Flüsse | Umweltbundesamt

Wissenswertes

Der naturbelassene Fluss bildet mit den bei Hochwasser überschwemmten Auen eine ökologische Einheit, die Ausdruck der geologischen und klimatischen Randbedingungen sowie der Reliefgestalt im ⁠Einzugsgebiet⁠ ist. Die damit einhergehende Vielfalt der Lebensräume begünstigt das Vorkommen hochspezialisierter Pflanzen- und Tiergesellschaften, die über Nahrungsnetze untereinander verbunden sind. Unter natürlichen Bedingungen bilden Flüsse mit ihren Auen die artenreichsten Ökosysteme Mitteleuropas.

Fließgewässer zeichnen sich gegenüber Seen durch eine hohe Dynamik aus. So nimmt die Wasserführung entlang des Laufes zu und die Gestalt ist sehr variabel. Die kurze Verweildauer des Wassers und die turbulente Durchmischung sind weitere solcher Merkmale. Dies hat Auswirkungen auf die Gewässerbiologie und –chemie, sowie auf die ⁠Hydromorphologie⁠. Es entstehen verschiedenste Fließgewässertypen.

Hydrographie

Zahlen und Grundlagen

Die Fließgewässer untergliedern sich in sechs große Stromsysteme und in die Küstengebiete der Nord- und Ostsee. Die Ströme sind Rhein, Ems, Weser und Elbe, die in die Nordsee münden, die Oder, die zur Ostsee hin entwässert, und die Donau, die ihre Abflüsse dem Schwarzen Meer zuführt. Die Stromsysteme sind durch verschiedene Kanäle miteinander verbunden.

Für die Bewirtschaftung der Gewässer nach der EG-⁠Wasserrahmenrichtlinie⁠ wurden zehn Flussgebietseinheiten kartographisch abgegrenzt. Dies sind die o.g. Stromsysteme sowie, die Einzugsgebiete von Maas, Eider, Schlei/Trave und Warnow/Peene. Kleinere, direkt in die Meere entwässernde Küstengebiete wurden der nächstgelegenen Flussgebietseinheit zugeordnet.

Typologie

Die Fließgewässer Deutschlands sind sehr vielgestaltig und weisen ein Spektrum ganz unterschiedlicher Lebensbedingungen auf. So leben auf Grund der unterschiedlichen Umweltbedingungen in einem kleinen Quellbach in den Alpen ganz andere Tier- und Pflanzenarten als im großen Elbestrom im norddeutschen Tiefland. Kennzeichnend für diese Unterschiede sind die geologischen, morphologischen, klimatischen und hydrologischen Charakteristika der Gewässer und ihrer Einzugsgebiete. Sie unterscheiden sich auch hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit gegenüber anthropogenen Einflüssen erheblich.

Eine grobe Gliederung der zehn Flussgebietseinheiten Deutschlands erfolgt in fünf verschiedene Ökoregionen, welche sich durch ihre großklimatischen Verhältnisse und durch die Verbreitungsmuster der Arten abgrenzen. Diese Ökoregionen sind das „zentrale Flachland“, das „westliche Flachland“, das „zentrale Mittelgebirge“, das „westliche Mittelgebirge“ und die „Alpen“.

Die Karte der Fließgewässerlandschaften teilt die Flüsse dieser Ökoregionen nach geologischen und morphologischen Merkmalen ein.

Zur feineren Untergliederung werden die physiko-chemische Wasserbeschaffenheit, das Abflussverhalten sowie die Längszonierung (Bach, Fluss, Strom) herangezogen.

Zur Abgrenzung der Fließgewässertypen wurde diese Einteilung auf Grund der Ähnlichkeiten in der Zusammensetzung der Lebensgemeinschaft der auf der Gewässersohle lebenden wirbellosen Tiere (⁠Makrozoobenthos⁠) geprüft bzw. verfeinert. Die Typenabgrenzung ist also auf den typischen Lebensgemeinschaften begründet.

In Deutschland werden 25 Fließgewässertypen (Karte 2, Stand 2008) unterschieden: vier für die Ökoregion der Alpen und des Alpenvorlandes, acht für das Mittelgebirge, neun für das Norddeutsche Tiefland sowie vier von der Ökoregion unabhängige Typen. Innerhalb dieser 25 Grundtypen sind bislang zehn weitere Subtypen ausgewiesen worden.

Hydromorphologie

Vom Menschen unbeeinflusste Fließgewässer sind in ihrer Struktur und Dynamik durch die klimatischen und geologischen Verhältnisse und durch das Relief des Einzugsgebietes bestimmt. Die zeitliche und räumliche Abfolge von Überschwemmung und Trockenfallen, von ⁠Erosion⁠, Transport und Sedimentation sowie ein bewegliches Flussbett, das sich über die gesamte Talbreite entwickeln kann, bewirken eine Verzahnung von Fluss und ⁠Aue⁠ und schaffen ein von der Quelle bis zur Mündung reichendes Kontinuum. Die Qualität und Funktionsfähigkeit dieses komplexen Systems entspricht der hydromorphologischen Güte eines Gewässers, die durch das Abflussgeschehen, den Feststoffhaushalt und die Gewässermorphologie oder -struktur charakterisiert wird.

Abflussgeschehen

Das natürliche Abflussgeschehen in unseren Fließgewässern wird auf vielfältige Weise durch Wasserentnahmen und -ausleitungen, Wasserspeicherung, Regenentwässerung und Gewässerausbauten – wie Begradigung und Eindeichung – verändert. Die sich hieraus ergebenden Änderungen der Abflusshöhe und -dynamik führen ihrerseits zu nachfolgenden Veränderungen und Beeinträchtigungen des hydromorphologischen Zustandes eines Fließgewässers. Dies geschieht einerseits über die Dämpfung des Abflussgeschehens durch Abschwächen von mittleren Hochwasserereignissen, die Anhebung des Niedrigwasserabflusses in Trockenperioden oder durch die Wasserausleitung und -entnahme in bestimmten Flussabschnitten. Anderseits führt die rasche Niederschlagsableitung aus der Fläche über Entwässerungsgräben und Drainagen und durch die Flächenversiegelung in Kombination mit Eindeichung, Begradigung und dem Entzug von Retentionsraum zu einer Beschleunigung von Hochwasserwellen und zur Erhöhung der Abflussscheitel.

Feststoffhaushalt

Das Abflussgeschehen bestimmt im Wesentlichen die Dynamik des Feststofftransportes, der die Ausprägung von fließgewässertypischen Strukturen und Habitaten bedingt, wie beispielsweise Sand- und Kiesbänke oder Steilufer. Der Feststoffhaushalt eines Fließgewässers wird durch die Art und die Menge des mitgeführten Materials und durch das Wechselspiel von Erosion, Transport und Sedimentation charakterisiert. Er steht in engem Zusammenhang mit den naturräumlichen Bedingungen im ⁠Einzugsgebiet⁠ eines Fließgewässers. Hydrologische Veränderungen, Unterbrechungen des Fließgewässers oder Eingriffe in die ⁠Gewässerstruktur⁠ haben den Feststoffhaushalt im Hinblick auf eine ausgewogene Balance zwischen Geschiebeaufnahme, -umlagerung und -ablagerung gestört und die Dynamik des Feststofftransportprozesses beeinflusst. Dies äußert sich darin, dass die landschaftsprägende Umlagerung von Sand, Kies und Geröll in Stauhaltungen und Wasserentnahmestrecken teilweise zum Erliegen kommt und typische Gewässerbettstrukturen verschwinden. Auf der anderen Seite bedingen der Feststoffrückhalt in Stauräumen und die Unterbindung der Seitenerosion durch die wasserbauliche Festlegung der Flussläufe ein Defizit an gröberem Material. Der Fluss kann dieses Defizit an Feststoffen nur durch eine Materialaufnahme aus der Sohle ausgleichen, wodurch er sich streckenweise verstärkt in die Tiefe eingräbt. In Folge derartiger Eingriffe fand beispielsweise an Rhein, Isar und Elbe eine zumindest partielle Tiefenerosion um 7 m, 8 m und 1,7 m statt, wobei der ⁠Trend⁠ zur weiteren Eintiefung anhält. In der Folge ufert der Fluss seltener aus und der Grundwasserspiegel in den begleitenden Auen sinkt, womit eine weitgehende Entkopplung der ökosystemaren Zusammenhänge zwischen Fluss und Aue einhergeht.

Gewässermorphologie und -struktur

Die Beeinflussung des Abflussgeschehens und des Feststoffhaushalts der Fließgewässer hat neben den direkten baulichen Eingriffen einen entscheidenden Einfluss auf die Ausprägung der Gewässermorphologie oder -struktur. Unter der Gewässerstruktur werden alle räumlichen und materiellen Differenzierungen des Gewässerbettes, des Ufergebietes und des Gewässerumlandes zusammengefasst, die hydraulisch, gewässermorphologisch und hydrobiologisch wirksam und für die ökologische Funktionsfähigkeit des Gewässers und seiner Auen von Bedeutung sind. Die Ausprägung der Gewässermorphologie oder -struktur wird maßgeblich durch das Abflussgeschehen und den Feststoffhaushalt bestimmt. Die Gestalt des Gewässerbetts und seines Umfeldes wird zudem direkt durch verschiedene wasserbauliche Eingriffe wie Eindeichung, Begradigung, Aufstau oder Uferverbau verändert. Die Ermittlung des Zustandes der Gewässerstruktur ist ein Bewertungsvorgang, der im Ergebnis den Grad der Abweichung der gegenwärtigen Ausprägung der Gewässerstruktur von einem potenziell natürlichen Zustand klassifiziert.

Geomorphologie

Die EG-⁠Wasserrahmenrichtlinie⁠ fordert eine ökologische Gewässergüteklassifikation auf der Grundlage von Gewässertypen, die die unterschiedlichen naturraumtypischen Lebensgemeinschaften z. B. im Hoch-, Mittelgebirge oder Flachland reflektieren. Wichtig für die Typisierung der Oberflächengewässer ist eine Beschreibung der Gewässercharakteristik anhand der wichtigsten regionalen abiotischen und geomorphologischen Merkmale, wie sie in der Wasserrahmenrichtlinie, Anhang II gefordert wird. Entsprechende Arbeiten wurden von der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser beauftragt und im ATV/DVWK-Arbeitsbericht „Gewässerlandschaften der Bundesrepublik Deutschland“ veröffentlicht. Im Rahmen dieser Arbeiten werden Landschaftsräume, die weitgehend gleiche geologische (Substrat) und geomorphologische (Relief) Merkmale aufweisen, zu Gewässerlandschaften (s. Tabelle) zusammengefasst und beschrieben sowie anhand des Reliefs die kleinen und mittleren Fließgewässer durch ihre Talformen charakterisiert.

Bei den Talformen werden unterschieden Muldental, Kerbtal (erosiv) und Kerbsohlental, Auegewässer ohne begleitende ⁠Talform⁠ bzw. ohne Tal (Durchtransport und/oder ⁠Akkumulation⁠).

Auf der Grundlage der Gewässerlandschaften erfolgt eine biozönotische Typisierung und eine Ermittlung physikalisch/chemischer Referenzbedingungen der Gewässer. Die Gewässerlandschaften stellen quasi "feine" Gewässertypen dar, die nach biologischer Validierung zu übergeordneten gröberen Einheiten aggregiert werden sollen. Gleichzeitig können die Gewässerlandschaften und Talformen genutzt werden, um den potentiell natürlichen Zustand (Leitbild) zur Bewertung der Strukturgüte abzuleiten.

Biologie

Der Lebensraum Fließgewässer ist durch eine Vielzahl unterschiedlicher Umweltfaktoren gekennzeichnet, die sich in vorhersagbarer Weise im Längsverlauf von der Quelle bis zur Mündung ändern. Entsprechend besitzen Bäche, Flüsse und Ströme jeweils charakteristische Lebensgemeinschaften, die an die vorherrschenden Umweltbedingungen angepasst sind.

Der dominierende Faktor ist die Strömung, welche nicht nur für den Stofftransport sorgt, sondern auch vielfältige Anpassungsstrategien bei den im Gewässer lebenden Organismen auslöst.

Ein Großteil der aquatischen ⁠Fauna⁠ sind wirbellose Tiere (⁠Makrozoobenthos⁠),die auf der Gewässersohle oder auch zum Teil in deren Lückensystem leben. Dazu gehören u.a. Wasserinsekten, Krebstiere, Schnecken und Muscheln. Das Makrozoobenthos ist eine wichtige Nahrungsgrundlage für die vielfältige Fischfauna unserer heimischen Bäche und Flüsse. Die höheren Wasserpflanzen (Makrophyten) und an der Gewässersohle lebenden Algenarten (Phytobenthos) sowie eine Vielzahl an weiteren Mikroorganismen (Bakterien, Einzeller, Pilze) sind wichtige Elemente, die den Stoffumsatz im Gewässer prägen und für die Selbstreinigung wichtig sind. So dienen z.B. die auf den Steinen aufwachsenden Algenarten wiederum als Nahrung für zahlreiche Makrozoobenthosarten. Im Unterlauf großer Flüsse und Ströme entwickelt sich ein eigenes Flussplankton in der fließenden Welle.

Auf Grund der ⁠Abflussdynamik⁠ und engen Verzahnung der Fließgewässer mit ihrem Umfeld laufen unter natürlichen Bedingungen ständig Erosions- und Sedimentationsvorgänge ab, so dass ein Mosaik an unterschiedlichen  Teillebensräumen (Kiesbänke, Uferabbrüche, Totholzdämme etc.) entsteht. Jeder dieser Kleinlebensräume (Mikrohabitate) besitzt eine spezifische Lebensgemeinschaft.

Chemie

Salze

Salze (darunter Nährsalze) und Schadstoffe beeinflussen das Leben und die Nutzungen von Fließgewässern. Das Vorherrschen von Silikat oder Karbonat unter den Anionen führt zu unterschiedlichen Lebensgemeinschaften (siehe Typologie). Wegen geringer Karbonatgehalte schwach gepufferte Bergbäche besitzen ein hohes Risiko der ⁠Versauerung⁠, da v.a. bei ⁠Starkregen⁠ oder Schneeschmelze sauere Niederschläge verstärkt ins Gewässer gelangen. Dies führt langfristig zu einem Verlust von säureempfindlichen Arten und zu einer Verarmung der Lebensgemeinschaft.

Nährstoffe

Sie sind Voraussetzungen für Pflanzenwachstum. Deren ⁠Photosynthese⁠ wandelt das im Wasser gelöste Kohlendioxid zu organischen Stoffen um, benötigt dafür Phosphor, Stickstoff und diverse Mikronährstoffe und gibt u.a. Sauerstoff ab. Der begrenzende Nährstoff für das Wachstum ist meistens der Phosphorgehalt. Beim Abbau von organischen Stoffen wird wiederum Sauerstoff benötigt. Deshalb führen zu hohe Einleitungen abbaubarer Stoffe durch Abwässer und der Abbau von Algenblüten zu Sauerstoffschwund im Flusswasser oder in den Sedimenten der Flussbetten. Die Belastung durch Phosphor ist, trotz weitgehender Phosphorentfernung aus den Abwässern der größeren Kläranlagen, immer noch die für die Ökologie bedeutendste Stoffbelastung der Flüsse (mehr unter Belastungen und Bewertung).

Schadstoffe

Sie können diverse akute oder lang anhaltende Wirkungen haben, die die Gewässerökologie oder Nutzungen, wie Trinkwasserversorgung, Fischerei, Bewässerung und Verbringung von Baggergut beeinträchtigen. Daher ist es notwendig, für die einzelnen Schutzgüter konkrete Schadstoffwirkungen oder gesetzliche Grenzwerte zu identifizieren und damit Qualitätsnormen hinsichtlich ihres Schutzes festzulegen, wie es zum Beispiel im ⁠LAWA⁠-Zielvorgabenkonzept der Fall ist. Für über 200 Schadstoffe gibt es EU-weite bzw. nationale Qualitätsnormen (siehe Bewertung). Die Schadstoffe werden in Stoffgruppen, wie Industriechemikalien, Schwermetalle und ⁠Pestizide⁠ eingeteilt, die auf unterschiedlichen Wegen in die Gewässer gelangen (siehe Belastungen).

In den Messprogrammen der Bundesländer und Flussgebietskommissionen werden neben biologischen und morphologischen Kenngrößen, viele chemische Messgrößen der oben genannten Stoffgruppen erfasst. Lösliche Stoffe werden im Wasser gemessen. Chemikalien, die sich in Schwebstoffen anreichern, wie z.B. Schwermetalle, werden vorrangig dort untersucht. Die Ergebnisse und eine Bewertung der Gewässergüteentwicklung werden in Gewässergüteberichten der Länder und Flussgebietskommissionen oder bundesweit durch die Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (⁠LAWA⁠) und das Umweltbundesamt zusammengefasst und veröffentlicht.