2003
Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, Unterelbe Jahresergebnisse 2003 und Interannueller Vergleich 1998-2003
Auftraggeber:
Wasser- und Schifffahrtsamt Hamburg
August 2004
Auftraggeber: WSA Hamburg
Titel: Beweissicherung Fahrrinnenanpassung 2003 Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth
Jahresergebnisse 2003 und Interannueller Vergleich 1999- 2003
Auftragnehmer: BIOCONSULT
Schuchardt & Scholle GbR Reeder-Bischoff-Str. 54 28757 Bremen
Telefon 0421 · 620 71 08 Telefax 0421 · 620 71 09 Internet www.bioconsult.de eMail info@bioconsult.de
Klenkendorf 5 27442 Gnarrenburg Telefon 04764 · 92 10 50 Telefax 04764 · 92 10 52
Bearbeiter:
In Kooperation mit:
Dipl.-Biol. J. Scholle Dr. B. Schuchardt Dipl.-Biol. T. Brandt Dipl.-Ing. F. Bachmann Dipl.-Biol. K. Dau Dipl.-Biol. H.-J. Krieg
(bearb.: wirbellose Bodenfauna der 250 µm-Fraktion) Beratender Biologe - HUuG Tangstedt
eMail huug.krieg@t-online.de
Datum: August 2004
Inhalt
1. Zusammenfassung...7
2. Anlass und Ziel der Untersuchungen... 11
3. Material und Methoden... 12
3.1 Probenahme und Probenbearbeitung... 13
3.2 Baumaßnahme... 14
4. Ergebnisse und Diskussion... 15
4.1 Sedimente und Wassertiefen... 15
4.1.1 Sedimente und Wassertiefen 2003... 15
4.1.2 Sedimente und Wassertiefen 1998 - 2003... 17
4.2 Makrozoobenthos 1000 µm-Fraktion (Greifer)... 21
4.2.1 Räumlicher Vergleich der Ergebnisse 2003... 21
4.2.1.1 Artenzahl und Dominanzstruktur... 21
4.2.1.2 Abundanzen... 23
4.2.2 Interannueller Vergleich 1998 – 2003 Makrozoobenthos der 1000 µm- Fraktion... 25
4.2.2.1 Artenzahl und Dominanzstruktur... 25
4.2.2.2 Abundanzen... 29
4.2.2.3 Zusammenfassung Interannueller Vergleich 1000 µm- Fraktion... 30
4.3 Wirbellose Bodenfauna 250 µm-Fraktion (Stechrohre) HUuG Tangstedt – H.-J. KRIEG... 32
4.3.1 Räumlicher Vergleich 2003... 32
4.3.1.1 Taxazahlen und Faunenspektrum... 32
4.3.1.2 Dominanz... 35
4.3.1.3 Abundanz... 37
4.3.1.4 Altersstruktur... 41
4.3.2 Interannueller Vergleich 1998 – 2003 (250 µm-Fraktion)... 42
4.3.2.1 Taxazahlen... 42
4.3.2.2 Dominanz... 45
4.3.2.3 Abundanz... 48
5. Aktuelle Entwicklung der wirbellosen Bodenfauna nach der Baumaßnahme versus Prognose gemäß UVU-Materialband VII... 50
6. Schlussfolgerungen... 53
7. Literatur... 56
Anhang... 58
Abbildungen und Tabellen
Abb. 1: Lage der Untersuchungsstationen im Bereich der BA Twielenfleth: rot umrandet, Referenz: blau umrandet (s.a. Anhang III). Die Stationen L1 und
L17 wurden verlegt (s. Text)... 12 Abb. 2: Sedimentzusammensetzung und Wassertiefen im Untersuchungsgebiet,
Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO (NStationen= 8), Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO (NStationen= 9).
ST = Steine, K = Kies, MK = Mittelkies, FK = Feinkies, GS = Grobsand,
MS=Mittelsand, FS = Feinsand, Mud = Schlick, Daten: 2003. ... 16 Abb. 3: Sedimentzusammensetzung im Bereich Twielenfleth im interannuellen
Vergleich von 2001-2003, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO, Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. Bilder A,B =2001, C,D = 2002, E,F = 2003. ST = Steine, K = Grobkies, MK = Mittelkies, FK =
Feinkies, GS = Grobsand, MS=Mittelsand, FS = Feinsand, Mud = Schlick... 18 Abb. 4: Wassertiefe (WT) [m SKN] im Bereich Twielenfleth im interannuellen
Vergleich von 1998-2002, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW,
RLO (NStationen=8), Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO (NStationen=9)... 19 Abb. 5: Tiefenverhältnisse auf der BA Twielenfleth in 1998 (vor der Maßnahme) und
im Juli 2002 etwa 3 Jahre nach Fertigstellung. Quelle: WSA Hamburg: 2.
Bericht zur Beweissicherung, Version 3.0... 19 Abb. 6: Mittlere Artenzahl/Station im Bereich Baggergutablagerungsfläche
Twielenfleth, differenziert nach den Teilbereichen: Referenztransekte = RLW und RLO, Transekte auf der Ablagerungsfläche = BAW und BAO.
Reihenfolge der Transektstationen von links nach rechts jeweils vom
Uferbereich in Richtung Fahrrinne. Untersuchungsjahr 2003. ... 22 Abb. 7: Dominanzanteil der Makrozoobenthos-Arten im Bereich
Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, differenziert nach den Referenztransekten RLW und RLO sowie den Transekten auf der
Ablagerungsfläche BAW und BAO. Untersuchungsjahr 2003... 23 Abb. 8: Mittlere Gesamtindividuenzahl/Station [Ind./m²] (o. Oligochaeta) im Bereich
Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, differenziert nach
Referenztransekt-West (RLW), Referenztransekt-Ost (RLO), West-Transekt auf der Ablagerungsfläche (BAW) und Ost-Transekt auf der
Ablagerungsfläche (BAO). Reihenfolge der Transektstationen von links nach rechts jeweils vom Uferbereich in Richtung Fahrrinne. Untersuchungsjahr
2003. ... 24 Abb. 9: Interannueller Vergleich der mittleren Taxazahl/Bereich (o. Oligochaeta) im
Untersuchungsgebiet Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen:
Referenzen RLW, RLO, Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. ... 26 Abb. 10: Veränderung der Dominanzstruktur (o. Oligochaeta) im Bereich Twielenfleth,
differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO,
Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. Gam sp. = Gammarus spp., G. = Gammarus, Bathy sp. = Bathyporeia spp., B. = Bathyporeia, M. =
Marenzelleria, P. mucosa = Phyllodoce mucosa, H. diversicolor = Hediste diversicolor, D. polymorpha = Dreissena polymorpha, C. cf. fluminalis =
Corbicula cf. fluminalis. ... 28
Abb. 11: Interannueller Vergleich der Benthos-Abundanz (o. Oligochaeta) im Bereich Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO,
Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. ... 29 Abb. 12: Mittlere Taxzahlen Oligochaeta/Station und deren Variabilität im
Untersuchungsraum Twielenfleth (April 2003). RLWO_FWZ =
Flachwasserzone Referenztransekte West u. Ost (n = 4); BAWO_FWZ = Flachwasserzone Transekte West u. Ost der Baggergutablagerungsfläche (n
= 6); RLW_all = Stationen Referenztransekt West (n = 4); BAW_all = Transekt West der Baggergutablagerungsfläche (n = 5); BAO_all = Transekt Ost der Baggergutablagerungsfläche (n = 4); RLO_all = Stationen
Referenztransekt Ost (n = 4). ... 34 Abb. 13: Dominanzstruktur der Oligochaeta im Untersuchungsraum Twielenfleth,
differenziert nach den Teilbereichen der äußeren Referenztransekte RLW und RLO sowie den Transekten auf der Ablagerungsfläche BAW und BAO
(April 2003). ... 35 Abb. 14: Dominanzanteile verschiedener Arten/Taxa (Oligochaeta) im
Flachwasserbereich Twielenfleth; zusammengefasst sind die Stationen der Referenzgebiete (RLW, RLO) und der künstlichen Aufhöhung (BAW, BAO)
(April 2003). ... 37 Abb. 15: Lokale Individuenzahlen Oligochaeta [Ind./m²] im Untersuchungsraum
Twielenfleth (April 2003) und gebietsbezogener Mittelwert, wobei: L 2-5 = Referenztransekt West (syn. RLW); L 13-16 = Referenztransekt Ost (syn.
RLO); L 1, L 6-9 = Baggergutablagerungsfläche Transekt West (syn. BAW);
L 10-12, L 17 = Baggergutablagerungsfläche Transekt Ost (syn. BAO). ... 38 Abb. 16: Lokale Populationsdichten [Ind./m²] aspektbildender Tubificiden und
Naididen im Untersuchungsraum Twielenfleth (April 2003), wobei: L 2-5 = Referenztransekt West (RLW); L 13-16 = Referenztransekt Ost (RLO); L 1, L 6-9 = Baggergutablagerungsfläche Transekt West (BAW); L 10-12, L 17 = Baggergutablagerungsfläche Transekt Ost (BAO). linke Grafik:
Populationsdichten geschlechtsreifer Tubificidae, rechte Grafik:
Populationsdichten Naididae. ... 39 Abb. 17: Mittlere Abundanzen Oligochaeta/Station und deren Variabilität im
Flachwasserraum Twielenfleth (April 2003). RLWO = Flachwasserzone Referenztransekte West u. Ost (n = 4); BAWO = Flachwasserzone Transekte West u. Ost der Baggergutablagerungsfläche (n = 6); Tub = reife
Tubificidae (links); Nai = Naididae (rechts); Pv = Propappus volki
(eingefügte Figur oben rechts). ... 40 Abb. 18: Mittlere „Altersstruktur“ der Tubificidenfauna (Oligochaeta) im
Untersuchungsraum Twielenfleth (April 2003). Eingefügte Figur: nur Flachwasser-Stationen (= FWZ); RLW = Referenztransekt West (n = 4);
BAW & BAO = Transekt West & Ost auf Baggergutablagerungsfläche (n = 5
bzw. 4); RLO = Referenztransekt Ost (n = 4). ... 41 Abb. 19: Interannueller Vergleich der mittleren Taxazahl/Station im
Untersuchungsraum Twielenfleth (Frühjahr 1998; 2001-2003). Differenziert nach Teilgebieten: Referenztransekte West und Ost (RLW & RLO; NStationen= je 4); Baggergutablagerungsfläche Transekte West und Ost (BAW & BAO;
NStationen= 5 + 4). ... 45 Abb. 20: Veränderungen in der Dominanzstruktur der Oligochaeta im
Untersuchungsraum Twielenfleth (Frühjahr 1998, 2001, 2002 & 2003).
Differenziert nach Teilgebieten: Referenztransekte West und Ost (RLW &
RLO; NStationen= je 4); Baggergutablagerungsfläche Transekte West und Ost
(BAW & BAO; NStationen= 5 oder 4)... 46 Abb. 21: Interannueller Vergleich der mittleren Abundanz/Station [Ind./m²] im
Untersuchungsraum Twielenfleth (Frühjahr 1998, 2002, 2002 & 2003).
Differenziert nach Teilgebieten: Referenztransekte West und Ost (RLW &
RLO; NStationen= je 4); Baggergutablagerungsfläche Transekte West und Ost
(BAW & BAO; NStationen= 5 + 4)... 49
Tab. 1: Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth: Artenspektrum der Greiferproben April 2003 (a+j: adulte und juvenile Individuen waren vertreten, * bei den quantitativen Auswertungen unberücksichtigt). BAW und BAO =
Baggergutablagerungsfläche-West bzw. -Ost, RLW = Referenztransekt-West,
RLO = Referenztransekt-Ost. ... 21 Tab. 2: Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth: Artenspektrum der Greiferproben
April 1998/99, 2001, 2002, 2003 (a+j: adulte und juvenile Individuen waren vertreten, * bei den quantitativen Auswertungen nicht berücksichtigt). BAW
= Baggergutablagerungsfläche-West, BAO= Baggergutablagerungsfläche-
Ost, RLW = Referenztransekt-West, RLO = Referenztransekt-Ost. ... 25 Tab. 3: Faunenspektrum der 250 µm-Fraktion im Untersuchungsraum Twielenfleth
(April 2003). RLW = Referenztransekt West; BAW = Baggergutablagerungsfläche, westliches Transekt; BAO =
Baggergutablagerungsfläche, östliches Transekt; RLO = Referenztransekt Ost 32
Tab. 4: Faunenspektrum der Oligochaeta im Untersuchungsraum Twielenfleth
(Frühjahr 1998, 2001, 2002 und 2003)... 43 Tab. 5: Vergleich anstehender Sedimenttypen und abundanter Leitarten (1998 vs.
2001& 2002 & 2003)... 52
1. Zusammenfassung
Im Rahmen der Beweissicherung zur Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe an die Containerschifffahrt werden gemäß Planfeststellungsbeschluss Untersuchungen zur benthischen Makrofauna im Bereich der Außenelbe (km 732-740) und der Unterelbe (km 647-653) durchge- führt. Das Probenahmedesign der Untersuchungen wurde vom Auftraggeber in Abstimmung mit den von der Maßnahme betroffenen Bundesländern konzipiert. Ziel der notwendigen Untersuchun- gen ist es, die Wirkungen der Fahrrinnenanpassung und Strombaumaßnahmen auf das Makrozoo- benthos festzustellen: Wie verändern sich Artenzusammensetzung und Individuenzahlen nach der Baumaßnahme auf den betroffenen Flächen? Wie präsentiert sich die Alterszusammensetzung der Wirbellosenfauna und wie wandelt sie sich im Laufe der Jahre? In welcher Form findet eine Wiederbesiedlung statt und wann ist der Ausgangszustand hinsichtlich Struktur und Funktionalität erreicht bzw. stellt er sich überhaupt wieder ein?
Im vorliegenden Bericht werden die Ergebnisse für die in der Unterelbe befindliche Baggergutabla- gerungsfläche (BA) Twielenfleth dargestellt. Die BA, die auch als strombauliches Bauwerk geplant war, wurde im Jahr 2000 durch die Ablagerung von ca. 1,2-1,4 Mio. m³ sandigem Baggergut hergestellt. Durch die Ablagerung erfolgte eine Aufhöhung um bis zu ca. 3 m, so dass ehemals tiefere Bereiche in diesem Abschnitt der Unterelbe (um km 652) zu sog. ‚erweiterten Flachwasser- zonen’ mit Wassertiefen zwischen 2-4 m wurden. Zusätzlich haben Arbeiten zur Randsicherung des Bauwerks stattgefunden.
Um die vor Beginn der Bauarbeiten im Untersuchungsgebiet existente Wirbellosenfauna im Hinblick auf Artenspektrum und Individuenzahlen zu dokumentieren, wurde der Ist-Zustand im Raum Twielenfleth (km 651,5 - 653,3) 1998/99 an insgesamt 17 Stationen untersucht. Die Stationen liegen zum einen auf der BA Twielenfleth, zum anderen, als räumliche Referenzstationen, auch außerhalb der Ablagerungsfläche. Die Referenzstationen wurden als Transekte sowohl unter- wie oberstrom in der Nähe der BA positioniert. Die Beprobung der Stationen ist in 2001 bis 2003, also zwei bis vier Jahre nach Abschluss der Baumaßnahme wiederholt worden.
An jeder Station wurden 6 Parallelproben mit einem 0,1 m² Van-Veen-Greifer entnommen, aus denen zur Bestimmung kleinerer Faunenelemente (Oligochaeta) jeweils ein Stechrohr (Ø 4,5 cm) entnommen wurde. Das Stechrohr-Probenmaterial ist über ein Sieb mit der Maschenweite 250 µm fraktioniert worden, der eigentliche Greiferinhalt über 1000 µm Maschenweite. Die Ergebnisse der Greifer und der Stechrohrproben wurden durchgängig als getrennte Datensätze behandelt. Dabei fokussierte die 250 µm-Siebfraktion auf die Taxagruppen Oligochaeta und Scolecida, während mit der 1000 µm-Fraktion das eigentliche Makrozoobenthos erfasst wurde.
Zu den analysierten Parametern gehören Artenspektrum, Artenzahl, Dominanzstruktur, Altersauf- bau sowie die Individuendichte der Benthosgemeinschaften. Die Ergebnisse werden getrennt für die beiden Datensätze der 250 µm-Fraktion („Stechrohr“) und 1000 µm-Fraktion („Greifer“) dargestellt. Mögliche Wirkungen der Baggergutablagerungen werden sowohl durch den räumlichen Vergleich der untersuchten Teilgebiete (BA, Referenzen) als auch durch einen interannuellen Vergleich mit den Daten aus 1998/99 ermittelt. Zudem erfolgt eine vorläufige Abschätzung mit der in der UVU-MATERIALBAND VII (1997) erstellten Entwicklungsprognose.
Die BA ist mit sandigem Material aufgespült worden, damit wurden die ursprünglichen Sediment- bedingungen in diesem Bereich verändert. Es ist auf den vorher durch heterogene Sedimente (Schlick, Klei, Fein- Grobsand) geprägten Flächen zu einer Erhöhung des Sandanteils (Mittel- und Feinsand) gekommen. Allerdings sind nicht auf allen BA-Stationen diese Veränderungen in glei- chem Ausmaß zu verzeichnen; auf einem Teil der Stationen ist das Spülgut entweder wieder erodiert worden oder der entsprechende Standort ist von der Aufspülung nicht erfasst worden.
Auch im Bereich der Referenzstationen ist eine Veränderung der Sedimentverhältnisse in Folge der Herstellung der BA nicht ausgeschlossen. V.a. im Bereich der westlichen Referenz hat sich bis 2002 der Feinkornanteil gegenüber der Status-quo-Situation erhöht. Diese Entwicklung setzte sich in 2003 nicht fort, sondern es wurde wieder ein höherer Mittelsandanteil verzeichnet. V.a. im uferna- hen Bereich der westlichen Referenz wurde eine kontinuierliche Aufhöhung festgestellt. Sowohl die Veränderung der Sedimentstruktur als auch die örtlichen Änderungen der Sedimentation kann u.U.
als eine Folge veränderter Strömungsbedingungen (erhöhte Sedimentation infolge der Lage im Strömungsschatten der BA) interpretiert werden.
1000µm-Fraktion
Auf der Grundlage der Ergebnisse der 1000 µm-Fraktion des Makrozoobenthos werden Unterschie- de im Artenspektrum zwischen BA und Referenz in 2003 nicht deutlich. Die Artenzahl verringerte sich im interannuellen Vergleich in beiden Teilgebieten gegenüber dem Ausgangszustand; so wurden in 2003 10 Taxa erfasst, während 1998/99 15 Taxa nachgewiesen werden konnten. Die nach 1998/99 fehlenden Arten waren aber entweder auch 1998/99 selten oder wurden v.a. an einer äußeren Station nachgewiesen, die aufgrund abweichender Rahmenbedingungen in 2002 und 2003 nicht mehr beprobt wurde. Deshalb ist die in 2002/2003 gegenüber 1998 verringerte Ge- samtartenzahl nicht als Hinweis auf Wirkungen der Baumaßnahme zu werten. Die Besiedlungs- dichte des Makrozoobenthos und seine Struktur (Dominanzhierarchie) haben sich gegenüber 1998 auf der Baggergutablagerungsfläche, aber auch im Bereich der Referenzen bis 2003 fast jährlich verändert. Die Veränderungen in der Arten- und Dominanzstruktur sind v.a. Folge der mit dem Bau der Ablagerungsfläche einhergehenden Sedimenttypenänderungen (s.o.). Im räumlichen Vergleich zeigten sich im Hinblick auf die Besiedlungskennwerte zwischen Referenzen und BA allerdings nur geringe Unterschiede. So wies die BA im Mittel sogar etwas höhere Werte auf als die Referenzen.
Nach 1998 wurden auch im interannuellen Vergleich Unterschiede v.a. zwischen westlichen und östlichen Stationen verzeichnet, eine Entwicklung die weitgehend gleichsinnig sowohl die Referen- zen als auch die BA betraf. Die auf der Raum- sowie auf der Zeitskala festgestellten Besiedlungs- unterschiede wurden also, unabhängig vom Teilgebiet, eher im Vergleich westlicher und östlicher Stationen verzeichnet, als beim Vergleich der Besiedlungskennwerte der Teilgebiete BA und Referenzen.
250µm-Fraktion
Die Analyse der Oligochaetenfauna (250 µm-Fraktion) ergab 2003 ein Arten-/Gattungsspektrum von 28 Oligochaeten-Taxa. Dies liegt über der Anzahl, die im Ausgangsjahr 1998 und den Vorjah- ren (2001, 2002) ermittelt worden ist. Kennzeichnendes Merkmal des interannuellen Vergleichs waren erhebliche Artfluktuationen im Untersuchungsraum. So war und ist der einzige im Untersu- chungsgebiet eukonstant verbreitete Oligochaet Propappus volki (Propappidae). Vier Arten erwie- sen sich im Probenmaterial als konstant: Die Tubificiden Potamothrix moldaviensis, Limnodrilus hoffmeisteri und Aktedrilus monospermathecus, außerdem der Naididae Amphichaeta leydigii. Die
weiteren 23 Spezies/Genera sind in den 102 Einzelproben 2003 nur als akzessorische bzw. akzi- dentielle Arten registriert worden, demnach primär „Zufalls- oder „Zaungäste“.
Interannuelle faunistische Veränderungen wurden sowohl auf der Ablagerungsfläche als auch im Bereich der Referenztransekte dokumentiert. Im Bereich der BA ist die ursprüngliche Oligochae- tenfauna durch die Sandaufschüttung quantitativ abgestorben und mit der Neubesiedlung hat sich eine andersartige Dominanzstruktur/Artenhierarchie entwickelt. Dieses ist sehr wahrscheinlich eine Folge maßnahmebedingter Sedimentveränderungen. Die 1998 festgestellten heterogeneren Sedimente (s.o.) waren nach Fertigstellung des Bauwerks überwiegend sandgeprägt. Entsprechend dieser veränderten Sedimentbedingungen siedelten sich nach 1998 zunehmend stenotope Sand- arten an, deren Abundanzen derzeit räumlich und zeitlich (noch) stark variieren. Im Vergleich zum Ausgangszustand (1998) war die Tubificidengesellschaft auf der BA nach der Baumaßnahme (2001) durch juvenile und unreife Tiere geprägt. In 2002 spielte die Individuendichte dieser Altersgruppierung nur noch eine marginale Rolle; allerdings waren auch die Abundanzen der reifen Tubificiden auffällig gering. In 2003 sind im östlichen Teilgebiet der BA keine immaturen Tubifici- den mehr beobachtet worden. Der individuenarme, rudimentäre Tubificiden-Bestand könnte auf eine bislang noch nicht erfolgreiche Rekolonisation der BA hindeuten. Dominiert wird die Gemein- schaft derzeit durch sandliebende kleinwüchsige, biomassearme Propappiden und Enchytraeiden.
Eventuell setzen sich auch wieder Naididen durch.
Auf dem Referenztransekt West haben sich bis heute ebenfalls deutliche Veränderungen der Oligochaetenbesiedlung ergeben, weil nach dem Bau der Randsicherung statt ursprünglich Sand aktuell vermehrt Schlick und feiner Feinsand dominieren. Dieser Sedimenttyp-Wechsel ist vermut- lich eine Folge der randständigen Sicherungsmaßnahme der BA. Analog zur Entwicklung auf der BA führten diese veränderten Sedimentbedingungen von 1998 über 2002 bis 2003 zu Artenfluktuatio- nen und damit zu einer deutlichen Umstrukturierung der Oligochaetengesellschaft, deren Besied- lungsdichten räumlich und zeitlich sehr variabel waren.
Fazit
Im Hinblick auf die Beweissicherung erscheint aufgrund der vorliegenden Ergebnisse eine Fortfüh- rung der Untersuchungen der 1000 µm-Fraktion in 2004 zwar wünschenswert aber nicht mehr zwangsläufig notwendig, da sowohl aus quantitativer Sicht als auch im Hinblick auf die Gemein- schaftsstruktur keine wesentlichen Besiedlungsunterschiede zwischen Baggergutablagerungsfläche und Referenzbereichen zu verzeichnen waren. In beiden Teilgebieten vollzogen sich insbesondere nach 2001 ähnliche Entwicklungen. Beide Teilgebiete wurden durch für die heutige Unterelbe typische Makrozoobenthosarten besiedelt. Die Benthosgemeinschaft des limnisch-oligohalinen Bereich präsentiert sich insgesamt sehr artenarm. Die auf der BA festgestellten Besiedlungsdichten ergaben gegenüber der Ausgangssituation (1999) in 2003 keine auffällig geringeren Werte. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Wiederbesiedlung im Hinblick auf die Organismen der 1000 µm-Fraktion auf der BA abgeschlossen ist und die festgestellten interannuellen Unterschiede die natürliche Variabilität widerspiegeln.
Eine Einschätzung der Ergebnisse der 250µm-Fraktion bleibt aufgrund der hohen räumlichen und zeitlichen Variabilität der faunistischen Besiedlung der Ablagerungsfläche und auch der Referenz- bereiche sowie aufgrund der statistisch nicht abgesicherten Trendbetrachtung letztlich noch unsicher. Die Befunde könnten noch Wirkeffekte der Baumaßnahme sein oder aber eine in diesem Bereich natürliche Variabilität widerspiegeln. Anders als es auf Grundlage der Befunde der 1000 µm-Fraktion abgeleitet wurde, wird daher die Fortführung der Beweissicherung im Hinblick auf die
bodenlebende Fauna der 250 µm-Fraktion in 2004 v.a. aus zwei Gründen als notwendig erachtet:
Einerseits für eine belastbare abschließende Beurteilung der derzeit noch nicht eindeutigen Befun- de auf der BA-Fläche sowie auch im Bereich der Referenztransekte. Andererseits, um den Zeit- punkt der Wiedereinstellung einer (weitgehend) gleichwertigen Besiedlungsstruktur und Funktiona- lität der Baggergutablagerungsfläche analog dem Status quo ante eindeutiger festzustellen zu können.
2. Anlass und Ziel der Untersuchungen
Die Baggergutablagerungsfläche (BA) ist in den Jahren 1998/1999 durch die Aufspülung von ca.
1,2-1,4 Mio. m³ sandigem Baggergut entstanden. Zusätzlich haben Arbeiten zur Randsicherung stattgefunden. Mit der Baumaßnahme wurden verschiedene Ziele verfolgt:
• die ausbaubedingte Deponierung von Sand;
• eine strombautechnische Gestaltung zur Bündelung der Strömung auf die Fahrrinne, um die Geschiebetransportkapazität zu erhöhen und den Unterhaltungsaufwand der Fahrrinne zu ver- mindern.
Mit der Errichtung des Bauwerks wurde ein Bereich der Elbe morphologisch verändert und die dortige Gewässerfauna (Makrozoobenthos) durch die Maßnahmen betroffen. Um zu überprüfen in welchem Zeitraum und in welcher Weise sich der neue Lebensraum wiederbesiedelt, sind im Rahmen der Beweissicherung zur Fahrrinnenanpassung von Unter- und Außenelbe im Raum der BA Twielenfleth benthologische Untersuchungen veranlasst worden.
Ziel der Untersuchungen ist die Ermittlung, wann der Wiederbesiedlungsprozess auf der BA (lt.
Prognose UVU 1997 nach ca. 3 Jahren) als abgeschlossen betrachtet werden kann. Zur Beantwor- tung dieser Fragestellung erfolgt die Dokumentation der Makrozoobenthosbesiedlung, fokussiert auf die Identifizierung möglicher räumlicher Besiedlungsunterschiede bzw. möglicher unterschiedli- cher Entwicklungen der Benthosgemeinschaften zwischen Baggergutablagerungsfläche (BA) und zugehörigen Referenzbereichen.
Im vorliegenden Bericht werden die Jahresergebnisse 2003 unter dem Gesichtspunkt ‚räumlicher Vergleich’ und die interannuellen Ergebnisse von 1998 (Status-quo-ante) – 2003 unter dem Gesichtspunkt ‚Entwicklung auf der Zeitskala’ im Sinne der Fragestellung ausgewertet. Des Weite- ren erfolgt eine Abschätzung der Ergebnisse mit der Prognose der Umweltverträglichkeitsuntersu- chung von 1997. Die in dieser Untersuchung erhobenen Rohdaten liegen dem WSA Cuxhaven zur Aufnahme in die Elbe-Datenbank vor.
Die Bearbeitung erfolgte im Auftrag des WSA Hamburg durch das Büro BioConsult Schuchardt &
Scholle GbR und HUuG Tangstedt, Dipl.-Biol. H.-J. Krieg.
3. Material und Methoden
Die Probenahme im Bereich der Baggergutablagerungsfläche (BA) wurde am 28. und 29.04.03 durchgeführt. Die Terminierung der Probenahme erfolgte unter Berücksichtigung der Wassertem- peraturen (ca. 13°C.), um ähnliche Randbedingungen wie bei den vorangegangenen Probenahmen sicherzustellen. Angaben zum Probenahmedatum, der Position der Stationen (geographische Position), Eindringtiefe des Greifers und Sedimentcharakter sind dem Anhang 1a zu entnehmen.
Abb. 1: Lage der Untersuchungsstationen im Bereich der BA Twielenfleth: rot umrandet, Referenz: blau umrandet (s.a.
Anhang III). Die Stationen L1 und L17 wurden verlegt (s. Text).
Insgesamt sind 2003 17 Stationen im Bereich der Baggergutablagerungsfläche (BA) Twielenfleth beprobt worden. Die Lage der Stationen ist in Abb. 1 dargestellt und mit denjenigen der Status quo ante-Untersuchung bis auf zwei Ausnahmen identisch. Die Stationen L1 und L17, die 1999/2001 als Einzelstationen relativ isoliert von der BA positioniert waren (vgl. BIOCONSULT 1999), wurden ab 2002 nicht mehr beprobt, da sie aufgrund ihrer Rahmenbedingungen als Referenzstationen für die Entwicklung der Benthosgemeinschaft auf der BA nicht geeignet waren. Um die Anzahl der Statio- nen für eine genauere Dokumentation der faunistischen Entwicklung auf der Ablagerungsfläche zu erhöhen, ist ab 2002 für den Wegfall der genannten äußeren Stationen jeweils eine zusätzliche Station im östlichen (L17) sowie westlichen (L1) Bereich der Baggergutablagerungsfläche positio-
niert worden. Die Bezeichnung der Stationen mit L1 und L17 blieb erhalten. Die genaue Lage der Stationen ist der Abbildung im Anhang 3 zu entnehmen.
3.1 Probenahme und Probenbearbeitung
Für jede Station wurden die folgenden abiotischen Parameter erhoben: Datum, Uhrzeit, Koordina- ten (Gauß-Krüger), Tidephase, Wassertiefe, Temperatur (an einigen Stationen), Sedimentzusam- mensetzung (Fingerprobe). Die Sedimente wurden wie folgt klassifiziert: Grobsand, Mittelsand, Feinsand, Schlick und Schill bzw. die verschiedenen Mischformen. Der Anteil einer jeweiligen Sedimentfraktion wurde vor Ort für jeden entnommenen Greifer geschätzt. Die Dokumentation ist dem Bericht als Anhang 1b beigefügt.
An jeder der o. g. Stationen wurden 6 Van-Veen-Greifer à 0,1 m² entnommen. Der Befüllungsgrad der verwerteten Greifer betrug mindestens 50%. Greifer mit geringerer Füllung wurden verworfen.
Jedem Greifer wurde mittels Stechrohr eine Unterprobe entnommen (Ø 4,5 cm). Der eigentliche Greiferinhalt wurde in eine Wanne überführt und anschließend über 1000 µm Maschenweite gesiebt. Der Rückstand wurde in 70%igem Alkohol zur taxonomischen Bestimmung fixiert. Das Material der Stechrohr-Unterproben wurde vor Ort mit Formol (4%, gepuffert) konserviert und im Labor weiter bearbeitet. Die aus den unterschiedlichen Beprobungsmethoden resultierenden Ergebnisse sind getrennt ausgewertet worden, da v.a. unter quantitativen Gesichtspunkten ein Zusammenführen der 1000 µm- und der 250 µm-Fraktion nicht sinnvoll möglich ist. Die Stechrohr- Auswertung fokussierte dabei auf die Oligochaetenfauna und Scolecida, während bei der Auswer- tung der van-Veen-Greifer die übrigen Makrozoobenthosgruppen berücksichtigt wurden.
Das Material wurde im Labor aufbereitet und anschließend taxonomisch bearbeitet; Muscheln (wenn vorhanden) wurden zusätzlich vermessen. Eine Belegsammlung wurde angelegt. Soweit möglich, wurden die einzelnen Individuen der erfassten Taxa in juvenile und adulte unterschieden.
Folgende Kriterien lagen der Klassifizierung zugrunde: Muscheln galten bei Schalenlängen <5 mm als juvenil, Polychaeten (hier Marenzelleria) wurden als juvenil bezeichnet, wenn das 7. Segment
<2 mm breit war. Gammariden wurden bei Größen von <4 mm als juvenil bezeichnet. Für die Gattung Bathyporeia wurde auf eine Unterteilung verzichtet, da die Bestimmung der Arten dieser Gruppe ohnehin erst ab einer Größe von <4 mm möglich ist. Zur Klassifizierung der Oligochaeten s.u..
Die Auswertung umfasst eine Darstellung im Hinblick auf abiotische Rahmenbedingungen, Arten- spektrum, Artenzahl, Zusammensetzung der Fauna auf Phyla-Niveau sowie Individuendichte, Dominanz- und so weit möglich die Betrachtung der Altersstruktur. Anhand dieser Parameter erfolgt der räumliche (Eingriffsbereich-Referenz) sowie der zeitliche (Status quo ante 1998/99- 2003) Vergleich der Makrozoobenthosbesiedlung. Die Abundanzvergleiche wurden summarisch auf Basis der Gesamtabundanz und auch auf Phyla-Ebene, z. T. mittels Box-und-Whisker-Plots, durch- geführt.
3.2 Baumaßnahme
Die Baggergutablagerungsfläche (BA) Twielenfleth ist in den Jahren 1998/1999 durch die Aufspü- lung von ca. 1,2-1,4 Mio. m³ sandigem Baggergut entstanden. Die Arbeiten wurden im Dezember 1999 abgeschlossen. Die durch die Ablagerung erfolgte Aufhöhung erreichte bis zu ca. 3 m, dass Ausmaß der Aufhöhung war örtlich aber unterschiedlich. Zusätzlich haben Arbeiten zur Randsiche- rung stattgefunden. Mit der Baumaßnahme wurden verschiedene Ziele verfolgt:
• die ausbaubedingte Deponierung von Sand;
• eine strombautechnische Gestaltung zur Bündelung der Strömung auf die Fahrrinne, um die Geschiebetransportkapazität zu erhöhen und den Unterhaltungsaufwand der Fahrrinne zu ver- mindern.
Durch die Errichtung der BA hat sich die uferständige Flachwasserzone um ca. 30 ha vergrößert.
Die ursprünglichen Sedimentstrukturen im Bereich der BA waren vor der Maßnahme sehr hetero- gen. Neben Feinsedimenten wie Schlick und Klei waren auch Fein- und Mittelsande, zu einem geringeren Teil auch Grobsande für den Bereich charakteristisch. Mit der Aufspülung reiner Sande wurde die ursprüngliche heterogene Sedimentzusammensetzung verändert. Zudem ist anzuneh- men, dass sich durch das Bauwerk die Strömungsverhältnisse im angrenzenden Uferbereich außerhalb der Ablagerungsfläche verändert haben (örtlich Zunahme des Schlickanteils). Im mögli- chen Wirkbereich liegen z.T. auch die für die Benthosuntersuchung festgelegten Referenzstationen.
4. Ergebnisse und Diskussion
Die Daten, die die Grundlage für die Dokumentation der Status quo ante-Situation an der Bagger- gutablagerungsfläche Twielenfleth bilden, stammen aus zwei verschiedenen Untersuchungen, die 1998 (von KRIEG auf 15 Stationen) und 1999 von (BIOCONSULT auf 2 Stationen) durchgeführt wurden. Die folgende Aufstellung (geltend für den van-Veen-Datensatz) gibt eine Übersicht über die Zuordnung der Stationen zu den differenzierten Untersuchungsbereichen „Baggergutablage- rungsfläche“, „Referenzstationen“, die sich östlich und westlich der Ablagerungsfläche befinden sowie 4 Referenzstationen, die in weiterer Entfernung zur Ablagerungsfläche positioniert waren.
Damit die Zuordnung der Stationen zu den Untersuchungsbereichen in den Abbildungen deutlicher wird, sind die Stationsbezeichnungen leicht verändert worden:
Baggergutablagerungsfläche
Ost [BAO] und West [BAW]
Insgesamt NStationen = 9 (54 Greifer)
Referenz
Ost [RLO] und West [RLW]
Insgesamt NStationen = 8 (48 Greifer)
Stationen L10 - L12, L17 = BAO10 – BAO12, BAO17
Stationen L1, L6 - L9 = BAW1, BAW6- BAW9
L13 - L16 = RLO13 -RLO16
L2 – L5 = RLW2 – RLW5
Die räumliche Anordnung der Stationen erfolgte jeweils auf Transekten zwischen Uferbereich und Fahrrinne. Sowohl auf der Ablagerungsfläche als auch im Referenzbereich wurde ein östliches und ein westliches Transekt beprobt. Innerhalb eines Transektes sind unterschiedliche Tiefenbereiche berücksichtigt worden. Diese umfassen sowohl Stationen im Watt, als auch im Flach- (bis etwa 4 m) und Tiefwasser (>4 m). Aufgrund der analogen Tiefenpositionierung der Stationen auf der Ablagerungsfläche und der Referenz, erscheint es gerechtfertigt, neben einer differenzierten Stationsbetrachtung, die Besiedlung der Transekte von Ablagerungsfläche und Referenz z.T. auch summarisch miteinander zu vergleichen.
4.1 Sedimente und Wassertiefen
4.1.1 Sedimente und Wassertiefen 2003
Die Sedimente wurden je nach Lage der Stationen im Transekt überwiegend von Schlick oder Fein- bzw. Mittelsanden geprägt. Vor allem die Referenztransekte West und Ost waren örtlich durch schlickige Sedimente charakterisiert. Lediglich die im Tiefwasser befindliche Station RLO13 wies einen hohen Anteil an Mittel- und Grobsanden auf (Abb. 2).
Die Stationen auf der Ablagerungsfläche (BA) waren in ihrer Sedimentstruktur etwas heterogener, waren aber überwiegend durch Sande geprägt. So wiesen die eulitoralen Stationen und die Flach- wasserstationen je nach Lage sowohl Fein- oder Mittelsande (z.B. BAW8, BAW9) als auch Schlick (BAW6) auf. Die tieferen Stationen des östlichen Transektes (BAO 11, 12) wurden z. T. durch gröbere Sande oder zu einem geringen Anteil auch durch Kiese geprägt.
In der Tendenz zeigt sich, dass sich v.a. an den östlichen Stationen unabhängig vom jeweiligen Teilgebiet mit zunehmender Wassertiefe der Anteil gröberer Sedimente erhöht. In den flacheren Bereichen dominierten Fein- und Mittelsande bzw. auch Schlick (vgl. Abb. 2).
0%
20%
40%
60%
80%
100%
BAW9- 03 BAW8- 03 BAW1- 03 BAW7- 03 BAW6- 03 BA010- 03 BA017- 03 BA011- 03 BA012- 03
St K MK FK GS MS FS MUD Detritus 0%
20%
40%
60%
80%
100%
RLW5-03 RLW4-03 RLW3-03 RLW2-03 RLO16- 03 RLO15- 03 RLO14- 03 RLO13- 03
St K MK FK GS MS FS MUD Detritus
B A
-10,0 -8,0 -6,0 -4,0 -2,0 0,0 2,0 4,0
BAW9-03 BAW8-03 BAW1-03 BAW7-03 BAW6-03 BA010-03 BA017-03 BA011-03 BA012-03
Wassertiefe SKN
-10,0 -8,0 -6,0 -4,0 -2,0 0,0 2,0 4,0
RLW5-03 RLW4-03 RLW3-03 RLW2-03 RLO16-03 RLO15-03 RLO14-03 RLO13-03
Wassertiefe SKN
Abb. 2: Sedimentzusammensetzung und Wassertiefen im Untersuchungsgebiet, Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO (NStationen= 8), Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO (NStationen= 9).
ST = Steine, K = Kies, MK = Mittelkies, FK = Feinkies, GS = Grobsand, MS=Mittelsand, FS = Feinsand, Mud = Schlick, Daten: 2003.
Entsprechend der Anordnung als Transekt variieren die Wassertiefen von +2 m [SKN] an einzelnen Wattstationen bis etwa –10 m [SKN] im tiefen Bereich. Die Referenztransekte schließen eine Wattstation (RLO16), 2 Flachwasserstationen bzw. erweiterte Flachwasserzonen (MTnw 0 bis –4m, RLW4, RLO15) sowie 3 Tiefwasserstationen (MTnw >-4m; RLW2, RLW3 und RLO14) ein. Die Transekt-Stationen der Ablagerungsfläche sind entlang des Tiefengradienten in ähnlicher Weise angeordnet. So repräsentiert die Station BAW9 die Wattsituation, die Stationen BAW8, BAO10 und 11 die Flachwasserbereiche sowie BAW6 und BAO12 die Tiefwasserbereiche (Abb. 2, Bilder rechts).
4.1.2 Sedimente und Wassertiefen 1998 - 2003
Sediment: Im Bereich des Referenztransektes-West (RLW), dessen Stationen 1998 (nicht grafisch dargestellt) überwiegend von Sanden verschiedener Größenklassen (feinere Sande an den flache- ren Stationen und mit steigender Wassertiefe zunehmend gröbere Sedimente) geprägt waren (KRIEG 1999), traten z.T. deutliche Veränderungen ein.
So wurden in 2001 alle Stationen unabhängig von ihrer Tiefenlage im Wesentlichen von schlickigen Sedimenten dominiert. In 2002 traten an den Referenzstationen gegenüber 2001 nur örtlich Veränderungen ein. Betroffen war v.a. die Tiefwasserstation RLW2, die in 2001 von Schlick, in 2002 dagegen von Mittel- und Feinsanden geprägt wurde. In 2003 erfolgte an den Flachwasser- stationen (RLW4 und RLW3) ein Rückgang der Schlickanteile zugunsten höherer Fein- und Mittel- sandanteile. Das östliche Referenztransekt wurde anders als das westliche 1998 z.T. auch durch Schlick geprägt (KRIEG 1999). Daher sind die interannuellen Unterschiede 1998/2001 im Bereich des östlichen Referenztransektes nicht so deutlich. Alle Stationen der Referenztransekte wiesen im Zeitraum von 2001 - 2003 mit Ausnahme der östlichen Tiefwasserstation hohe Schlickanteile auf (Abb. 3, Bilder A, C, D).
Die Transektstationen auf der Baggergutablagerungsfläche (BA) waren im Hinblick auf die Sedi- mentstrukturen ebenfalls Veränderungen unterworfen. Die BA war 1998, also vor der Aufspülung durch sehr heterogene Sedimente (Schlick, Klei, verschiedene Sande) gekennzeichnet (KRIEG 1999). Insbesondere die feinen Sedimente wie Schlick und Klei hatten sich in 2001 zugunsten eines höheren Sandanteils verringert. In 2002 und 2003 erfolgte an den westlichen BA-Stationen ein Wechsel zwischen höheren Feinsandanteilen in 2001 zu höheren Mittelsandanteilen in 2003. Die Tiefwasserstation (BAW6) im westlichen Transekt war den deutlichsten interannuellen Veränderun- gen unterworfen. Diese war in 2001 durch höhere Anteile gröberer Sande geprägt, in 2002 dage- gen durch Klei, der dort auch 1998 schon festgestellt wurde. In 2003 erfolgte insofern ein erneuter Wechsel, als dass ein hoher Schlickanteil (>75%) festgestellt wurde (Abb. 3, Bilder B, D, F). An den östlichen BA-Stationen konnten ebenfalls mehr oder weniger deutliche interannuelle Verände- rungen verzeichnet werden. So wurde der Flachwasserbereich (BAO10) in 2001 ausschließlich durch Schlick geprägt, in 2002 dagegen zu fast 100% durch Feinsand; in 2003 wurden erstmals Mittelsande registriert. Auch im Tiefwasser konnten einige Veränderungen dokumentiert werden.
Tendenziell nahm der Mittelsandanteil auf Kosten des Feinsandanteil bis 2003 zu. Insgesamt blieben aber Sande (Fein- und Mittelsand) das charakteristische Sediment (Abb. 3, Bilder B, D, F).
Die Ergebnisse zeigen, dass nach 1998 mehr oder weniger deutliche Veränderungen in der Sedi- mentzusammensetzung eingetreten sind. Betroffen hiervon sind Stationen sowohl der Baggergut- ablagerungsstelle als auch der Referenztransekte (vgl. BIOCONSULT 2002b). In 2002 blieben mit örtlichen Ausnahmen die Sedimentverhältnisse im Vergleich zu 2001 weitgehend unverändert. In 2003 wurde örtlich eine tendenzielle Zunahme von gröberen Sedimenten (Mittelsanden) und eine Abnahme von feinkörnigeren Sedimenten dokumentiert.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
RLW5 RLW4 RLW3 RLW2 RLO16 RLO14 RLO15 RLO13
K/ST GS MS FS SCH DET SLL
0%
20%
40%
60%
80%
100%
BAW9 BAW8 BAW7 BAW6 BAO10 BAO11 BAO12
K/ST GS MS FS SCH DET SLL A
B
0%
20%
40%
60%
80%
100%
BAW9-02 BAW1-02 BAW8-02 BAW7-02 BAW6-02 BAO10-02 BAO17-02 BAO11-02 BAO12-02
ST/KI GS MS FS SCH KL DET 0%
20%
40%
60%
80%
100%
RLW5-02 RLW4-02 RLW3-02 RLW2-02 RLO16-02 RLO15-02 RLO14-02 RLO13-02
ST/KI GS MS FS SCH KL DET
0%
20%
40%
60%
80%
100%
RLW5-03 RLW4-03 RLW3-03 RLW2-03 RLO16-03 RLO15-03 RLO14-03 RLO13-03
St K MK FK GS MS FS MUD Detritus
0%
20%
40%
60%
80%
100%
BAW9-03 BAW8-03 BAW1-03 BAW7-03 BAW6-03 BA010-03 BA017-03 BA011-03 BA012-03
St K MK FK GS MS FS MUD E
C D
B
F 2001
2002
2003
Abb. 3: Sedimentzusammensetzung im Bereich Twielenfleth im interannuellen Vergleich von 2001-2003, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO, Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. Bilder A,B =2001, C,D = 2002, E,F = 2003. ST = Steine, K = Grobkies, MK = Mittelkies, FK = Feinkies, GS = Grobsand, MS=Mittelsand, FS = Feinsand, Mud = Schlick.
Wassertiefe: Die Tiefenverhältnisse haben sich in 2003 gegenüber den Vorjahren (2001/2002) nicht wesentlich verändert. Tendenziell scheint aber im Bereich der eulitoralen Stationen RLW5 und BAW9 im westlichen Bereich der Ablagerungsfläche eine kontinuierliche Aufhöhung zu erfolgen. Im Vergleich zu 1998 erhöhte sich der Uferbereich um bis zu 2 m (Abb. 4). Dies konnte auch an der westlichen Flachwasserstation (RLW4) im Referenztransekt ermittelt werden, an der sich die Wassertiefe im Vergleich zu 1998 ebenfalls um ca. 1,5 m verringerte. Eine andere Entwicklungs-
Referenz Ablagerungsfläche
tendenz zeigt sich im östlichen Referenzbereich (RLO16). Hier vertiefte sich der Uferbereich im Vergleich zu 1998 um etwa 2 m (Abb. 4).
Möglicherweise stehen die nach 1998 erfolgten Sedimentveränderungen und die Veränderung in der Wassertiefe in Zusammenhang mit der BA und der durch die Aufspülung anzunehmenden Veränderung des Strömungsregimes. Insbesondere im Bereich des westlichen Referenztransektes ist durch die BA eine Reduzierung der Strömung nicht auszuschließen, da dieser Bereich stromab gesehen im ‚Schatten’ der Ablagerungsfläche liegt. Durch die mögliche Veränderung der Strö- mungsverhältnisse kann die Sedimentation im Vergleich zu 1998 zugenommen haben, so dass durch die Ablagerung von Schlick (2001, 2002) aber offensichtlich auch von Sanden (2003) die leichte Aufhöhung im westlichen Untersuchungsbereich bedingt sein kann (Abb. 4, Bild A).
mittlere Wassertiefe/Station [SKN]
Unterelbe, Twielenfleet Referenzstationen Daten 1998 -2002
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
RLW5 RLW4 RLW3 RLW2 RLO16 RLO15 RLO14 RLO13
SKN [m]
WT98 WT 01 WT02 WT03 Uferbereich in Richtg. FR Uferbereich in Richtg. FR
mittlere Wassertiefe/Station [SKN]
Unterelbe, Twielenfleet Ablagerungsfläche Daten 1998 -2002
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2
BAW9 BAW1 BAW8 BAW7 BAW6 BAO10 BAO17 BAO11 BAO12
SKN [m]
WT98 WT 01 WT02 WT03
Uferbereich in Richtg. FR Uferbereich in Richtg. FR
A B
Abb. 4: Wassertiefe (WT) [m SKN] im Bereich Twielenfleth im interannuellen Vergleich von 1998-2002, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO (NStationen=8), Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO (NStationen=9).
1998 Juli 2002
Abb. 5: Tiefenverhältnisse auf der BA Twielenfleth in 1998 (vor der Maßnahme) und im Juli 2002 etwa 3 Jahre nach Fertigstellung. Quelle: WSA Hamburg: 2. Bericht zur Beweissicherung, Version 3.0.
Abb. 5 zeigt die morphologische Veränderung des Untersuchungsgebietes Twielenfleth nach Herstellung der BA. Die deutlichsten Aufhöhungen erfolgten im Tiefwasserbereich zwischen 6-9 m.
Durch die BA entstand in diesem Bereich eine erweiterte Flachwasserzone (2-4 m).
4.2 Makrozoobenthos 1000 µm-Fraktion (Greifer)
4.2.1 Räumlicher Vergleich der Ergebnisse 2003
4.2.1.1 Artenzahl und Dominanzstruktur
Artenzahl
Insgesamt konnten in 2003 10 Taxa (ohne Oligochaeta) im Untersuchungsgebiet nachgewiesen werden, die sich auf 5 Taxagruppen verteilten. Das Benthosspektrum setzte sich aus zwei Mu- schelarten (Corbicula cf. fluminalis, Dreissena polymorpha), einer Polychaeten-Art (Marenzelleria cf. viridis) sowie 5 Crustacea-Taxa (Bathyporeia elegans, B. pilosa, Gammarus zaddachi, Neomysis integer und Eriocheir sinensis) zusammen. Ergänzt wurde das Artenspektrum durch den Brackwas- serpolypen Cordylophora caspia sowie durch die Gruppe der Zuckmückenlarven (Chironomidae).
Im Bereich der Ablagerungsfläche waren 10 Taxa, an den Referenzstationen 9 Taxa präsent. Mit Ausnahme von B. elegans wurden alle Taxa sowohl auf der BA als auch an den Referenzstationen erfasst.
Tab. 1: Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth: Artenspektrum der Greiferproben April 2003 (a+j: adulte und juvenile Individuen waren vertreten, * bei den quantitativen Auswertungen unberücksichtigt). BAW und BAO = Bagger- gutablagerungsfläche-West bzw. -Ost, RLW = Referenztransekt-West, RLO = Referenztransekt-Ost.
Taxa BAW BAO RLW RLO
Cnidaria
Cordylophora caspia* x x x x
Bivalvia
Corbicula cf. fluminalis x x
Dreissena polymorpha x x x x
Polycheata
Marenzelleria cf. viridis x x x x
Crustacea (Amphipoda)
Bathyporeia elegans x
Bathyporeia pilosa x x
Gammarus zaddachi (j-ad) x x x
Gammarus sp. x x
Crustacea (Mysidacea)
Neomysis integer x x x
Crustacea (Dekapoda)
Eriocheir sinensis x x x x
Diptera
Chironomidae indet. x x x x
Anzahl Taxa (ohne sp.) 8 8 8 7
Entsprechend der geringen Gesamtanzahl der Makrozoobenthostaxa im Untersuchungsbereich sind auch die Taxazahlen/Station vergleichsweise gering. Abb. 6 zeigt eine Übersicht, differenziert nach
Referenzbereichen und Ablagerungsfläche. An den Stationen der Referenztransekte lag die mittlere Artenzahl bei 1 (RLO) bzw. 1,5 Taxa/Station (RLW). Zwischen den beiden Transekten (RLW-RLO) zeigen sich dabei nur tendenzielle Unterschiede. Auffällig ist, dass die eulitorale Station RLW5 und die im Tiefwasser befindliche Station RLO13 keine Benthosbesiedlung der 1000 µm-Fraktion aufwies.
Auf der BA wurden durchschnittliche Taxazahlen mit 1,2 (BAO) und 1,4 Taxa/Station (BAW) festgestellt. Die Unterschiede zwischen den Referenz- und den BA-Transekten sind aufgrund der in beiden Teilgebieten geringen Taxazahlen insgesamt undeutlich (Abb. 6).
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
RLW5-03 RLW4-03 RLW3-03 RLW2-03 RLO16-03 RLO15-03 RLO14-03 RLO13-03 BAW9-03 BAW8-03 BAW1-03 BAW7-03 BAW6-03 BA010-03 BA017-03 BA011-03 BA012-03
Stationen UG Twielenfleth (1000µm-Fraktion)
Anzahl
Abb. 6: Mittlere Artenzahl/Station im Bereich Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, differenziert nach den Teilbereichen: Referenztransekte = RLW und RLO, Transekte auf der Ablagerungsfläche = BAW und BAO. Reihenfolge der Transektstationen von links nach rechts jeweils vom Uferbereich in Richtung Fahrrinne. Untersuchungsjahr 2003.
Dominanzstruktur
Abb. 7 zeigt die Dominanzstruktur der Benthosgemeinschaft differenziert nach Teilgebieten.
Sowohl die Ablagerungsfläche als auch die Referenztransekte wurden in 2003 gleichsinnig durch Marenzelleria cf. viridis oder die Muschel Dreissena polymorpha dominiert. So war D. polymorpha an den westlichen Stationen (RLW und BAW) mit jeweils >50% vertreten, während M. cf. viridis an den östlichen Stationen der BA einen Anteil von etwa 60% und an den östlichen Stationen des Referenztransektes (RLO) einen Anteil von durchschnittlich 40% erreichte. Bathyporeia pilosa sowie Gammarus zaddachi erreichten unabhängig vom Teilgebiet einen Dominanzanteil um jeweils 10%. Lediglich an den westlichen Stationen der BA erreichte G. zaddachi einen höheren Anteil von etwa 20%.
Andere Arten wie Corbicula cf. fluminalis oder Bathyporeia elegans waren hinsichtlich ihres Domi- nanzanteils (jeweils <3%) sowohl im Bereich der Referenzen als auch auf der Baggergutablage- rungsfläche in 2003 unbedeutend.
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Anteil
RLW- 03
RLO- 03
BAW- 03
BAO- 03 Untersuchungsbereiche
Chironomidae Gammarus sp.
G. zaddachi B. pilosa B. elegans Marenzelleria spp.
D. polymorpha C. cf. fluminalis
Abb. 7: Dominanzanteil der Makrozoobenthos-Arten im Bereich Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, differenziert nach den Referenztransekten RLW und RLO sowie den Transekten auf der Ablagerungsfläche BAW und BAO. Untersu- chungsjahr 2003.
Eine auffällige Verschiebung der Altersstruktur mit einem höheren Anteil juveniler Tiere (Bivalvia, Polychaeta) im Bereich der Baggergutablagerungsfläche konnte in 2003 nicht dokumentiert werden. Bei den Bathyporeia-Arten (Crustacea) erfolgte keine Differenzierung im Hinblick auf das Alter der Tiere. Aus der Gruppe der Gammariden (Crustacea) konnten nur Juvenile erfasst werden (s. Tab. 1). Allerdings waren Gammariden in 2003 insgesamt in nur geringer Individuendichte vorhanden, so dass eine detaillierte Analyse des Altersaufbaus bzw. ein räumlicher Vergleich zwischen den Teilgebieten unter diesem Gesichtspunkt nicht sinnvoll ist.
4.2.1.2 Abundanzen
Abb. 8 zeigt die mittlere Individuendichte der einzelnen Untersuchungsstationen, gruppiert nach den verschiedenen Untersuchungsbereichen. Alle Stationen (BA und Referenztransekte) wiesen in 2003 eine überwiegend spärliche Besiedlungsdichte auf. Die Abundanzspanne lag zwischen 0 Ind./m² und 131,7 Ind./m².
Es zeigt sich eine vergleichsweise hohe Besiedlungsvariabilität zwischen den einzelnen Stationen.
Im eulitoralen Bereich des westlichen Referenz-Transektes (RLW5) konnten im Rahmen der vorliegenden Untersuchung keine Organismen der 1000 µm-Fraktion festgestellt werden. Die Tiefwasserstationen (RLW3, RLW2) waren mit 108 Ind./m² bzw. 36 Ind./m² die am umfang- reichsten besiedelten Referenzstationen. Die mittlere Makrozoobenthos-Abundanz des westlichen Referenz-Transektes lag bei 39,2 Ind./m².
Im Bereich des Referenztransektes-Ost war die Streuung der mittleren Individuendichte niedriger als im westlichen Referenztransekt. Die Makrozoobenthosdichte lag hier zwischen 0 Ind./m² und 15 Ind./m². Anders als im Bereich RLW waren auch die im flachen Wasser liegenden Stationen
besiedelt. Allerdings war die Individuendichte mit durchschnittlich nur 8 Ind./m² insgesamt deutlich geringer, als an den westlichen R-Stationen. Unbesiedelt war die Tiefwasserstation RLO13.
Eine ähnliche Zweiteilung zwischen westlichen und östlichen Stationen, wie sie sich für die Refe- renztransekte ergab, zeigt sich auch auf der Baggergutablagerungsfläche. Die Streuung der mittleren Individuendichte war im westlichen Transekt (BAW) ebenfalls höher (3,3 – 131 Ind./m²) als im östlichen Transekt (BAO: 6,7 – 31,7 Ind./m²). Die mittlere Besiedlungsdichte des westlichen BA-Transektes lag bei 36,3 Ind./m², die des östlichen BA-Transektes lag dagegen bei nur 13,8 Ind./m².
Der räumliche Vergleich auf der Grundlage der in 2003 ermittelten Daten zeigt, dass sich die Teilgebiete Referenz und BA im Hinblick auf den Kennwert Besiedlungsdichte nicht wesentlich voneinander unterschieden. Die jeweils interne räumliche und zeitliche Variabilität war größer als die Unterschiede zwischen den Teilgebieten. Insgesamt entsprechen die für die Abundanzen getroffenen Aussagen denen des Parameters Artenzahl.
0 20 40 60 80 100 120 140
RLW5-03 RLW4-03 RLW3-03 RLW2-03 RLO16-03 RLO15-03 RLO14-03 RLO13-03 BAW9-03 BAW8-03 BAW1-03 BAW7-03 BAW6-03 BA010-03 BA017-03 BA011-03 BA012-03
Stationen UG Twielenfleth (1000µm-Fraktion)
Ind./m²
Abb. 8: Mittlere Gesamtindividuenzahl/Station [Ind./m²] (o. Oligochaeta) im Bereich Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth, differenziert nach Referenztransekt-West (RLW), Referenztransekt-Ost (RLO), West-Transekt auf der Ablagerungsfläche (BAW) und Ost-Transekt auf der Ablagerungsfläche (BAO). Reihenfolge der Transektstationen von links nach rechts jeweils vom Uferbereich in Richtung Fahrrinne. Untersuchungsjahr 2003.
4.2.2 Interannueller Vergleich 1998 – 2003 Makrozoobenthos der 1000 µm-Fraktion
4.2.2.1 Artenzahl und Dominanzstruktur
Artenzahl
Insgesamt wurden 2003 10 Taxa nachgewiesen (s. Kap. 4.3.1.1). Damit erhöhte sich die Anzahl gegenüber den Vorjahren (2001/2002) leicht, blieb aber nach wie vor deutlich unter der Anzahl, die 1998/1999 (15 Taxa) erfasst wurde (vgl. Tab. 2). Allerdings ist in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass die beiden in 1999 beprobten, vergleichsweise artenreichen Tiefwasser- stationen (L19, L24) seit 2002 nicht mehr untersucht wurden (s. Kap. 2).
Tab. 2: Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth: Artenspektrum der Greiferproben April 1998/99, 2001, 2002, 2003 (a+j: adulte und juvenile Individuen waren vertreten, * bei den quantitativen Auswertungen nicht berücksichtigt). BAW = Baggergutablagerungsfläche-West, BAO= Baggergutablagerungsfläche-Ost, RLW = Referenztransekt-West, RLO = Referenztransekt-Ost.
Taxa BAW98 BA098 RLW98 RLO98 BAW01 BAO01 RWL01 RLO01 BAW02 BAO02 RWL02 RLO02 BAW03 BAO03 RWL03 RLO03
Cnidaria
Cordylophora caspia* x x x x x
Bivalvia
Corbicula cf. fluminalis x x x
Dreissena polymorpha x x x x x x
Pisidium sp. x
Pisidium amnicum x
Hirudinea
Hirudinea x
Polychaeta
Hediste diversicolor x
Marenzelleria cf. viridis x x x x x x x x x x x x x x x
Phyllodoce mucosa x
Crustacea (Amphipoda)
Bathyporeia elegans x x x x x x
Bathyporeia pilosa x x x x x x x x x x x x x
Bathyporeia sp. juv. x
Gammarus tigrinus x
Gammarus zaddachi (j-ad) x x x x x x x
Gammarus sp. juv x x x
Crustacea (Mysidaea)
Neomysis integer* x x x
Crustacea (Decapoda)
Eriocheir sinensis* x x x x x
Diptera
Chironomidae indet. x x x x
Anzahl Taxa (ohne juv.) 5 4 5 1 6 3 3 3 2 3 2 3 8 8 8 7
Die Gesamt-Taxazahlen an den einzelnen Stationen veränderten sich im interannuellen Vergleich bis 2002 dagegen nur örtlich und überwiegend eher gering. Während sich auf der Ablagerungsflä- che selbst bis 2002 kaum interannuelle Unterschiede zeigten, konnten im Referenzbereich teilweise deutlichere Veränderungen festgestellt werden. So reduzierte sich die Taxazahl/Station der westli- chen Referenz von 2,3 Taxa/Station in 1998 auf 0,8 Taxa/Station in 2002. An den Stationen des östlichen Transektes wurde dagegen eine umgekehrte Entwicklung verzeichnet: hier stieg die Anzahl von 0,8 (1998) auf 2,3 Taxa/Station (2002). In 2003 erfolgte überall eine Zunahme der Artenvielfalt, auf der BA war diese Zunahme etwas ausgeprägter als im Bereich der Referenztran- sekte. So erhöhte sich die durchschnittliche Gesamtaxazahl/Station auf der BA auf 4,4 (BAW) bzw.
auf 4,3 Taxa/Station (BAO). Die Referenztransekte waren in 2003 durchschnittlich mit 3,5 (RLW) sowie 3 Taxa/Station (RLO) besiedelt. Sowohl im räumlichen als auch im zeitlichen Vergleich ergaben sich im Hinblick auf die Taxazahlen zwischen Referenzen und Ablagerungsfläche aber keine deutlichen Unterschiede. Die Kennwerte der Ablagerungsfläche lagen in allen Jahren gering- fügig über denen der Referenzen (Abb. 9).
Mittelwert+Stdabw.
Mittelwert-Stdabw.
Mittelwert+Stdf.
Mittelwert-Stdf.
Mittelwert BA-Twielenfleet, Anzahl MZB-Taxa/Station, 1000µm-Fraktion
interannuell 1998-2003
Transekte, Untersuchungsjahre
Anzahl
-1 0 1 2 3 4 5 6 7
RLW_98 RLO_98 BAW_98 BAO_98 RLW_01 RLO_01 BAW_01 BAO_01 RLW_02 RLO_02 BAW_02 BAO_02 RLW_03 RLO_03 BAW_03 BAO_03
Abb. 9: Interannueller Vergleich der mittleren Taxazahl/Bereich (o. Oligochaeta) im Untersuchungsgebiet Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen: Referenzen RLW, RLO, Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO.
Dominanzstruktur
Abb. 10 zeigt die Veränderung der Dominanzstruktur der Benthosgemeinschaft an den einzelnen Untersuchungsbereichen im interannuellen Vergleich. Es wird ersichtlich, dass unabhängig vom lokalen Untersuchungsbereich die Benthosgemeinschaften 1998 überwiegend von Crustacea dominiert wurden. Insbesondere Bathyporeia pilosa war die vorherrschende Art. Neben den Crustacea sind an einigen Stationen, vor allem im westlichen Referenztransekt (RLW98) sowie im östlichen Transekt auf der Baggergutablagerungsfläche (BAO98) auch Muscheln mit höheren Anteilen vertreten. Dies waren die Zebramuschel Dreissena polymorpha im Bereich RLW und die Erbsenmuschel Pisidium sp. im Bereich BAO.
In 2001 hat sich die Dominanzstruktur gegenüber 1998 deutlich verändert. Der Polychaet Maren- zelleria cf. viridis löste die verschiedenen Crustacea-Arten als dominantes Taxon ab. Hiervon sind mit Ausnahme des westlichen Transektes auf der Ablagerungsfläche (BAW01) alle Stationsgruppen betroffen. Diese Tendenz setzte sich auch in 2002 fort. Fast alle Stationen sowohl der Ablage- rungsfläche als auch die der Referenzen wurden von M. cf. viridis geprägt. In 2002 erreichten die Crustacea, v.a. Gammariden nur noch örtlich etwas höhere Dominanzanteile. Bathyporeia-Arten, die in 1998 und eingeschränkt auch 2001 höhere Anteile aufwiesen, spielten in 2002 im Hinblick auf ihren Dominanzanteil weder im Bereich der Ablagerungsfläche noch im Bereich der Referenzen eine Rolle. Insgesamt erfolgten aber von 2001 auf 2002 vergleichsweise moderate Veränderungen.
In 2003 änderte sich die Gemeinschaftsstruktur zumindest örtlich vergleichsweise deutlich. Dies betraf gleichsinnig beide Teilgebiete (BA, Referenzen). So wurden die westlichen Stationen unab-
hängig vom Teilgebiet durch die Muschel D. polymorpha, deren Anteil im Mittel um 60% erreichte, dominiert. Es handelte sich dabei allerdings zu einem großen Teil um juvenile Muscheln (<5mm), deren dortiger langfristiger Verbleib anzuzweifeln ist, da die untersuchten weichbodengeprägten Teilgebiete für die Hartsubstratbesiedlerin D. polymorpha vermutlich kein geeignetes Habitat darstellen. Die östlichen BA- und R-Stationen wurden wie in den beiden Vorjahren auch in 2003 von M. cf. viridis dominiert. Eine weitere Änderung deutete sich durch die Präsens von Chironomi- den-Larven (Zuckmücken) an, die in 2003 an allen Stationen, anders als in den Vorjahren, nach- gewiesen wurden. An den östlichen Referenzstationen erreichten die Zuckmücken sogar einen Anteil von ca. 30% (Abb. 10).
Die interannuellen strukturellen Veränderungen der Benthosgemeinschaften resultierten dabei aus folgenden Entwicklungen:
• dem örtlichen (RLW, RLO, BAO) Abundanzrückgang von B. pilosa bei mehr oder weniger gleichbleibenden oder höheren Polychaetendichten
• dem örtlichen Abundanzrückgang (RL) sowohl von Crustacea (stärker) als auch von Polychaeta (schwächer).
• den örtlich (RLW, BAW) höheren Individuenzahlen von D. polymorpha in 2003, bei im Ver- gleich zu 2002 gleichbleibend geringer Dichte der übrigen Taxa.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
RLW-98 RLO-98 BAW-98 BAO-98 RLW-01 RLO-01 BAW-01 BAO-01 RLW-02 RLO-02 BAW-02 BAO-02 RLW-03 RLO-03 BAW-03 BAO-03
Transekte, Untersuchungsjahre
Anteil
Chironomidae Gam sp.
G. zaddachi G. tigrinus Bathy sp.
B. pilosa B. elegans P. mucosa M. cf. viridis H. diversicolor P. amnicum Pisidium sp.
D. polymorpha C. cf. fluminalis
Abb. 10:Veränderung der Dominanzstruktur (o. Oligochaeta) im Bereich Twielenfleth, differenziert nach Teilbereichen:
Referenzen RLW, RLO, Baggergutablagerungsbereich BAW, BAO. Gam sp. = Gammarus spp., G. = Gammarus, Bathy sp. = Bathyporeia spp., B. = Bathyporeia, M. = Marenzelleria, P. mucosa = Phyllodoce mucosa, H. diversicolor = Hediste diversicolor, D. polymorpha = Dreissena polymorpha, C. cf. fluminalis = Corbicula cf. fluminalis.
Die Gründe für die deutliche Dominanzumstrukturierung der Zoobenthosgemeinschaft sind vermut- lich auch in der Veränderung der Sedimentstruktur zu sehen. So besiedeln v.a. die Bathyporeia- Arten bevorzugt Feinsande (HAYWARD & RYLAND 1995). Vor allem an den Stationen der Refe- renztransekte (RLW, RLO) ging gegenüber 1998 der Feinsandanteil z.T. erheblich zugunsten sich erhöhender Schlickanteile zurück (s.o.). Möglicherweise besteht hier ein kausaler Zusammenhang mit dem z.T. deutlichen Abundanzrückgang der Amphipoden. Allerdings sind die Individuendichten der Bathyporeia-Arten auch im westlichen Bereich der Ablagerungsfläche zurückgegangen, obwohl hier nach wie vor ein relativ hoher Feinsandanteil vorhanden war. Ebenso konnte trotz des in 2003 örtlich wieder rückläufigen Schlickanteils keine Veränderung im Hinblick auf den Dominanzstatus der Bathyporeia-Arten festgestellt werden.
Der Polychaet M. cf. viridis, der im Vergleich nicht so eindeutige Ansprüche an die Sedimentbe- schaffenheit stellt (u.a. BARNES 1994, HARTMANN-SCHRÖDER 1996), scheint von den Verände- rungen weniger betroffen, u.U. hat er sogar davon profitiert. Allerdings blieben die Besiedlungs- dichten des Polychaeten nach örtlich höheren Werten in 2001 in den folgenden Jahren durchgängig auf niedrigem Niveau.
Für die in 2003 dokumentierte Veränderung der Gemeinschaftsstruktur an den westlichen Statio- nen könnten (zufällig erfasste?) einzelne kleinere Steine mitverantwortlich gewesen sein. Diese wurden von juvenilen Muscheln (D. polymorpha), die zur Ansiedlung Hartsubstrate benötigen, genutzt. Fraglich bleibt allerdings, ob die Ansiedlung von D. polymorpha dauerhaft ist (s.o.).
