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Biologische und chemische Veränderungen nach Langzeitversauerung in der Großen Pyra (Erzgebirge)

Quelle: Forstarchiv 85; 2, 47-54 (2014)
Autor(en): KEITEL M

Kurzfassung: In Sachsen unterlag insbesondere das Erzgebirge über vier Jahrzehnte permanent einem hohen Eintrag von versauernd wirkenden Luftschadstoffen. An den Messstationen Marienberg und Zinnwald betrug zwischen 1980 und 1990 die durchschnittliche Schwefeldeposition mit dem Niederschlag 4 g S m-2 a-1, zeitweise wurde sogar das Vierfache dieses Durchschnittswertes erreicht. Diese langanhaltende kritische Umweltsituation muss für die erzgebirgischen Gewässer im Zusammenhang mit der folgenden Tatsache bewertet werden: Eine S-Deposition von 1 g m-2 a-1 reicht aus, um die Pufferkapazität der Gewässer in säuresensitiven Gebieten wie die des Erzgebirges aufzubrauchen bzw. zu überschreiten. So endeten die ökosystemübergreifenden Effekte in der Kausalkette Luft-Boden-Wasser in einer alarmierenden Versauerung stehender und fließender Gewässer, welche schwere ökologische Schäden verursachte. Insbesondere im letzten Jahrzehnt führte die erhebliche Reduktion des atmosphärischen Schwefeleintrags ab Mitte der 1990er-Jahre zusammen mit den nunmehr über zwei Jahrzehnte getätigten systematischen Waldschutzkalkungen zu einer bemerkenswerten Zunahme der aquatischen Biodiversität. In der Großen Pyra (Westsachsen), einem früher permanent stark versauerten Mittelgebirgsbach, hat sich die Anzahl aquatischer Organismen in den vergangenen zwei Jahrzehnten mehr als verdreifacht. Langzeittrends von korrespondierenden chemischen Parametern, die den Prozess der Versauerung im Wasser sowie die Belastung der aquatischen Biozönosen charakterisieren, werden vorgestellt. Sowohl das Säurebindungsvermögen als auch der pH-Wert erfuhren eine mäßige Stabilisierung. Säureschübe einhergehend mit erhöhten Aluminiumkonzentrationen sind die Hauptfaktoren für ökologische Schäden in Mittelgebirgsbächen, welche letztlich zum Auslöschen vieler Arten führen. Die ehemals sehr hohen Aluminiumkonzentrationen von 1.700 μg l-1 haben über die vergangenen zwei Jahrzehnte drastisch abgenommen. Die sehr zügige und starke Abnahme des gelösten Aluminiums kann nicht allein durch die reduzierten atmosphärischen Depositionen erklärt werden. Vielmehr führten die wiederholten Bodenschutzkalkungen indirekt auch zu dieser stabilisierenden Situation in der Großen Pyra und ihrem Einzugsgebiet. Dieser Erholungsprozess beschleunigte sich im vergangenen Jahrzehnt derart, dass sogar wieder sensitive Arten (unter ihnen auch Reinwasserarten) zum Besiedelungsbild gehören. Der deutliche qualitative Wandel des chemischen Milieus, der einen bemerkenswerten biologischen Biodiversitätszuwachs nach sich zog, konnte mit ähnlichen Entwicklungen auch an anderen Mittelgebirgsbächen der Kammlagen beobachtet werden. Die vorliegende Fallstudie fokussiert nicht auf botanische und naturschutzfachliche Aspekte im Zusammenhang mit Kalkungen in den terrestrischen Einzugsgebieten.


Biological and chemical changes after long-term stream acidification in the Große Pyra (Ore Mountains)

Abstract: From the 1960s to the beginning of the 1990s, the situation regarding acidic inputs gradually worsened in the Ore Mountains. Between 1980 and 1990, the average sulfur deposition with rainfall was 4 g S m-2 a-1 at the monitoring points Marienberg and Zinnwald. During frequent episodic events of severe air pollution, vegetation and soil were contaminated more than fourfold the mentioned average value. S-deposition of 1 g m-2 a-1 would be sufficient to exhaust the buffer capacity of waters in acid sensitive areas like the Ore Mountains. The cross media effects in the causal chain air-soil-water resulted in an alarming acidification of stagnant and flowing waters causing severe ecological damage. Specially in the last decade the drastic decline of atmospheric sulfur input to vegetation and soil along with systematic soil protection liming over two decades, resulted in remarkable recovery of aquatic biodiversity. In the formerly strong acidified mountain brook Große Pyra (West Saxony) the diversity of aquatic species has increased and so the number of organisms more than tripled during the last two decades. The aquatic environment is markedly less impacted and a qualitative change has begun to take effect. Long-term trends are shown for corresponding relevant chemical parameters which characterize the process of water acidification and affecting aquatic communities. Both alkalinity and pH-value indicate marked increase. Elevated aluminum concentrations associated with acidic spates have been recognized as important drivers for ecological change in acidified streams, resulting in the loss of species from those environments. Thus, the concentration of dissolved aluminum is highly relevant for the survival of water organisms. During the last two decades, dissolved aluminum in Große Pyra dropped dramatically from an extremely high annual mean concentration of 1.700 μg l-1 to an annual mean value of ca. 500 μg l-1. Such a fast and sharp decline of dissolved aluminum in surface water cannot solely be attributed to decreasing atmospheric deposition but was largely the result of iterated soil-stabilizing forest liming. There is proof of a remarkable biological recovery that was slowly starting to take effect in the 1990s and has continued to increase in the last decade: Various sensitive macrozoobenthos species recolonized the former strongly acidified stream Große Pyra. Similar positive developments are also observed in several other streams in higher regions of the Ore Mountains. This case study is not focussing on botanic issues and concerns of nature conservation with regard to liming in terrestrial catchment areas.

© DLV München

 

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