Das Vorkommen von Ephemera danica im Alstereinzugsgebiet Freiwilliges ökologisches Jahr 2010 / 2011 Jakob Brandt Betreut durch Dr. Beate Baier -0- Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung................................................................................................................................. 2 2. Eintagsfliegen (Ephemeroptera).............................................................................................. 2.1 Morphologie....................................................................................................................... 2.1.1 Morphologie der Larve............................................................................................. 2.1.2 Morphologie der Imagines........................................................................................ 2.2 Lebensraum...................................................................................................................... 2.3 Morpho-ökologische Larventypen..................................................................................... 2.3.1 Fortbewegungstypen................................................................................................ 2.3.2 Ernährungstypen...................................................................................................... 2.4 Lebenszyklus..................................................................................................................... 3 3 4 5 6 6 6 6 7 3. Ephemera danica..................................................................................................................... 8 3.1 Morphologie....................................................................................................................... 8 3.1.1 Morphologie der Larve............................................................................................. 8 3.1.2 Morphologie der Imagines....................................................................................... 9 3.2 Lebensraum....................................................................................................................... 9 3.3 Lebenszyklus..................................................................................................................... 10 3.4 Ökologische Ansprüche..................................................................................................... 10 4. Methoden................................................................................................................................. 11 4.1 Herkunft der Altdaten......................................................................................................... 11 4.2 Probestellen für Neuerhebungen....................................................................................... 11 4.2.1 Lottbek 1................................................................................................................... 15 4.2.2 Lottbek 2................................................................................................................... 17 4.2.3 Lottbek 5................................................................................................................... 19 4.2.4 Bredenbek 1............................................................................................................. 21 4.2.5 Bredenbek 2............................................................................................................. 23 4.2.6 Bredenbek 3............................................................................................................. 25 4.2.7 Bredenbek 4............................................................................................................. 27 4.2.8 Bredenbek 5............................................................................................................. 29 4.2.9 Alster 5...................................................................................................................... 31 4.3 Probenahmemethode........................................................................................................ 33 4.4 Probenahmezeitpunkt........................................................................................................ 34 5. Ergebnisse............................................................................................................................... 35 5.1 Altdaten.............................................................................................................................. 35 5.1.1 Nachweis im Frühjahr 1993......................................................................................... 35 5.1.2 Nachweis im Frühjahr 2007......................................................................................... 36 5.2 Eigene Erhebungen........................................................................................................... 37 5.2.1 Nachweis im Herbst 2010.......................................................................................... 37 5.2.2 Nachweis im Frühjahr 2011....................................................................................... 38 5.2.3 Nachweis im Sommer 2011....................................................................................... 39 6. Diskussion............................................................................................................................... 40 7. Zusammenfassung.................................................................................................................. 42 8. Danksagung............................................................................................................................. 43 9. Quellen.................................................................................................................................... 44 9.1 Literatur.............................................................................................................................. 44 9.2 Internet............................................................................................................................... 44 9.3 Karten................................................................................................................................ 45 10. Anhang.................................................................................................................................... 46 10.1 Kennblatt zu Fließgewässertyp 14.................................................................................... 46 10.2 Nachweis von E. danica (alle Jahreszeiten)..................................................................... 47 10.3 Nachweis von E. danica (nur Frühjahr)............................................................................ 49 -1- 1. Einleitung Im Rahmen meines Freiwilligen Ökologischen Jahres am Institut für Hygiene und Umwelt habe ich mich mit dem Vorkommen der Dänischen Eintagsfliege (Ephemera danica) im Alstereinzugsgebiet beschäftigt. Diese Art wurde für ein Projekt gewählt, da sie zum einen selbst für fachfremde Laien relativ leicht zu bestimmen ist und zum anderen bereits beim Projekt „Bachpatenschaft“ in Hamburg als Zeigerart gewählt wurde. Zu der ansonsten sehr ähnlichen (Schwab, 1995) Ephemera vulgata besteht nur eine geringe Verwechslungsgefahr, da diese in diesem Gebiet in Fließgewässern eigentlich nicht vorkommt. Das Ziel des Projektes war die Darstellung der Verbreitung der Dänischen Eintagsfliege im Alstereinzugsgebet in der Vergangenheit anhand von Altdaten. Außerdem sollte die heutige Verbreitung insbesondere in Bredenbek und Lottbek, zwei Zuflüssen der Alster, ermittelt werden. Ein Vergleich der Altdaten mit den Neuerhebungen sollte schließlich mögliche Populationsentwicklungen aufzuzeigen. -2- 2. Eintagsfliegen (Ephemeroptera) Der Name Eintagsfliege leitet sich von der sehr kurzen Lebensdauer der Imagines der Tiere ab. Die Lebensdauer der Adulttiere variiert je nach Art zwischen einigen Stunden bis zu wenigen Tagen. Schon Aristoteles beobachtete das Phänomen der extrem kurzen Lebensspanne. Er schrieb ca. im 3. Jh. v. Chr.: „ Nahe dem Fluss Hypanis, der in die Meerenge des Bosphorus mündet, beobachtet man während der Sommersonnenwende Follikel größer als Weintrauben, die kriechend ein geflügeltes Tier mit vier Beinen ins Leben rufen. Diese Lebewesen leben und fliegen bis zum Abend, werden schwächer, wenn sich die Sonne gegen Westen neigt und sterben nach nur einem Tag dauerndem Leben, wenn die Sonne untergeht. Von da an werden sie Ephemeropteren genannt.“ (Rüdiger Wagner: ftp.gwdg.de) Das Wort Ephemeropteren setzt sich aus den griechischen Wörtern ephemeros = Dauer eines Tages und pteron = Flügel, zusammen. Entscheidend hinzuzufügen ist hierbei aber, dass die Larvenstadien oft Monate bis hin zu Jahren im Wasser verbringen. Bekannt sind die Eintagsfliegen oder auch Maifliegen genannt vor allem bei Fliegenfischern. Da die Tiere im Sommer teilweise in Massen vorkommen, sind sie beliebte Beute bei Fischen, wenn sie tot auf die Wasseroberfläche fallen. Diese Tatsache machen sich die Fliegenfischer zu Nutze und imitieren mit Haaren, Federn u.a. die tote Eintagsfliege. Eine besondere Rolle spielen Eintagsfliegen, wie auch Köcherfliegen und Steinfliegen, aber auch bei der Besiedelung neuer Lebensräume. Zum einen sind die geflügelten Stadien äußerst mobil, zum anderen kommen bei der Eiablage und den Abb. 1: Angelköder in Anlehnung an die Morphologie einer Maifliege Larventieren Driftphänomene vor, die eine (Abb: fliegenfischen-fliegen.de) schnelle Verbreitung möglich machen. Unter anderem dieser Tatsache ist es zu verdanken, dass Eintagsfliegen bis auf die Antarktis und der nördliche Arktis auf der ganzen Welt vorkommen. Insgesamt sind bisher rund 2000 Arten bekannt, von denen sicher 114 in Deutschland vorkommen (Ephemeroptera.de; Stand: Mai 2011). Daher sind sie auf der ganzen Welt ein wichtiger Teil des Ökosystems und somit auch der Nahrungskette. Eintagsfliegen sind meistens Primärkonsumenten, das heißt, sie nehmen pflanzliche Stoffe bzw. Detritus, abgestorbenes organisches Material aktiv auf oder ernähren sich als Filtrierer. Nur wenige Arten sind Räuber und somit Sekundärkonsumenten. Die Larven oder adulten Tiere wiederum bilden die Grundlage für viele andere Sekundärkonsumenten wie Spinnen, Vögel oder Fische. Dank der artspezifischen Anforderungen an ihr Habitat können Eintagsfliegenlarven als Bioindikatoren von Gewässern herangezogen werden. 2.1 Morphologie Die Morphologie ist ein Teilbereich der Biologie, welche die Form und Struktur von Organismen beschreibt. Das Wort leitet sich vom griechischem morphe = Gestalt, Form und logos = Lehre, Vernunft ab. Die morphologischen Unterscheidungsmerkmale können zur Artbestimmung genutzt werden. -3- 2.1.1 Morphologie der Larven Die Larven der Eintagsfliegenarten variieren stark in Größe und Form. Die Spanne reicht von wenigen Millimetern bis zu über zwei Zentimeter. Ebenso variabel ist die Körperform, die von rund über oval bis ins Abgeflachte reicht (Studemann, 1992). Bis auf eine Ausnahme haben alle in Deutschland vorkommenden Arten drei Caudalfilamente (Schwanzanhänge), Tracheenkiemen ausschließlich auf dem Hinterleib, je eine Tarsalkralle pro Bein (Füße mit nur einer Kralle) und relativ kurze Fühler. Zur besseren Übersicht gliedern wir den Larvenkörper in Kopf, Thorax und Abdomen. Der Kopf: Die zwei Komplexaugen sind seitlich bzw. auf der Oberseite des Kopfes gelagert. Die drei sogenannten Ozellen, sind punktförmige Lichtsinnesorgane, die sich ebenfalls auf der Oberseite des Kopfes befinden. Die zwei Antennen an der Vorderseite des Kopfes können von Art zu Art in ihrer Form und Länge sehr unterschiedlich sein. Besondere Aufmerksamkeit ist den Mundwerkzeugen zu widmen. Bei den meisten Eintagsfliegen bestehen die Mundwerkzeuge aus sieben spezialisierten Teilen. Dazu zählen die linke und rechte Mandibel, Labrum, Hypopharynx, Labium und linke und rechte Maxillen (Abb. 2). Die Mandibeln sind sowohl zum Greifen von Nahrung, als auch zum Kauen ausgelegt. Des Weiteren können sie, wie bei E. danica, nach vorne gerichtete Fortsätze besitzen, die zum Graben genutzt werden. Der Thorax: Abb.2: In der Mitte: Mundwerkzeug, Der Oberkörper wiederum lässt sich ebenfalls in drei Segmente Teile vergrößert draum angeordnet. (Abb. in Anlehung aus Studemann, 1992) unterteilen: Pro-, Meso- und Metathorax. Auf der Bauch- bzw. Rückenregion liegen je drei Sklerotinplatten die durch Haut miteinander verbunden sind. Jedes Segment des Oberkörpers trägt je ein Beinpaar, welches sich aus 5 Teilen zusammensetzt (Coxa, Trochanter, Femur, Tibia und Tarsus) (Abb. 3). Die Beine, die mit je einer Kralle besetzt sind, dienen nicht nur der Fortbewegung, sonder können bei einigen Arten mit Haaren besetzt sein und sind so in der Lage Nahrungspartikel aus dem Wasser zu filtrieren. Zudem können sie auf Grund der vergrößerten Oberfläche als Schwimmbeine genutzt werden. Die Flügel entwickeln sich während der Larvenstadien in Flügelscheiden. Im Nymphenstadium, dem letzen Larvenstadium vor dem Schlupf, schimmern die Flügel bereits grauschwarz durch. Das Abdomen: Der Hinterleib ist in 10 Segmente unterteilt. Die Sklerotinplatten auf Abb. 3: Schemazeichnung einer Eintagsfliegenlarve (Epemerella sp.) dem Rücken werden Tergite genannt, die auf der Bauchseite (Abb. in Anlehung aus Studemann, 1992) Sternite (Abb. 4). Das zehnte Segment trägt meist zwei Schwanzfortsätze (Cerci) und dazwischen meist ein drittes, das Paracercus genannt wird. Die vorderen 5-7 Segmente tragen Tracheen-Kiemenpaare. Diese absorbieren den im Wasser gelösten Sauerstoff und leiten ihn an die Organe weiter. -4- 2.1.2 Morphologie der Imagines Aus den Flügelscheiden der Larve entwickeln sich die fertigen Flügel, die in Ruhestellung vertikal gehalten werden (S. Abb. 4). Bei den geflügelten Stadien der Eintagsfliege ist zu unterscheiden, ob es sich um ein Subimago oder ein Imago handelt. Die Tatsache, dass sich der bereits flugfähige Subimago noch einmal häutet und so zum Imago wird, ist im gesamten Tierreich einzigartig. Der Subimago lässt sich auf Grund der gelblich-milchigen Flügel leicht von dem fertigen Imago, der transparente Flügel besitzt, unterscheiden. Des Weiteren sind Augen sowie Geschlechtsapparat der Männchen erst im Imaginalstadium voll entwickelt. Auch der Körper des Imagos lässt sich wieder in drei Abschnitte unterteilen. Wieder unterscheidet man zwischen Kopf, Thorax und Abdomen. Der Kopf: Auf dem relativ kleinen, dreieckigen Kopf befinden sich die verhältnismäßig großen Augen. Bei den Männchen umfassen diese beinahe den gesamten Kopf. Bei den Weibchen sind die Augen deutlich kleiner. Anhand der Augen können Männchen und Weibchen unterschieden werden. Man spricht hierbei von einem Geschlechtsdimorphismus. Die drei Ozellen die bereits im Larvenstadium vorhanden waren bleiben auf dem Kopfscheitel vorhanden. Ebenso verhält es sich mit den Antennen, die an der Vorderseite des Kopfes fixiert sind. Eine weitere Besonderheit bei den Eintagsfliegen ist, dass ihre Mundwerkzeuge im Imaginalstadium atrophiert sind. Das heißt, dass sie auf Grund von Zellveränderungen nicht mehr funktionell sind und so der Imago keine Nahrung während seines kurzen Lebens mehr aufnehmen kann. Abb. 4: Schematische Darstellung eines Eintagsfliegenimagos (Abb. in Anlehung aus Studemann, 1992) Der Thorax: Der Thorax an sich lässt sich ebenfalls in drei Segmente unterteilen: Prothorax, Mesothorax und Metathorax. Der am Kopf ansetzende Prothorax ist eher klein, wo hingegen der Mesothorax durch die Flugmuskulatur relativ groß ist. Jedes Thoraxsegment trägt wieder je ein Beinpaar, die nun zwei Krallen am Fußende haben. Bei den Männchen sind die Vorderbeine deutlich größer, da sie mit diesen die Flügel des Weibchens während der Paarung festhalten. Die großen Vorderflügel setzten am Mesothorax, die kleinen Hinterflügel setzten am Metathorax an. Bei einigen Arten sind die Hinterflügel deutlich verkleinert oder fehlen ganz. Abb. 5: Die letzten zwei Abdominalsegmente beim Männchen (Abb. in Anlehung aus Studemann, 1992) Das Abdomen: Das Abdomen besteht, wie bei der Larve aus zehn Segmenten. Diese sind ebenfalls auf dem Rücken mit Tergiten und am Bauch von Sterniten bedeckt. Das zehnte Tergit ist verkleinert und trägt die Schwanzfortsätze (Cerci). Der hintere Teil des neunten Sternit wird beim Männchen als Styliger bezeichnet. Beim Weibchen als Subanalplatte. Der Styliger trägt zwei Fortsätze, die sogenannten Gonopoden, die bei Paarungsakt das Weibchen umklammern. Der Penis des Männchens besteht aus zwei Loben, die in die Genitalöffnung zwischen dem 7. Und 8. Sternit des Weibchens eindringen. Die ersten acht Abdominalsegmente sind mit Atemlöchern ausgestattet. -5- Abb. 6: Letzten drei Abdominalsegmente beim Weibchen (Abb. in Anlehung aus Studemann, 1992) 2.2 Lebensraum Die Larven der Eintagsfliege können so gut wie jedes Süßwasserbiotop besiedeln. Hierzu zählen sowohl Fließgewässer, wie Gebirgsbäche, Flüsse und Ströme, als auch stehende Gewässer, wie Teiche und Seen. Unter anderem wegen ihrer vielfältigen Habitate zählt die Ordnung der Eintagsfliegen mit 300 Millionen Jahren Entwicklungsgeschichte zu den ältesten Insektenordnungen (spiegel.de). Zudem ist sie, wie oben bereits erwähnt, fast auf der ganzen Welt anzutreffen. Die Eintagsfliegen zählen zur Benthosgemeinschaft, das heißt, dass sie sich hauptsächlich im Bodenbereich eines Gewässers aufhalten. Einige Arten der Eintagsfliege hingegen kommen auch im freien Wasser vor. Außerdem existieren noch verschiedene Substratvorlieben. Einige Arten bevorzugen Steine, Kies oder Sand als Lebensraum, wo hingegen andere Arten eher Pflanzen oder organisches Material bevorzugen. Ein weiterer wichtiger abiotischer Faktor ist die Fließgeschwindigkeit des Gewässers, da bei hoher Fließgeschwindigkeit meist mehr Sauerstoff im Wasser gelöst ist und dieser von den meisten Eintagsfliegenarten in größeren Mengen benötigt wird. Die meisten Eintagsfliegen kommen in Fließgewässern vor. Einige Arten können nur in sehr starker Strömung überleben. Andere hingegen brauchen das in langsamfließendem Wasser abgelagerte Material als Lebensraum. Arten, die in stehenden Gewässern leben, sind dann häufig in Bereichen, die durch Wellenbildung beeinflusst sind zu finden. Dies deutet auf eine nachträgliche Anpassung hin. So können sogar in ein und demselben Flussabschnitt im Prall- und Gleithangabschnitt völlig verschiedene Bedingungen herrschen. 2.3 Morpho-ökologische Larventypen 2.3.1 Fortbewegungstypen Die Larven der verschiedenen Eintagsfliegenarten haben sich im Laufe der Zeit an die Bedingungen ihrer Habitate angepasst. Dies äußert sich sowohl im Verhalten als auch in der Morphologie. Je nach Lebensraum lassen sich die Larven in fünf verschiedene Fortbewegungstypen einteilen (Schwab, 1995). Diese können jedoch im Laufe der Entwicklung wechseln, da eine Larve in verschiedenen Stadien ihrer Entwicklung durchaus verschiedene Habitate bevorzugt und sich so die Morphologie bei jeder Häutung ändern kann. Die fünf Fortbewegungstypentypen sind des Schwimmer-, Klammer-, Kriech-, Kletter-, und des Grab-Typs. 2.3.2 Ernährungstypen Des Weiteren kann man außerdem die Ernährungstypen unterscheiden. Es gibt Weidegänger, Filtrierer, Sedimentfresser, Zerkleinerer und äußerst selten auch Räuber unter den Eintagsfliegen. Die Weidegänger grasen mit ihren Mundwerkzeugen die Oberfläche von Steinen oder Holz ab und nehmen so die darauf wachsenden Algen auf. Die Filtrierer sammeln mit Hilfe von behaarten Mandibeln oder Beinen kleinste Partikel aus dem Wasser und streifen diese an ihren Mundwerkzeugen ab. Hierbei kann man wiederum zwischen Aktiv- und Passivfiltrierern unterscheiden. Die Passivfiltrierer lassen die Partikel mit Hilfe der Strömung an sich verbeischwimmen und nehmen diese so auf. Dem gegenüber stehen die Aktivfiltrierer, die röhrenartige Gänge bauen, in denen sie mit ihren Kiemen einen Wasserstrom erzeugen, der die Nahrungspartikel herantransportiert. Die Zerkleinerer nehmen das eher grobe organische Material auf und verwerten die darauf haftenden Pilze und Bakterien. Hierbei wird das Material so zerkleinert, dass es die Sedimentfresser bzw. die Filtrierer verwerten können (Hütte, 2000). -6- 2.4 Lebenszyklus Die Entwicklung der Eintagsfliege vom Ei bis zum fertigen Imago läuft schrittweise ab. Das heißt, dass sich die Tiere mehrere Male häuten und so ihre Gestalt immer mehr der des fertigen Imagos anpasst. Es findet also keine Metamorphose über ein Puppenstadium statt. Der Lebenszyklus der Eintagsfliegen beginnt mit dem Eistadium, geht weiter über mehrere Larvenstadien bis hin zur Nymphe, die das letzte Larvenstadium vor dem Schlupf zum Imaginalstadium ist, und endet schließlich mit Subimago und dem fertigem Imago (Abb. 7). Man unterscheidet des Weiteren zwischen Arten mit einer Generation pro Jahr (univoltin) und Arten mit mehreren Generationen pro Jahr (multivoltin). Ein Sonderfall sind partivoltine Arten, bei denen eine Generation ca. zwei Jahre im Gewässer lebt. Man unterscheidet alle Zyklen noch einmal ob und wenn ja, in welchem Stadium, also ob als Ei oder als Larve, sie überwintern. Der Embryo entwickelt sich zunächst je nach Art und Wassertemperatur zwischen 10 bis 20 Tage im Ei (Bauernfeind & Humpesch, 2001). Das Ei ist meist oval, 200µm x 100µm groß und besitzt Haftstrukturen, mit denen es am Substrat anhaftet (Abb.7). Nach der Eiablage sinken die Eier nicht sofort zu Boden, sondern können durch Strömungen verfrachtet werden. Nach 10 bis 20 Tagen schlüpfen die sogenannten Junglarven aus der Eischale. Diese nur ca. 1mm großen Tiere verbringen die ersten Larvenstadien in bis zu einem Meter tief im Sediment. Bei der Häutung handelt es sich nicht nur um einen Wachstumsprozess, sondern es wird auch die verletzte oder mit Parasiten besetzte Larvenhaut ersetzt. Die abgestreifte Larvenhaut nennt sich Exuvie. Bis zum Subimago können 15 bis 25 Häutungen ablaufen. Das letzte Larvenstadium, die Nymphe, ist oft dunkler gefärbt. Die Flügel sind bereits hinter den Flügelscheiden zu erahnen. Die dunkle Färbung dient wahrscheinlich einer besseren Lichtaufnahme und so einer Körpertemperaturerhöhung. Das Subimaginalstadium ist wiederum temperatur- und artabhängig und kann zwischen wenigen Minuten und einigen Tagen andauern. Das Subimaginalstadium, also ein Stadium eines adulten, geflügelten, noch nicht geschlechtsreifen Tieres, das sich noch einmal häutet, ist wie bereits oben erwähnt einzigartig in der Insektenwelt. Gründe für diese Einzigartigkeit könnten die extrem langen Caudalfilamente bzw. die Vorderbeine der Männchen sein, die in dieser Länge nicht in einem Schlupfvorgang hervorgehen könnten. Außerdem bieten die behaarten Flügel der Subimagos den Vorteil, dass sie nass werden können und dennoch flugfähig bleiben. Allerdings ist die Flugleistung vermindert, was eine weitere Häutung nötig macht. Nach dem Schlupf zum Imago können die Tiere keine Nahrung mehr aufnehmen. Ihr Verdauungstrakt ist nur noch mit Luft gefüllt, was beim Fliegen hilft. Während des Imaginalstadiums zehren die Tiere von ihren Energiereserven, was die kurze Lebensdauer erklärt. Die Imaginalhäutung kann durch Faktoren wie Wassertemperatur oder Lichtintensität synchronisiert sein, wodurch größere Schwärme auftreten. Hierbei ist es für die einzelnen Individuen einfacher einen Sexualpartner zu finden. Die meisten Eintagsfliegenarten vermehren sich bisexuell. Dabei kommt es zunächst zum sogenannten Hochzeitsflug der Abb. 7: Lebenszyklus der Eintagsfliegen (agk.de) Männchen, mit dem die Weibchen angelockt werden. Die Männchen greifen den Unterleib der Weibchen mit ihren Gonopoden (Abb.4) und die Begattung findet statt. Nach dem Paarungsakt fliegen die Weichen zum Gewässer und legen bzw. werfen dort ihre Eier ab. Meist direkt danach sterben die adulten Tiere. -7- 3. Ephemera danica Ephemera danica ist häufiger unter ihren deutschen Namen, Dänische Eintagsfliege, Große Eintagsfliege oder Maifliege bekannt. Erstmals wurde sie 1764 von dem dänischen Zoologe Otto Friedrich Müller beschrieben. Zur besseren Übersicht dient Tabelle 1, welche die systematische Stellung von E. danica veranschaulicht. Tabelle 1: Systematik am Beispiel von E. danica: Domäne Reich Stamm Unterstamm Klasse Eukaryonten Tier (Animalia) Gliederfüßer (Artropoda) Tracheentiere (Tracheata) Insekten (Insecta) Unterklasse Ordnung Familie Gattung Art Fluginsekten ( Pterygota) Eintagsfliegen (Ephemeroptera) Ephemeridae Ephemera danica 3.1 Morphologie 3.1.1 Morphologie der Larve Die gelblich-weiße Larve der Ephemera danica hat kurze, kräftige Beine, mit denen sie Gänge in sandiges Substrat gräbt. Man zählt sie daher zum Grabtyp. Weitere Merkmale sind der runde Körper, die drei, relativ kurzen, bewimperten Schwanzanhänge und die seitlich am Kopf gelegenen Augen (Abb.8). Wichtiges Unterscheidungsmerkmal zu andreren Arten, wie etwa der Ephemera vulagata sind die auf den letzten drei Abdominalsegmenten deutlich zu erkennenden kommaförmigen Zeichnungen. Ein weiteres charakteristisches Merkmal sind die Abb.8: Larve Ephemera danica (biopix.de) paarig angeordneten Kiemen. Insgesamt sieben Paar sind auf dem Rücken angeordnet. Beim Graben können diese flach auf den Körper gelegt werden. Wie auch alle anderen Eintagsfliegenarten wächst die Larve bei jeder Häutung. Ephemera danica kann bis zu 23mm groß werden. 3.1.2 Morphologie der Imagines Abb.9: Imago Ephemera danica (biopix.de) Wie auch bei vielen anderen Eintagsfliegenarten unterteilt man die geflügelten Stadien auch bei E. danica in Subimagos und Imagos. Der Subimago hat noch milchig-weiße Flügel (Abb.10) und relativ kurze Vorderbeine. Hierdurch lassen sich die beiden Stadien gut voneinander unterscheiden. Nach der Häutung zum fertigen Imago haben die Tiere transparente Flügel (Abb.9), die teilweise leichte Fleckzeichnung aufweisen können. Die Färbung geht vom weißgelblichen bis ins gelbbraun, wobei die charakteristische Kommazeichnung auf den Abdominalsegmenten, die bei den Larven zu -8- beobachten war, erhalten bleibt. Die Länge vom Kopf bis zum letzten Abdominalsegment beträgt zwischen 15-25mm. Bei der reinen Körperlänge sind die Weibchen meist etwas größer als die Männchen. Im Gegensatz dazu verhält es sich mit den Schwanzanhängen. Diese können beim Männchen 35-40mm erreichen, wohingegen sie beim Weibchen nur 15-25mm groß werden. Beide Geschlechter haben eine ungefähre Spannweite von 3545mm. Ein leichter Geschlechtsdimorphismus Abb.10: Subimago Ephemera danica (biopix.de)) ist nicht nur in der Größe der Tiere, sondern auch in der Länge der Vorderbeine festzustellen. Diese sind beim Männchen ebenfalls deutlich länger. 3.2 Lebensraum Bei Eintagsfliegen im Allgemeinen, also auch bei Ephemera danica ist zunächst das Hauptaugenmerk auf den Lebensraum der Larven zu legen. Nach Bauernfeind & Humpesch (2001) ist E. danica in ganz Deutschland außer in den Stadtstaaten Berlin und Bremen nachgewiesen worden. Aus der Schweiz sind Daten bekannt nach denen sie in Höhen bis zu 1000m vorkommen kann, wobei es in Deutschland Nachweise bis maximal 584m gibt. Hierbei bevorzugt sie Epi- Meta- und Hyporithral, also Ober- Mittel- und Unterlauf eines Baches (Tab. 2). Trotzdem kommt sie auch in Tieflandbächen und Flüssen (Epipotomal) vor. In Uferbereichen von Seen ist sie eher selten, da dort zu wenig Strömung herrscht. Die wenigen Fundorte wiesen wahrscheinlich relativ starke Wellenbildung auf. . Tabelle 2: Vorkommen von E. danica (Bauernfeind und Humpesch, 2001): n (Gesamtzahl ER MR HR EP LIT TLB der Proben) (Epirithral) (Metarithral) (Hyporithral) (Epipotomal) (Litoral) (Tieflandbach) 120 44 32 11 8 3 22 Die in diesem Bericht betrachteten Fließgewässer in und um Hamburg bezeichnet man als sand- bzw. kiesgeprägte Tieflandbäche und zählen somit zur letzten Klasse nach Bauerfeind. 3.3 Lebenszyklus Die Eintagsfliege Ephemera danica ist semivoltin. Das heißt, dass eine Generation ungefähr zwei Jahre Entwicklungszeit vom Ei bis zum Imago benötigt. Die Flugzeit der Imagos ist hauptsächlich Ende Mai, doch es werden auch Exemplare zwischen April und November nachgewiesen. Die Abfolge beginnt also im Jahr 1 bei der Eiablage in Wasser Ende Mai. Die Eier entwickeln sich dann, je nach Wassertemperatur, innerhalb von 10 bis 20 Tagen. Aus ihnen schlüpfen die Junglarven, die am Ende von Jahr 1 bereits als etwa 4-6mm große Larven nachweisbar sind. Die Larven entwickeln sich dann in Jahr 2 weiter, indem sie sich immer wieder häuten und so wachsen können. Währenddessen wird die Vorjahresgeneration zum Imago. Die Larven, die zu Beginn betrachtet wurden, werden meist im 3. Jahr zuerst zum Subimago und anschließend zum Imago. Dieses ist wieder abhängig von der Wassertemperatur. So sind z.B. Fälle aus Südengland bekannt bei denen die Larven nur ca. ein Jahr zum Imago brauchen (Studemann, 1992). Das letzte Larvenstadium, die Nymphe, häutet sich ein letztes Mal an der Wasseroberfläche und wird so zum Subimago. Dieses kann bereits fliegen, ist aber noch nicht geschlechtsreif. -9- Die Häutung zum Imago geschieht schließlich geschützt in der Ufervegetation. Die Emergenz (Entwicklung zum Imago) vollzieht sich nun also zwischen April und Mai im 3. Jahr. Diesen Ablauf muss man bei der Beprobung von Ephemera danica im Hinterkopf behalten, um seine Proben richtig bewerten zu können. Bei den Herbst- / Winterbeprobungen sind sowohl Exemplare zu erwarten, die mehr als ein Jahr alt sind, also auch Exemplare, die erst wenige Monate alt sind. Man findet also zwei Generationen. Diese wiederum unterscheiden sich auch untereinander stark in ihrer Entwicklung, da selbst innerhalb eines Jahres der Zeitpunkt der Eiablage und somit der Entwicklungsstand stark variieren kann. Bei der Frühjahrsbeprobung, die unbedingt vor der Emergenz der älteren Generation stattfinden muss, sind somit ebenfalls zwei Generationen zu erwarten. Wenn man z.B. im Sommer beprobt, so ist entweder die neue Generation noch nicht geschlüpft, oder die Larven sind noch zu klein um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Somit findet man im Sommer nur eine Generation mittelgroßer Tiere, die aber ebenfalls unterschiedlich weit entwickelt sein können. Da nach Bauernfeind & Humpesch (2001) bei einer Generation zum Teil nur 1% zum Imago werden, ist es außerdem offensichtlich, dass somit auch die Anzahl der gefundenen Tiere je nach Alter variiert. Wenn also im Herbst bei einer Beprobung viele Exemplare gefunden wurden, so ist es wahrscheinlich, dass darunter relativ viele Junglarven zu finden sind. Über den Winter und den Folgemonaten sterben dann weiter Tiere ab bzw. werden gefressen, wodurch z.B. bei der Frühjahrsbeprobung eine geringere Anzahl an Individuen zu erwarten ist. All diese Faktoren sind also zu berücksichtigen, bei dem Vergleich der eigenen Daten verschiedener Jahreszeiten und den Altdaten anderer Probenehmer. 3.4 Ökologische Ansprüche Die Larve bevorzugt, wie bereits unter 3.3 erwähnt, sandige bis kiesgeprägte Bäche. Sie kommt außerdem auch in den Stillwasserzonen von Gebirgsbächen, sowie in den wellenreichen Uferzonen von größeren Seen vor. In dem sandhaltigen Substrat gräbt sie mit ihren kräftigen Mandibeln und Vorderbeinen U-Förmige Röhren und frisst dabei den im Sand enthaltenen Detritus (Schmedtje & Kohmann, 1992). Zudem können sie Nahrung durch aktives Filtrieren aus dem Wasser extrahieren. Insgesamt bevorzugt E. danica eine Kombination aus feinem mineralischem Substrat und Detritus, wobei sogar die Biomasse von E. danica mit der Masse an Detritus korreliert. Dies geschieht allerdings nur bis zu dem Punkt, wo durch Zehrungsprozesse der Sauerstoffgehalt im Substrat zu stark absinkt (Meyer & Schröder, 1985; Tolkamp, 1982). Unter anderem deshalb zeigt die Art sowohl eine gute Sauerstoffversorgung, als auch die Ungestörtheit des Baches an. Bei regelmäßiger Sohlräumung oder Faulschlammbildung verschwindet die Art aus dem Gewässer (Timm, 1993). Und obwohl die Larve zum klassischen Grabtyp gehört, kann sie, wenn sie aufgescheucht wird, relativ gut in wellenförmigen Bewegungen schwimmen. - 10 - 4. Methoden 4.1 Herkunft der Altdaten Die Daten aus den Jahren 1992-2003 und 2007 stammen von Makrozoobenthosbeprobungen, die von Dipl. Biologin Friederike Eggers durchgeführt wurden. Diese hat bei ihren Beprobungen nicht nur speziell nach E. danica gesucht, sondern das komplette Makrozoobenthos aufgenommen. Hierzu wurde die Methode des Multi-Habitat-Samplings angewendet. Die Daten aus den Jahren 2006 und 2008 stammen von Dipl. Biologen Wolfram Hammer. Dieser hat für das Projekt „Bachpatenschaft“ gezielt nach E. danica gesucht. Bei den Bachpaten handelt es sich um Laien, die nur nach bestimmten Arten suchen sollen, die aber relativ leicht zu erkennen und schwer zu verwechseln sind. Hierfür eignet sich eben genau E. danica besonders gut. 4.2 Probestellen für Neuerhebungen Der Schwerpunkt der Neuerhebungen 2010/2011 lag auf den beiden Alsterzuflüssen Lottbek und Bredenbek. So lagen drei Probestellen an der Lottbek, fünf an der Bredenbek und eine an der Alster (Abb. 11). Insgesamt ist die Bredenbek ca. 10,5 km und die Lottbek etwa 11,4 km lang, wobei weite Teile davon auf Schleswig-Holsteiner Gebiet liegen. Das Erhebungsprofil (Abb. 12) zeigt einen Höhenunterschied von ca. 80m an der höchsten Stelle bis, hinunter auf ca. 12m über NN kurz vor der Mündung in die Alster. Das Einzugsgebiet der Bredenbek insgesamt beträgt 20,2km², von denen 10,2 km² auf das Einzugsgebiet der Lottbek entfallen. Da diese in die Bredenbek mündet, zählt das Einzugsgebiet der Lottbek zum Gesamteinzugsgebiet der Bredenbek dazu. Abb. 11: Lage der Probestellen für Neuerhebungen - 11 - Obwohl die Probestellen noch alle auf Hamburger Stadtgebiet liegen, ist der Anteil der besiedelten Fläche für städtische Verhältnisse relativ gering (siehe Flächennutzungskarte Abb.13). Im Einzugsgebiet herrschen also nicht nur versiegelte, sondern auch Wald und landwirtschaftliche Flächen vor. Abb. 12: Erhebungsprofil im EZG der Bredenbek Die Flächennutzung im Einzugsgebiet hat einen großen Einfluss auf die Gewässerqualität So wird z.B. Regenwasser von versiegelten Flächen in die Kanalisation oder in Regenrückhaltebecken geführt und ist so erst mal aus dem Wasserkreislauf des Flusses entnommen. Die versiegelten Flächen sind an der roten bzw. violetten Färbung zu erkennen. Von ansässigen Industriebetrieben können Industrieabwässer ins Gewässer geleitet werden. Diese können z.B. entweder hohe Schadstoffkonzentrationen oder eine erhöhte Temperatur aufweisen. Auch andere Flächennutzungsformen können das Gewässer beeinflussen. So spielt die intensive landwirtschaftliche Nutzung der Flächen eine große Rolle für den Nährstoffhaushalt des Gewässers, da die Düngung mit Gülle oder Kunstdünger erhebliche Nährstoffeintrage mit sich bringt. Die Nährstoffe gelangen ins Gewässer und verursachen dort unter anderem ein erhöhtes Algenwachstum. Außerdem können durch die Landwirtschaft Pestizide in das Gewässer gelangen, die nicht nur für die an Land lebenden Schädlinge, sondern auch für Insektenlarven im Wasser schädlich sein können. - 12 - Abb. 13: Flächennutzung im EZG der Bredenbek Die Entstehung und Entwicklung des Bodens (Geogenese) lässt sich in den nachfolgenden Karten (Abb. 14) nachvollziehen. Der Großteil des Bodens im Einzugsgebiet der Probestellen hat seinen Ursprung in der letzten Eiszeit in Form von Ablagerungen der Grundmoräne bzw. in Form von Schmelzwasserablagerungen. Abb. 14: Geogenese im EZG der Bredenbek - 13 - Ein daraus resultierender Faktor sind die verschiedenen Bodenarten im Einzugsgebiet. Diese sind besonders interessant, da sich das Bachbett zu einem großen Teil aus diesen zusammensetzt. Im Einzugsgebiet der Probestellen herrscht vor allem Sand vor. Ein hoher Sandanteil spiegelt sich auch im Substrat von Bredenbek und Lottbek wieder (Abb. 15) und ist für diese Bäche des Tpys 14 (Sandgeprägter Tieflandbach) charakteristisch. Im Anhang befindet sich der Steckbriefes zum Fließgewässertyp 14 nach Pottgießer & Sommerhäuser (2004). In diesem Steckbrief wird der Gewässertyp in seiner naturbelassenen Form beschrieben. Im vollständigen Steckbrief wird ebenfalls die für den sandgeprägten Tieflandbach typische Makrozoobenthosbesiedlung beschrieben. Hierbei wird E. danica explizit als eine der wenigen echten Besiedler des sandigen Substrates vorgestellt. Abb. 15: Bodenarten im EZG der Bredenbek - 14 - 4.2.1 Lottbek 1 Abb. 16: Probestelle „Lottbek 1“ Sicht bachaufwärts Abb. 17: Lage der Probestelle „Lottbek 1“ Die Probestelle „Lottbek 1“ liegt etwa 100m östlich von der Straße Rittmeisterkoppel in 22359 Hamburg. Zum Gewässer führt ein Sandweg der zumeist von Reitern genutzt wird. An der Stelle ist der Bach relativ naturnah. Der Verlauf ist gewunden und wird durch Steine und Totholz (10%) im Gewässer ständig ein wenig verändert. Holz und Steine führen ebenfalls zu einer ausgeprägten Strömungsdiversität. Da der Bach an dieser Stelle an einem Waldrand entlangführt, ist das Gewässer stark beschattet. Zudem kommt eine Färbung durch Huminstoffe aus den Mooren im Einzugsgebiet (EZG). Das Substrat besteht hauptsachlich aus Sand (80%) und kleineren Kiesbänken (10%). Diese Stelle entspricht also einem typischen sandgeprägten Tieflandbach Typ 14. Abb. 18: Flächennutzung im EZG von Lottbek 1 - 15 - Das 5,2 km² große Einzugsgebiet von Lottbek 1 ist zum Großteil durch die Landwirtschaft geprägt (76%). Ein weiteres Merkmal an diesem Einzugsgebiet ist, dass der eigentliche Verlauf des Gewässers fast nie durch besiedeltes Gebiet führt, sondern Siedlungsflächen höchstens für wenige hundert Meter auf einer Uferseite liegt. Außerdem gehen die landwirtschaftlichen Abb. 19: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung Flächen, die zudem meistens wenig intensiv genutzt werden, selten direkt bis an das Gewässer, sondern lassen Platz für relativ dichte Ufervegetation. Diese ist teilweise so dicht und ausgeprägt, dass stellenweise sogar von waldähnlichen Strukturen gesprochen werden kann. Wie in Abb. 15 zu sehen ist, liegen im Einzugsgebiet von Lottbek 1 torfhaltige Böden vor, die unter anderem den pH-Wert des Gewässers beeinflussen können. - 16 - 4.2.2 Lottbek 2 Abb. 20: Probestelle „Lottbek 2“ Sicht bachaufwärts Abb. 21: Lage der Probestelle „Lottbek 2“ Die Probestelle „Lottbek 2“ ist über die Straßen „Schäferkamp“ Ecke „Am Wolkenbarg“ in 22949 Ammersbek zu erreichen. Von dort aus führt ein kleiner Weg etwa 50m bergab zum Gewässer. An der Zugangsstelle zum Bach geht es etwa 2m steil hinunter. Man erkennt deutlich die durch Regenwasser verursachte Erosion am Hang. Außerdem ist diese Stelle beliebter Zugang für Hunde. All dies führt zu einem erhöhten Substrateintrag an dieser Stelle bei. Der Verlauf des Gewässers ist relativ gerade und wird nur durch kleine Ansammlungen von größeren Steinen oder Totholz (10%) beeinflusst. Folglich gibt es keine Stromschnellen oder große Unterschiede in der Fließgeschwindigkeit. An einem Ufer wachsten Kastanien und andere Laubbäume, die das Ufer beschatten. Am anderen Ufer grenzt eine Pferdekoppel. Das Substrat besteht hauptsächlich aus Sand (80%) und sehr kleinen Mengen Kies (10%). Abb. 22: Flächennutzung im EZG von Lottbek 2 - 17 - Das Einzugsgebiet von „Lottbek 2“ vergrößert sich im Vergleich zu „Lottbek 1“ um etwa 2 km² auf 7,14 km². Von den besagten 2 km² sind aber mehr als 25% Wald, die nun hinzukommen. Insgesamt macht nun der Wald einen Anteil von ca. 8% der Gesamtfläche aus. Besonders interessant ist dies, da der bewaldete Abschnitt direkt an das Gewässer grenzt Abb. 22: Flächennutzung im EZG von Lottbek 2 und somit Schatten und Laubeintrag mit sich bringt. Ein positiver Effekt ist, dass der Bachabschnitt im Wald auf Grund der dichten Vegetation von möglicher Erosion oder Nährstoffeinleitungen der Landwirtschaft geschützt ist. Die besiedelte Fläche nimmt um etwa 4 Prozentpunkte ab, was aber lediglich daran liegt, dass keine neuen besiedelten Flächen hinzugekommen sind. Die restliche Flächenverteilung bleibt nahezu unverändert. - 18 - 4.2.3 Lottbek 5 Abb. 24: Probestelle „Lottbek 5“ Sicht bachabwärts Abb. 25: Lage der Probestelle „Lottbek 5“ Die Probestelle „Lottbek 5“ ist zugleich eine der offiziellen Messstellen des Instituts für Hygiene und Umwelt (Lov 2). Sie liegt direkt am Lottbeker Weg auf der Höhe von Hausnummer 95 in 22397 Hamburg. Flussaufwärts, also noch vor der Straßenquerung ist der Gewässerverlauf relativ gerade. Unterhalb der Straße ist die Lottbek deutlich geschwungener und mäandriert beinahe. Die Fließgeschwindigkeit ist trotz der relativ kleinen Wassermenge relativ hoch. Es existieren aber keine größeren Stromschnellen. Lediglich kleinere Ansammlungen von Totholz (10%) verändern den Verlauf des Gewässers. Das Substrat besteht, wie auch an den anderen Messstellen an der Lottbek, hauptsachlich aus Sand (90%). Der Uferbewuchs ist waldartig und besteht zum größten Teil aus Erlen. Es kommen aber auch Birken und Eichen vor. Insgesamt ist das Gewässer stark beschattet. Abb. 26: Flächennutzung im EZG von Lottbek 5 - 19 - Das Einzugsgebiet der Probestelle „Lottbek 5“ ist mit 10,04 km² etwa 3 km³ größer als das von „Lottbek 2“. In den zusätzlichen 3 km² kommt vor allem versiegelte Fläche hinzu. An einigen Stellen ist die Lottbek auf grabenartige Verhältnisse verkleinert. Teilweise führen sogar Hauseinfahrten über die Lottbek, die an diesen Stellen dann sogar durch Rohre fließt. Insgesamt kommen ca. 1,5 km² städtisch geprägte Abb. 27: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung Fläche hinzu, was einen Anstieg von ca. 9,1 Prozentpunkten ergibt. Anders ausgedrückt, steigt der Anteil an besiedelter Fläche im Vergleich zum Einzugsgebiet von „Lottbek 2“ um mehr als 50%. Kurz vor der Probestelle „Lottbek 5“ hingegen verbessert sich die Struktur und der Bach beginnt sogar, wie oben erwähnt, zu mäandrieren. - 20 - 4.2.4 Bredenbek 1 Abb. 28: Probestelle „Bredenbek 1“ Abb. 29: Lage der Probestelle „Bredenbek 1“ Die Probestelle „Bredenbek 1“ liegt 50m von der Straßenecke Brandheide - Auf der Strenge in 22397 Hamburg. Der Zugang zur Probestelle führt über einen Trampelpfad direkt ans Gewässer. Der Bachverlauf ist hier sehr gerade und eher grabenartig. Dies liegt daran, dass der Gewässerverlauf verändert wurde. Das ursprüngliche Flussbett verlief mitten durch die Wiese, die auf dem Foto (Abb. 28) zu sehen ist, und wurde dann an den Rand dieser Wiese verlegt. Außerdem wurde das Flussbett vor einigen Jahren ausgebaggert und Ufervegetation zurückgeschnitten. Daher besteht die Ufervegetation heute aus den schnell nachachsenden Haselnusssträuchern und einigen Eichen, die diesen Bachabschnitt nur wenig beschatten. Trotz des eher kanalartigen Verlaufs ist die Fließgeschwindigkeit eher gering. Durch das Ausbaggern ist das Bachbettsubstrat bis heute verändert. Es besteht hauptsächlich aus Sand (90%). Unter dem Sand befindet sich eine Schicht aus leicht faulig riechendem organischen Materials, das an einigen Stellen an der Oberfläche liegt (10%). Totholz oder Steinansammlungen fehlen auf ganzer Länge dieses Abschnittes. Abb. 30: Flächennutzung im EZG von Bredenbek 1 - 21 - Im etwa 8,5 km² großen Einzugsgebiet von „Bredenbek 1“ dominieren die landwirtschaftlichen Flächen, die zusammen einen Anteil von ca. 57% ausmachen. Auch der Anteil an städtisch geprägter Fläche ist mit ca. 24% relativ hoch. Zu den Flächennutzungsarten, die von der Lottbek bereits bekannt sind kommen hier noch die „Wasserflächen im Landesinnern“ und das „Grünland“ hinzu. Bei dem Grünland, das Abb. 31: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung unmittelbar an das Gewässer grenzt, handelt es sich um zwei Golfplätze. Schädliche Einflüsse auf das Gewässer, etwa durch Rasendünger oder Pestizide, sind denkbar. Die landwirtschaftlichen Flächen kurz oberhalb der Probestelle gehen nahezu direkt an das Gewässer und lassen nur sehr wenig Raum für eine natürliche Ufervegetation. - 22 - 4.2.5 Bredenbek 2 Abb. 32: Probestelle „Bredenbek 2“ Sicht bachaufwärts Abb. 33: Lage der Probestelle „Bredenbek 2“ Die Probestelle „Bredenbek 2“ liegt parallel zum Bredenbekkamp, auf der gedachten Verlängerung zum Bredenbekstieg in 22397 Hamburg. Dieser Gewässerabschnitt liegt in einem kleinen Mischwald. Direkt am Ufer wachsen hauptsächlich Erlen. Insgesamt ist das Gewässer stark beschattet. Der Verlauf ist stark gewunden bis mäandrierend. An der Probestelle geht es etwa einen 3m tiefen Abhang hinunter. Es sind deutlich Prall- und Gleithänge zu erkennen. Totholz ist vereinzelt vorhanden, wird aber, wie auf Abb. 32 zu erkennen, regelmäßig aus dem Gewässer entfernt, um den Aufstau und so ein über die Ufer treten des Baches zu verhindern. Das Substrat besteht zu 40% aus Sand und zu 40% aus Kies. Des Weiteren kommen 5% kleine Steine, 10% Grobkies und 5% organisches Material hinzu. Erlenwurzeln bilden Stillwasserzonen und kleinere Findlinge bedingen eine deutliche Strömungsdiversität. Etwa 50m flussabwärts ist die offizielle Messstelle Brj3, die direkt an der Brücke vom Lottbeker Weg liegt. Abb. 34: Flächennutzung im EZG von Bredenbek 2 - 23 - Das Einzugsgebiet der Probestelle ist insgesamt 9,31 km² und liegt, wie auch das Einzugsgebiet von „Bredenbek 1“, zum großen Teil auf Schleswig-Holsteiner Seite. Die prozentuale Verteilung der Flächennutzung ist im Vergleich mit „Bredenbek 1“ nahezu unverändert. Allerdings ist der Uferstreifen an der Probestelle „Bredenbek 2“ relativ breit und Abb. 35: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung bietet so relativ gute Uferstrukturen, obwohl Wohngebiete im direkten Umfeld liegen. Daher ist der Einfluss der bebauten Fläche in diesem Bereich nicht so groß, wie man beim ersten Blick auf die Abb. 35 vermuten könnte. Dennoch bleibt auch hier das Problem, dass das Gewässer im Oberlauf durch landwirtschaftlich genutzte Flächen fließt und so negativ beeinflusst werden könnte. - 24 - 4.2.6 Bredenbek 3 Abb. 36: Probestelle „Bredenbek 3“ Sicht bachabwärts Abb. 37: Lage der Probestelle „Bredenbek 3“ Die Probestelle „Bredenbek 3“ liegt 50m flussabwärts hinter der Brücke „Wohldorfer Damm“ in 22395 Hamburg. Kurz vor der Stelle liegt das Rückhaltebecken Hörndiek in dem Bredenbek und Lottbek zusammenfließen. Der Abhang zum Gewässer ist relativ steil und man erkennt deutlich, wie sich das Bachbett in die Landschaft eingegraben hat. Der Verlauf ist deutlich gewunden und es befinden sich teilweise kleinere Totholzansammlungen im Gewässer. Durch Nadelbäume am Ufer ist dieser Bachabschnitt relativ stark beschattet. Das Substrat besteht hauptsächlich aus Sand (80%) und vereinzelten Ablagerungen von organischem Material (20%). Die Gewässerqualität ist möglicherweise durch das flussaufwärts gelegene Rückhaltebecken „Hörndiek“ und durch Sieleinleitungen von der Straße beeinflusst. Abb. 38: Flächennutzung im EZG von Bredenbek 3 - 25 - Da die Probestelle „Bredenbek 3“ hinter dem Zusammenfluss von Bredenbek und Lottbek liegt, vergrößert sich das Einzugsgebiet der Probestelle auf insgesamt 19,97 km². Hierbei dominiert nun die städtisch geprägte Fläche auf Hamburger Seite direkt vor der Probestelle. Flussaufwärts sind natürlich weiterhin landwirtschaftliche Flächen häufiger. Obwohl das Einzugsgebiet der Lottbek Abb. 39: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung hinzugekommen ist, ist der prozentuale Anteil der städtisch geprägten Fläche noch einmal um zwei Prozentpunkte gestiegen. Ebenfalls im prozentualen Vergleich mit dem Einzugsgebiet der Lottbek verlieren die bewaldeten Flächen an Bedeutung. Auf das gesamte Einzugsgebiet gerechnet, sinkt der Anteil um ca. 30%. - 26 - 4.2.7 Bredenbek 4 Abb. 40: Probestelle „Bredenbek 4“ Sicht bachauwärts Abb. 41: Lage der Probestelle „Bredenbek 4“ Die Probestelle „Bredenbek 4“ liegt etwa 50m westlich des Krampstieges in 22395 Hamburg. Der kleine Sandweg führt direkt zu einer kleinen Holzbrücke, die unmittelbar an der Probestelle liegt. Einige Meter flussabwärts beginnt das Naturschutzgebiet Rodenbeker Quellental. An der Stelle selbst wurde vor wenigen Jahren eine Kiesschüttung vorgenommen, um so eine Furt für Pferde zu schaffen. Insgesamt ist der gewundene Bachabschnitt relativ stark beschattet. Am Ufer wachsen Erlen, die mit ihren Wurzeln bis ins Gewässer ragen. Daran schließt ein Buchenmischwald an. Das Substrat besteht hauptsächlich aus Sand (70%) und 20% Kies. Hinzu kommen noch lehmige Bestandteile (5%) und organisches Material (5%). Vereinzelt kommen kleinere Totholzansammlungen vor. Die Strömungsgeschwindigkeit ist mäßig bis eher langsam. Abb. 42: Flächennutzung im EZG von „Bredenbek 4“ - 27 - Die Probestelle „Bredenbek 4“ mit ihrem 20,18 km² großen Einzugsgebiet, liegt bereits, wie oben erwähnt, im Wald an der Grenze zum Rodenbeker Quellental. Daher nimmt der der Waldanteil im gesamten Einzugsgebiet ebenfalls zu. Die meisten anderen Flächenanteile sinken nur leicht oder bleiben nahezu unverändert. Abb. 43: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung - 28 - 4.2.8 Bredenbek 5 Abb. 44: Probestelle „Bredenbek 5“ Sicht bachabwärts Abb. 45: Lage der Probestelle „Bredenbek 5“ Die Probestelle „Bredenbek 5“ liegt im Naturschutzgebiet Rodenbeker Quellental. Diese Stelle durfte nur ein mal mit einer Außnahmegenehmigung beprobt werden. Zu erreichen ist die Stelle ähnlich, wie „Bredenbek 4“, da diese nur wenige Meter flussaufwärts liegt. Insgesamt ist der Bachabschnitt hier besonders naturnah. Er besitzt eine mäandrierende Struktur mit diversen Stein- und Totholzansammlungen (jeweils 20% Anteil). Das Substrat besteht des Weiteren aus 30% Sand und 30% Kies. Die 20% der Steinansammlungen teilen sich auf in 5% Megalithal, 5% Makrolithal und 10% Mesolithal (siehe Subtratarten unter 4.2). Diese bilden Stillwasserzonen und Stromschnellen. In der Mitte des Bachbettes hat sich bereits eine kleine Insel mit Vegetation gebildet. Deutlich zu erkennen sind auch die Prall- und Gleithänge am Gewässer. Abb. 46: Flächennutzung im EZG von „Bredenbek 5“ - 29 - Da die Probestelle „Bredenbek 5“ mit dem Einzugsgebiet von 20,2 km² Größe nur wenige Meter flussabwärts von der Probestelle „Bredenbek 4“ liegt, ändert sich nur wenig an der Flächennutzungsverteilung. Lediglich der Anteil an bewaldeter Fläche nimmt noch einmal um 0,15 Prozentpunkte zu. Alles in allem ist das Einzugsgebiet der Bredenbek zu einem Abb. 47: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung Großteil von landwirtschaftlichen Flächen dominiert. Dazu kommen noch zu einem Drittel die städtisch geprägten Flächen, die allerdings meistens aus Siedlungen von freistehenden Einfamilienhäusern bestehen und somit nicht als gänzlich versiegelte Flächen anzusehen sind. - 30 - 4.2.9 Alster 5 Abb. 48: Probestelle „Alster 5“ Sicht flussaufwärts Abb. 49: Lage der Probestelle „Alster 5“ Die Probestelle „Alster 5“ liegt an einem kleinen Sandweg, etwa 100m südlich der Brücke Trillup in 22397 Hamburg. An dieser Stelle führt die Alster bereits relativ viel Wasser und wird im Sommer von Kanupaddlern befahren. Je nach Wassermenge ist die Fließgeschwindigkeit im Vergleich zu den anderen Probestellen deutlich erhöht. An der Stelle selbst ragt eine Erle über das Wasser. Von der Gegenseiten aus wachsen ebenfalls Laubbäume über das Gewässer und beschatten dieses relativ stark. Weiter flussaufwärts, wie auch in Abb. 48 zu erkennen, beschatten Trauerweiden das Gewässer. Ansonsten ist das Ufer relativ baumarm und bietet deshalb wenig Beschattung. Der Flussverlauf ist hier relativ gerade, es existieren keine Stromschnellen oder Totholzansammlungen. Desweiteren liegt die Probestelle unterhalb der Einmündungen von Ammersbek, Bredenbek und unmittelbar unterhalb des Rodenbeker Teiches. Vor einigen Jahren wurde hier als Renaturierungsmaßnahme eine Kiesschüttung eingebracht. Deshalb setzt sich das Substrat an dieser Stelle aus 70% Kies und 30% Sand zusammen. Abb. 50: Flächennutzung im EZG von „Alster 5“ - 31 - Das ca. 290 km² große Einzugsgebiet der Probestelle ist klar von landwirtschaftlicher Nutzung geprägt. So ist der Anteil von Ackerfläche, Grünland und heterogenen landwirtschaftlichen Flächen zusammengerechnet mit 73% sehr hoch. Obwohl die Probestelle auf Hamburger Stadtgebiet Abb. 51: Prozentuale Verteilung der Flächennutzung liegt, ist der Großteil des Einzugsgebiets auf Schleswig-Holsteiner Seite (Abb. 50), das relativ dünn besiedelt ist. Daher sind mögliche Belastungen auf Grund von versiegelten Flächen bzw. Industrie eher geringer. Ein weitaus größerer Faktor hingegen ist die Belastung durch die Landwirtschaft, bei der durch Dünger oder Pestizide, Nähr- bzw. Schadstoffe in das Gewässer gelangen können. - 32 - 4.3 Probenahmemethode Zunächst muss, wie auch im Fall dieser Untersuchung geschehen, die Probestelle festgelegt werden. Sie sollte repräsentativ für einen größeren Flussabschnitt sein. Bei einem Einzugsgebiet unter 100km² reicht eine Strecke von ca. 20 - 50m die beprobt wird. Bei Einzugsgebieten über 100km² sollten 50 100m beprobt werden. Insgesamt werden 20 Teilproben pro Abschnitt genommen (Haase, 2004). Beim Multi-Habitat-Sampling werden die Substrate entsprechend ihrem prozentualen Anteil im Gewässer beprobt. Zunächst müssen also die Substratanteile an einer Probestelle abgeschätzt werden. Hierbei wird in 5% Schritten grob das Substrat im Flussbett eingeteilt. Wenn 5% der Substratart vorkommen, muss eine Probe hier genommen werden. Wenn 90% des Substrates z.B. Sand sind und 10% Kies, dann müssen 18 Proben im Sand und zwei im Kies genommen werden. Die Beprobung an sich geschieht immer flussaufwärts gerichtet. Somit wird verhindert, dass Individuen aufgewirbelt werden, verdriften und so die Ergebnisse verfälscht werden. Bei der einzelnen Probe wird der Kescher auf den Grund gesetzt und man tritt dann mit dem Fuß etwa die oberen 3 5cm frei und lässt sie mit der Strömung in den Kescher strömen (Kick-Sampling). So wird etwa ein Abschnitt von 25x25cm Größe beprobt. Die nächste Einzelprobe ist dann einen Meter weiter flussaufwärts. So verfährt man weiter bis alle 20 Einzelproben genommen wurden. Nach jeder Probenahme mit dem Kescher, ist darauf zu achten, dass wirklich alle Tiere aus dem Netz entfernt werden. Bei einer Beprobung des gesamten Makrozoobenthos wird der gesamte Inhalt in eine 2l Plastikflasche mit 99%igen Alkohol gegeben und konserviert. Diese werden dann im Labor ausgewertet. Hierbei werden die Proben zur Verringerung des Zeitaufwandes in Unterproben unterteilt und die Individuenanzahl später proportional hochgerechnet. Bei meiner Beprobung wurde der Inhalt des Netzes in eine weiße Fotoschale gegeben und systematisch nach E. danica durchsucht. Dies ist nur möglich, da die Tiere relativ groß sind und so mit bloßem Auge relativ leicht zu erkennen sind. Außerdem besteht nahezu keine Verwechslungsgefahr mit ähnlichen Arten (Ephemera vulgata), da diese im Alstereinzugsgebiet extrem selten sind (MZB Eggers 1992- 2005) Die gefundenen Exemplare werden dann ausgezählt und in Generationen unterschieden. Jeweils ein Belegexemplar wird unter Angabe von Datum und Probestelle in 80%igen Alkohol konserviert. Die restlichen Exemplare werden wieder in den Fluss zurückgegeben. Bei meinen eigenen Beprobungen, bei denen nur nach E. danica gesucht wurde, wurde nicht das volle Spektrum des Substrates abgesucht, sondern ein Fokus auf die für E. danica relevanten Substrate gelegt. Dies ist besonders zu beachten, wenn die Daten z.B. mit älteren MZB-Beprobungen verglichen werden, da hier das Multi-Habitat-Sampling angewendet wurde. Substratarten (fließgewässerbewertung.de): Megalithal Steinblöcke (> 40cm) Makrolithal Mesolithal große Steine (20 - 40cm) kleine Steine (6 - 20cm) Mikrolithal Grobkies (2 - 6cm) Akal Feinkies (0,2 - 2cm) Psammal Argyllal Lehm (< 6μm) Technolithal 2 geschlossener Verbau Algen Sand (2μm - 2mm) Technolithal 1 Steinschüttung - 33 - Submerse Makrophyten Unterwasserpflanzen Emerse Makrophyten Überwasserpflanzen Ufervegetation CPOM grobes org. Material (coarse particulate organic matter) FPOM Debris feines org. Material (fine „Abfall“ z.B. hier particulate organic matter) Muschelschalen Feinwurzeln Xylal Totholz 4.4 Probenahmezeitpunkt Die in Zusammenarbeit mit Dipl.-Biologe Wolfram Hammer und Dr. Beate Baier festgelegten Probestellen wurden von mir im Herbst/ Winter, Frühling und Sommer beprobt. Der Schwerpunkt der Beprobungen lag, wie bei Makrozoobenthosaufnahmen üblich, auf dem Frühjahr. Hierbei wurde Wert darauf gelegt zumindest im Frühjahr alle Probestellen zu beproben, was auf Grund von Wasserständen in anderen Jahreszeiten nicht immer möglich war. Die Herbst- Winterbeprobung wurde am 8. und 16. November 2010 an den Probestellen „Lottbek 1“, „Lottbek 2“, „Bredenbek 2“, „Bredenbek 3“ und „Bredenbek 4“ durchgeführt. Die Beprobung an der Probestelle „Bredenbek 1“ und „Alster 5“ musste ausfallen, da nach Starkregenereignissen in den Tagen zuvor, das grabenartige Gewässer extrem angestiegen war. Die Entscheidung die Probestelle „Lottbek 5“ zu beproben, fiel erst Anfang 2011 und wurde deshalb erst am 19.1.2011 beprobt. Die Probestelle „Bredenbek 5“ im Naturschutzgebiet konnte nur einmalig im Frühjahr 2011 mit einer Ausnahmegenehmigung beprobt werden. Die Frühjahrsbeprobung begann am 22.3.2011 mit den Probestellen „Alster 1“, „Lottbek 1“, „Lottbek 5“, „Bredenbek 2“ und „Bredenbek 5“, die in Zusammenarbeit mit Frau Dr. Beate Baier aus dem Institut für Hygiene und Umwelt beprobt wurden. An diesen Probestellen wurde eine komplette Makrozoobenthosaufnahme durchgeführt. Vor der Probenkonservierung wurde der Kescherinhalt in eine Fotoschale gegeben und E. danica ausgezählt. Am 25.3.2011, also drei Tage nach der ersten Beprobung, habe ich die restlichen vier Probestellen („Bredenbek 1“, „Bredenbek 3“, „Bredenbek 4“ und „Lottbek 2“) beprobt. Hierbei ist zu beachten, dass ich nicht das Multi-Habitat-Sampling angewendet habe, sondern, wie auch im Herbst zuvor, gezielt nach E. danica gesucht habe. Hierbei habe ich ausschließlich die für diese Art infrage kommenden Substrate beprobt. Die Sommerbeprobung wurde am 14. bzw. 15.06.11 durchgeführt. Durch das relativ trockene Frühjahr waren die Wasserstände an den Oberläufen von Bredenbek und Lottbek teilweise niedrig. Trotzdem war der Wasserstand an der Probestelle „Alster 5“ zu hoch, um diese Stelle alleine zu beproben. Auch „Bredenbek 5“ wurde nicht noch einmal beprobt. - 34 - 5. Ergebnisse 5.1 Altdaten Die vergleichende Auswertung der Jahre 1993 und 2007 wurden exemplarisch für einen Zeitraum von 1992 bis 2008, also 17 Jahren, gewählt, weil in beiden Jahren relativ viele Probestellen beprobt wurden. Betrachtet werden jeweils die Daten der Frühjahrsbeprobung (März bis Mai). Alle anderen Daten sind in Tabelle 12 und 13 im Anhang aufgeführt. 5.1.1 Frühjahr 1993 Abb. 52: Nachweise von E. danica im Frühjahr 1993 Im Jahr 1993 wurde an 14 Stellen im Alstereinzugsgebiet beprobt. Hierbei wurde an sieben Probestellen kein Nachweis von E. danica erbracht. An zwei Probestellen an der Alster („Alster 3“ und „Alster 6“) und an einer Stelle an der Bredenbek (Bredenbek 2) wurden lediglich einzelne Exemplare gefunden. Des Weiteren wurden an den Probestellen „Alster 4“, „Drosselbek 5“, „Lottbek 3“ und „Saselbek 4“ je zwei Exemplare nachgewiesen. An der Probestelle „Mellingbek 11“ wurden sogar drei Exemplare gefunden. - 35 - 5.1.2 Frühjahr 2007 Abb. 53: Nachweise von E. danica im Frühjahr 2007 Im Frühjahr des Jahres 2007 wurden ebenfalls 14 Probestellen im Alstereinzugsgebiet beprobt. An zehn Probestellen konnte keine E danica nachgewiesen werden. An der Probestelle „Alster 9“ wurde ein Exemplar nachgewiesen. An der Probestelle „Lottbek 4“ wurden zwei Tiere gefunden und an der Probestelle „Mellingbek 10“ sogar drei. Mit sieben Individuen wurden an der Probestelle „Alster 2“ relativ viele Exemplare gefunden. Am meisten wurden jedoch an der Probestelle „Alster 4“ gefunden. Hier konnten bei nur einer Beprobung 21 Exemplare nachgewiesen werden. Vergleicht man die Ergebnisse der Jahre 1993 und 2007 an den Stellen, die in beiden Jahren untersucht wurden, so erkennt man, dass sich keine wesentlichen Veränderungen ergeben haben. Lediglich an der Probestelle „Alster 4“ wurden 2007 deutlich mehr Exemplare als 1993 gefunden. - 36 - 5.2 Eigene Erhebungen 5.2.1 Herbst 2010 / Winter 2011 Abb. 54: Nachweis von E. danica im Herbst 2010 und Winter 2011 Bereits im Spätherbst 2010 bin ich selbst an die ausgewählten Stellen gefahren um diese das erste Mal zu beproben. Hierbei konnte ich erste Erfahrungen im Umgang mit Kescher und ähnlichem sammeln. Die Herbst- bzw. Winterbeprobungen sind nach den Richtlinien einer offiziellen Makrozoobenthosaufnahme nicht verwertbar, da hierfür an kleineren Fließgewässern mit einem Einzugsgebiet von unter 100 km² der Zeitpunkt der Beprobung im Frühjahr liegen muss. Dennoch können die Ergebnisse einen ersten Eindruck der Gewässer vermitteln, der sich, wie sich bei den Frühjahrsproben herausstellte, als relativ zutreffend erwies. Insgesamt zeigen aber bereits die Herbstund Winterdaten, dass Ephemera danica in der Bredenbek und Lottbek relativ häufig vorkommt. So wurden an der Probestelle „Lottbek 1“ bei nur einer Beprobung bereits im Herbst 50 Exemplare nachgewiesen. Des Weiteren gab es sehr hohe Individuenzahlen an den Probestellen „Bredenbek 2“ und „Bredenbek 4“ mit jeweils knapp 30 Exemplaren. Auch an den Probestellen „Lottbek 2“ und „Bredenbek 3“ war E. danica mit je acht bzw. drei Tieren vorhanden. Nur an der Probestelle „Lottbek 5“ konnten keine Exemplare von E. danica nachgewiesen werden. - 37 - 5.2.2 Frühjahr 2011 Abb. 55: Nachweis von E. danica im Frühjahr 2011 Wie sich schon bei den Herbst-/ Winterbeprobungen zeigte, ist E.danica in Bredenbek und Lottbek häufig vertreten. An einigen Probestellen kommt sie sogar massenhaft vor. So konnten an den Probestellen „Lottbek 1“ und „Bredenbek 2“ 51 bzw. 65 Exemplare nachgewiesen werden. Geringere Individuenzahlen wurden an Probestellen wie „Bredenbek 5“ (2 Individuen) und „Alster 5“ (1 Individuum) vorgefunden. Die Probestelle „Lottbek 5“ wurde ebenfalls mittels Multi-Habitat-Sampling beprobt und hier wurde, wie auch im Januar 2011, kein Exemplar von E. danica nachgewiesen. An der Probestelle „Bredenbek 1“ war nur ein Einzelfund von E. danica zu verzeichnen. An der Probestelle „Bredenbek 3“ und „Bredenbek 4“ konnten neun bzw. acht Exemplare nachgewiesen werden. Etwas weniger Exemplare (6 Individuen) wurden an der Probestelle „Lottbek 2“ gezählt. - 38 - 5.2.3 Sommer 2011 Abb. 56: Nachweis von E. danica im Sommer 2011 Auch im Sommer 2011 könnten die Ergebnisse der vorhergegangenen Beprobungen zum großen Teil bestätigt werden. So wurden an der Probestelle „Lottbek 1“ 128 Exemplare nachgewiesen. Eine hohe Anzahl war bei dieser Probestelle zu erwarten, aber mit über 120 Tieren sind das fast doppelt Tiere so viele wie bei den Beprobungen zuvor nachgewiesen wurden. An der Probestelle „Lottbek 2“ wurden dieses Mal nur 3 Exemplare gefunden. Dennoch ist dies noch im zu erwartenden Bereich. Wie auch bei den Beprobungen zuvor konnte an der Probestelle „Lottbek 5“ kein Exemplar nachgewiesen werden. Ebenfalls kein Nachweis konnte dieses Mal an der Probestelle „Bredenbek 1“ erbracht werden. An der Probestelle „Bredenbek 2“ hingegen wurden 64 Exemplare gefunden, was fast exakt dem Wert aus dem Frühjahr 2011 entspricht. An der Stelle „Bredenbek 3“ konnte dieses Mal nur ein Exemplar gefunden werden. Mit 21 Exemplaren wurden an der Probestelle „Bredenbek 4“ wieder verhältnismäßig viele Tiere gefunden, was mit den Ergebnissen aus dem Herbst- Winterbeprobungen 2010/ 11 übereinstimmt. - 39 - 6. Diskussion Alle Daten, sowohl aus früheren Jahren als auch aus aktuellen Erhebungen, zeigen, dass Ephemera danica im Alstereinzugsgebiet weit verbreitet ist und seit 1992 ununterbrochen nachgewiesen wurde. Allerdings ist sie nicht überall gleich häufig vertreten, sondern kommt vor allem im Oberlauf der Alster und den meisten Alsterzuflüssen vor. So wurde sie auch im Alsteroberlauf auf Schleswig-Holsteiner Gebiet nachgewiesen (Speth et al., 2006). Auf Hamburger Stadtgebiet reicht die Verbreitung dann bis zur Probestelle „Alster 10“ (Höhe Fuhlsbüttler Schleuse) Unterhalb der Probestelle „Alster 10“ konnte E. danica dagegen noch nie nachgewiesen werden. An den Alsterzuflüssen, Ammersbek, Bredenbek, Diekbek, Drosselbek, Lohbek, Lottbek, Mellingbek und Saselbek wurde seit 1993 im Frühjahr jeweils mindestens einmal ein Nachweis für E. danica erbracht. Dabei schwankten die Nachweise zwischen Einzelexemplaren bis hin zu 21 gefundenen Individuen. Eine Veränderung in der Populationsdichte von E. danica in den einzelnen Gewässerabschnitten lässt sich anhand der vorliegenden Daten nicht eindeutig erkennen. Der Vergleich der Frühjahrsdaten aus den Jahren 1993 und 2007 an den in beiden Jahren untersuchten Probestellen „Alster 4“, „Alster 6“, „Alster 7“, „Alster 10“, „Bredenbek 3“, „Mellingbek 10/11“ (dicht beieinander und vergleichbar), und „Lottbek 3/4" (dicht beieinander und vergleichbar), hat gezeigt,, dass hier über die Jahre ähnliche Individuenanzahlen – in der Regel nur wenige Exemplare – nachgewiesen wurden. Lediglich an der Alster im Bereich der Messstation Haselknick („Alster 4“) gibt es einen Hinweis auf eine positive Populationsentwicklung mit 21 Exemplaren im Jahr 2007. Die Daten der Neuerhebungen 2010/2011 lassen auf den ersten Blick eine positive Populationsentwicklung an Bredenbek und Lottbek vermuten, da bei den aktuellen Beprobungen deutliche höhere Besiedlungsdichten – z.T. über 100 Exemplare – erfasst wurden. Eine nähere Betrachtung der Probestellen, die auch in früheren Jahren schon beprobt wurden (Bredenbek 3“, Lottbek 5“), deutet aber nicht eindeutig auf eine Veränderung in der Populationsdichte hin. In früheren Jahren konnten an beiden Probestellen immer wieder wenige Exemplare nachgewiesen werden. Bei den Neuerhebungen wurden an „Bredenbek 3“ ebenfalls einige Exemplare gefunden, ein Nachweis am Unterlauf der Lottbek („Lottbek 5“) konnte hier aber nicht erbracht werden. Die Interpretation der Daten und eine Aussage zur Populationsentwicklung von E. danica wird allerdings dadurch erschwert, dass die Daten hinsichtlich Probenahmemethode und Probenahmezeitpunkt nicht vergleichbar sind. So wurde in den einzelnen Jahren zu verschieden Jahreszeiten beprobt. Auch wenn E. danica einen semivoltinen Lebenszyklus (2-jährig) hat – theoretisch also immer Larven im Gewässer vorhanden sind – unterscheiden sich die Entwicklungsstadien der Eintagsfliegen stark. Beispielsweise ist bei einer Sommerbeprobung die neue Generation noch nicht geschlüpft oder die Larven sind noch zu klein, um sie mit bloßem Auge zu erkennen. Die Besiedlungsdichte im Sommer ist daher mit der im Frühjahr nicht direkt vergleichbar. Die Daten aus den Jahren 1992-2005 sowie aus 2007 stammen außerdem aus den Makrozoobenthos-Monitoring-Projekten dieser Jahre, während bei dem Projekt Bachpatenschaft (2006 und 2008) sowie bei der vorliegenden Untersuchung gezielt nur nach dem Zeigeindividuum E. danica gesucht wurde und so in diesen Jahren eventuell deutlich mehr Tiere gefunden wurden. Auch hat sich die Probenahmemethode für eine komplette Makrozoobenthosaufnahme seit 1992 weiterentwickelt, so dass sich heute mittels Mulit-Habitat-Sampling erhobene Daten nicht direkt mit früheren Daten vergleichen lassen. Eine weitere Streuung der Daten wird durch unterschiedliche Probenehmer verursacht, die unterschiedlich viel Erfahrung mitbringen und immer auch leicht unterschiedliche Techniken anwenden. So stammen die Altdaten von Dipl. Biologin Frederike Eggers (1992-2005 und 2007) sowie von Dipl. Biologe Wolfram Hammer (2006 und 2008), während die vorliegende Studie von mir, also einem noch unerfahrenen Probenehmer, wenn auch mit Unterstützung von einer ausgebildeten Biologin, durchgeführt wurde. - 40 - Generell ist zu sagen, dass auch unterschiedliche Witterungsbedingungen in den einzelnen Jahren einen großen Einfluss auf die Ergebnisse haben können. Ein sehr spätes Frühjahr mit niedrigen Wassertemperaturen führt beispielsweise zu einem späteren Schlupf und zu einer natürlichen Verschiebung in der Benthosfauna. Auch Starkregenereignisse, durch die das Substrat verfrachtet wird, haben eine Abdrift vieler Organismen und damit eine geringere Besiedlungsdichte für einen begrenzten Zeitraum zur Folge. Dagegen schwankten die Individuenzahlen zwischen den drei im Rahmen dieses Projektes durchgeführten Beprobungen im Herbst/Winter 2010/11, Frühjahr 2011 und Sommer 2011 an den einzelnen Probestellen kaum, so dass aufgrund dieser Daten Aussagen zur aktuellen EphemeraPopulation insbesondere in Bredenbek und Lottbek gemacht werden können. Im Verlauf der Lottbek nahm die Besiedlungsdichte bei allen drei Beprobungen ab. Während an der Probestelle „Lottbek 1“ 50 - 128 Exemplare nachgewiesen wurden, konnte an der bachabwärts gelegenen Probestelle „Lottbek 2“ nur noch 3 - 8 Exemplare gefunden werden. An der letzten Probestelle an der Lottbek („Lottbek 5“) konnte zu keinem Zeitpunkt Ephemera danica nachgewiesen werden. Ursache für diese unterschiedliche Besiedlung sind wahrscheinlich Unterschiede im Habitat hinsichtlich Sohlsubstrat, Uferstruktur und Flächennutzung im Einzugsgebiet. Während sich die Probestelle „Lottbek 1“durch von E. danica bevorzugtes lockeres, kiesig-sandiges Substrat und eine intakte Uferstruktur mit Erlenbewuchs auszeichnet, verändert sich die Uferstruktur an der wenige hundert Meter bachabwärts gelegenen Probestelle „Lottbek 2“ von einer Waldrandstruktur hin zu Wegesrandbegrünung. Bäume, wie Erlen, die ihre Wurzeln ins Wasser strecken und dort als Habitat dienen, fehlen nun vollständig. Des Weiteren sind an dieser Probestelle deutliche Spuren von Erosion am Weg erkennbar, wodurch immer wieder Feinsediment in das Gewässer eintragen wird. Probestelle „Lottbek 5“ weist eine vergleichsweise intakte Sohl- und Uferstruktur auf, allerdings fehlt dem sandigen Substrat hier der kiesige Anteil. Außerdem nimmt der Anteil der versiegelten Fläche im Einzugsgebiet im Verlauf der Lottbek zu und in dem Bachabschnitt zwischen Probestelle „Lottbek 2“ und „Lottbek 5 fließt das Gewässer sehr dicht an bebautem Gebiet. Der Verlauf wurde hier teilweise grabenartig eingeengt, damit Zufahrten zu Grundstücken leichter zu erreichen sind. Teilweise gehen die Hauseinfahrten über ein Rohr, durch das die Lottbek in diesem Bereich fließt. Diese Einengung des Gewässers führt bei Regenereignissen regelmäßig zu erhöhter Fließgeschwindigkeit und somit zu häufiger Umlagerung des sandigen Substrates und einer Störung des Lebensraumes von E. danica. Eine Wiederbesiedlung über Eiablage oder eingewanderte Tiere an „Lottbek 5“ ist daher zwar möglich, aber wahrscheinlich kann sich bei diesen Bedingungen keine stabile Population etablieren. Auch an der Bredenbek haben Uferstruktur und Sohlsubstrat der einzelnen Bachabschnitte eine direkte Einwirkung auf die Individuendichte von E. danica. Die geringe Populationsdichte an der Probestelle „Bredenbek 1“ hat wahrscheinlich mehrere Ursachen. Zum einen wurde der Gewässerverlauf hier an den Rand der benachbarten Wiese gelegt und dort in eine Art Graben zwischen Wiese und Feld umgewandelt. Des Weiteren wurde das Gewässer ausgebaggert und der Uferbewuchs stark zurückgeschnitten, was weniger Beschattung für das Gewässer bedeutet und somit erhöhte Wassertemperaturen und letztlich niedrigere Sauerstoffwerte im Sommer zur Folge hat. Ein weiteres Defizit des Gewässers zeigt sich unterhalb der ersten 2-3 cm des sandigen Substrates. Hierunter liegt eine faulige Schicht aus abgestorbenem Pflanzenmaterial, welches für Sauerstoffzehrungsprozesse verantwortlich sein wird. Die oben genannten Faktoren Sohlräumung und Faulschlamm sind nach Timm (1993) hauptverantwortlich dafür, das E. danica nicht mehr zahlreich oder überhaupt nicht mehr vorkommt. Probestelle „Bredenbek 2“, die nur wenige hundert Meter unterhalb der Probestelle „Bredenbek 1“ liegt und eine hohe Besiedlungsdichte an E.danica aufweist, ist strukturell in einem vergleichsweise guten Zustand. Dieser Gewässerabschnitt hat einen derartig großen Ufersaum, dass dieser bereits als waldartig bezeichnet werden kann. Daher ist das Gewässer gerade im Sommer sehr gut beschattet, was sich wieder positiv auf Wassertemperatur und Sauerstoffgehalt auswirkt. Ebenfalls positiv ist die Substratzusammensetzung aus Kies und Sand. - 41 - Außerdem reichen zahlreichen Erlenwurzeln in das Gewässer. Dies erhöht die Strömungsdiversität und auch den Sauerstoffeintrag in das Gewässer, was nach Tolkamp (1982) ein wichtiger Faktor für das Vorkommen von E. danica ist. An Probestelle „Bredenbek 3“ (hinter dem Rückhaltebecken Hörndiek, dort wo die Lottbek in die Bredenbek mündet) und Probestelle „Bredenbek 4“ wurden jeweils nur einige Exemplare nachgewiesen. Das Gewässer ist hier gewunden und besitzt eine gewisse Strömungsdiversität, auch ist das Gewässer an beiden Stellen stark beschattet. Während an „Bredenbek 4“ allerdings die für intakte Uferstruktur typischen Erlen vorhanden sind, fehlen diese an „Bredenbek 3“ vollständig und sind durch Nadelbäume und große Rhododendronbüsche direkt am Gewässer ersetzt. Auch das Sohlsubstrat mit Sand, etwas Kies und Totholzansammlungen bietet einen Lebensraum für E. danica. Eine eindeutige Ursache für die vergleichsweise geringe Besiedlungsdichte lässt sich hier nicht ableiten. Eventuell hat das in diesem Bachabschnitt schon stark städtisch geprägte Einzugsgebiet einen Einfluss auf die Besiedlungsdichte. Kurz hinter der Probestelle „Bredenbek 4“ liegt die Probestelle „Bredenbek 5“, welche sich bereits im Naturschutzgebiet Rodenbeker Quellental befindet. Hier wurden lediglich zwei Exemplare von E. danica nachgewiesen. Durch Renaturierungsmaßnahmen, bei der Kies und Steine in das Gewässer eingebracht wurden, ist das für E. danica typische sandige Substrat hier deutlich weniger vertreten, als an anderen Stellen. Eine geringere Besiedlungsdichte war hier folglich zu erwarten. Wie aus den Altdaten also bereits hervorgeht, ist die Population von E. danica an Lottbek und Bredenbek nicht gefährdet. Allerdings ist die Populationsdichte stark abhängig von kleinräumigen Habitatbedingungen. Eine hohe Besiedlungsdichte dieser für sandgeprägte Tieflandbäche typischen Art findet sich insbesondere in Gewässerabschnitten mit intakter Sohl- und Uferstruktur, vorhandener Strömungsdiversität und ausreichender Sauerstoffversorgung. Bevorzugtes Habitat von E. danica ist ein stabiles kiesig-sandiges Substrat, was bei zukünftigen Maßnahmen berücksichtigt werden könnte. Überraschend war allerdings, dass anscheinend der Uferbewuchs mit Bäumen wie Erlen, die mit ihren Wurzeln bis in das Gewässer reichen, ebenfalls einen positiven Effekt auf die Größe der E. danica Population ausübt. Eine Neuerhebung an den anderen Alsterzuflüssen und somit der Vergleich mit den Altdaten wäre ebenfalls sehr interessant, steht aber noch aus. 7. Zusammenfassung Aufgabe des Projektes im Rahmen meines Freiwilligen Ökologischen Jahres war die Ermittlung der Verbreitung der Dänischen Eintagsfliege Ephemera danica im Alstereinzugsgebet in der Vergangenheit und heute. Dazu wurden zum einen Altdaten aus verschieden Untersuchungen von 1992 bis 2007 ausgewertet und zum anderen eine Neuerhebung an zwei Zuflüssen der Alster Bredenbek und Lottbek - durchgeführt. Ein Vergleich der Altdaten mit den Neuerhebungen sollte schließlich mögliche Populationsentwicklungen aufzuzeigen. Die Untersuchungen haben gezeigt, dass Ephemera danica vor allem im Oberlauf der Alster und den meisten Alsterzuflüssen weit verbreitet ist. Eine Veränderung der Populationsdichte in den letzten 18 Jahren ließ sich nicht eindeutig erkennen, was u.a. in der schwierigen Vergleichbarkeit der vorliegenden Daten hinsichtlich Probenahmemethode und Probenahmezeitpunkt begründet ist. In Bredenbek und Lottbek konnte E. danica 2010/2011 häufig nachgewiesen werden. Allerdings ist die Populationsdichte hier stark abhängig von Sohlsubstrat, Uferstruktur und Flächennutzung im Einzugsgebiet. Eine hohe Besiedlungsdichte findet sich insbesondere in Gewässerabschnitten mit kiesig-sandigem Substrat, intakter Uferstruktur, vorhandener Strömungsdiversität und ausreichender Sauerstoffversorgung. - 42 - 8. Danksagung Zuerst möchte ich natürlich Beate Baier für das tolle, spannende und lehrreiche Jahr danken, dass ich am Institut für Hygiene und Umwelt verbringen durfte. Ebenfalls ein großes Dankeschön geht an Herrn Wolfram Hammer, der zusammen mit Frau Baier das Projekt „Ephemera danica“ erst ins Rollen gebracht hat. Bei der Erstellung der Karten, mit dem nicht ganz einfachen Programm „ArcGis“, hat mir Klaus Baumgardt aus dem HU sehr geholfen. Ein Highlight in diesem Projekt war die Beprobung im Naturschutzgebiet Rodenbeker Quellental. Daher möchte ich Angelika Gerlach vom Bezirksamt Wandsbek für die Ausnahmegenehmigung und die tolle Zusammenarbeit danken. Des Weiteren danke ich den Kollegen aus dem Wassergütemessnetz, die mich nicht besser in ihrer Runde hätten aufnehmen können. Dabei ist namentlich Petra Möller zu erwähnen, die mich in der ersten Hälfte meines Freiwilligen Ökologischen Jahres in die Tiefen des Biologischen Frühwarnsystems eingeführt hat. Vielen Dank! - 43 - 9. Quellen 9.1 Literatur Bauernfeind, E. & Humpesch, U. (2001) Die Eintagsfliegen Zentraleuropas (Insecta: Ephemeroptera): Bestimmung und Ökologie; Verlag des Naturhistorischen Museums Wien Meyer, E. & Schröder, P. (1985): Die Eintagsfliegen (Ephemeroptera) in den Fließgewässern; AG Limnologie u. Gewässerschutz e.V. & Bund f. Umwelt und Naturschutz; 156 S.; Hannover Pottgiesser, T. & Sommerhäuser M. (2004) Vorläufige Steckbriefe der deutschen Fließgewässertypen; Typ 14 Schmedtje, U. & Kohmann, F. (1992) Bestimmungsschlüssel für die Saprobier-DIN-Arten (Makroorganismen). -- Informationsbericht des Bayer. Landesamtes für Wasserwirtschaft 2/88: 1-274. 2. überarb. Auflage, München Studemann, Denise (1992) Insecta Helvetica, 9 Ephemeroptera, Herausgegeben von der Schweizerischen Entomologischen Gesellschaft, Redaktor: Prof. Dr. W. Sauter Schwab, Helmut (1995) Schulbuchverlag, Stuttgart Süßwassertiere, Ein ökologisches Bestimmungsbuch, Ernst Klett Timm, T. (1993a): Einzigartige Biozönose - Erhalt des gering belasteten Wienbaches Herausforderung für den Naturschutz. -- LÖLF-Mitt. 4/93: 19-23. Recklinghausen Hütte, M. (2000) Ökologie und Wasserbau - Ökologische Grundlagen von Gewässerverbauung und Wasserkraftnutzung; Parey-Buchverlag im Blackwell Wissenschafts-Verlag S. Speth, R. Brinkmann, C.-J. Otto und J. Lietz (2006) Atlas der Eintags-, Stein- und Köcherfliegen Schleswig-Holsteins; Landesamt für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein 9.2 Internet http://www.biopix.dk/photo.asp?language=de&photoid=49676&photo=ephemera-danica http://www.fliessgewaesserbewertung.de/gewaesserbewertung/ablauf/ http://www.fliessgewaesserbewertung.de/downloads/ber_anh_X_dec_2004.pdf http://www.akg.softpoint.de/projekte/comenius/zonen/Ecosystem/Frankonian_locals/stream/eintagsflie gen.htm ftp://ftp.gwdg.de/pub/mpil-schlitz/Wagner/organismen/Ephemeroptera.pdf http://www.ephemeroptera.de/Eph_deu/faunistik_d/faunistik_d.html http://www.angelblogger.de/wp-content/uploads/2008/08/trockenfliege.jpg http://www.fliegenfischen-fliegen.de/maifliege_14_gross.JPG ftp://ftp.gwdg.de/pub/mpil-schlitz/Wagner/organismen/Ephemeroptera.pdf http://www.spiegel.de/wissenschaft/natur/0,1518,754980,00.html - 44 - 9.3 Karten Allgemeine Topografische Karten Hamburg: Standarddatenpaket Landesamt Geoinformation und Vermessung Hamburg Geodatenpool Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt Hamburg CORINE (Co-ordination of Information on the Environment), Landnutzungskartierung nach einheitlichen Kriterien der Länder der Europäischen Union; bisher vorliegend 1990 und 2000; Ausgabe Deutschland 2004 von Umweltbundesamt, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) Satellitenbild Thermalstrahlung: SPACECRAFT_ID = "Landsat7", SENSOR_ID = "ETM+" ACQUISITION_DATE = 2001-05-11, SUN_AZIMUTH = 151.9852511 BAND62_FILE_NAME = "p195r023_7k20010511_z32_nn62.tif" LMAX_BAND62 = 12.650, LMIN_BAND62 = 3.200 NASA Landsat Program, U.S. Geological Survey Source: Global Land Cover Facility, http://www.landcover.org - 45 - 10. Anhang 10.1 Kennblatt zu Fließgewässertyp T. POTTGIESSER & M. SOMMERHÄUSER (Stand: Februar 2004): Vorläufige Steckbriefe der deutschen Fließgewässertypen Typ 14 Sandgeprägter Tieflandbach Verbreitung in Gewässerlandschaften und Regionen nach Briem (2003): Übersichtsfoto: Sander, Sandbedeckung, Grundmoräne; auch in sandigen Bereichen von Flussterrassen, Ältere Terrassen Abb.30: Rotbach (NW). Foto: M. Sommerhäuser Kurzbeschreibung: Stark mäandrierendes (bei Grundwasserprägung mehr gestrecktes) FG in einem flachen Mulden- oder breiten Sohlental. Neben der stets dominierenden Sandfraktion stellen Kiese kleinräumig nennenswerte und gut sichtbare Anteile (Ausbildung von Kiesbänken), lokal finden sich auch Tone und Mergel. Wichtige sekundäre Habitatstrukturen stellen Totholz, Erlenwurzeln, Wasserpflanzen und Falllaub dar. Diese organischen Substrate stellen jedoch keine dominierenden Anteile. Das Profil ist flach, jedoch können Tiefenrinnen und hinter Totholzbarrieren auch Kolke vorkommen. Prall- und Gleithänge sind deutlich ausgebildet, Uferabbrüche kommen vor, Uferunterspülungen sind wenig ausgeprägt. Niedermoorbildungen können im Gewässerumfeld vorhanden sein. Steckbrief: Längszonale Einordnung: Talbodengefälle : Strömungsbild: Charakterisierung der MakrozoobenthosBesiedlung: 10 - 100 km² EZG 2-7‰ Wechsel ausgedehnter ruhig fließender mit kurzen turbulenten Abschnitten an Totholz- und Wurzelbarrieren, Kehrstrom an Kolken dominierend Sande verschiedener Korngrößen, Sohlsubstrate: zusätzlich oft Kies (Fein- und Grobkies), teils Tone und Mergel; im Jungglazial häufig ausgewaschene Findlinge; organische Substrate; bei Niedermoorbildung im Umfeld auch Torfbänke u. ä. im Sohl- und Uferbereich Funktionale Gruppen: In einem naturnahen Sandbach mit Kiesbänken und höheren Totholzanteilen finden sich neben den (wenigen!) Besiedlern der Feinsedimente Hartsubstratbewohner und Besiedler von Sekundärsubstraten wie Totholz und Wasserpflanzen. Auf Grund des Totholz- und Falllaubaufkommens in naturnahen Referenzgewässern stellen zerkleinernde Arten nennenswerte Anteile an den Ernährungstypen, hinzu kommen v. a. Weidegänger, die sich vorwiegend an Steinen und Kiesen finden. Im Sandlückensystem leben Detritus- und Sedimentfresser von feinster organischer Materie (u.a. E. danica). Neben Arten schneller und langsam fließender Gewässer finden sich zu einem geringen Anteil Arten der Stillwasserzonen. In grundwassergeprägten Varianten kommt ein erhöhter Anteil an Krenalarten und kaltstenothermen Arten vor. - 46 - 10.2 Tabelle 12: Nachweise von E. danica im gesamten Jahr (alle vier Jahreszeiten summiert) Probestelle Alster 1 Alster 2 Alster 3 Alster 4 Alster 5 Alster 6 Alster 7 Alster 8 Alster 9 Alster 10 Alster 11 Ammersbek 8 Ammersbek 9 Ammersbek 10 Bredenbek 1 Bredenbek 2 (alt) Bredenbek 2 (neu) Bredenbek 3 Bredenbek 4 Bredenbek 5 Diekbek 4 Diekbek 5 Drosselbek 5 1992 1993 1995 0 1996 0 1997 1998 0 1999 2000 2001 0 0 0 0 0 0 0 1 2005 2006 2007 2008 2010 2011 3 7 0 0 1 2 2 4 0 0 21 1 2 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 2 0 2 0 1 1 1 5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 3 0 0 0 1 0 0 0 3 15 0 2 0 - 47 - 2 0 9 1 3 5 1 29 3 3 30 129 10 29 2 Probestelle Lohbek 2 Lottbek 3 Lottbek 1 Lottbek 2 Lottbek 4 Lottbek 5 Mellingbek 10 Mellingbek 11 Mellingbek 6 Mellingbek 7 Mellingbek 8 Saselbek 4 Saselbek 5 1992 1993 0 2 2 1995 1996 1997 1998 1999 1 2 2001 2005 0 0 2006 2007 2008 2010 2011 1 50 8 179 9 2 2 1 1 0 1 0 3 4 3 4 2 2 3 0 3 1 Legende: 0 ≥1 2000 keine Beprobung Beprobung ohne Nachweis von E. danica Anzahl der gefundenen Individuen Beprobung: Frederike Eggers Beprobung: Wolfram Hammer Eigene Beprobung - 48 - 1 2 10.3 Tabelle 13: Nachweise von E. danica nur im Frühjahr (März - Mai) Probestelle Alster 1 Alster 2 Alster 3 Alster 4 Alster 5 Alster 6 Alster 7 Alster 8 Alster 9 Alster 10 Alster 11 Ammersbek 8 Ammersbek 9 Ammersbek 10 Bredenbek 1 Bredenbek 2 (alt) Bredenbek 2 (neu) Bredenbek 3 Bredenbek 4 Bredenbek 5 Diekbek 4 Diekbek 5 Drosselbek 5 Lohbek 2 Lottbek 3 Lottbek 1 1993 1995 1996 0 1997 0 1998 0 1999 2000 0 0 0 0 0 2001 0 2005 2006 2007 2008 2011 3 7 1 2 1 2 0 0 1 21 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 2 3 0 0 0 1 0 0 1 2 0 3 0 3 65 9 8 2 1 2 0 2 2 0 0 0 0 1 51 - 49 - Probestelle Lottbek 2 Lottbek 4 Lottbek 5 Mellingbek 10 Mellingbek 11 Mellingbek 6 Mellingbek 7 Mellingbek 8 Saselbek 4 Saselbek 5 1993 1995 1996 1997 1998 1999 2001 2005 2006 2007 2008 2011 6 0 3 0 0 2 0 3 0 1 0 0 0 2 0 0 2 Legende: 0 ≥1 2000 keine Beprobung Beprobung ohne Nachweis von E. danica Anzahl der gefundenen Individuen Beprobung: Frederike Eggers Beprobung: Wolfram Hammer Eigene Beprobung - 50 -