BayCEER Workshop 2008

Vegetationsökologie von Waldquellen - vom Einzugsgebiet zum Bioindikator

Hintergrund
Einzugsgebiete in Mitteleuropa, vor allem auf silikatischem Ausgangsgestein, wurden in den letzten Jahrzehnten stark von atmosphärischen Depositionen beeinflusst, was sich in der Versauerung von Grund- und Oberflächenwässern manifestiert. Quellen sind ein punktförmiger Auslass von Einzugsgebieten, unterscheiden sich durch ihre relative Konstanz hydrophysikalischer und hydrochemischer Parameter von anderen Biotoptypen. Zu erwarten ist deshalb, dass Veränderungen der Wasserqualität die solcher natürlicher Quellbiotope beeinflussen.
Fragestellung
Zuerst war zu prüfen, wie stark die Vegetation von Waldquellen durch Eigenschaften ihres Einzugsgebiets geprägt wird und welche Rolle der Quellwasserchemismus als Mittler zwischen diesen beiden Kompartimenten spielt. Anschließend wurde mittels multivariater Verfahren der Einfluss hydrologischer Parameter auf die Vegetation (Gefäßpflanzen und Moose) der Quellen überprüft und das Verhalten der gefundenen Indikatoren in Raum und Zeit erfasst.
Ökologische Wirkmechanismen
Es zeigt sich, dass physikalische und räumliche Faktoren einen deutlich geringeren Einfluss auf die als die Artenzusammensetzung ausüben als die hydrochemischen Standortbedingungen. Die Quellvegetation repräsentiert also die hydrochemischen Eigenschaften des Quellwassers und über diese die Ihrer Einzugsgebiete. Als wesentliche Erklärungsvariable wurde der pH-Gradient ermittelt, einhergehend mit hohen Konzentrationen von Al, Cd, Zn und Mn in sauren Wässern. Chrysosplenium oppositifolium und Cardamine amara konnten als Indikatorarten für neutrale Quellwässer identifiziert werden, wohingegen die Moose Spagnum fallax und Polytrichum commune unter sauren Bedingungen dominieren.
Räumliche Muster
Die Quellvegetation wie die chemischen Eigenschaften des Quellwassers zeigen räumliche Muster. Dabei treten die gefundenen Korrelationen zwischen diesen beiden Kompartimenten auf allen untersuchten Maßstabsskalen zu Tage. Somit können ohne apparativen Aufwand, alleine anhand der Quellvegetation, Belastungsgebiete sichtbar gemacht werden. Diese konzentrieren sich vor allem auf die Hochlagen und Anströmungsbereiche der betrachteten Mittelgebirge.
Zeitliche Entwicklung
Diese Kenntnisse können auch genutzt werden um zeitliche Entwicklungen der Versauerung bzw. der Erholung von dieser zu analysieren. Überraschenderweise jedoch stehen Veränderungen in der Artmächtigkeit der genannten, einzelnen Indikatorarten nicht in direktem Zusammenhang mit Trends der Versauerung. Während im Quellwasser von 1989 bis 2005 zumeist ein leichter Anstieg der pH-Werte stattfand, markieren die einzelnen Indikatorarten ein weiteres Fortschreiten der Versauerung. Dies deutet auf eine durch Dominanzstrukturen (Trägheit) bedingte, verzögerte Reaktion hin. Im Gegensatz hierzu zeigt die gesamte Pflanzengemeinschaft erste Anzeichen der Erholung, was das Vorhandensein zusätzlicher, sensiblerer Indikatoren für die dynamische Anwendung des Monitoring-Systems anzeigt.
Fazit
Die Quellvegetation erweist sich als geeignetes Indikatorsystem zur Charakterisierung des Grundwasserchemismus, der wiederum den geochemischen und hydrologischen Zustand der bewaldeten Einzugsgebiete reflektiert.