1. Variabilität von Makrozoobenthosproben und Bewertungsergebnissen der Fließgewässer vor dem Hintergrund der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie
- Author
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Sundermann, Andrea and Beck, Lothar (Prof. Dr.)
- Subjects
Europäische Union / Wasserrahmenrichtlinie ,Makrozoobenthos ,Fließgewässer ,Uncertainty ,Jungmoräne ,Life sciences -- Biowissenschaften, Biologie ,Life sciences ,Stream assessment ,Variabilität ,Biowissenschaften, Biologie ,Alpenvorland ,EU Water Framework Directive ,Macroinvertebrate samples ,Bewertung ,Variability ,2005 ,ddc:570 - Abstract
Die vorliegende Arbeit thematisiert die Bewertung von Fließgewässern in Deutschland in Anlehnung an die EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL), wobei der Fokus auf der Qualitätskomponente Makrozoobenthos liegt. Im Teil A der Arbeit wurden verschiedene Ursachen der Variabilität von Makrozoobenthosproben sowie die Auswirkung der Variabilität auf Bewertungsergebnisse untersucht und quantifiziert. Das Ziel dieser Analysen war es, konkrete Vorschläge für die wasserwirtschaftliche Praxis machen zu können, um die Variabilität der Ergebnisse zu minimieren und somit möglichst stabile und reproduzierbare Bewertungsergebnisse für die Fließgewässer zu erhalten. Als Ergebnis dieser Analysen konnten u.a. folgende Aussagen getroffen werden: · Unterschiedliche Methoden zur Erfassung der Makrozoobenthosorganismen sind nur bedingt miteinander vergleichbar. Sie liefern deutlich unterschiedliche Taxa- und Individuenzahlen, was sich in abweichenden Bewertungsergebnissen widerspiegelt. · Eine methodisch einheitliche Erfassung an vergleichbaren Probestellen führt ebenfalls zu Unterschieden in Taxalisten und Bewertungsergebnissen. Es wird diskutiert, auf welche natürlichen oder methodisch bedingten Ursachen diese Unterschiede zurückzuführen sind. Als natürlich bedingte Ursache spielt die räumlich uneinheitliche Verteilung der Organismen im Fließgewässer eine Rolle („Patchiness“). Darüber hinaus kann auch bei Anwendung derselben Erfassungsmethode ein gewisser Anteil der Variabilität der Daten auf die einzelnen Bearbeitungsschritte zurückgeführt werden. · Die einzelnen taxonomischen Gruppen wurden hinsichtlich ihrer Bedeutung für die Bewertung der Fließgewässer untersucht. Insbesondere die Gruppen der Ephemeroptera, Trichoptera und Diptera konnten als solche Gruppen identifiziert werden, die für die Bewertung wichtig sind. Hinsichtlich der Bestimmung der Larven der Diptera lag jedoch für Mitteleuropa bislang kein zusammenfassendes und vollständiges Werk vor. Mit der Entwicklung eines an die Bedürfnisse der Praxis angepassten Bestimmungsschlüssels für die Larven der Diptera konnte diese Lücke geschlossen werden. Mit der Anpassung des Schlüssels an die Operationelle Taxaliste für Fließgewässer wird ein einheitliches Bestimmungsniveau vorgegeben, was zu einer Minimierung der Variabilität der Daten beiträgt. Aus diesen Ergebnissen resultierten die folgenden Vorschläge für die Bearbeitung der Qualitätskomponente Makrozoobenthos im Hinblick auf die Umsetzung der EG-WRRL in der wasserwirtschaftlichen Praxis: Für die Erfassung der Organismen sollte unbedingt eine einheitliche Methode zum Einsatz kommen. Anwender dieser Methode sollten geschult werden und insbesondere hinsichtlich der Sortierung und Bestimmung sollten qualitätssichernde Maßnahmen zum Einsatz kommen. Diese Ergebnisse wurden im Teil B der vorliegenden Arbeit genutzt, um für die Bäche der Jungmoräne des Alpenvorlandes (Gewässertyp 3.1) ein Bewertungssystem für das Modul „Allgemeine Degradation“ auf der Grundlage des Makrozoobenthos zu entwickeln. Obwohl die Bewertungsergebnisse insgesamt sehr gut mit der Einstufung der Gewässer übereinstimmten, wurde in Deutschland bislang noch nie das Augenmerk auf die Wahrscheinlichkeiten gelegt, mit denen Bewertungsergebnisse zutreffen. In der vorliegenden Arbeit wurde dieser Aspekt untersucht und festgestellt, dass die Bewertungsergebnisse der Gewässer ohne Aussagekraft waren. Dies hing mit der Wahrscheinlichkeit zusammen, mit der, unter Berücksichtigung der Varianz der Metricwerte, theoretisch alle fünf Zustandsklassen zutreffen konnten. Aussagen hinsichtlich eines Sanierungsbedarfs der Gewässer konnten auf der Grundlage dieser Ergebnisse nicht getroffen werden. In der vorliegenden Arbeit konnte die Lösung dieses Problems durch eine Transformierung der Metricwerte, die mit einer deutlichen Minimierung der Varianz der Metricwerte einherging, erreicht werden. Der Aufbau des Bewertungssystems auf der Grundlage transformierter Metricwerte ließ wesentlich eindeutigere Aussagen hinsichtlich des Sanierungsbedarfs der Gewässer zu. Eine Lösung, die auch bei der (Weiter-)Entwicklung von Bewertungssystemen anderer Fließgewässertypen bzw. Qualitätskomponenten in Zukunft berücksichtigt werden sollte., The EU Water Framework Directive (WFD) demands an integrated biological assessment of surface water bodies. The assessment shall be based on “Biological Quality Elements” and is performed by comparing the observed status with type specific reference conditions reflecting the impact of various stressors. Moreover the WFD demands restoration measures whenever the ecological status is “moderate” (3) or worse. This implies that there is no need for restoration measures if the status is “good” (2) or better. With regard to this fact, it is necessary to know the degree of uncertainty of the assessment results to be able to estimate whether an expensive restoration of a stream (or waterbody) is justified or not. The degree of uncertainty is linked to the variability of the data. Thus the aim of the first part of the present study was to identify different causes of variability of macroinvertebrate samples and moreover to quantify the impact of the variability on assessment results. The results of the study stress the importance of implementing standardized sampling and sorting protocols and quality control mechanisms in macroinvertebrate assessment schemes. In the second part of the study a multimetric assessment system for small streams in the younger moraines of the alpine foothills was developed. This system reflects the impact of various stressors, including hydromorphological degradation, stagnation, residual flow, land use in the catchment, pesticides and hormonequivalent substance input. However, usually hydromorphological degradation is most important. The assessment system is composed of six different “core metrics“ which have been selected following three predefined principles: 1. As many metrics as necessary to attain a robust result and to enable a profound data interpretation; as few metrics as possible to guarantee simple applicability. 2. Stream type-specific deviations are necessary; however, the approaches for the individual stream types should be as similar as possible. 3. All assessment criteria of the WFD should be covered: composition and abundance, share of tolerant taxa and degree of diversity. Special interest the study was to calculate the degree of probability of the assessment results. It was recognized that the high variance of the data lead to results which are not interpretable with respect to the ecological status of the waterbody. At least four of the five different ecological status classes could be achieved with a certain probability. In order to minimize the variability of the data, a simple transformation of the metric values was performed. After the transformation the probabilities of the assessment results were distributed more distinctively and thus delivered interpretable results. Based on these better results a justification of restoration measures is possible.
- Published
- 2006
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