Mikrobielle und faunistische Ansätze zur ökologischen und hydrodynamischen Charakterisierung der Grundwasserleiter

Michael Sinreich1, Ronald Kozel1
1 Bundesamt für Umwelt BAFU, Abteilung Hydrologie, Schweiz

O 6.2 in Groundwater biology

15.04.2016, 10:30-10:45, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

Ökologische Aspekte stellen nicht nur ein weiteres Element in der Charakterisierung von Grundwasserressourcen dar, sondern können auch hydrodynamische Prozesse abbilden oder als Indikator für die Wasserqualität herangezogen werden. So ist in der schweizerischen Gewässerschutzverordnung explizit festgehalten, dass die Biozönose unterirdischer Gewässer „naturnah und standortgerecht“ sowie „typisch für nicht oder nur schwach belastete Gewässer“ sein soll.

Vor diesem Hintergrund wurden in der Schweiz im Rahmen der Nationalen Grundwasserbeobachtung NAQUA zwei Pilotstudien durchgeführt. Damit sollte abgeklärt werden, wie sich der Zustand der Grundwasserbiozönose in Bezug auf natürliche Mikroorganismen und auf Grundwasserfauna (Makrozoobenthos) mit einfachen Ansätzen beschreiben lässt. 

Bei den mikrobiologischen Untersuchungen an 50 für die Grundwasserverhältnisse des Landes repräsentativen NAQUA-Messstellen stellte sich heraus, dass insbesondere die Gesamtanzahl an Bakterienzellen in einer Grundwasserprobe – die mittels Durchflusszytometrie bestimmte Zellzahl – einen für die Art des Grundwasserleiters typischen Wertebereich aufweist. Insgesamt wurden Grössenordnungen von 103 bis 106 Zellen pro mL gemessen (Kötzsch & Sinreich 2014). Dabei weisen Lockergesteins-Grundwasserleiter in der Regel die geringeren, Kluft- und v.a. Karst-Grundwasserleiter eher höhere Zellzahlen auf. Insbesondere für Karst-Grundwasserleiter korreliert die Zellzahl mit dem generellen hydrodynamischen Verhalten, also auch der Vulnerabilität des Systems (Sinreich et al. 2014).

Für den faunistischen Ansatz wurden 8 ausgewählte NAQUA-Quellmessstellen zur Erfassung der Driftfauna beprobt. Die Zusammensetzung der mit insgesamt 40 Arten reichhaltigen Grundwasserfauna spezifiziert nicht nur deutlich die einzelnen Grundwasservorkommen, sondern spiegelt auch die hydrodynamischen Eigenschaften der entsprechenden Festgesteins-Grundwasserleiter wider. Wenig vulnerable Systeme (geringe Schwankungen der Schüttung und der physiko-chemischen Parameter) zeichnen sich durch einen hohen Anteil an echter Grundwasserfauna – also an stygobionten Arten – und durch geringe Abundanzen aus. Vulnerable, dynamische Karst-Grundwasserleiter zeigen dagegen ein Übergewicht an nicht-stygobionten Arten hoher Abundanz.

Mit beiden Ansätzen können die Grundwasserleiter ökologisch beschrieben und im Kontext der hydrodynamischen Verhältnisse klassifiziert werden. Abweichungen von den so definierten charakteristischen Typsituationen hinsichtlich Zellzahl und/oder Anteil stygobionter Arten weisen dabei auf eine Beeinträchtigung der naturnahen Grundwasserbiozönose hin. Ausserdem lassen die ökologischen Parameter in den durchgeführten Studien Rückschlüsse auf die hydrogeologischen Eigenschaften zu, insbesondere zum Grad des Oberflächeneinflusses bei Festgesteins-Grundwasserleitern. Inwieweit dies vorrangig von den hydrologischen oder den ökologischen Faktoren bestimmt wird, bedarf weiterer Abklärungen.



KÖTZSCH, S. & SINREICH, M. (2014): Zellzahlen zum Grundwasser - Bestimmung mittels Durchflusszytometrie. – Aqua & Gas, 3, 14-21. 

SINREICH, M., PRONK, M. & KOZEL, R. (2014): Mikrobiological monitoring and classification of karst springs. – Environmental Earth Sciences, 71(2), 563-572.



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