Neue dynamische Prozesse im Auenwald – Monitoring der Auenrenaturierung an der Donau zwischen Neuburg und Ingolstadt

Wie viele Flüsse in Deutschland wurde auch die Donau stark durch den Men-schen verändert. Durch Begradigung, Eindeichung und Aufstau zur Wasserkraft-nutzung wurde die longitudinale und laterale Konnektivität von Fluss und Aue unterbrochen. Dennoch konnte zwischen Neuburg a.d. Donau und Ingolstadt einer der größten zusammenhängenden Auenwaldbereiche Deutschlands erhalten werden. Besonders seit dem Staustufenbau in den 1970er Jahren traten allerdings erhebliche Veränderungen in der Artenzusammensetzung auf, so dass vom Frei-staat Bayern das Projekt zur „Dynamisierung der Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt“ beschlossen und ab 2005 schrittweise vom Wasserwirtschafts-amt Ingolstadt umgesetzt wurde. Oberstes Ziel war eine Erhöhung der hydrologi-schen Dynamik im Auenwald, wodurch auentypische Prozesse wieder verstärkt und/oder in Gang gesetzt und entsprechende Arten und Habitate gefördert werden sollten. Nach der baulichen Fertigstellung wurden im Jahr 2010 die folgenden drei Maßnahmen gestartet: • Neuer Auenbach (Ottheinrichbach) mit variablem Abfluss, gleichzeitig Umge-hungsgewässer der Staustufe Bergheim; • Ökologische Flutungen während mittlerer Hochwässer der Donau; • Grundwasserabsenkung zu Niedrigwasserzeiten der Donau. Bereits 2009 wurde durch das Bundesamt für Naturschutz mit Mitteln des Bun-desministeriums für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit ein Erpro-bungs- und Entwicklungsvorhaben eingerichtet, welches mit seinem Hauptvorha-ben die Grundwasserabsenkung umsetzte. Das dazugehörende Begleitvorhaben erarbeitete die hier vorgestellten Untersuchungen: Das „Monitoring auenökologi-scher Prozesse und Steuerung von Dynamisierungsmaßnahmen“, ist unter dem Akronym MONDAU (Monitoring Donauauen) bekannt und sollte überprüfen und erfassen, ob die Wasserstände im Projektgebiet dynamisiert wurden, auentypische Sedimentations- und Erosi-onsprozesse ablaufen, die noch vorhandenen auenty-pischen Habitate und Arten revitalisiert werden und/oder neue Lebensräume ent-stehen, in denen sich Zielarten ausbreiten oder neu ansiedeln können. Dabei konnten zunächst die Ausgangsdaten (baseline) vor dem Start der Maßnahmen erfasst werden, anschließend folgte in vier Jahren eine Intensiv-Monitoringphase. Unter der Leitung des Aueninstituts Neuburg wurde von 2009 bis 2014 ein For-schungsverbundprojekt mit einem interdisziplinären Team aus acht Teilprojekten durchgeführt, bei dem abiotische und biotischen Parameter untersucht wurden. Dabei wurden alle vorkommenden Lebensraumtypen vom Fließgewässer bis zur Hartholzaue und zu Brennenstandorten untersucht. Prinzipiell wurden dabei zwei räumliche Schwerpunkte festgelegt: zum einen das lineare, neue Umgehungsge-wässer Ottheinrichbach mit seinen Uferbereichen, zum anderen die flächenhaft ausgebildete Donauaue. Als abiotische Faktoren sind Parameter aus den Bereichen fluviale Morphody-namik, Bodenfeuchte und Grundwasser für die Dynamisierung von besonderer Bedeutung. Die Untersuchungsergebnisse hierzu zeigen, wie sehr die Prozesse, welche die Entwicklung der Donauauen maßgeblich mit beeinflussen, von der Steuerung der Wassermenge abhängen. Die Daten, Analysen und Schlussfolge-rungen sind als Grundlage für die in den anderen Kapiteln vorgenommen Aus-wertungen zu sehen. Der Ottheinrichbach und die Maßnahme der Ökologischen Flutung lassen den Grundwasserspiegel in der direkten Umgebung des Baches steigen und stärker schwanken als zuvor, je nach Ausleitungsmenge werden ver-schiedene Wasserkörper aktiv. Seit der Existenz des Ottheinrichbaches sind einige Standorte im Auenwald dauerhaft überschwemmt und die Vernetzung mit der Aue konnte über die Anbindungen an die Donau wieder hergestellt werden. An-dere Flächen werden nur bei höheren Ausleitungsmengen oder einer Ökologi-schen Flutung überflutet oder überstaut. Bei einer Ökologischen Flutung füllen sich Senken mit Grund- oder Bachwasser. Allerdings führt dieser Wasserstands-anstieg nicht zu einer weitläufigen Überflutungsfläche. Die Auswirkungen der Ökologischen Flutungen hinsichtlich der Überschwemmungsfläche bleiben hinter der Prognose zurück. Eine entscheidende Rolle für die Funktionsfähigkeit des Auenökosystems spielen schwankende Wasserstände, die über das Grundwasser an den Boden weitergegeben und die Voraussetzung für die Ausbildung einer auentypischen Vegetation sind. Mit den im Projektgebiet vorhandenen Grundwas-ser- und Bodenfeuchtemessstellen wurden die Veränderungen und Schwankun-gen im Bereich des Grundwassers und des Wassergehalts im Boden erfasst. Über die Kombination von unterschiedlichen Methoden konnte die eigendynamische Entwicklung des Ottheinrichbaches dokumentiert werden. An einem Standort konnte eine Seitenerosion von über 12 m in zweieinhalb Jahren festgestellt wer-den. Andere Fließgewässerstecken zeigten relativ stabile, weniger dynamische Verhältnisse. Unter den gegenwärtigen Rahmenbedingungen entwickelt sich die Sekundäraue des Ottheinrichbaches innerhalb der Donauauen. In dieser wird die Voraussetzung zur Ansiedlung von auentypischen Pflanzen und Tieren geschaf-fen, da die wesentlichen hydromorphologischen Funktionen erfüllt werden. Ob die Ökologischen Flutungen längerfristig für eine ausreichende Störung sorgen können, um eine weitgehend natürliche Morphodynamik zu erhalten, konnte noch nicht beantwortet werden. Die wichtigste Voraussetzung für ein lebendiges Gewässer mit vielfältigen Funktionen wurde aber geschaffen: Es gibt Raum für eine eigendynamische Fließgewässerentwicklung. Die Kombination der drei im Projektgebiet implementierten Maßnahmen führt zu mehr Dynamik, als wenn nur eine Maßnahme allein wirksam wäre. Die Veränderung der Wasser- und Ufervegetation wurde untersucht, um den Einfluss des Ottheinrichbaches und der Ökologischen Flutungen auf diese Berei-che zu analysieren. Dazu wurde das Gewässer anhand des ursprünglichen Was-serhaushaltes in sechs Abschnitte eingeteilt, welche drei unterschiedliche Aus-gangssituationen repräsentierten. Vor der Wassereinleitung wurde die Zusammen-setzung der Samenbank untersucht, um das Potenzial für die Wiederansiedlung auentypischer Pflanzenarten zu ermitteln. Drei Jahre nach Maßnahmenbeginn war in allen untersuchten Abschnitten eine positive Entwicklung hinsichtlich der Ziele des Dynamisierungsprojektes zu verzeichnen. Insgesamt stiegen die Artenzahlen an, wobei vor allem Zielarten der Fließgewässer und der Wechselwasserzone ge-fördert wurden, darunter viele Arten der Roten Liste Bayerns. In den ehemals trockenen Altarmen fiel der Artenanstieg am größten aus. In den schon vor der Wassereinleitung wechselfeuchten Abschnitten waren Zielarten sowohl in der aktuellen Vegetation als auch in der Samenbank bereits vorhanden, so dass sie sich leicht weiter ausbreiten konnten. In den Abschnitten mit großen Altwassern kam es zwar im ersten Jahr nach der Wassereinleitung zu einem Artenrückgang, da typische Vertreter der Stillgewässervegetation ausfielen. Bis zum Ende des Monitorings stieg die Artenzahl dann aber durch die Ausbreitung auentypischer Zielarten wieder an. Zu dieser positiven Entwicklung trug auch das 10-jährliche Hochwasser im Juni 2013 bei. Die Ergebnisse zeigen, dass der negative Trend der Vegetationsentwicklung nach Eindeichung und Staustufenbau zumindest im di-rekten Einflussbereich des Umgehungsgewässers gestoppt und umgekehrt werden konnte. Es ist aber notwendig, die Wasserstandsschwankungen vor allem in den Extrembereichen zu fördern und die mechanischen Störungen zu verstärken. Bei der Untersuchung der Waldvegetation konnte festgestellt werden, dass vor Beginn der Dynamisierung bergahornreiche Auenfolgegesellschaften und eschen-reiche Hartholzauen unterschiedlichen Wasserhaushalts dominierten. Eine Ent-wicklung hin zu überflutungsintoleranten Waldgesellschaften hatte somit stattge-funden. Nach Maßnahmenbeginn sind die stärksten Veränderungen an Standorten nachzuweisen, die periodisch durch den Ottheinrichbach und während der Öko-logischen Flutungen überflutet werden. Hier fand ein Artenwechsel statt und neue auentypische Arten haben sich schnell etabliert. Dabei konnten sich insbesondere Arten, die wechselnde Wasserstände bzw. Störung anzeigen, aber auch typische Röhrichtarten bevorzugt ansiedeln. In weiten Teilen des Untersuchungsgebiets sind jedoch nur geringe Veränderungen nachzuweisen. Flächen, die bisher nicht direkt von den Maßnahmen betroffen sind, zeigen aktuell keine Reaktion auf die geänderten hydrologischen Bedingungen an. Insbesondere die Effekte der Ökolo-gischen Flutungen auf die Waldvegetation sind als schwach einzustufen. Ein na-türliches Hochwasser (HQ10), welches im Juni 2013 den Auenwald flächig über-flutete, konnte die Vegetationsdecke weitaus deutlicher stören. Allerdings zeigt eine Modellierung der Ellenberg-Feuchtezahl, dass durch den Grundwasseranstieg im Projektgebiet mit einem flächigen Anstieg der Feuchte zu rechnen ist. Es ist daher davon auszugehen, dass die Waldvegetation in der gesamten Aue zeitver-zögert auf die getroffenen Maßnahmen reagieren wird. Aspekte der Waldbaumartenentwicklung wurden betrachtet, um Aussagen zur Vitalität, Verjüngung und dem Dickenwachstum treffen zu können. Ab den Jah-ren 1967 bis 1970 veränderte sich durch den Bau der Staustufe Bergheim die Grundwasserdynamik im angrenzenden Auenwald. Die Veränderung wirkte sich negativ auf den Baumbestand aus. Das Dickenwachstum von Stieleiche, Berg-ahorn und Esche ging deutlich zurück. Die Auswertungen zeigten in den 10 Jah-ren nach dem Staustufenbau einen Zuwachsrückgang bei allen genannten Baum-arten. Außerhalb des Einflussbereichs der Staustufe stiegen dagegen in der glei-chen Zeit die Zuwächse leicht. Die Verjüngungssituation von 2009 bis 2014 war auf allen Standorten sehr gut, die Stieleiche konnte sich aber nicht etablieren. Die Intensität der bisher durchgeführten Ökologischen Flutungen erzeugte keine Re-aktion bei der Baumvitalität, auch da die Flächen größtenteils gar nicht geflutet wurden. Die anfälligen Sämlinge und Jungpflanzen überstanden jedoch auch die kurzen Überstauungen durch das Hochwasser des Jahres 2013. Zur Wirkung der Dynamisierungsmaßnahme auf die Baumvegetation können zum momentanen Zeitpunkt noch keine definitiven Aussagen getroffen werden. Mit der Anbindung des Ottheinrichbaches an die Donau war eine erhebliche Ver-änderung der Biodiversität der Fische im Gebiet zu erwarten, die von Teilpro-jekt VIII untersucht wurde. Durch die Inbetriebnahme des Ottheinrichbaches hat sich der aquatische Lebensraum insbesondere für die Fließgewässerarten stark vergrößert und erheblich verbessert. Dementsprechend erfolgte eine sehr schnelle Besiedelung mit Fischen, welche mit einem starken Anstieg der Arten- und Indi-viduenzahlen einherging. Insbesondere rheophile Spezialisten kamen mit hoher Stetigkeit in den Fließgewässerstrecken vor. Die Auswirkungen der untersuchten Ökologischen Flutungen auf die abiotische Habitatqualität und die Fischartenzu-sammensetzung waren nur kurzfristig und von geringer Intensität. Das natürliche Hochwasserereignis (HQ10) hatte eine wesentlich höhere Störintensität mit größe-rem Einfluss auf die Totholz- und Substratdynamik sowie die Fischartenzusam-mensetzung. Um nachhaltige Effekte erzielen zu können, ist sowohl die Flu-tungsdauer als auch die Abflussmenge der Ökologischen Flutungen deutlich zu erhöhen. Durch die Vernetzung mit der Donau und den übrigen aquatischen Ha-bitaten ist ein vielfältiger Lebensraumkomplex sowohl für stagnophile und indif-ferente als auch für rheophile Fische entstanden. Die Besiedelungsgeschwindig-keit hängt sehr stark von der betrachteten Fischart und dem Habitattyp ab. Durch einen dynamischen Abfluss mit natürlicher Stoffdynamik werden z.B. wichtige Schlüsselhabitate für den Lebenszyklus, wie Reproduktions- und Juvenilhabitate, immer wieder neu und funktional gestaltet. Die Donau scheint in unmittelbarer Umgebung als Lieferbiotop ausgeschöpft zu sein. Für eine weitere Besiedelung des Ottheinrichbaches müssen andere Maßnahmen zur Erschließung neuer Lie-ferbiotope (Durchgängigkeit der Staustufe Ingolstadt) und/oder ein Initialbesatz mit den entsprechenden Arten durchgeführt werden. Bei der Terrestrischen Fauna wurden Mollusken, Arthropoden und Vögel beo-bachtet. Auf allen betrachteten Raumebenen (vom Mikrohabitat bis zur Land-schaftsebene) und Straten (Arthropoden: Boden-, Stamm-/Strauch- und Kro-nenstratum; Vögel: Nutzungsschwerpunkte im Vegetations- und Kronenprofil) wurden signifikante Veränderungen der faunistischen Diversität bzw. des Verhal-tens nach Aufnahme der Dynamisierung belegt. Die α-Diversität und die Biomas-se der generell auf Feuchtigkeit angewiesenen Mollusken waren im dynamisierten Zustand signifikant höher. Die α-Diversität von Arthropodengilden am Boden nahm dagegen signifikant ab. In Insektenzönosen höherer vertikaler Straten traten keine Veränderungen in der α-Diversität auf. Bei auenwaldtypischen Käfer-Arten wirkte sich die Dynamisierung negativ auf die α-Diversität aus. Je direkter die Feuchtigkeit das Habitat beeinflusste, desto stärker ist der Einfluss auf die α-Diversität weniger mobiler Arten. Grundsätzlich anders reagierten phytophage Arten, da vermutlich das größere Wasserangebot die Qualität der Nahrungsres-sourcen verbesserte. In der Avizönose erfolgten signifikante Veränderungen der α-Diversität, der Raumnutzung und der Abundanz im Zuge der Dynamisierung vor allem auf der Habitatebene. Der Anstieg der Arten- und Individuenzahl kann eher als Reaktion auf die verbesserten Nahrungsressourcen gesehen werden, als direkt auf die Veränderung der hydrologischen Bedingungen. Auf Landschafts-ebene veränderten sich die α-Diversität und die Abundanz der Avizönose kaum. Die Auswirkungen der Dynamisierung auf die Fauna des Projektgebiets können nach dem Ende des Monitorings in der Aue nicht abschließend beurteilt werden. Hierfür sind die Zeitdauer und die Intensität der hydrologischen Veränderungen zu gering. Die Veränderung der Biodiversität bei den Arthropoden wird noch durch die Störung infolge der Baumaßnahmen überlagert. Die Zunahme von au-enwaldtypischen Arten durch Einwanderung aus Spenderpopulationen entlang der Donau hat bisher nur ansatzweise, bei Mollusken, stattgefunden. Die genann-ten Maßnahmen induzieren als auentypische Zustände bzw. Prozesse Grundwas-serstandsschwankungen und ein kleinräumiges Habitatmosaik, dass die Zusam-mensetzung der Zönosen verändert. Da die faunistischen Untersuchungen nicht auf einzelne Indikatorarten ausgerichtet waren, sondern auf die Reaktion der Zönosen, können die Ergebnisse auf andere Gebiete übertragen werden. Die Biodiversität sowie der Biber als Schlüsselart und seine Auswirkungen auf Spechte und Fledermäuse wurden in einem weiteren Teilprojekt unabhängig von den Dynamisierungsmaßnahmen untersucht. Biber sind die größten Landschafts-gestalter in unseren Auen. Mit Licht und Wasser steuern und verändern sie die Lebensbedingungen zahlreicher Arten. Über die Erfassung der Spechtspuren an Totholz auf Biberflächen und Nullflächen wurde zunächst eine höhere Spechtak-tivität auf den Biberflächen festgestellt. Eindeutig ist, dass die Zusammenhänge zwischen der Aktivität des Bibers und der Nahrungssuche der Spechte dazu bei-tragen, die Artenvielfalt der Spechte zu erhöhen. Insgesamt konnte in Gebieten mit Biberaktivität eine etwa doppelt so hohe Anzahl an Insekten festgestellt wer-den wie in den Gebieten ohne Bibereinfluss. Des Weiteren zeigten Untersuchun-gen mittels Batcorder, dass die Fledermausaktivität an Biberstrukturen signifikant höher war als an Kontrollstellen. In Biberlichtungen waren alle Fledermausarten um ein Vielfaches aktiver als an den Kontrollstellen. Durch den Anstieg der In-sekten an Biberstrukturen und die Veränderung der Strukturen wird ein attraktiver Jagdgrund für Fledermäuse geschaffen. Somit zeigt sich im Bereich der Fleder-mausaktivität eine positive Interaktion zwischen Bibern und Fledermäusen. Bei weiterer Entwicklung der Biberpopulation in den Donauauen und deren Damm-bauaktivität, könnte dies einen erheblichen, positiven Einfluss auf die Biodiversi-tät haben. Ein weiteres Teilprojekt des E+E-Vorhabens beschäftigte sich mit der Nutzbarkeit des Dynamisierungsprojekts für die Umweltbildung und mit der Sinnhaftigkeit einer solchen großen Renaturierungsmaßnahme sowie der gesellschaftlichen Ak-zeptanz. Bei Interviews mit SchülerInnen der achten und elften Klasse wurde festgestellt, dass zum Thema „biologische Vielfalt im Auenwald“ keine klaren Vorstellungen bestehen. Auch zum Begriff „Auenwald“ bestehen vor allem nicht zutreffende Vorstellungen, die Relevanz des Flusses ist nicht bekannt und auch nicht die große Bedeutung für die Artenvielfalt. Um diesen Umstand zu ändern, wurden im Projekt Umweltbildungsmaterialien entwickelt: ein Auenwaldpuzzle und eine Didaktische DVD über die Renaturierung von Flüssen und über das MONDAU-Projekt, die mit unterstützendem Unterrichtsmaterial ausgestattet ist. Die Untersuchungen der einzelnen Teilprojekte wurden durch eine gemeinsame, integrative Auswertung aller Artengruppen zusammengeführt. Hierbei konnte die Reaktion der Auenwaldzönose auf die Dynamisierungsmaßnahmen sehr gut auf ökosystemarer Ebene beschrieben werden. Die gemeinsame Auswertung und Betrachtung der Entwicklung ergab, dass die Dynamisierungsmaßnahmen deutli-che Effekte auf die Artenzusammensetzung des Untersuchungsgebietes haben. Obwohl die Effekte für die einzelnen Artengruppen sehr unterschiedlich sind (sowohl deutliche Zu- als auch Abnahme der Artenzahlen), konnte eine Gesamt-effektstärke quantifiziert werden. Dabei treten starke räumliche Unterschiede auf, die die Heterogenität der Aue und die unterschiedlichen Wirkbereiche der Maß-nahmen aufzeigen. Die beobachteten Veränderungen können mit der Änderung des Wasserstandes, der Bodenfeuchte und mit deren größerer Dynamik in Bezie-hung gebracht werden und so die Wirkung der Dynamisierungsmaßnahmen (v.a. des Ottheinrichbaches) bestätigen. Aufgrund der Unterschiede in Effektstärke und Reaktionszeit einzelner Organismengruppen ist es wichtig, bei Erfolgskon-trollen zu Auenrenaturierungen möglichst viele terrestrische und aquatische Öko-systemkomponenten mit einem gemeinsamen Probendesign zu berücksichtigen. Nur eine oder wenige Gruppen zu betrachten kann zu Fehlschlüssen führen, so dass bei einer Auswahl von Arten, Gruppen oder Parametern umsichtig vorgegan-genen werden muss. Zeitliche Verzögerungen der Reaktionen auf die Maßnah-men unterstreichen die Notwendigkeit für ein langfristiges Monitoring. Zum Ende der Projektlaufzeit beschäftigte sich eine Arbeitsgruppe innerhalb von MONDAU mit der Parameterreduktion, da das Aueninstitut Neuburg ein langfris-tiges Monitoring im Rahmen seiner Möglichkeiten durchführen soll. Derzeit wird diese Reduktion auf ihre Durchführbarkeit und Aussagekraft geprüft. Abschließend konnten Empfehlungen hinsichtlich der Dynamisierungsmaßnah-men und des Monitorings gegeben und Schlussfolgerungen aufgestellt werden. Die drei Maßnahmen funktionieren und helfen, die durch den Staustufenbau ent-standenen Einflüsse auf das Ökosystem abzumildern. Die Geschwindigkeit der Umwandlung eines semi-terrestrischen Auenwaldökosystems zu einem Land-waldökosystem kann verringert werden. Revidiert werden – im Sinne einer echten Renaturierung – können die entstandenen Veränderungen nicht! Nach bisherigem Kenntnisstand wird das alles aber nur im begrenzten Wir-kungsbereich der Maßnahmen stattfinden, im Grunde nur dort, wo fluvial-morphologische Veränderungen stattfinden. Dies ist auf die nähere Umgebung des Ottheinrichbaches beschränkt. Notwendig wären größere Wassermengen be-sonders bei den Ökologischen Flutungen (öfters und/oder über einen längeren Zeitraum), um die Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt in ihrer gesamten Breite zu erreichen. Nur so lässt sich die auentypische Dynamik flächenhaft er-zeugen und die entsprechenden Lebensräume wie z.B. Wasserwechselzonen schaffen. Ein Erfolg kann aber auch dann nur eintreten, wenn die entsprechenden Arten vorhanden sind. Um das zu bestätigen oder zu widerlegen braucht es mehr Zeit und ein langfristiges Monitoring, da die initiierte, positive Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist. Schlussendlich werden derzeit also nicht die Donauauen zwischen Neuburg und Ingolstadt großflächig dynamisiert, sondern es wird eine Sekundäraue etabliert, die der Ottheinrichbachs durchfließt, da die Donau inzwischen zu tief einge-schnitten ist und durch den Staustufenbau die Verbindung zur Aue verloren hat. In Bezug auf die Situation vor dem Dynamisierungsprojekt ist dieses aber unbe-dingt als Gewinn zu werten. Allerdings ist auch die neu geschaffene Sekundäraue nicht vollständig eigendynamisch, denn auch sie ist von der Steuerung der Was-serausleitungen abhängig und zudem abgetrennt von der natürlichen Geschiebe-zufuhr. Der Gewinn ist also ein erkaufter Ausgleich für die fehlenden Ökosys-temfunktionen der staugeregelten Donau zwischen Neuburg und Ingolstadt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Dynamisierung der Abflüsse im Projektgebiet typische Auengesellschaften wieder fördern und/oder neu initiieren kann. Allerdings ist das auf den relativ schmalen Bereich entlang des neuen Au-engewässers begrenzt. Um wirklich den gesamten Bereich der Donauauen zwi-schen Neuburg und Ingolstadt in die Dynamisierung einzubeziehen, muss mehr Wasser über einen längeren Zeitraum ausgeleitet werden, damit die entsprechen-den Prozesse verstärkt in Gang gesetzt werden können