Verteilt über das gesamte Gebiet wurden 38 Grundwassermessstellen eingerichtet, da gerade die Hydrologie neben dem Boden den wichtigsten Standortfaktor für das Vorkommen von Lebensgemeinschaften in Auen darstellt. Damit lassen sich beispielsweise die Grundwasserdynamik, aber auch der Wasser- und Stoffhaushalt im Boden beschreiben. Floristische und faunistische Artenvielfalt wird über die Vegetation und Laufkäfer als Indikatorgruppen abgebildet. Über die Waldinventur auf den Dauerbeobachtungsflächen können Baumartenvielfalt, aber auch Vitalität und Kohlenstoffspeicherung dokumentiert und gemessen werden.

Bei der Waldinventur werden auch die konkreten Standorte aller Bäume vermessen. - Foto: Maria Vitzthum/NABU Sachsen

Die Böden im Projektgebiet stellen die Entwicklungsgeschichte der Auenlandschaft dar und sind heute die Standorte für eine der artenreichsten Waldlebensgemeinschaften Mitteleuropas. Die für Flusslandschaften typischen Auenböden im Projektgebiet sind Schwemmböden, die sich über Jahrhunderte bei Hochwasserereignissen durch die Ablagerung von Feinsedimenten gebildet haben. Solche Auenböden werden je nach Grundwassereinfluss als Vega oder Gley bezeichnet und besitzen aufgrund ihres hohen Schluff- und Tonanteils ein hohes Speichervermögen für Wasser, aber auch für viele Nährstoffe. Bei der hydrogeologischen Beprobung der Flächen konnten beispielsweise die ursprünglichen, aber auch aktuellen Grundwasserstände nachvollzogen werden. Ebenso konnte gezeigt werden, auf welchen Standorten bei Hochwasser ein hoher Druckwassereinfluss wirkt oder welche Mächtigkeit die Lehmdecken in der Tiefe haben. Mittels Loggertechnik werden neben der Grundwasserdynamik auch Wasserstände in ausgewählten Fließ- und Stillgewässern beobachtet, so dass hohe und niedrige Wasserstände, aber auch Fließrichtungen mit einer hohen Genauigkeit dokumentiert werden können. So wurde beispielsweise deutlich, dass insbesondere die Neue Luppe eine sehr stark entwässernde Wirkung auf die begleitenden Auen hat. Gewässergütemessungen an verschiedenen Messpunkten der Fließgewässer zeigen darüber hinaus: je naturnaher das Gewässer, desto besser ist seine Wasserqualität.

Ein Aufschluss zur Analyse des Auenbodens. - Foto: Maria Vitzthum/NABU Sachsen

Vegetationsaufnahmen der Krautschicht, die zweimal im Jahr (Frühjahr und Sommer) durchgeführt werden, zeigen deutlich, dass der Hartholzauenwald ein sehr artenreicher Lebensraum ist, und je nach Standort die für Auenwälder typischen unterschiedlichen Ausbildungen (Feuchtestufen) aufweist. Aufgrund der eingeschränkten Überflutungsdynamik und hohen Grundwasserflurabstände sind aber deutlich mehr Arten trockener Standorte zu finden. So ist insbesondere der Anteil der wenig überflutungstoleranten Baumarten wie Spitz- und Berg-Ahorn sehr hoch. Auch in der Kraut- und Strauchschicht sind Zeigerarten, die eine geringe Überflutungsdynamik anzeigen, in vielen Bereichen vorherrschend. Hierzu gehört beispielsweise der Schwarze Holunder, die Große Sternmiere oder der Gemeine Efeu. Auch der sehr hohe Anteil an Frühjahrsblühern (Frühjahrsgeophyten), insbesondere des Gelben Windröschens oder auch des Bärlauchs, ist mit einer geringen Auendynamik zu erklären.

Insgesamt ermöglicht ein Monitoring über die gesamte Projektdauer einen Vergleich der Verhältnisse vor und nach der Maßnahme, wodurch sich die Wirkungen der Flussrevitalisierung in der Natur messen lassen. Das Arbeiten auf gemeinsamen Flächen erfordert eine intensive Abstimmung aller beteiligten Fachdisziplinen, die notwendig ist um die vielfältigen Synergien zu nutzen.

Bärlauchblüte im Frühling - der Bärlauch ist ein Zeiger von trockenen Standortverhältnissen. - Foto: Maria Vitzthum/NABU Sachsen

Ein zweiter Schwerpunkt liegt auf der Erforschung der Auswirkungen, die ein vitales Auen-Ökosystem auf den Menschen hat. Die Arbeit im Feld ist auch darauf ausgerichtet, ausgewählte Auenfunktionen und abgeleitete Ökosystemleistungen (z.B. die Habitatfunktion - Lebensraum für Pflanzen und Tiere, Arten- und Biotopschutz, Biologische Vielfalt oder die Regulationsfunktion - Nährstoffrückhalt, Grundwasserneubildung, CO2-Bindung), zu untersuchen und zu bewerten. Die Ergebnisse fließen auch in die projektbezogene Öffentlichkeitsarbeit und Umweltbildung ein: Deren Anliegen ist es, Wissen um ökologische Zusammenhänge zu vermitteln und die Wertschätzung für den Auwald innerhalb der Bevölkerung zu stärken. Weiterhin soll das Konzept der Ökosystemleistungen für die Wissenschaft neue Erkenntnisse liefern sowie planerische und politische Abstimmungsprozesse erleichtern.

Durch die Einbindung des UFZ und der Universität Leipzig in das Projekt Lebendige Luppe ergibt sich die einmalige Möglichkeit, eine interdisziplinäre Forschungsplattform im Auwald zu etablieren. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen auch als Basis für künftige, ähnlich gelagerte Revitalisierungsprojekte dienen.

Aktuelles aus der Naturwissenschaftlichen Begleitforschung

Das Abflussverhalten der vorhandenen Wassermengen in den Fließgewässern des Projektgebietes und die damit gekoppelte Entwicklung des Grundwassers sind wichtige Parameter für die Planungen im Projekt Lebendige Luppe. Das aufgebaute Netz von Probepunkten im Projektgebiet gibt in Kombination mit offiziellen Pegeldaten der Flüsse ein Bild der Hydrologie des Leipziger Auwalds.

Grundwasserstand in der Burgaue und Oberflächenwasserstand in der Neuen Luppe für das hydrologische Jahr 2017 (Daten Lebendige Luppe – UFZ & Universität Leipzig, aus: Scholz et al. (2019)) - Foto: --

Daneben spielt aktuell das Eschentriebsterben eine große Rolle – auch im Projekt Lebendige Luppe. Da die Krankheit die Artenzusammensetzung des Auwaldes voraussichtlich stark verändern wird, verfolgt die naturwissenschaftliche Begleitung im Projekt Lebendige Luppe die Entwicklung des Eschentriebsterbens auch in diesem Jahr.

Erste Beiträge zur Wiederbelebung der Auenlandschaft werden aufgrund der wissenschaftlichen Erhebungen im Auwald schon heute geleistet: So wurde im Projekt Lebendige Luppe auch die Totholzausstattung kartiert und ausgewertet. Die Erkenntnisse gehen direkt in die forstwirtschaftlichen Arbeiten auf Leipziger Flur ein: Eine Erhöhung der Totholzmenge auf 50m³ Totholz je Hektar schlagen die Wissenschaftler vor.

Durch die Einbindung des UFZ und der Universität Leipzig in das Projekt Lebendige Luppe ergibt sich die einmalige Möglichkeit, eine interdisziplinäre Forschungsplattform im Leipziger Auwald zu etablieren.

Amphibienmonitoring in den Papitzer Lehmlachen
Seit 2013 beobachtet die naturwissenschaftliche Begleitforschung im Projekt Lebendige Luppe die Amphibienbestände und vergleicht die erhobenen Daten mit denen zumeist ehrenamtlicher NABU-Mitarbeiter aus den vorhergehenden Jahren.

Beobachtungen von Bombina bombina von 1996 bis 2016; Zusammenstellung D. v.Breukelen, M. Scholz und W.-R. Große nach Daten von W. Große & UFZ/Universität Leipzig, aus Vlaic et al. (2017) - Foto: --

Dabei konnte vor allem für die Leitart Rotbauchunke eine erfreulich positive Entwicklung festgestellt werden. Gegenüber den 1990er-Jahren, in denen die Lachen massiv unter dem Grundwasserentzug und den fehlenden Hochwassern litten, haben sich ihre Bestände stabilisiert. 2018 konnte zudem der Kammmolch in vielen Gewässern nachgewiesen werden.

Veröffentlichungen aus der naturwissenschaftlichen Begleitforschung des Projekts Lebendige Luppe

  • Riedel, J., Sahlbach, T., Scholz, M., Masurowski, F., Kasperidus, H.D., Engelmann, R., Seele, C., Marlow, F., Mansel, H., Brückner, F. & Sandig, F. (2017): Die Verwendung gekoppelter Modelle in der Planung von Auenrevitalisierungsprojekten am Beispiel des Projektes "Lebendige Luppe" aus dem Bundesprogramm Biologische Vielfalt. KW Korrespondenz Wasserwirtschaft 10 (12): 750-755.
  • Scholz, M., Riedel, J., Seele, C., Engelmann, R., A., Heinrich, J., Henle, K., Herkelrath, A., Kasperidus, H.D., Kirsten, F., Löffler, F.,Masurowski, F., Vieweg, M., Wirth, C. & Sahlbach, T. (2019): Das Projekt Lebendige Luppe – ausgewählte wasserwirtschaftliche Aspekte der Leipziger Nordwestaue. DWA Jahrbuch 2019 Gewässer-Nachbarschaften. DWA-Landesverband Sachsen/Thüringen: 162-175.
  • Scholz, M., Seele, C., Engelmann, R.A., Hartmann, T., Heinrich, J., Henle, K., Herkelrath, A., Kasperidus, H.D., Kirsten, F., Löffler, F., Masurowski, F., Sahlbach, T., Wirth, C., Riedel, J. (2018): Das Projekt Lebendige Luppe – ein Beitrag zur Renaturierung der Leipziger Nord-West-Aue Auenmagazin 14: 14 – 21.

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