Fließgewässerrenaturierung

• Brunken, H. (2025): Retentionsflächen für den Hochwasser- und Naturschutz. Das Beispiel Schunter. Umweltzeitung, Magazin für Politik, Ökologie und eine lebenswerte Zukunft (Braunschweig). Ausgabe Januar/Februar 2025. S. 12-15. Download
  
  
• Brunken, H. (2021): Die Schunter und ihre Töchter. Unbekannte Gewässervielfalt zwischen Elm, Dorm und Lappwald. Umweltzeitung (Braunschweig) Juli/August 2021: 4-7. Download
  
• Brunken, H., M. Hein & I. Woltmann (2021): Auf dem Weg zum guten ökologischen Zustand: Langzeitstudien zur Biodiversität der Fischfauna kleinerer Fließgewässer zeigen Erfolge und Defizite. Gaussiana - Schriftenreihe des Geoparks Harz. Braunschweiger Land. Ostfalen; Heft 1, 180s., DOI 10.23689/fidgeo-4316. Download
  
  
• Brunken, H., Harder, H., Hein, M. & Weber, G. (2016): Entwicklung von Gewässerstruktur, Gewässergüte und Fischfauna in der Scheppau (Landkreis Helmstedt, Südostniedersachsen) über vier Jahrzehnte. - Braunschweiger Naturkundliche Schriften, Band 14: 1-33. Download

Renaturierung heißt zurück zur Natur. Aber wie sieht denn eigentlich der Längsverlauf von Bächen und Flüssen in der Natur aus? Da gibt es erstaunliche Gesetzmäßigkeiten. Ganz vereinfacht gesagt, es gibt in Abhängigkeit von Talgefälle und Abflussmenge drei Grundtypen. In steilen Berg- und Gebirgslagen gibt es natürlicherweise sogar fast geradlinige Fließstrecken. Im gefällereichen Bergland und deren Vorländern sehen wir dann sich zopfartig verzweigende Gerinne mit Kiesbänken und Schotterinseln, die ihre Lage immer wieder verändern (ganz typisch für die Äschenregion). Schaut man aber einmal aus der Vogelperspektive auf Gewässer im strömungsberuhigten Tief- und Hügelland, sehen wir die typischen Mäanderformen. Das gilt sowohl für große Flüsse wie z.B. die Weser als auch für den kleinen namenlosen Waldbach. Mäanderkurven verändern sich über den Lauf der Zeit. An Prallhängen erfolgt Erosion und an den Gleit- hängen Sedimentation. Dabei ist auffällig, dass Richtungswechsel innerhalb der „Kurven“ häufig fast 90° betragen, nachfolgende Gewässerstrecken verlaufen danach bis zur nächsten „Ecke“ oft sogar entgegen dem Talgefälle. Die Natur schafft also „eckige Kurven“, mit tiefen Auskolkungen einerseits und Ablagerungen von Schotter- und Kiesbänken andererseits in regelmäßigem Wechsel, was wir in der Fachsprache auch als Pool-Riffel-Pattern bezeichnen. Für die aquatische Fauna ist das so entstehende Habitatmosaik aus unterschiedlichen Tiefen, Strömungen und Substraten eine wichtige Voraussetzung, damit sich alle gewässertypischen Lebensstadien und -formen entwickeln können. Bei der Planung von Renaturierungsmaßnahmen sollte daher im Längsverlauf auf abrupte (!) Richtungswechsel in Kombination mit einer ausgeprägten Breitenvarianz geachtet werden. Was dem menschlichen Empfinden vielleicht zunächst intuitiv widerspricht, ist aber in der Natur eine wichtige Gesetzmäßigkeit.

Abbildung: Fast rechtwinklige Mäanderkurven als Voraussetzung für natürliche Tiefen-, Strömungs- und Substratvielfalt in der Kalten Beuster bei Hildesheim. (Foto und Text: Heiko Brunken)

Bäche und kleinere Flüsse im Tief- und Hügelland werden natürlicherweise von Gehölzen begleitet. Die Ufer werden dabei von dicht an dicht stehenden Bäumen, überwiegend von Schwarzerlen, im Bereich der Mittelwasserlinie palisadenartig fixiert. Nur gelegentlich reißen Extremhochwässer Lücken in diese Galeriebestände. Daraus resultiert durch natürliche Gesetzmäßigkeiten ein Gewässerquerschnitt, der in etwa das 2,5-fache des mittleren Wasserabflusses bordvoll ableiten kann. Bei höheren Abflüssen, die im langjährigen Mittel etwa einmal im Jahr auftreten (entsprechend HQ 1 und höher), kommt es zu Ausuferungen. Das Hochwasser läuft in die umgebenden Flächen und bildet hier die Gewässeraue. An diese jährlichen Überflutungsereignisse ist eine charakteristische Vegetation angepasst, der Auwald. Je nach den örtlichen Gegebenheiten wie Überflutungshäufigkeiten, Talgefälle oder Nährstoffangebot lassen sich verschiedene Auwaldtypen unterscheiden, wie sie z.B. im „Kartierschlüssel für Biotoptypen in Niedersachsen“ ausführlich dargestellt sind. Voraussetzung für all diese Lebensräume ist also ein jährlicher Wechsel von Überflutungsphasen (meist nach der Schneeschmelze) und anschließenden Trockenphasen während der Vegetationsperiode. Ohne ein derartiges Überflutungsregime kann sich ein Auwald, und damit verbunden seine charakteristischen Tier- und Pflanzengesellschaften, nicht entwickeln. Wenn in der Renaturierungspraxis eine solche, die gesamte (historische) Aue einnehmende jährliche Überflutung nicht wieder erreicht werden kann, hilft oft nur das beidseitige Absenken der Geländeoberfläche. Hier kann sich dann in einer sogenannten Sekundäraue wieder ein gewässerbegleitender auwaldartiger Lebensraum entwickeln. Leitlinie für die Bemessung derartiger Standorte sollte dabei eine jährliche Überflutung sein. In vielen gefällearmen niedersächsischen Tieflandgebieten sind die Abflussleistungen der Gewässer jedoch natürlicherweise so gering, dass sich in den Talräumen großflächig sehr nasse, oft über längere Zeit oder ganzjährig überstaute Standorte, meist Niedermoore, ausbilden. Die sich hier auf dauerfeuchtem Untergrund entwickelnden Waldgesellschaften werden als Bruchwälder bezeichnet, die Fließgewässer werden dem Typ „organischer Bach“ zugeordnet. Durch großflächige Meliorationen der letzten Jahrhunderte und Jahrzehnte sind solche Fließgewässerlandschaften jedoch sehr selten geworden und können auch durch Renaturierungsmaßnahmen nur sehr bedingt wiederhergestellt werden. Ziel jeglicher Renaturierungsbemühungen muss es hier also sein, weitere Entwässerungen zu verhindern, z.B. durch den Rückbau von Drainagen oder das Verhindern weiterer Tiefenerosion der meist begradigten und sich dadurch eintiefenden Gewässerläufe. – Foto und Text: Heiko Brunken.

Altarme und Altwässer, das sagt schon der Name, sind ältere Elemente einer dynamischen Gewässerlandschaft. Fließgewässer verlaufen bei flachem Talgefälle meist in Form von Mäandern mit charakteristischen, markanten Richtungswechseln. Dieses führt zu einem Längsverlauf, der innerhalb des Talraumes weit hin- und herschwingen kann, teils sogar entgegen dem Talgefälle. Durch anhaltende und fortschreitende Erosion an den Prallhängen nähern sich die Mäanderbögen über Jahre oder Jahrzehnte allmählich aneinander an, und letztlich kommt es zu einem Mäanderdurchbruch. Das Gerinne macht quasi einen Kurzschluss und fließt nun „geradeaus“, der bis dahin existierende Mäanderbogen bleibt in der Folge als strömungsberuhigte Seitenschleife bestehen. Die oberstromige Anbindung an den neuen Hauptlauf wird durch Sedimentation jedoch relativ schnell geschlossen, oft schon nach Durchlauf eines ersten größeren Hochwassers. Die unterstromige Verbindung bleibt dagegen über längere Zeiträume erhalten. In der Flusslandschaft ist somit ein „dauerhaft“ angebundener Altarm entstanden. Im Vergleich zum Hauptgerinne zeichnet er sich durch strömungsberuhigtes Wasser und eine vielfältige aquatische Vegetation aus. Aber auch die „dauerhafte“ Anbindung an den Hauptstrom geht durch die weitere Verlagerung des Gerinnes in der Aue irgendwann verloren und es entsteht ein abgetrenntes Altwasser. Durch anhaltende Stoffeinträge, Pflanzenwachstum und Sedimentation kommt es zu natürlicher Verlandung, der Wasserköper schwindet allmählich, die Biotopeigenschaften werden zunehmend von Temperaturschwankungen und Sauerstoffdefiziten geprägt. Was dem menschlichen Betrachter zunächst negativ erscheint, beschreibt aber einen sehr wertvollen Lebensraum für zahlreiche, an derartige Extremstandorte angepasste Pflanzen- und Tierarten wir z.B. den Schlammpeitzger oder die Karausche. Von Bedeutung für intakte Auensysteme ist dabei, dass auch diese vom Hauptstrom isolierten Gewässer bei Hochwasser immer wieder mal miteinander vernetzt werden. Während Altarme und Altwässer über längere Zeiträume entstehen und die späteren Stadien einer natürlichen Sukzession darstellen, handelt es sich bei Flutrinnen, Flutmulden oder Blänken meist um sehr junge Sukzessionsstadien, die z.B. durch Erosion während eines Hochwassers innerhalb des Talraumes neu entstehen. Typisch sind hier freigelegte Rohböden und offene, belichtete Standorte. Da diese meist deutlich oberhalb der Mittelwasserlinie (und damit oberhalb des Grundwasserspiegels) liegen, sind sie oft temporärer Natur und trocknen zum Sommer hin aus. An solche Biotopeigenschaften sind nunmehr ganz andere, ebenfalls typische Auenarten angepasst. Hierzu gehören viele sogenannte Pionierarten wie z.B. viele Amphibien-, Libellen- oder Vogelarten. – Foto und Text: Heiko Brunken.

Die Entwicklungen der letzten Jahre zeigen es immer deutlicher: Der Klimawandel macht auch vor unseren Gewässern nicht halt! Wie es die Prognosen vorausgesagt haben, beobachten wir bei Niederschlagsmengen und Temperaturen eine Zunahme von Extremwerten. So verursachen z.B. außergewöhnliche Starkregenereignisse verheerende Hochwasserschäden. Diese wären aber aus rein ökologischer Sicht weniger bedrohlich, wenn ausreichende Auenflächen zur Abpufferung der Abflussspitzen zur Verfügung ständen. Ein primäres Renaturierungsziel muss daher die Reaktivierung ehemaliger Auenlandschaften sein. Sehr viel entscheidender für die Ökologie insbesondere kleinerer Fließgewässer sind jedoch die sommerlichen Niedrigwasserphasen. Immer längere Dürreperioden bewirken eine Absenkung des Grundwasserspiegels, die Gewässer haben in der Folge immer geringere Niedrigwasserabflüsse oder trocknen sogar ganz aus. Gerade in kleinen Bächen bleibt das aber meist unbemerkt. Während die Folgen von Extremhochwässern in den Medien öffentlichkeitswirksam dargestellt werden, sind Minimalabflüsse in kleinen Wald- und Wiesenbächen aus Sicht der menschlichen Betrachter weniger spektakulär. Für die dortigen Lebensgemeinschaften sind die Auswirkungen aber durchaus dramatisch. Allein die verringerte Wassermenge bedeutet eine schlichte Verringerung des Lebensraums. Hinzu kommt, dass sich geringere Wassermengen deutlich stärker erwärmen. Für an sommerkühle Bedingungen angepasste Bachorganismen bedeutet dies einen zusätzlichen Stressfaktor. Hinzu kommen geringere Strömungsgeschwindigkeiten, höhere Sedimentationsraten und zunehmende Algenbildung, die die Gewässersohle zunehmend versanden und verschlammen lassen, wiederum mit negativen Folgen für bachtypische Fische und Wirbellose. Und nicht zuletzt bewirken höhere Temperaturen in den verbleibenden Restwassermengen auch eine deutliche Verschlechterung der Sauerstoffverhältnisse, ein weiterer Stressfaktor für die aquatischen Lebensgemeinschaften. Gewässerrenaturierung muss diese Wirkungszusammenhänge in der Zukunft noch stärker als bisher in den Mittelpunkt der Maßnahmenkonzepte stellen. Wie kann es gelingen, wieder mehr Wasser in den Auenflächen zurückzuhalten, um durch den sogenannten Zwischenabfluss eine Niedrigwasseraufhöhung zu bewirken? Kann dies durch den Rückbau von Drainagen gelingen, brauchen wir mehr eingestaute Wiesen, müssen allseits tiefenerodierte und sich weit über den festgelegten Ausbauzustand eingetiefte Bachläufe wieder konsequent angehoben werden? Brauchen wir mehr Schatten an den Gewässern? Wie lassen sich Temperaturerhöhungen gerade auch durch die renaturierungsbedingten Eingriffe verhindern? Gewässerentwicklungspläne müssen versuchen, auf diese Fragen im Konsens mit anderen Interessensansprüchen Lösungen zu finden. – Text: Heiko Brunken.

Abbildung: Ein kleiner, zwar ausgebauter aber nicht unbedeutender Bach in der Agrarlandschaft. "Ausgetrocknet - das war's!" Foto: Iris Woltmann. 

Sand gehört in jedes Gewässer, er bildet einen Teil des natürlichen Gewässergrundes, es gibt viele Arten, die ihr Leben lang oder in bestimmten Entwicklungsphasen auf sandige Sedimente angewiesen sind. Zuviel Sand bewirkt aber eine Überlagerung der natürlicherweise anstehenden kiesigen Substrate und damit ein Zusetzen des Kieslückensystems. Dieser, in der Fachsprache auch als hyporheisches Interstitial bezeichnete Teillebensraum ist jedoch unverzichtbar für die Fortpflanzung vieler Bachfischarten (u.a. Forellen, Neunaugen, Elritzen) und ist Habitat vieler Makrozoobenthosgesellschaften. Primäres Renaturierungsziel muss es daher sein, vorhandene oder neu eingebrachte Kiessubstrate vor Übersandung zu schützen. Hierbei müssen wir unser Augenmerk sowohl auf die unterschiedlichen Sedimentationsbedingen im Gewässer als auch auf die Herkunft der Sandfrachten richten. Jedes natürliche Fließgewässer hat unterschiedliche Breiten und Tiefen sowie zahlreiche Abflusshindernisse (z.B. Totholz). Diese Strukturvielfalt bewirkt eine entsprechende Strömungsvielfalt, und diese wiederum eine Substratvielfalt. So finden wir natürlicherweise neben sandig-schlammigen Feinsedimenten auch gröbere Kies- und Schotterbänke im eng verzahnten räumlichen Wechsel (Habitatmosaik). Neunaugen laichen z.B. in Kiesbänken ab, ihre Larven (Querder) entwickeln sich aber in den benachbarten Sandbänken. Monotone, relativ strömungsarme Gewässerstrecken werden dagegen mangels Strömungsvielfalt meist durch sandig-schlammige Sedimente dominiert. So ist es also folgerichtig, dass bei Renaturierungsmaßnahmen in erster Linie die Erhöhung der Strukturvielfalt angestrebt wird. Ebenso wichtig ist die Gewährleistung einer strömungsgeprägten Niedrigwasserrinne, um hier durch erhöhte Schleppkräfte den Abtransport überschüssiger Feindsedimente zu bewirken. Entscheidend ist aber auch die Quantität an eingetragenen Feinsedimenten, die dann am Gewässergrund zur Ablagerung kommen (kann). Die Mengen hängen einerseits vom geologischen Untergrund des Einzugsgebietes ab, so unterscheiden wir z.B. sandgeprägte, kiesgeprägte oder löß-lehmgeprägte Fließgewässer, andererseits sind sie jedoch anthropogen bedingt und stammen aus externen und internen Quellen. Von außerhalb werden über Nebengewässer (z.B. Drainagegräben) und oberflächliche Erosion gerade bei Starkregenereignissen Unmengen an Feinsedimenten in die Gewässer gespült, die dann dort die Kiese überlagern und als instabile und besiedlungsfeindliche Treibsande weitertransportiert werden, wobei sie durch Sandfänge nur teilweise zurückgehalten werden können. Nicht zu vernachlässigen sind aber auch die Sandfrachten durch gewässerinterne (Seiten-)erosion, vor allem bedingt durch mangelnden Uferschutz (fehlende Uferbäume). Auch die bei Renaturierungsvorhaben oft angestrebte, eigendynamische Gewässerentwicklung (Remäandrierung) bringt hier zum Teil hohe Sedimentfrachten. Eine nachhaltige Gewässerrenaturierung sollte daher, neben den genannten Maßnahmen zur Strukturverbesserung im Gerinne, vor allem auch eine Reduzierung der Sedimenteinträge aus all den genannten Quellen beinhalten. Von besonderer Bedeutung ist hierbei die Verhinderung von Erosion im Gewässerumfeld bzw. die Minimierung der punktuellen und diffusen Sedimenteinträge aus den umgebenden Flächen.

Abbildungen: (oben) Treibsande am Gewässergrund; (unten) Eintrag von Feinsedimenten nach einem Starkregenereignis im Braunschweiger Hügelland. Fotos und Text: Heiko Brunken.

Renaturierung durch Uferabflachung? Wir oft gemacht, entspricht aber nur in wenigen Fällen dem natürlichen Vorbild. Natürliche Fließgewässer wie Bäche und kleine Flüsse haben häufig erstaunlich senkrechte Ufer und im Querprofil weisen sie eher ein sogenanntes Kastenprofil als ein Trapezprofil mit flachen Böschungsneigungen auf. Beobachtungen in der Natur zeigen, dass diese Profile nur wenig in die Geländeoberfläche der Aue eingetieft, dabei aber relativ breit sind. Ihr Querschnitt ist typischerweise so dimensioniert, dass sie bordvoll etwa den 2,5-fachen Mittelwasserabfluss (entspricht etwa dem HQ 1) abführen können, danach kommt es zu Ausuferungen in die Aue. Die steilen Ufer werden fast durchgehend durch das Wurzelgeflecht der palisadenartig stehenden Uferbäume (meist Schwarzerlen) fixiert. Diese natürlicherweise breiten und flachen Gerinne mit ihren fast senkrechten Ufern sind nicht mit den überdimensionierten und überbreiten Ausbauquerschnitten zu verwechseln, die in ihrer Bemessung auch noch mehrjährige Hochwässer (entsprechend HQ 5 oder mehr) schadlos (aus Sicht der angrenzenden Nutzungen) abführen können. Die Strukturvielfalt natürlicher - und somit flacher und breiter Gerinneformen - liegt innerhalb der Gerinne begründet. Hier bildet Totholz Strömungshindernisse und Verklausulierungen, Längsbänke aus Kies und Steinen führen zur Ausbildung seitlicher Niedrigwasserrinnen, und die abrupten Richtungswechsel der markanten Mäanderbögen sorgen für eine hohe Breiten- und Tiefenvarianz. An den Prallhängen bilden sich senkrechte und zum Teil auch deutlich unterspülte Steilufer aus. Diese können, besonders wenn sie relativ frisch abgebrochen und sonnenexponiert sind, wichtige von Trockenheit (!) geprägte Mikrohabitate in der Gewässerlandschaft darstellen. Solche Steilufer und Abbruchkanten sind wichtige Lebensräume für Eisvögel aber auch eine große Anzahl von solitären Wildbienen und anderen Insekten. Flache Ufer in der Land-Wasser-Kontaktzone bilden sich dagegen an den Gleithängen aus, wo sie wichtige Standorte für Bachröhrichte und andere amphibische Vegetationsformen darstellen. Für die Renaturierungspraxis bedeutet dies, durchgehende Uferabflachungen zu vermeiden. Dies widerspricht nicht nur dem natürlichen Vorbild, sondern fördert auch eine unnatürliche und gewässerbelastende Erwärmung des Wasserkörpers.

Abbildung: Naturnahe Gerinne sind nur wenig in die Auenoberfläche eingetieft und weisen zum Teil erstaunlich senkrechte Ufer auf. Die Strukturvielfalt zeigt sich im Wesentlichen innerhalb des Gerinnes. Kalte Beuster im Hildesheimer Wald. Foto und Text: Heiko Brunken.