Limnologische Beurteilung

Einführung

1. Trophie von Seen

Allgemein wird der limnologische Zustand eines See durch seinen Trophiegrad charakterisiert (vom griech. trofe = Ernährung). Der Trophgiegrad ist laut Definition ein Maß für die Intensität der Primärproduktion (= pflanzliche Produktion durch Algen und höhere Wasserpflanzen). Man unterscheidet zwischen oligotrophen, mesotrophen und eutrophen Gewässern. Als oligotroph bezeichnet man unbelastete nährstoffarme (vor allem phosphorarme) Seen mit geringer pflanzlicher Produktion, als mesotroph Gewässer mit einem mittleren Nährstoffangebot. Als eutroph sind Gewässer einzustufen, die eine hohe Nährstoffkonzentration und eine hohe Produktion und bereits deutliche Eutrophierungszeichen aufweisen, wie z.B. Massenentwicklung von Algen (Trübung des Wassers), Wucherung von höheren Wasserpflanzen (Verkrautung), Sauerstoffmangel in der Tiefe oder sogar in der gesamten Wassersäule (Fischsterben).

Die Einteilung der Seen nach ihrer Trophie ist grundsätzlich nicht mit einer Bewertung verbunden. Die Trophie beschreibt die Beschaffenheit. Eine Bewertung dieser Beschaffenheit wird erst dann relevant, wenn eine bestimmte Nutzung angestrebt wird. Die Gründe, warum ein Badegewässer geschätzt wird, sind meist vielfältig. Nicht nur der See selbst, sondern das „Drumherum“ - große Liegewiesen, Gaststätten, Sportmöglichkeiten, die Möglichkeit der Naturbeobachtung etc - sind für die Wahl des Lieblingsbadesees ausschlaggebend.

Eutrophe Verhältnisse, die sich durch sehr starke Veralgung des Wassers äußern, werden im allgemeinen als Minderung der Badefreude empfunden, obwohl die Veralgung an sich nichts mit einer hygienisch-bakteriologischen Belastung zu tun hat.

Die Nährstoffkonzentrationen im Freiwasser eines Sees sind das Resultat der nährstoff- zuführenden und -abführenden Vorgänge. Eine Nährstoffzufuhr geschieht über oberirdische und unterirdische Zuflüsse, über die Niederschläge, über die Luft (z.B. Pollen) und zum Teil auch über die Badenden (direkt durch den Urin und indirekt durch Aufwirbeln von Sediment). Als Nährstoffverluste sind zu nennen: Ein Teil des sedimentierenden Materials und die Nährstoffe, die den Freiwasserkörper über die Abflüsse der Seen verlassen.

Dem Phosphor kommt eine Schlüsselrolle zu, da er als Minimumstoff auftritt und den Bestand und die Produktion von Algen und Wasserpflanzen begrenzt. Eine Phosphorzunahme in einem See ist in der Regel mit einer Zunahme der Trophie verbunden (Eutrophierung). Die Zufuhr anderer Nährstoffe, wie z.B von Stickstoffverbindungen, führt dagegen kaum zu einer Erhöhung der Algenbiomassen und der Produktion.

Neben den oben angeführten Transportmechanismen treten seeinterne Kreisläufe auf. Diese Kreisläufe bewirken, dass bis zu 2/3 des für die Photosynthese verwendeten Phosphors nicht aus fremden Quellen, sondern von internen Zuflüssen stammt. Diese Tatsache wird besonders bei Sanierungsmaßnahmen bemerkbar, wenn sich ein See auch nach völliger Unterbrechung der Phosphorzufuhr nur langsam erholt, weil ein großer Anteil zirkuliert. 

2. Untersuchungsziel

Das Ziel der vorliegenden Untersuchungen war, den gewässerökologischen Zustand der einzelnen Tiroler Badeseen zu erfassen und ihre langfristige Entwicklung zu verfolgen, um gegebenenfalls mit gezielten Maßnahmen auf negative Entwicklungen (zunehmende Eutrophierung) reagieren zu können. Da sich die ökologischen Verhältnisse in einem Gewässer sehr rasch ändern können, lassen sich langfristige wesentliche Änderungen (Trends) nur einschätzen, wenn die natürliche Variationsbreite des Gewässers bekannt ist. Ein weiteres Ziel der Untersuchungen war, bei Auftreten besonderer Phänomene (z.B. Massenauftreten von Algen) die interessierte Öffentlichkeit über deren Ursachen zu informieren.
Mit der Erstellung neuer Tiefenkarten für die meisten Tiroler Badeseen werden nicht nur wichtige Grundlagen für die wasserwirtschaftliche Planung bereitgestellt. Sie sind auch zur Information der Badenden und im Hinblick auf die Badesicherheit von Bedeutung. 

3. Methoden

Die limnologische Beurteilung eines Sees bzw. die Zuordnung zu einem bestimmten Trophiegrad basiert normalerweise auf den Ergebnissen zahlreicher physikalischer, chemischer und biologischer Untersuchungen zu verschiedenen Zeiten des Jahres. Das Untersuchungsprogramm wurde bei vorliegender Überwachungsuntersuchung so gewählt, dass anhand einiger weniger Messparameter ein Maximum an Information über die gewässerökologischen Gegebenheiten erreicht wird. Insgesamt wird durch das sehr gestraffte Überwachungsprogramm ein ausreichender Überblick über den ökologischen Zustand des Gewässers gewonnen. Für bestimmte Fragestellungen sind jedoch umfangreichere gewässerökologische Untersuchungen notwendig.

Die Abschätzung der Trophie basiert auf folgenden Parametern: 

• Algenplanktonbiomassen:
  Es werden Wasserproben aus der oberflächennahen Badeschicht (0-1m) gezogen und unter dem Mikroskop nach der Biomasse (Angabe in g/m³) und dem Artenspektrum untersucht. Da die Generationszeiten der verschiedenen Algenarten relativ kurz sind, wurden die Probenentnahmen während der Badesaison monatlich von Mitarbeitern der Abteilung Wasserwirtschaft durchgeführt.
• Sichttiefen:
  Gleichzeitig mit der Entnahme der Wasserproben wurden Sichttiefen und Temperaturen gemessen. Die Sichttiefe ist jene Tiefe, in der eine weiße Scheibe (nach ihrem Erfinder SECCHI genannt) gerade noch zu erkennen ist. Sie ist ein Maß für die Klarheit des Wassers und liefert in den meisten Seen einen guten Hinweis auf den Schwebealgenbestand. Nur bei Seen, die durch mineralische Substanzen getrübt sind, kann die Sichttiefe nur bedingt zur limnologischen Beurteilung herangezogen werden. Auch in der EU-Richtlinie 76/160/EWG zur Qualität der Badegewässer ist der Parameter Sichttiefe enthalten, bezeichnet als „Transparenz“ (siehe Teil I). Der Richtwert für die Transparenz beträgt 2 m, zwingend einzuhalten ist eine Transparenz von 1 m, wobei Überschreitungen bei außergewöhnlichen geographischen und meteorologischen Verhältnissen vorgesehen sind.
• Sondenmessungen:
  Während die vorher genannten Messparameter nur Informationen über die oberen „Stockwerke“ des Gewässers liefern, wird durch das Absenken eines dauernd registrierenden Messgerätes die gesamte Wassersäule bis zum Gewässergrund erfasst. Mit einer solchen Apparatur erhält man in kurzer Zeit die Vertikalverteilung von sehr aussagekräftigen Messparametern. Die Sonde ist mit Sensoren zur Messung von Temperatur, optische Trübung, elektrischer Leitfähigkeit (ein Maß für den Elektrolytgehalt des Wassers) und zur Messung von Chlorophyll A (spezielles Pigment, das die meisten Algen und Wasserpflanzen zur Photosynthese befähigt) ausgestattet. Für die Abschätzung der Trophie eines Gewässers ist vor allem das Sauerstoffprofil sehr aussagekräftig.

 4. Der Limnologische Zustand der Tiroler Badeseen ab 1992

Nährstoffverhältnisse
Anhand der Sichttiefen und Algenbiomassen, aber auch unter Berücksichtigung der Ergebnisse der Sondenmessungen, sind drei Gruppen von Seen zu unterscheiden:

• oligotrophe Seen: Sie sind kaum oder nur geringfügig mit Nährstoffen belastet. Dieser Zustand spiegelt sich in einer geringen Algenbiomasse (bis ca. 0,5 g Frischgewicht/m³ Wasser) und in einer hohen Sichttiefe (über 5 m) wider. Dazu gehören: Achensee, Haldensee, Heiterwanger See, Plansee, Urisee
• mesotrophe Seen: Sie sind mäßig mit Nährstoffen belastet und weisen daher eine mittlere Phytoplanktonbiomasse zwischen 0,5 und 2 g Frischgewicht/m³ Wasser und eine mittlere Sichttiefe von 3 m bis 5 m auf. Dazu gehören: Badesee Going, Brixener Badeteich, Hechtsee, Krummsee, Lauchsee Fieberbrunn, Piburger See, Reintaler See, Rieder Badesee, Thiersee, Tristacher See, Walchsee, Wildsee Seefeld
• eutrophe Seen: Diese Seen sind stark mit Nährstoffen belastet. Hohe Algenbiomassen (> 2 g Frischgewicht/m³ Wasser) und geringe Sichttiefen, die meist weniger als 2 m betragen spiegeln diese Situation wider. Dazu gehören: Badesee Kirchberg, Badesee Mieming, Badesee Weißlahn, Baggersee Rossau, Berglsteinersee, Lanser See, Moorstrandbad Kirchbichl, Natterer See, Reither See, Schwarzsee.

 5. Fachausdrücke 

• eutroph: Gewässer mit hohem Nährstoffangebot und daher reicher organischer Produktion (Primärproduktion)
• Eutrophierung: Prozess der Überdüngung von Gewässern (macht aus einem oligotrophen einen eutrophen und aus einem eutrophen einen noch eutropheren See)
• Hypolimnion: unterhalb der Temperatursprungschicht gelegene, den Oberflächeneinwirkungen entzogene kalte Tiefenschicht eines Sees
• Limnologie: Lehre von den Binnengewässern als Ökosysteme
• Meromiktische Seen: werden bei der Abkühlung im Herbst bzw. Frühjahr nur teilweise durchmischt, weil Beckengestalt und/oder Beschwerung des Tiefenwassers durch gelöste Salze dem Wind eine Volldurchmischung unmöglich machen.
• mesotroph: Gewässer deren Trophiegrad im Mittelbereich zwischen oligotroph und eutroph liegen
• Olszewski-Rohr: Hilfsmittel zur selektiven Wassererneuerung in Form eines Rohres, mit dem Tiefenwasser nach Art eines Überlaufes oder nach dem Heberprinzip an Stelle des Oberflächenwassers abgeleitet werden kann (nach dem Erstanwender benannt)
• oligotroph: sind Gewässer mit geringem Nährstoffgehalt und schwacher organischer Produktion (Primärproduktion)
• Phytoplankton: pflanzliches Plankton, an das Leben im freien Wasser angepasste Algen mit und ohne Eigenbeweglichkeit
• Primärproduktion: der von den autotrophen Organismen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes durchgeführte Aufbau organischer Substanz aus anorganischen Baustoffen mit Hilfe der eingestrahlten Energie (vorwiegend Photosyntheseleistung des Phytoplanktons)
• Restaurierung von Seen: Durchführung von Maßnahmen, die der Eutrophierungsbekämpfung oder sonstigen Verbesserungen des Gewässerzustandes dienen und im See ansetzen (vgl. Sanierung). Restaurierung bedeutet im Seenschutz die Entnahme von Nährstoffen u.a. Substanzen aus einem See, oder die Einflussnahme auf Art und Ausmaß des Nährstoffkreislaufes im See.
• Sanierung von Seen: Durchführung von Maßnahmen, durch welche Schadstoffe aller Art von Seen abgehalten werden (vgl. Restaurierung). Sanierung bedeutet im Seenschutz das Vermeiden oder Einschränken einer von außen kommenden Belastung.
• Schichtung: vertikale Aufgliederung eines Wasserkörpers nach verschieden temperierten Schichten, bzw. Schichten mit deutlich unterschiedlichen chemischen Gegebenheiten
• Seen: sind durch ihre Tiefe gekennzeichnet; sie sind so tief, dass die Sonnenstrahlung den Gewässergrund nicht erreicht. Deshalb gibt es in der Tiefe eines Sees keine Wasserpflanzen. Seen weisen während der Sommerstagnation eine Schichtung auf.
• Sichttiefe: Tiefe, bis zu der die Konturen einer weißen Scheibe (Durchmesser 25 cm) noch gesehen werden können; Maß für die Trübung und den Planktongehalt eines Gewässers
• Sommerstagnation: Jene Periode sommerlicher Erwärmung stehender Gewässer, in der in entsprechend tiefen Seen das warme Oberflächenwasser (Epilimnion) durch eine Temperatursprungschicht vom kalten Tiefenwasser (Hypolimnion) getrennt wird. In dieser Zeit kann der Wind nur den Wasserkörper des Epilimnions und des obersten Sprungschichtbereiches umwälzen und so den Gasaustausch mit der Atmosphäre aufrechterhalten. Die tiefer liegenden Wasserschichten „stagnieren“ zwischen Frühjahrs- und Herbstzirkulation. Während der Winterstagnation ist der gesamte Wasserkörper durch die Eisdecke dem Windeinfluss entzogen.
• Teich: stehendes Gewässer mit geringer Tiefe (kaum mehr als 2 m, meist aber weniger); Teiche sind vom Menschen angelegt (als Badeteich, Fischteich etc.) und meist ablaßbar. Die Sonnenstrahlung, Energielieferant für das Pflanzenwachstum reicht bis zum Gewässergrund (siehe auch „Weiher“).
• Trophiegrad: Maß für die Intensität der Primärproduktion (die in stehenden Gewässernn in erster Linie durch das Nährstoffangebot kontrolliert wird (siehe „oligotroph“, „mesotroph“, „eutroph“, „Eutrophierung“)
• Vollzirkulation: Durchmischung eines Wasserkörpers bis zum Grund
• Zirkulation: Durchmischung des Wasserkörpers eines stehenden Gewässers, die vor allem durch Wind bewirkt wird und dann eintritt, wenn zwischen Oberflächen- und Tiefenwasser nur geringe Temperatur- (bzw. Dichte-) Unterschiede bestehen. Meist treten jährlich zwei Zirkulationsperioden, eine Frühjahrzirkulation (nach Eisbruch) und eine Herbstzirkulation (vor der Eislegung) auf. Manchmal gibt es auch nur eine Teilzirkulation (siehe „meromiktische Seen“).
• Weiher: Weiher sind natürlich entstandene kleinere stehende Gewässer mit geringer Tiefe, sodass das Licht bis zum Gewässerboden vordringen kann und sich eine Pflanzendecke bilden kann (siehe auch „Teich“).