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Lexikon der Biologie: Fließgewässer

Fließgewässer, Transportgerinne, in denen der oberirdische Abfluß transportiert wird ( ßä vgl. Tab. ). Die jährliche Abflußmenge beträgt weltweit etwa 40000 km3. Fließgewässer sind in langgestreckten, einseitig geöffneten Hohlformen der Landoberfläche fließende natürliche Wasserläufe, die umgrenzbare Flächen des Festlands mit natürlichem Gefälle entwässern. Sie verdanken ihre Existenz dem Wasserkreislauf der Erde. Für die Ausbildung eines fließenden Gewässers müssen 2 Voraussetzungen gegeben sein: zum einen geneigte Flächen, zum anderen eine entsprechende Niederschlagsmenge (Niederschlag), welche die Menge des verdunstenden (Verdunstung), versickernden (Bodenwasser) und von den Pflanzen verbrauchten Wassers übertreffen muß. Während geneigte Flächen fast überall auf der Erde vorhanden sind, können zu geringe Niederschläge dazu führen, daß Fließgewässer gar nicht erst entstehen oder nur noch periodisch oder episodisch Wasser führen. Fließgewässer werden demnach unterschieden in permanente Fließgewässer (d.h. ständig wasserführend, wie sie in Mitteleuropa überwiegend vorhanden sind) und in temporäre Fließgewässer, die nur periodisch (d.h. regelmäßig zeitweilig) oder episodisch (d.h. unregelmäßig zeitweilig) wasserführend sind. Dieser Typ tritt vor allem in ariden Klimaten auf. Die von einem Fluß entwässerte Fläche bezeichnet man als Einzugsgebiet oder Flußgebiet, das durch Wasserscheiden abgegrenzt wird. Die Dichte eines solchen Flußsystems ist nicht nur von der Niederschlagsmenge, sondern auch von der Geologie des Untergrunds abhängig und kann daher auch in humiden, niederschlagsreichen Gebieten unterschiedlich ausgeprägt sein. – Wichtige Kenngrößen zur Charakterisierung eines Fließgewässers sind das Abflußregime und die jeweiligen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Wasserkörpers (z.B. Temperatur, Sauerstoffgehalt), welche die Ausbildung der jeweiligen Lebensgemeinschaften (Besiedlung) entscheidend beeinflussen. Darauf basierend können verschiedene Klassifizierungsversuche (Klassifizierung von Fließgewässern) vorgenommen werden. Aufgrund der von der Quelle zur Mündung abnehmenden Durchschnittsgeschwindigkeit werden Fließgewässer auch in Oberlauf, Mittellauf und Unterlauf untergliedert. Da sich in diesen Bereichen jeweils typische Lebensgemeinschaften ausbilden, kommt man zu einer Längszonierung der Fließgewässer. Sehr verbreitet ist eine Gliederung von Fließgewässern anhand der in den einzelnen Bereichen dominierenden Fischarten (Fischzonen der Fließgewässer). Zur Charakterisierung der Größe eines Wasserlaufs verwendet man in der internationalen Limnologie verschiedene Ordnungszahlen: Quellabflüsse erhalten die Ordnungszahl 1, nach der Vereinigung von zwei Quellbächen erhält der Bach die Ordnungszahl 2, zwei Bäche 2. Ordnung vereinigen sich zu einem Gewässer 3. Ordnung usw. bis zur Mündung des Hauptstroms in das Meer ( ßä vgl. Abb. ). Das System ändert sich nicht, wenn ein Fließgewässer mit niedrigerer Ordnungszahl einmündet. Fließgewässer einschließlich 3. Ordnung bezeichnet man als Bäche, darüber hinaus als Flüsse (meist ab 5 m3/s Durchfluß und 5 m Breite).
Entscheidender Faktor für die Besiedlung von Fließgewässern durch pflanzliche und tierische Organismen ist die Strömung. Im Gegensatz zum See sind in Fließgewässern die meisten Organismen an den Untergrund oder sonst an ein Substrat gebunden, an das sie sich festklammern, um der Abdrift (Drift) zu entgehen. Typische wirbellose Bewohner von Fließgewässern sind u.a. die Larven von Steinfliegen sowie verschiedener Köcher-, Eintagsfliegen-, Netz- und Zweiflüglerlarven und Hakenkäfer. Auch unter den Plattwürmern und Schnurwürmern gibt es fließwasserbewohnende Arten. Die tierischen Organismen lassen sich den verschiedenen Ernährungstypen in Gewässern zuordnen. Typisch für Fließgewässer ist weiterhin das sog. Tychoplankton (Plankton), das aus Seen, Altwässern (Altwasser) usw. eingeschwemmt wird, hier aber nicht beheimatet ist. Ein beheimatetes Flußplankton (Potamoplankton) ist recht selten. Es kann sich nur dann bilden, wenn die Vermehrungszeit der Plankter unter der Verweilzeit des Flusses liegt, also meist nur im Bereich der Unterläufe.
Während die fließende Welle in Fließgewässern immer turbulent strömt (d.h., die einzelnen „Stromfäden“ verflechten sich), treten im Porenraum der wassergefüllten Flußsedimente (hyporheisches Interstitial), im Grenzschichtbereich von überströmten Substraten und vermutlich auch im Innern von Pflanzenpolstern laminare Wasserbewegungen auf, bei der sich einzelne „Stromfäden“ in Fließrichtung nebeneinander herschieben. Im Kontaktbereich mit der Stromsohle führen Schereffekte zwischen dem strömenden Wasser und dem Substrat zu komplizierten Strömungsmustern. In diesem Totwasserbereich (Totwasser) finden viele Fließwasserorganismen Schutz vor der Strömung. Weitere strömungsberuhigte Zonen sind ufernahe Stillwasserbereiche, deren Ausdehnung stark von der Morphologie (z.B. Böschungsneigung) des einzelnen Fließgewässers abhängt. Je nach Ausdehnung stehen derartige Stillwasserbereiche in ihrer Besiedlung oftmals zwischen Fließgewässern und stehenden Gewässern.
Der Stoffhaushalt der Fließgewässer ist in viel stärkerem Ausmaß durch die geochemische, pedologische und ökologische Struktur des Einzugsgebiets und in viel geringerem Umfang durch einen internen biogenen Metabolismus gekennzeichnet, als es für stehende Gewässer der Fall ist. Dies ergibt sich vor allem aus der Tatsache, daß die Verweilzeit des Wassers in einem Fließgewässer viel kleiner ist als in einem See und Fließgewässer daher in erster Linie Transportsysteme sind (River Continuum Concept). Die Nettoproduktion (Nettoprimärproduktion, Produktion) eines Fließgewässers beträgt meist nur einen Bruchteil der Nettoproduktion stehender Gewässer. Die wichtigsten Produzenten sind insbesondere in kleineren Fließgewässern (Bächen) Aufwuchs-Algen und höhere Wasserpflanzen; Planktonalgen spielen erst in größeren und tieferen Fließgewässern (Flüssen) eine Rolle. Die Bioaktivität beschränkt sich in Bächen daher weitgehend auf das Benthal, während bei Flüssen (zum Teil sogar überwiegend) auch das Pelagial eine Bioaktivität aufweist. Dort ist ökologische Ausnutzung der im Pelagial transportierten Nährstoffe durch mittreibendes Plankton wesentlich größer als in Bächen. Die Ausnutzung der Produktion für benthische Konsumenten verläuft in Fließgewässern vorwiegend über die Abgabe von DOM sowie über den bakteriellen Abbau des Pflanzenmaterials, das hauptsächlich als Detritus aufgenommen wird. Der allochthone Anteil an pflanzlichem Material (z.B. Fallaubeintrag) ist dabei um ein Vielfaches größer als der autochthone Anteil (Wasserpflanzen). In dieser Prozeßkette ist ein noch kaum untersuchter microbial loop wirksam.
Fließgewässer waren und sind verschiedenen wasserbaulichen Eingriffen unterworfen, die eine Dienstbarmachung der Natur durch menschliche Arbeit zum Ziel haben. Neben der Entwicklung großräumiger Be- und Entwässerungssysteme sind für Mitteleuropa vor allem Ausbau und Sicherung großer Flüsse zu Großschiffahrtsstraßen sowie Maßnahmen zum Hochwasserschutz (Hochwasser) im Bereich größerer Flußauen zu nennen. Daneben werden Fließgewässer im Bereich von Industrieanlagen als Vorfluter zur Einleitung von Abwässern (Abwasser) genutzt. Im Zuge dieser Entwicklungen entstanden durch Maßnahmen wie Waldbeseitigung, Landschaftsversiegelung, Flußbegradigung und -ausbau nach und nach „beherrschbare“ Flußsysteme mit Kanälen, Dämmen, Stauanlagen, veränderter Sohlenstruktur und begradigten Flußläufen, so daß das vorgezeichnete Abflußgeschehen heutzutage in hohem Maß vorhersehbar und steuerbar ist. Dadurch ergab sich jedoch eine Reihe ökologischer Probleme. Es sind hier vor allem das durch Absinken des Grundwasserspiegels hervorgerufene Absterben zahlreicher Flußauen (Auenwald, Feuchtgebiete), die Verarmung der Fließwasserfauna sowie ein allgemeiner Verlust an Landschaftsästhetik zu nennen. Ein weiterer Problempunkt ist, daß durch die allgemeine Begradigung zahlreicher Bäche und Flüsse, die eine Verkürzung der Aufenthaltszeit zur Folge hat, die Hochwässer der Nebenflüsse heutzutage vielfach zeitgleich mit den Hochwässern der jeweiligen Hauptflüsse zusammentreffen und die Hochwassermengen aufgrund der allgemeinen Versiegelung der Landschaft deutlich zugenommen haben. Die Gebiete im Bereich der Unterläufe großer Flüsse sind in der Gegenwart daher größeren Hochwasserspitzen ausgesetzt als früher (Hochwasser). Aus den genannten Gründen werden in jüngster Vergangenheit verstärkt Maßnahmen zur Renaturierung von Fließgewässern durchgeführt. Diese haben zum Ziel, einen möglichst naturnahem Zustand vieler, vor allem kleinerer Fließgewässer wiederherzustellen und somit zum einen die ökologischen Folgeschäden zu minimieren und zum anderen zu einer Entspannung der Hochwassersituation beizutragen.
Die Fließgewässerforschung entwickelte sich etwa zu Beginn des 20. Jahrhunderts neben der Seen-Limnologie. Sie wurde in ihren Anfängen vor allem von Paul Steinmann und Robert Lauterborn gefördert. Zunächst beschäftigte sie sich mit der Frage der Existenz eines flußeigenen Planktons (Potamoplankton), mit der Suche nach Eiszeitrelikten in Gebirgsbächen sowie mit der Auswirkung von Abwässern auf die Besiedlung von Fließgewässern (Indikatororganismen, Saprobiensystem) und der Fähigkeit zu deren Selbstreinigung. In neuerer Zeit stehen dagegen insbesondere Fragen zur Produktion, zum Stoffhaushalt und zum Stoff- und Energiefluß in Fließgewässern im Vordergrund. Algen, Bergbach, Ernährungstypen in Gewässern, Flußregionen, Grenzschicht, Gütegliederung der Fließgewässer, Potamologie, Saprobiensystem, Selbstreinigung.

Lit.: Niehoff, N.: Ökologische Bewertung von Fließgewässerlandschaften. Grundlage für Renaturierung und Sanierung. Berlin 1996.

A.Br.



Fließgewässer

Ordnungszahlen der Fließgewässer

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