In dieser Arbeit wird am Beispiel von Überflutungsgrünland der Elbauen die Anwendung eines Indikationssystems vorgestellt, um den hydrologischen Zustand und ökologische Veränderungen in Auen für den Naturschutz und die Landschaftsplanung zu erfassen und zu bewerten. Das dieser Arbeit zugrunde liegende Indikationssystem wurde im Rahmen des Elbe-Ökologie-Verbundprojektes RIVA „Übertragung und Weiterentwicklung eines robusten Indikationssystems für ökologische Veränderungen in Auen“ (RIVA – gefördert vom BMBF) entwickelt, um hydrologische Eigenschaften in Auen zu indizieren. Insbesondere anwendungsorientierten Fragestellungen werden in dieser Arbeit aufgegriffen:
Welche methodischen Ansätze zur Bioindikation in Flusslandschaften gibt es?
Als methodischer Ansatz hat sich eine Kategorisierung von bekannten Bioindikationsätzen in fünf Kategorien bewährt. Diese wurden zu drei Hauptgruppen zusammengefasst: 1. Klassifikation, 2. Zustandsindikation mit 2.1 Umweltindikation und 2.2 Biodiversitätsindikation, 3. Bewertungsindikation mit 3.1 Wertindikation und 3.2 Zielindikation. Besonders weit finden solche Indikationssysteme im Gewässerbereich Anwendung. Für Auen wurden ebenfalls verschiedene Methoden entwickelt, die jedoch nur regional einsetzbar und bisher nicht für einen standardisierten und robusten Einsatz getestet sind.
Wie beeinflussen auentypische Standorteigenschaften die Zusammensetzung von Pflanzengemeinschaften?
Wesentliche abiotischen Wirkfaktoren in einer Auenlandschaft sind Hydrodynamik und Bodeneigenschaften, die das Vorkommen von Auengemeinschaften bzw. biologischen Indikatoren bestimmen. Am Beispiel einer Auenwiese konnten die Abhängigkeiten von Pflanzen und Umwelteigenschaften dargestellt und für drei hydrologische Standorttypen (Flutrinnen und Senken, Feuchtes Grünland und trockeneres Mesophiles Grünland) 55 relevante Indikatorarten herausgearbeitet werden.
Wie sind Extremereignisse (Sommerhochwasser / Dürre) auf die Auenbiodiversität einzuschätzen?
Weiterführende Analysen im Rahmen von Auswertungen nach einem sommerlichen Extremhochwasserereignis an der Elbe zeigten unterschiedliche Reaktion der untersuchten Artengruppen Pflanzen, Mollusken und Laufkäfer.
Wo bestehen Anwendungsfelder von Indikationssystemen im Naturschutz und der Landschaftsplanung?
Das dieser Arbeit zugrunde liegende Indikationssystem ermöglicht zwei wesentliche Umweltfaktoren (Grundwasserflurabstand während der Vegetationszeit und jährliche Überflutungsdauer im siebenjährigen Mittel) für Arten und Lebensgemeinschaften in Auen auf relativ einfache Weise mit Pflanzen, Laufkäfern und Mollusken zu erfassen. Für naturschutzfachliche und planerische Fragestellungen sollte eine Indikation auch auf ökologischen Raumeinheiten (Biotoptypen) anwendbar sein. Deshalb erfolgte ein Test des RIVA-Indikationssystems mit Biotoptypen. Die Probeflächen, aus denen das Indikationssystem entwickelt wurde, wurden fünf Biotoptypen zugeordnet. Die gemessenen und indizierten Werte für Überflutungsdauer und Grundwasserflurabstand lagen in allen Biotoptypen eng beieinander, so dass eine hohe Güte festgestellt wurde. Ein Vergleich der Indikationsergebnisse bei der Anwendung von Vegetationsaufnahmen verschiedener Flächengröße zeigte, dass sie wenig Einfluss auf die Indikationsqualität hatte.
Sowohl das entwickelte Indikationssystem, als auch die Nutzung mittels Biotoptypen haben sich für Auenwiesen als zeitlich und als auch räumlich innerhalb der Elbauen gut übertragbar erwiesen, eine wichtige Voraussetzung für deren Anwendung in der Praxis. Das Indikationssystem selbst kann somit mit laufenden Arbeiten zur Erfolgskontrolle, Evaluierung bzw. Monitoring im Offenland verknüpft werden, insbesondere wenn Artenlisten und Abundanzen der für das Indikationssystem verwendeten Arten vorhanden sind.
Wie können Umweltindikationsergebnisse in eine naturschutzfachliche Bewertung integriert werden?
Die Indikationsergebnisse selbst stellen keine Bewertung dar. Sie zeigen wertfrei einen Umweltzustand der hydrologischen Verhältnisse an. Erst durch die Zuweisung eines Wertmaßstabes lassen sich diese Ergebnisse bewerten. Die meisten der hier betrachteten Auenlebensräume sind als FFH-Anhang -Lebensraumtypen anzusprechen oder als gesetzlich geschützte Biotope nach Landes- und Bundesrecht geschützt. Sie besitzen somit eine sehr hohe planerische und naturschutzfachliche Relevanz.
Die in der Wasserwirtschaft gebräuchlichen Verfahren, dass mit einem ökologischen Referenzzustand bei einmaliger Erfassung die Güte bewertet wird, erscheint für die Bewertung hydrologischer Werte in Auen derzeit nicht sinnvoll, da wir hier meist keinen geeigneten Referenzzustand vorfinden. Die einfache und in der Landschaftsplanung weit verbreitete Methode, Biotoptypen anhand von vorgegebenen oder abgeleiteten Wertzuweisungen für verschiedene Landschaftsfunktionen mittels Umweltqualitätsstandards und Umweltqualitätszielen (im Falle des Arten- und Biotopschutzes beispielsweise über die Kriterien Seltenheit, Natürlichkeit, Abhängigkeit von extremen Standorteigenschaften) zu bewerten, wird empfohlen. Je nachdem, wie der ökologische Zustand zum Zeitpunkt der Erfassung über Umweltqualitätsziele bewertet wurde, lassen sich die hydrologischen Indikationsergebnisse für einen Vorher-Nachher-Vergleich nutzen und somit auch bewerten.
Lässt sich auf großskaliger Landschaftsebene eine auentypische Arten- und Lebensraumvielfalt bewerten?
Da die hier dargestellte Indikation insbesondere für kleinmaßstäbige Auenabschnitte von Naturschutzfachplanungen anwendbar ist, wird mittels Biotoptypen ein großmaßstäbiger Ansatzes für eine auenangepasste Bewertung für größere Flussauenabschnitte entwickelt. In einer beispielhaften Anwendung am Rhein und an der Nahe zeigt es eine hohe Sensitivität für Handlungsoptionen.
Da insbesondere Monitoringaspekte auch für die Anwendung als auch Weiterentwicklung von Indikationssystemen wesentliche Grundlagen darstellen, werden abschließend Möglichkeiten für eine Weiterentwicklung eines Monitoringsystems in Auen diskutiert.
In this study, an indicator system is presented using floodplain grasslands along the Elbe to record and assess the hydrological status and ecological changes in floodplains for nature conservation and landscape planning. The indicator system on which this work is based was developed within the framework of the Elbe Ecology Joint Project RIVA "Transfer and further development of a robust indicator system for ecological changes in floodplains" (RIVA - funded by the BMBF) to indicate hydrological properties in floodplains.
In particular, application-oriented questions were answered as part of this work:
What methodological approaches are available for bioindication in riverine landscapes?
As a methodological approach, a categorisation of known bioindication approaches into five categories has proven useful. These were combined into three main groups: 1. classification, 2. status indication with 2.1 environmental indication and 2.2 biodiversity indication, 3. assessment indication with 3.1 value indication and 3.2 target indication. Such indicator systems have been widely used in the water sector. Various methods have also been developed for floodplains, but these can only be applied regionally and have not yet been tested for standardised and robust use.
How do site characteristics typical for floodplains influence the composition of plant communities?
Important abiotic factors in a floodplain landscape are hydrodynamics and soil properties, which determine the occurrence of floodplain communities or bioindicators. Using the example of a floodplain meadow, it was possible to illustrate the dependencies between plants and environmental properties and to identify 55 relevant indicator species for three hydrological site types (flood channels and depressions, wet grassland and drier mesophilic grassland).
How are extreme events (summer floods / droughts) to be assessed in terms of floodplain biodiversity?
Further analyses as part of assessments following a summer extreme flood event on the Elbe showed different reactions of the investigated species groups plants, mollusks and ground beetles.
Where are the fields of application for indicator systems in nature conservation and landscape planning?
The indicator system on which this work is based makes it possible to record two essential environmental factors (depth of the natural groundwater level during the vegetation period and annual flooding duration as a seven-year average) for species and ecological communities in floodplains in a relatively simple way using plants, ground beetles and mollusks. For nature conservation and planning purposes, an indicator system should also be applicable to ecological spatial units (biotope types) within a study area. Therefore, the RIVA indicator system was tested for biotope types. The plot information from which the indicator system was developed was assigned to five biotope types. The measured and indexed values for the duration of flooding and the depth of the groundwater were similar in all biotope types, so that a high performance could be assumed. A comparison of the indicator results for vegetation surveys with different plot sizes showed that this had little influence on the indicator quality.
The developed indicator system and its use with biotope types has proven to be transferable for floodplain meadows in terms of time and space and within the Elbe floodplains, which is an important prerequisite for its application in practice. The indicator system itself can thus be linked to ongoing work on the assessment or monitoring of alluvial meadows, especially if species lists and abundances or cover of the species used for the indicator system are available.
How can environmental indicator results be integrated into a nature conservation assessment?
The indicator results themselves do not constitute an assessment. They indicate an environmental status of the hydrological conditions without any value. It is only by assigning a value standard that these results can be evaluated. Most of the floodplain habitats considered here are to be addressed as Natura2000 habitat types or are protected as legally protected biotopes under state or federal law. Therefore, they have a very high relevance for planning and nature conservation.
Assessment methods for good ecological status for hydro-morphology or water quality in water management refers to an ecological reference condition. This allows the performance to be assessed on the basis of a single survey. This approach does not make sense for the assessment of hydrological values in floodplains, as we generally do not have the information to define a suitable hydrological reference condition for this. We recommend the simple and widely used method in landscape planning of assessing biotope types based on predetermined or derived values for various landscape functions by means of environmental quality standards and environmental quality objectives (in the case of species and biotope protection, e.g. by using the criteria of rarity, naturalness, dependency on extreme site characteristics). Depending on how the ecological status was assessed at the time of recording with environmental quality objectives, the hydrological indication results can be used for a before-and-after comparison and also assessed.
Can species typically found in floodplains and habitat diversity be assessed at the large-scale landscape level?
As the indicator system presented here is particularly applicable for small-scale floodplain sections of nature conservation planning, a large-scale approach for a floodplain-adapted assessment for larger river floodplain sections is developed by applying habitat types. In an exemplary implementation on the Rhine and the Nahe, it shows a high sensitivity for management options.
Since monitoring aspects in particular are imperative for the application and further development of indicator systems, finally, possibilities for a further development of a monitoring system in floodplains are discussed.
