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Forscher des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) haben mithilfe von Langzeitdaten der Spree herausgefunden, dass Wasserpflanzen sinkende Wasserstände von Tieflandflüssen in einem trockeneren Klima kompensieren können. In den letzten Sommern führten die Wasserpflanzen im unteren Teil der Spree zu einem Wasseranstieg von rund 50 bis 60 Zentimetern im Vergleich zur Situation ohne Wasserpflanzen und glichen damit die sinkende Wassermenge aus. Wasserpflanzen halten das Wasser nicht nur im Flussbett, sondern auch im angrenzenden Grundwasser zurück und stabilisieren so den Wasserhaushalt von Auenflächen.
Das IGB-Forschungsteam untersuchte Langzeitdaten zum Wasserdurchfluss, Wasserstand und zur Biomasse der Wasserpflanzen in einem über 32 Kilometer langen Abschnitt der Spree südöstlich von Berlin zwischen dem Wehr Große Tränke bei Fürstenwalde und dem Müggelsee. Die Wissenschaftler berechneten den Staueffekt der Wasserpflanzen und zeigten, dass dichte Bestände den Durchflussquerschnitt verengen und die hydraulische Reibung erhöhen. Dadurch steigt der Wasserstand bei gleicher Abflussmenge an. Als Abflussmenge wird in der Wasserforschung das Wasservolumen bezeichnet, das einen Gewässerabschnitt innerhalb einer bestimmten Zeit durchfließt.
Obwohl die Abflussmenge um fast die Hälfte sank, blieb der Wasserstand konstant:
Die Wasserpflanzen sorgten in den letzten Sommern für einen Wasseranstieg von rund 50 bis 60 Zentimetern im Vergleich zur Situation ohne Wasserpflanzen. So blieb der Wasserstand im Durchschnitt konstant, obwohl die abfließende Wassermenge laut der Studie seit den 1980-er Jahren im Durchschnitt um fast 50 Prozent gesunken ist. Ursachen hierfür sind die Stilllegung des großflächigen Braunkohletagebaus und die anschließende Flutung der Tagebaurinnen. Hinzu kommt die hohe Verdunstung aus den großen neuen Bergbauseen sowie den Fließen und der Vegetation im Spreewald.
„Wasserpflanzen bieten eine naturbasierte Lösung zur Stabilisierung des Wasserstands. Insbesondere für die Spree, die nach dem Ende des Tagebaus in der Lausitz vom Wassermangel betroffen ist und laut Berechnungen des Umweltbundesamts bis 2038 örtlich bis zu 75 Prozent weniger Wasser führen wird“, erläutert Dr. Jörg Lewandowski, Autor der Studie. „Das stärkste Pflanzenwachstum erfolgt von Juni bis August, also genau in der Zeit, in der Trockenheit, weniger Abfluss und erhöhte Verdunstung die Spree besonders belasten.“
Künstliche Barrieren oder Totholz im Flussbett haben zwar einen ähnlichen Staueffekt wie Wasserpflanzen, heben jedoch den Wasserstand auch bei hohem Abfluss und möglichem Hochwasser im Winter und Frühjahr an. Das kann ein Risiko darstellen. Zudem bieten ausgedehnte Wasserpflanzenbestände viel Lebensraum und Futter für Kleintiere und Fische und kommen somit dem gesamten Nahrungsnetz im Ökosystem zugute.
Auch höherer Grundwasserspiegel in der Flussaue:
Aufgrund der hydrogeologischen Gegebenheiten – der Durchlässigkeit des Untergrunds in dieser Region – sind Fluss und Grundwasser gut miteinander verbunden. So zeigt sich der positive Staueffekt der Wasserpflanzen auch im angrenzenden Grundwasser. Veränderungen des Flusswasserstands beeinflussen den Grundwasserspiegel über mehrere hundert Meter in Querrichtung zum Flussverlauf. Der Staueffekt der Wasserpflanzen erhöhte das im Flusswasserkörper gespeicherte Wasservolumen um fast 20 Prozent und zusätzlich um das Anderthalbfache (bis zu 143 Prozent) im Grundwasserleiter der Aue (Sommerdurchschnitt, in den Jahren 2011–2021). „Das zusätzliche Wasser im Grundwasserleiter hilft, plötzliche Schwankungen oder Rückgänge der Abflussmenge auszugleichen und die negativen Auswirkungen von Dürreperioden zu verringern", so Jörg Lewandowski. „Ein erhöhter, konstanterer Grundwasserspiegel kann die Feuchtgebiete und Moore in der Aue feucht halten, ihre Remineralisierung – den Abbau torfbildender Substanz –verringern und die Nährstoffspeicherung in den Auenböden erhöhen. Das ist auch für die landwirtschaftliche Nutzung relevant, denn es profitieren dadurch auch Flächen, die extensiv beweidet werden.“
Das Mähen der Wasserpflanzen im Sommer reduziert den positiven Staueffekt für den Rest der Saison:
Wasserpflanzen werden auch in der Spree immer wieder gemäht. Die Forscher zeigten, dass das Mähen im Juli den positiven Staueffekt in der Spree für den Rest der Saison reduzierte, für den Wasserrückhalt also kontraproduktiv war. Das Mähen im September hatte hingegen keinen Einfluss auf den Staueffekt, da zu dieser Zeit ohnehin viele Wasserpflanzen natürlicherweise absterben.
Der wichtigste – und oft einzige – Grund für das Mähen von Flüssen, Bächen oder Gräben in Tieflandgebieten ist das vermutete höhere Hochwasserrisiko. Doch ob Wasserpflanzen wirklich gemäht werden müssen, sollte auch im Hinblick auf immer längere Dürrephasen sorgfältig abgewogen werden. „Hohe Abflüsse sind im Sommer für die Flüsse in gemäßigten Tieflandgebieten sehr selten. Die meisten Hochwasserereignisse treten im Winter und Frühjahr auf, wenn keine Pflanzen wachsen. Dies gilt auch für andere Flüsse, Fließe und Grabensysteme und sollte von den zuständigen Bewirtschaftern – zum Beispiel den Wasser- und Bodenverbänden – stärker berücksichtigt werden. Wenn das Hochwasserrisiko gering oder der potenzielle Schaden tragbar ist, können die vielfältigen positiven Auswirkungen der aquatischen Vegetation dieses Risiko deutlich überwiegen“, sagt Dr. Jan Köhler, Autor der Studie.
Die Autoren weisen auch darauf hin, dass das Mähen außerdem schwere ökologische Auswirkungen haben kann. Dazu zählen die Zerstörung von Lebensräumen aquatischer Organismen, erhöhte Treibhausgasemissionen, die Remobilisierung von abgelagerten Partikeln und ein verringerter Rückhalt von Stickstoff.
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Zur Datenerhebung:
Das Team untersuchte einen 32,4 km langen Abschnitt der Spree südöstlich von Berlin zwischen Große Tränke und Müggelsee (Flusskilometer 302–334). Der Abfluss dieses Flusses in einer Tiefebene wird durch stromaufwärts gelegene Stauseen und durchflossene Seen sowie durch Entnahmen für andere Flusssysteme reguliert und ausgeglichen. In ihrem mittleren Abschnitt fließt die Spree durch eine Landschaft, die durch den Braunkohletagebau stark verändert wurde. Der Grundwasserspiegel wurde in einem Gebiet von etwa 2000 km² um bis zu 100 m abgesenkt, um die Tagebaue trocken zu halten. Nach der deutschen Wiedervereinigung 1990 wurden die meisten Tagebaue stillgelegt und der Grundwasserspiegel wieder angehoben. Die Wiederauffüllung der ehemaligen Gruben und des angrenzenden Grundwasserleiters verbrauchen rechnerisch große Teile des natürlichen Abflusses und durch eine erhöhte Verdunstung der entstehenden großen Wasserflächen geht der natürliche Abfluss dauerhaft zurück. Bis heute machen Sümpfungswässer aus der Lausitz bis zu 40 Prozent des sommerlichen Abflusses der Spree aus.
Der Wasserstand wurde an 14 Standorten kontinuierlich aufgezeichnet, der Abfluss an zwei Standorten in wöchentlichen bis zwei-wöchentlichen Abständen gemessen und die Wasserpflanzen fast jeden Sommer kartiert. Forschende des IGB untersuchten auch die Grundwasserstandsdaten entlang eines Transekts von Grundwassermessstellen, um die Geschwindigkeit und das Ausmaß der Veränderungen des Grundwasserstands im Verhältnis zum Wasserstand im Fluss zu quantifizieren.
Dr. Jörg Lewandowski: https://www.igb-berlin.de/profile/joerg-lewandowski
Jan Köhler, Jörg Lewandowski, Dense stands of aquatic plants retain water in lowland rivers and in adjacent floodplain aquifers, Journal of Hydrology, Volume 667, 2026, 134882, ISSN 0022-1694, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2025.134882.
https://www.igb-berlin.de/news/positiver-staueffekt
https://www.igb-berlin.de/sites/default/files/media-files/download-files/igb_fac...
https://www.igb-berlin.de/news/die-spree-am-tropf
https://www.igb-berlin.de/news/das-gruen-im-blau
https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/spree-droht-nach-kohlea...
Wasserpflanzen in der Spree.
Quelle: Jan Köhler
Copyright: Jan Köhler
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten, Lehrer/Schüler, Wissenschaftler, jedermann
Biologie, Geowissenschaften, Meer / Klima, Tier / Land / Forst, Umwelt / Ökologie
überregional
Forschungsergebnisse, Wissenschaftliche Publikationen
Deutsch
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