AquaPlus [email protected] · · Bestimmungsliteratur Diatomeen im Süsswasser-Benthos von Mitteleuropa (Hof-mann et al. 2011) und die 4 Bände der Süsswasserflora von Mitteleuropa:

Algendiversität in WasserfällenAlgen inkl. Kieselalgen im Giessbach- undReichenbachfall

Kurzbericht

Amt für Wasser und Abfall AWA, Gewässer- und Bodenschutzlabor, Schermweg 11, 3014 Bern

Dokument Nr. 1208-B-01Datum Entwurf:Datum Endfassung:

1.11.201410.11.2014

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Algendiversität in Wasserfällen

Impressum

Auftraggeber: Amt für Wasser und Abfall AWA, Gewässer- und

Bodenschutzlabor, Schermweg 11, 3014 Bern

Auftragnehmer: AquaPlus AGGotthardstrasse 30 · CH-6300 Zug

Projektleitung: Dr. Joachim Hürlimann

Mitarbeiter: Lukas Taxböck

Zitiervorschlag: AQUAPLUS 2013: Algendiversität in Wasserfällen. Algen inkl.Kieselalgen im Giessbach- und Reichenbachfall. Bericht. Im Auf-trag des Amtes für Wasser und Abfall, Gewässer- und Boden-schutzlabor. 7 S.

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 Ausgangslage 1

2 Methoden 1

3 Vielfalt der Algen 2

4 DI-CH 3

5 Vergleich mit anderen Wasserfällen 3

5 Literaturverzeichnis 7

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Taxaliste Kieselalgen wird elektronisch abgegeben

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1 Ausgangslage

Im Sommer 2013 wurde im Rahmen einer Studie der Universität Basel die Algen-und Kieselalgendiversität von 6 Wasserfällen in der Schweiz untersucht. Als Er-gänzung wurden im Auftrag des Gewässer- und Bodenschutzlabors des KantonsBern die beiden hydrologisch genutzten Wasserfälle Giessbach- und Reichenbach-fall ebenfalls untersucht. Eine Zusammenfassung der Resultate und eine Kurzin-terpretation werden mit diesem Bericht vorgelegt. Die Resultate der anderenWasserfälle werden in einem Buch zum Thema „Naturmonument Wasserfall“publiziert. Die Publikation ist im Jahre 2015 vorgesehen.

2 Methoden

Kieselalgen wurden analog den Vorgaben aus dem Modulstufenkonzept (BAFU2007) von Stein- oder Felsoberflächen gekratzt und aus submersen Moosen aus-gequetscht. Die Proben wurden mit der im Modulstufenkonzept vorgeschlagenenMethode der „Heissoxidation (Schwefelsäure, Kaliumnitrat, Filtration)“ präpariertund in Naphrax als Dauerpräparate eingebettet. Die Bestimmung erfolgte nachder aktuell gültigen Taxonomie. Als Hauptbestimmungswerk dienten die aktuelleBestimmungsliteratur Diatomeen im Süsswasser-Benthos von Mitteleuropa (Hof-mann et al. 2011) und die 4 Bände der Süsswasserflora von Mitteleuropa: Bacilla-riophytacaea (Krammer und Lange-Bertalot 1986-1991). Für aktuelle nomenkla-torische Konzepte wurde für einzelne Gattungen ergänzend auf die Reihe Dia-toms of Europe oder einzelne Ausgaben aus Bibliotheca Diatomologica oder Ico-nographia Diatomologica zurückgegriffen.

Makroskopisch unterscheidbarer Bewuchs von anderen Algengruppen wurde aufSteinen und Felsoberflächen in unterschiedlichen Habitaten (Kolk, Prallbereich,Spritzwasserzone, fliessendes und stehendes Wasser) gesammelt. Die Probenwurden nicht fixiert und innert weniger Tage nach dem Sammeln untersucht. AlsBestimmungsliteratur diente für die Blaualgen die Ausgabe Süsswasserflora vonMitteleuropa: Cyanoprokaryota (Komarek und Anagnostidis 1998, 2005) und Cy-anophyceae (Geitler 1932). Für alle anderen Algengruppen dienten BenthischeAlgen ohne Diatomeen und Characeen (Gutowski und Förster 2009) und The Al-gal Flora of the British Isles (John et al. 2011).

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1

3 Vielfalt der Algen

Insgesamt konnten in den beiden Wasserfällen 19 Algentaxa (Tab. 1, Abb. 1) und85 Kieselalgentaxa (Anhang 1) nachgewiesen werden. Unterhalb des Giessbach-falles wurde eine ergänzende Stelle im Bach beprobt, welche zusätzliche 12 Kie-selalgentaxa aufwies, so dass total 97 Kieselalgentaxa gefunden wurden.

Giessbachfall

Im Giessbachfall (Abb. 3) konnten 11 Blaualgentaxa und 5 Grünalgentaxa nach-gewiesen werden. Zusätzlich wurden insgesamt im Wasserfall 56 Kieselalgentaxagefunden, das untersuchte Moos wies 42 Taxa auf und die Steine 32 Taxa (Abb.2). In der Steinprobe unterhalb des Wasserfalles, die analog den Vorgaben desModelstufenkonzeptes erfolgte, wurden 36 Taxa festgestellt, 12 davon wurdennicht direkt im Wasserfall gefunden. Somit konnten im Giessbachfall selbst undder Stelle unterhalb 66 Kieselalgentaxa gefunden werden.

Speziell erwähnenswert ist eine Stelle an der das Wasser über eine überhängendeFelskante stürzte und eine flächige Spritzwasserzone bildete. Diese erwies sichbetreffend der Blaualgenvielfalt als sehr reichhaltig, wobei keines der gefundenenTaxa zu dominieren schien. Bei den Grünalgen handelt es sich vor allem um fädi-ge Vertreter, die weit verbreitet sind und meist nur anhand der Gameten bis aufArtniveau bestimmt werden können.

In einer vergleichbaren Untersuchung von sechs Wasserfällen wurden maximal 59Kieselalgentaxa an einer Stelle gefunden. Der Giessbachfall scheint mit 56 Taxaartenreich zu sein.

Reichenbachfall

Im Reichenbachfall (Abb. 4) konnten 1 Blaualgentaxon und 5 Grünalgentaxanachgewiesen werden. Zusätzlich wurden 45 Kieselalgentaxa bestimmt, im unter-suchten Moos wurden 40 Taxa gefunden, auf den Steinen 19 Taxa (Abb. 2). Eswurde keine zusätzliche Stelle unterhalb des Reichenbachfalles untersucht, dieZugänglichkeit zu Fuss war nicht möglich.

Der Reichenbachfall ist sehr schattig und es wurde wenig Bewuchs autotropherOrganismengruppen wie Algen oder Moose beobachtet. In der Spritzwasserzonedes Reichenbachfalles konnten sich dennoch fädige Grünalgen soweit etablieren,dass sie makroskopisch als dünner, grüner Bewuchs erkennbar waren.

In einer ähnlichen Untersuchung von sechs Wasserfällen wurde im sehr schattigenDunggellauifall GL ebenfalls nur ein Vertreter der Blaulalgengattung Phormidiumund insgesamt 45 Kieselalgentaxa beobachtet.

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2

4 DI-CH

In den beiden untersuchten Wasserfällen wurden DI-CH Werte zwischen 1.2 und2.0 berechnet. Die im Giessbachfall und Reichenbachfall evaluierten DI-CH Wertevon 2.0 und 1.8 (beide Moos) und 1.3 und 1.2 (beide Stein) waren sehr gut undwiesen nicht auf eine organische Belastung des Wassers hin. Der DI-CH wurdemit Kieselalgenbewuchs auf Steinen der fliessenden Welle in Schweizer Fliessge-wässern geeicht. Es bleibt daher fraglich, inwiefern der DI-CH in speziellen Le-bensräumen wie Wasserfällen und mit organischen Substraten wie Moos ange-wandt werden darf. Ein Hinweis auf eine gute ökologische Qualität sind die ho-hen Anteile an Kieselalgen, die für die D-Werte „sehr gut“ indizieren. Diese An-teile variieren im Giessbachfall und Reichenbachfall zwischen 79.3 % und 71.4 %(beide Moos), 94.3 % und 84.4 (beide Stein) und 87.4 % (Stein, Stelle unterhalbGiessbachfall). Für einige Arten sind die D-Werte unbekannt, weil sie bis anhin inder Schweiz selten gefunden wurden. Dies gilt im Speziellen für das SubstratMoos. Hier traten im Vergleich zum Substrat Stein tendentiell mehr Taxa ohne D-Wert auf. Ein Hinweis darauf, dass die im Wasserfall errechneten DI-CH Werteplausibel sind, ist der DI-CH Wert von 1.7 an der Stelle unterhalb des Giessbach-falles. Diese Stelle wurde gemäss Anleitung des Model-Stufen-Konzeptes beprobtund ist somit vergleichbar mit anderen Untersuchungen von Fliessgewässern.

5 Vergleich mit anderen Wasserfällen der Schweiz

Bei einer Untersuchung über die Diversität der Algen und Kieselalgen in sechsSchweizer Wasserfällen wurden ähnliche Beobachtungen gemacht. Mehrheitlichkonnten ebenfalls Blau- und Grünalgen nachgewiesen werden. Im Giessbach-und Reichenbachfall konnten jedoch keine Gelbgrün- und Goldalgen gefundenwerden. Bei den in vergleichbaren Wasserfällen gefundenen Grünalgen handeltes sich um ähnliche Taxa, namentlich die fädigen Grünalgen der Gruppe Zygne-matales. Die gefundene Diversität der Kieselalgen passt in das heterogene Musterder bereits untersuchten Wasserfälle. Im Vergleich mit Steinproben aus Fliessge-wässern, die im Schnitt 25 Arten pro 500 gezählte Schalen aufweisen, liegt derReichenbachfall mit 19 Taxa unter dem Durchschnitt, der Giessbachfall mit 33Taxa darüber.

Wasserfälle scheinen auf Grund der vorgefundenen Algen und vor allem der Kie-selalgendiversität spezielle Lebensräume zu sein, die artenreich, aber auch arten-arm sein können. Die beiden Wasserfälle Giessbachfall und Reichenbachfall pas-sen in dieses Bild. Die diversen verfügbaren Nischen, vom ständig benetzten Prall-bereich bis in die nur noch feuchten Spritzwasserzonen scheinen die Biodiversitätder Algen und die Anteile an seltenen Arten in Wasserfällen positiv zu unterstüt-zen. Wasserfälle können daher im Fliessverlauf eines Fliessgewässers ein wichtigerHotsport der Algenvielfalt darstellen. Es gilt bei der Untersuchung von Wasserfäl-len zusätzlich zur Algendiversität und Artenzahl auch die Algenbewuchsdichteund die Wuchsform zu berücksichtigen.

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3

Taxon Giessbachfall ReichenbachfallBl

aual

gen

Aphanocapsa muscicolaChroococcus palidus

11

Gloeocapsa caldariorumHomeothrix crustaceae

11

Nostoc microscopicumNostoc sp.

11

Phormidium jenkelianumPhormidium kuetzingianum 1Phormidium lividumPhormidium sp.

11

Grü

nalg

en

Synechocystis sp.Tolypothrix tenuis

11

Mougotia sp.Oedogonium sp.

2

1

11

Rhizoclonium hieroglyphicumSpirogyra sp.

12

Trentepohlia aureaUlothrix zonata

1

Zygnema sp. 2

1

11

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4

Abb. 2: Total gefundene Anzahl Kieselalgentaxa pro Substrat und untersuchte Wasserfälle.Werte über den Säulen entsprechen den Taxazahlen.

Giessbachfall Reichenbachfall

0

5

10

15

20

Taxa

zah

l

Blaualgen Grünalgen

Total Taxa gefunden Giessbachfall Giessbachfall unten Reichenbachfall

0

10

20

30

40

50

60

Taxa

zah

l

57

4240

60

3336

19

Moos Stein

Moo

se w

urde

n ni

cht

bepr

obt

Tab. 1: Taxaliste der gefundenen Blau- und Grünalgen. 1 = geringe Bewuchsdichte, 2 = mittlere Dichte, 3 = hohe Dichte.

Abb. 1: Taxazahlen der gefundenenGrossgruppen Blau- und Grünalgenpro Wasserfall.

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5

Abb. 3 a-d: a) Aufprallbereich des Giessbachfalles. b) Makroskopisch sichtbarer Blaualgenbewuchs auf denfeuchten Felsen. c) Die Grünalgengattung Mougotia, deren plattenförmige Chloroplasten sich je nach Lichtein-fall drehen können. d) die Blaualge Nostoc microscopicum, deren Filamente sich in einer Gallerte befinden, sodass die Alge gegen Austrocknung gut geschützt ist.

A B

C D

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6

Abb. 4 a-d: a) Aufprallbereich des Reichenbachfalles. Algenproben konnten vor allem im linken Teil des Wasser-falles entnommen werden. b) Makroskopisch sichtbarer Grünalgenbewuchs. c) Die Grünalgengattung Oedogo-nium, mit den typisch netzförmigen Chloroplasten. d) die Grünalgengattung Ulothrix mit den typischen wand-ständigen Chloroplasten.

A B

C D

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6 Literatur

BAFU (2007) Methoden zur Untersuchung und Beurteilung der Fliessgewässer. K-ieselalgen Stufe F (flächendeckend). Umwelt-Vollzug Nr. 0740. Bundesamtfür Umwelt, Bern. S. 130.

Geitler, L. (1932) Cyanophyceae. Akademische Verlagsgesellschaft m.b.h., Leipzig.

Gutowski, A. & Foerster, J. (2009) Benthische Algen - ohne Diatomeen und Chara-ceen. Bestimmungshilfe, Recklinghausen.

Hofmann, G., Werum, M. & Lange, H. (2011) Diatomeen im Süßwasser-Benthosvon Mitteleuropa. Bestimmungsflora Kieselalgen für die ökologische Praxis.Über 700 der häufigsten Arten und ihre Ökologie. A.R.G. Gantner K.G.,Ruggell.

John, D.M., Whitton, B.A. & Brook, A.J. (2011) The Freshwater Algal Flora of theBritish Isles: An Identification Guide to Freshwater and Terrestrial Algae.Cambridge University Press.

Komarek, J. & Anagnostidis, K. (1998) Cyanoprokaryota - 1. Teil: Chroococcales.Spektrum Akademischer Verlag.

Komárek, J. & Anagnostidis, K. (2005) Cyanoprokaryota - 2. Teil: Oscillatoriales.Spektrum Akademischer Verlag.

Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. (1986) Bacillariophyceae. 1. Teil: Naviculaceae.Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, New York.

Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. (1991a) Bacillariophyceae. 3. Teil: Centrales, Fra-gilariaceae, Eunotiaceae. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, New York.

Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. (1991b) Bacillariophyceae. 4. Teil: Achnantha-ceae, kritische Ergänzungen zu Navicula (Lineolatae) und Gomphonema.Gesamtliteraturverzeichnis Teil 1-4. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart, NewYork.

Krammer, K. & Lange-Bertalot, H. (2007) Bacillariophyceae. 2. Teil: Bacillariaceae,Epithemiaceae, Surirellaceae. Unveränderter Nachdruck. Gustav Fischer Ver-lag, Stuttgart, New York.

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