UNTERSUCHUNGEN ZUM PHYTO- UND ZOOPLANKTON · Isebekkanal - Untersuchungen zum Phyto- und Zooplankton 2010 1 1 Veranlassung Der Isebekkanal liegt im innerstädtischen Bereich der Stadt

ISEBEKKANAL

UNTERSUCHUNGEN ZUM PHYTO- UND ZOOPLANKTON

Auftraggeber des Gutachtens:

FREIE UND HANSESTADT HAMBURG BEHÖRDE FÜR STADTENTWICKLUNG UND UMWELT

AMT FÜR UMWELTSCHUTZ - GEWÄSSERSCHUTZ -

HAMBURG, APRIL 2011

Isebekkanal . Untersuchungen zum Phvto- und Zooulankton 2010

Inhaltsverzeichnis Seite

1 Veranlassung ........................................................................................................................ 1

2 Probenahme und Untersuchungsmethoden ...................................................................... 3

2.1 Probenahmestation und Untersuchungszeitraum ........................................................... 3 2.2 Probenahme und Vor-Ort-Messungen ........................................................................... 3

2.3 Kontinuierlich aufgezeichnete Sondenparameter ........................................................... 3 2.4 Nährstoffe Gesamtphosphor und Gesamtstickstoff ........................................................ 3

........................................................................................ 2.5 Methodik zum Phytoplankton 4 2.6 Methodik zum Zooplankton ........................................................................................... 4

3 Ergebnisse ......................................................................................................................... 5

3.1 Saisonaler Verlauf abiotischer Begleitparameter ......................................................... 5 3.1.1 Wassertemperatur und Sauerstoffgehalt ................................................................. 5

3.1.2 Niederschlag und Uberlaufereignisse .................................................................... 6 ....................................................................................................... 3.1.3 Sonnenstunden 7

.................................................... 3.1.4 Wassertemperatur und elektrische Leitfähigkeit 8 3.1.5 Sauerstoff und pH-Wert ........................................................................................ 9

3.1.6 Sichttiefe und Chlorophyll a ................................................................................ 10 3.2 Saisonale Entwicklung des Phyto- und Zooplanktons ................................................. 11

3.2.1 Phytoplankton ....................................................................................................... 11 ......................................................................................................... 3.2.2 Zooplankton 14

4 Einfluss von Starkregen und Zooplankton auf das Phytoplankton ........................... 16

r 4.1 Einfluss des Phytoplanktons auf den Sauerstoffgehalt ................................................ 16

4.2 Auswirkungen von Starkregenereignissen auf das Phytoplankton .............................. 18 ....................................................... 4.3 Einfluss des Zooplanktons auf das Phytoplankton 19

................... 4.4 Bedeutung der Fische für die Entwicklung von Phyto- und Zooplankton 24

5 Fazit .................................................................................................................................... 25

6 Literaturhinweise .............................................................................................................. 26

7 Anhang .............................................................................................................................. 27

KLS . Konzepte. Lösungen. Sanierungen im Gewässerschutz

Isebekkanal - Untersuchungen zum Phyto- und Zooplankton 2010 1

1 Veranlassung

Der Isebekkanal liegt im innerstädtischen Bereich der Stadt Hamburg. Er verläuft durch die

Stadtteile Eimsbüttel, Hoheluft-West, Hoheluft-Ost, Eppendorf und Harvestehude und

mündet nördlich der Außenalster an der Streekbrücke in die Alster. Der Kanal entstand in der

Niederung des Bachs Isebek und wurde zum Ende des 19. Jahrhunderts in seiner heutigen

Form ausgebaut. Der Oberlauf der Isebek entwässerte zuerst weiter in den Kanal, wurde dann

aber gekappt und über ein Siel abgeleitet. Somit ist der heutige Kanal als langgestrecktes

Stillgewässer zu betrachten und weist folgende morphometrische Daten auf (FREIE UND

HANSESTADT HAMBURG 2007):

Länge: 2.800 m

Breite: 20-50 m

Mittlere Tiefe: 2 m Wasseroberfläche: 66.000 m2

Wasservolumen: 170.000 1n3

Das heutige Haupteinzugsgebiet des Isebekkanals gliedert sich in ein Mischwassergebiet, aus

dem bei Starkregen Mischwasser in den Isebekkanal abgegeben wird, und zwei Trenn-

Systeme, die Oberflächenwasser in den Isebekkanal einleiten (FREIE UND HANSESTADT

HAMBURG 2007).

Da Schmutzwassereinträge von Dach- und Verkehrsflächen sowie Überläufe aus der Misch-

kanalisation sich stark auf den Sauerstoffgehalt des Isebekkanals auswirken, wird seit 1989

F eine Sauerstoffanreicherungsanlage (SAA) am Isebekkanal betrieben. Diese Anlage soll den

Sauerstoffhaushalt über den Eintrag von reinem Sauerstoff stabilisieren. Eine weitere Verbes-

serung des Sauerstoffhaushalts wurde durch den Bau von Sammlern und neuen Mischwasser-

Rückhaltebecken erzielt, wodurch die durchschnittliche Überlaufmenge in den Isebekkanal

reduziert wurde. Trotz dieser Maßnahmen hat sich die Gewässersituation aber kaum

verbessert, wie Daten zum Sauerstoffhaushalt aus den letzten Jahren zeigen (KLS 1999-

2010). Im mehrjährigen Monitoring zeigt sich, dass der Sauerstoffgehalt auch ohne zusätz-

liche Belastungen über den Eintrag von Mischwasser überwiegend auf einem sehr niedrigen

Niveau liegt.

Untersuchungen, in denen der biologisch bedingte Sauerstoffeintrag und Sauerstoffverbrauch

gemessen wurde, haben gezeigt, dass in dem beschatteten Abschnitt des Isebekkanals eine

geringere Sauerstoffproduktion durch das Phytoplankton stattfand als in dem besonnten

Abschnitt (KLS 2009). Dennoch kam es auch in dem besser belichteten Bereich an der

KLS - Konzepte, Lösungen, Sanierungen im Gewässerschutz

Isebekkanal - Untersuchungen zum Phyto- und Zooplankton 2010

Hoheluftbrücke zu Sauerstoffmangelsituationen. Besonders im Frühjahr/Sommer ging

regelmäßig der Sauerstoff nach anfänglich hohen Gehalten auch ohne Beeinflussung durch

Mischwasserüberläufe zurück. Aus dieser Tatsache lässt sich folgern, dass in diesem

Kanalabschnitt zumindest zeitweise wenig Phytoplankton vorhanden sein könnte.

Geringe Phytoplanktonmengen können auf externen Einwirkungen beruhen, wie z.B. Aus-

schwemmungen durch hohe Niederschläge oder eine zu geringe Sonneneinstrahlung. Als im

Gewässer begründeter Faktor kommt neben einer Limitierung durch Nährstoffe und toxische

Substanzen hierfür hauptsächlich Zooplanktonfraß in Frage. Da sich der Nährstoffgehalt im

Isebekkanal immer auf einem sehr hohen Niveau befand und toxische Effekte nicht nachge-

wiesen werden konnten, wie eine Untersuchung von 2009 zeigt (KLS 2009), wird in der

r- vorliegenden Untersuchung der Hypothese nachgegangen, ob das Phytoplankton durch Zoo-

planktonfraß dezimiert wird. Bei einer Bestätigung der Hypothese sollten sich Wechselwir-

kungen zwischen den sauerstoffproduzierenden Algen und ihren Konsumenten zeigen, z. B.

in einer geringen Biomasse des Phytoplanktons bei hohen Zooplanktondichten und

umgekehrt.

Um der Hypothese Phytoplankton/Zooplankton-Interaktion nachzugehen, wurde KLS-

Gewässerschutz von der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt mit Untersuchungen

beauftragt, beide Planktongesellschaften zu analysieren, deren Wechselwirkungen und

Intensität zu erfassen sowie deren Auswirkungen auf den Sauerstoffhaushalt abzuschätzen.

Begleitend dazu wurden die physiko-chemischen Sondenparameter gemessen, um extreme

Einflüsse im Kanalwasser, zu erkennen. Die saisonale Darstellung beider Lebensgemein-

schaften ermöglicht eine detaillierte limnologische Charakterisierung des Isebekkanals und

kann einen ersten Schritt zur Ableitung des guten ökologischen Potentials der Hamburgischen

Stadtkanäle darstellen. ,--



2 Probenahme und Untersuchungsmethoden

2.1 Probenahmestation und Untersuchungszeitraum

Die Messungen und Proben stammen vom erweiterten Abschnitt des Isebekkanals zwischen

Mannsteinbrücke und Hoheluftbrücke und wurden an der Promenade des Nordufers

genommen. In dem Zeitraum von Ende April bis Ende September fanden im Abstand von 10

bis 22 Tagen zwölf Probenahmen statt. Der Zeitpunkt der Probenahme lag jeweils zwischen

10:30 und 11:30 MESZ, also zur Tagesmitte um den Kulminationspunkt der Sonne.

2.2 Probenahme und Vor-Ort-Messungen r

Die Sondenparameter Wassertemperatur, elektrische Leitfähigkeit, pH-Wert, absoluter und

prozentualer Sauerstoffgehalt sowie die Chlorophyll a-Konzentration wurden mit der Sonde

HYDROLAB-Multiparametersonde MS5 aufgezeichnet und geben die Situation in 0,3 m Tiefe

wieder. Die Sichttiefe wurde mit einer S~cc~1-Scheibe gemessen.

Die Wasserproben wurden bis Anfang August mit einem Freeflow-Wasserschöpfer (HYDRO- ~ 1 0 s ) und an den letzten drei Terminen mit einem L1~~0~-Wasserschöpfer~(2,1 L) aus 0,3

und 1,O m Wassertiefe genommen. Sie wurden zu einer Mischprobe vereinigt, aus der das

Phytoplankton abgefüllt wurde. Die Lebendprobe wurde durch ein Planktonnetz mit Auf-

satzkegel und der Maschenweite von 55 Fm angereichert und mit unfiltriertem Isebek-

kanalwasser aufgefüllt.

Dasselbe Planktonnetz diente zur Entnahme des Zooplanktons; es wurde einmal durch den

oberen Meter der Wassersäule gezogen.

2.3 Kontinuierlich aufgezeichnete Sondenparameter

Der Sauerstoffgehalt wurde etwa halbstündlich durch die festinstallierte Sauerstoffsonde der

SAA gemessen und vom Steuerungsrechner protokolliert. Zusätzlich wurde von Mitte April

bis Ende September stündlich die Wassertemperatur über einen an der Sauerstoffsonde

befestigten Temperaturfühler gemessen und mit Hilfe eines mobilen Datenloggers registriert.

2.4 Nährstoffe Gesamtphosphor und Gesamtstickstoff

Von der Bestimmung der trophierelevanten Nährstoffe Gesamtphosphor und Gesamtstickstoff

wurde 2010 Abstand genommen. Da beide Nährstoffe in den zurückliegenden Jahren im

Isebekkanal im Überfluss vorhanden waren, wird davon ausgegangen, dass dieser Zustand

auch 2010 weiter bestanden hat und das Algenwachstum nicht durch Nährstoffe limitiert


d a


wird. Die Gehalte an Gesamtphosphor schwankten 2009 zwischen 0,156 und 0,613 mg/L

(KLS 2009) und lagen damit über denen, die SPIEKER (1998) mit 0,080 bis 0,450 mg/L für die

Jahre 1989 bis 1991 bestimmt hat. Der Gesamtstickstoff war mit Konzentrationen zwischen

1,4 und 2,l m g L vorhanden.

2.5 Methodik zum Phvtoplankton

Für die Bearbeitung, Identifizierung, und Quantifizierung des Phytoplanktons dienten die

Anweisungen, die NIXDORF et al. (2008) für das Phytoplankton nach der Wasserrahmen-

richtlinie (WRRL) erarbeitet haben. Spezielle Anpassungen an den Isebekkanal sind nach-

folgend aufgeführt. 7

Das Phytoplankton wurde in 250 ml Braunglasflaschen, die LuGo~'sche Lösung enthielten,

gefüllt. Die Auszählung der Algenzellen im umgekehrten Mikroskop fand in lOml

Sedimentationskammern statt, wobei die notwendige Mindestzellzahl von 400 Objekten an

allen Probetagen deutlich überschritten wurde. Die Probe vom 11. August wurde in einer

5 ml-Kammer ausgezählt. Um eine möglichst genaue Bestimmung des Algenbiovolu~~~eiis zu erhalten, wurden zwischen 6 und 21 der biomassedominierenden Arten erfasst.

Die Bestimmung der artspezifischen Zellvolumina bzw. der Volumina der erfassten Zählein-

heiten wurde in jeder Probe vorgenommen. Die Berechnung basiert auf der Vermessung von

10 Objekten und den die Zellform beschreibenden geometrischen Formeln (gemäß Arbeits-

gemeinschaft Trinkwassertalsperren e. V.) sowie den daraus resultierenden Medianwerten

(HOEHN et al. 1998).

F- 2.6 Methodik zum Zooplankton

Die mit dem Planktonnetz entnommenen Zooplankton-Proben wurden in 50 ml-PE Flaschen

gefüllt und mit Formaldehyd (Endkonzentration in der Probe Ca. 4%) konserviert. Die quan-

titative Bestimmung erfolgte in einer BOGOROV-Schale unter der Stereolupe sowie unter dem

Mikroskop.



3 Ergebnisse

Ausführliche Tabellen zu den im Bericht abgehandelten Daten befinden sich im Anhang.

3.1 Saisonaler Verlauf abiotischer Begleit~arameter

3.1.1 Wassertemperatur und Sauerstoffgehalt

Der Sauerstoffgehalt eines Gewässers steht eng mit der Wassertemperatur in Zusammenhang, da die physikalisch bedingte Löslichkeit des Sauerstoffs sowie die physiologischen Prozesse , der im Wasser lebenden Organismen temperaturabhängig sind. So sinkt mit steigender

V- Wassertemperatur die physikalische Sauerstofflöslichkeit. Ebenso verbraucht die Atmung von planktischen und benthischen Algen, Zooplankton, Zoobenthos, Bakterien, Pilzen und Fischen bei höheren Temperaturen vermehrt Sauerstoff. Diesen Zehmngsprozessen wirkt bei

höheren Temperaturen eine gesteigerte Photosynthese der Algen entgegen, die für einen Sauerstoffeintrag sorgt.

Sauerstoff und Wassertemperatur 2 6 2 4

-n 22 20 M Y

C! 10 f ! 8 2 6 V)

4 2 0

~ & 9 ~$3' ($3' @>' 9q >Q p~ 3' 9~3° p9.z' p ( 3 ~ " ~ 3 @ ' % 6 0%. 9 3% $5 30 $5 70 ga 29 $3 2%

Abbildung 1: Wassertemperaturen und Sauerstoffgehalte im Isebekkanal. Die Messwerte wurden zwischen dem 16.04.2010 und dem 30.09.2010 mit der stationären Sonde an der Station Hoheluft- brücke aufgezeichnet. Die Pfeile markieren die Termine, an denen Mischwasser eingeleitet wurde. Die Zahlen beziehen sich auf die Menge des eingeleiteten Mischwassers.



Zwischen dem 01. Mai und 30. September wurden im Isebekkanal an der Station Hoheluft-

brücke vier Sauerstoffmaxima mit Höchstwerten zwischen 11 und 14 m g 5 registriert

(Abbildung 1). Diese hohen Sauerstoffkonzentrationen lagen Anfang und Ende Mai, Mitte

August und Mitte September vor. Von Anfang Juni bis zum Überla~ferei~nis am 27.07.2010

waren die Konzentrationen zum Teil deutlich unter 4 mg/L. In diesem Zeitraum lagen auch

die höchsten Wassertemperaturen vor, so dass für 2010 ein Zusammenhang zwischen dem

Sauerstoffgehalt und der Wassertemperatur bestehen dürfte.

Von den vier registrierten Sauerstoffmaxima erreichten nur die Maxima Anfang Mai, Mitte

August und AnfangMitte September eine Sauerstoffsättigung von mehr als 100%. Zu allen

anderen Zeiten herrschte im Isebekkanal Sauerstoffmangel vor. Dieses betraf besonders die Monate Juni und Juli, in denen die Sauerstoffsättigung in der Regel unter 50% lag.

3.1.2 Niederschlag und Überla~ferei~nisse

Die monatlichen Niederschläge für den Untersuchungszeitraum Mai bis September sind in

Tabelle 1 zusammengestellt.

Tabelle 1: Monatliche Mittelwerte der Niederschläge im Untersuchungszeitraum 2010 und das lang- jährige Mittel von 1961 - 1990. Datenquelle: www.wetteronline.de, Messstation Hamburg-Fuhlsbüttel.

Im Untersuchungszeitraum fiel geringfügig weniger Niederschlag als im langjährigen Mittel

1961 - 1990. Die Monate April, Juni und Juli waren durchweg trockener und die Monate Mai,

August und September feuchter als im Vergleichszeitraum. An drei Terminen wurden Über-

läufe registriert. Diese führten jeweils zu einem Rückgang des Sauerstoffgehaltes, der auch

danach nicht wieder das vorherige Niveau erreichte. Während der Überlauf am 30.05.2010

mit nur 3 1 m3 sehr gering war, gelangten am 06.06.20 10 mit 13.660 m3 und am 26.07.201 0



mit 2.804 m3 größere Mischwassermengen in den Isebekkanal. Der Mischwassereintrag im

Mai erfolgte an der Hoheluftchaussee und der im Juli zwischen Weidenstieg und

Hoheluftchaussee. Im Juni wurden 8.241 m3 oberhalb der Hoheluftchaussee und 5.419 m3 aus

dem Mischwasserrückhaltebecken 1 eingeleitet. Obwohl der Mischwassereintrag im Juli

mengenmäßig wesentlich geringer war als der Überlauf im Juni, hatte dieser Eintrag weitaus

gravierendere Auswirkungen auf den Sauerstoffhaushalt. Ein Grund hierfür ist der schlechte

Ausgangssauerstoffgehalt, der sich vor dem Überlauf im Juli bereits auf einem niedrigen

Niveau von teilweise weniger als 2 mg/L befand (KLS 2010). Hinzu kommt, dass der

Sauerstoffhaushalt vorrangig von der Fracht an sauerstoffzehrenden Stoffen abhängt und

weniger von der eingetragenen Wassermenge. So führten die am 26.07.2010 tagsüber

eingeleiteten Mischwassereinträge vermutlich einen höheren Anteil an Schmutzwasser mit r sich als die Überläufe am 06.06.2010, die im Laufe der Nacht eingeleitet wurden. Zusätzlich

führte die höhere Wassertemperatur im Juli von maximal 20,1°C dazu, dass die

sauerstoffzehrenden Prozesse im Juli stärker abliefen als im Juni bei einer geringeren

Wassertemperatur von 18,7"C.

Nach dem Überla~ferei~nis im Juli wurde im Bereich Weidenstieg Wasser .aus dem

Isebekkanal in das Abwassersiel abgelassen. Das daraufhin von der Alster nachströmende,

unbelastete und sauerstoffreichere Wasser erreichte den Bereich an der Hoheluftbrücke

bereits wenige Stunden später, was sich an einem verbesserten Sauerstoffgehalt zeigte (KLS

2010).

Bei der Beurteilung der Untersuchungsergebnisse muss somit in Betracht gezogen werden,

dass im Isebekkanal keine kontinuierliche Entwicklung der Planktonorganismen sowie ihrer

Begleitparameter vorliegt, sondern Ende Juli ein weitgehender Wasseraustausch stattgefunden

hatte. i-

3.1.3 Sonnenstunden

Die monatlichen Sonnenstunden für den Untersuchungszeitraum Mai bis September sind in

Tabelle 2 zusammengestellt.

Im Vergleich zum langjährigen Mittel lagen in den Monaten April, Juni und Juli mehr

Sonnenstunden, verbunden mit geringeren Niederschlägen, vor als in den Monaten Mai,

August und September. In diesen Monaten kam es zu wenig Sonneneinstrahlung bei vielen

Niederschlägen.



Tabelle 2: Monatliche Mittelwerte der Sonnenstunden im Untersuchungszeitraum 2010 und das lang- jährige Mittel von 1961 - 1990. Datenquelle: www.wetteronline.de, Messstation Hamburg-Fuhlsbüttel.

3.1.4 Wassertemperatur und elektrische Leitfahigkeit

An den Untersuchungstagen stieg die Wassertemperatur zwischen Mitte April und Mitte Juli

gleichmäßig von 10,9 "C auf 23, 5 "C an. Anschließend fand ein Rückgang auf 12,5 "C bis

Ende September statt (Abbildung 2).

W Wassertemperatur und elektrische Leitfähigkeit

2 5 700

n I- ,U 20 Y

600 $. L 4 3

3 P): 3 E 15 500 6

aJ k

f 10 E.

400 , ; 5 V1 V, 5 300 3 2 U

0 200

0 0 9 Q$ I p 0\0 0 0 0 Q 0'- 0% %Q q, %Q q, % 1 @ %Q'- %Q'- OQ$'Q%. 06. 06. 07. $' 07. 0%. 0%. 09' 09' 2 0 ~ ~ 7 2%. (J&- 9- Q\. 4. 21- 2%. 0%. 90-

Abbildung 2: Saisonaler Verlauf der Wassertemperatur und der elektrischen Leifahigkeit an den Untersuchungstagen 2010 im Isebekkanal bei der Station Hoheluftbrücke.


SI-'


Es ist davon auszugehen, dass zum jeweiligen Zeitpunkt der Messungen bereits schwache

Temperaturgradienten durch die Sonneneinstrahlung vorgelegen haben. Sie dürften ähnlich

verlaufen, wie an den vier Untersuchungstagen 2009 (KLS 2009). Die Temperaturgradienten

bildeten sich trotz der geringen Wassertiefe aus, da der Isebekkanal sehr windgeschützt liegt

und dürften an warmen Tagen im Tagesverlauf stärker ausfallen als an kühleren Tagen.

Die elektrische Leitfähigkeit ist ein Maß für die im Wasser gelösten Ionen. Sie betrug vom

Beginn der Untersuchung bis Mitte Juli durchschnittlich 600 pS25/cm. An den darauffolgen-

den Terminen zeigte sich dann eine kontinuierliche Abnahme, und die Leitfähigkeit betrug

Ende September nur noch 325 pS2s/cm (Abbildung 2).

Ähnliche Verläufe der elektrischen Leitfähigkeit sind im Isebekkanal im Sommerhalbjahr

r auch zwischen 1989 und 1991 von SPIEKER (1998) und während der Messungen zum

Sauerstoffhaushalt 2009 registriert worden (KLS 2009). Ob Regenfälle als mögliche Ursache

für diesen Rückgang der Leitfähigkeit ausschlaggebend sind, ist aus den vorliegenden

Untersuchungsergebnissen wegen der geringen Datenbasis nicht eindeutig abzuleiten. 2010 scheint jedoch ein Zusammenhang zu bestehen, da die Leitfähigkeit nach dem hohen

Mischwassereintrag am 06.06.2010 und mit zunehmenden Niederschlägen ab Ende Juli

zurückgegangen ist. Allerdings könnte der Rückgang der Leitfähigkeit 2010 auch mit dem

Ablassen von Wasser aus dem Kanal nach dem Mischwasseriiberlauf vom 26.07.2010 und

dem dadurch bedingten Zustrom von Wasser aus der Alster in Zusammenhang stehen.

3.1.5 Sauerstoff und pH-Wert

Der Sauerstoffgehalt wurde vom Frühsommer bis zum Hochsommer immer geringer und ging

von 95% Sättigung im April auf 2% Sättigung nach dem Starkregenereignis im Juli zurück ,- (Abbildung 3). Diese prozentualen Werte entsprechen absoluten Konzentrationen von

10,5 mg/L bzw. 0,2 mg/L. Rund zwei Wochen nach dem Starkregenereignis vom 26.07.2010

stieg der Sauerstoff auf 115% Sättigung an, was einer Konzentration von 10,43 mg/L

entspricht. Anschließen sank der Sauerstoff auf Werte zwischen 74 und 39% Sättigung,

entsprechend 7,6 mg/L und 4,2 mg/L, ab.

Wie bei der Wassertemperatur ist davon auszugehen, dass auch beim Sauerstoff ein vertikaler

Gradient vorliegt, der im Tagesgang unterschiedliche Verläufe annehmen kann, wie die

Messungen 2009 zeigen (KLS 2009).

Der pH-Wert betrug im Mittel 7,s und hat diesen Wert nur an drei Untersuchungstagen

überschritten. So lag der pH-Wert Ende April bei 7,8 und Anfang Mai sowie Anfang August

bei 7,9 (Abbildung 3).


Isebekkanal- Untersuchungen zum Phyto- und Zooplankton 2010 10

Der pH-Wert weist nur geringe Schwankungen auf, was auf eine hohe Säurekapazität und

somit auf ein hohes Pufferungsvermögen zurückzuführen ist. Die physiologischen Prozesse Photosynthese und Atmung verursachen keine sprunghaften Veränderungen mit Ausnahme

der Periode Ende JuliIAnfang August. Zu diesem Zeitpunkt folgte auf den Minimumwert der Maximalwert, der auf eine hohe Photosynthese zurückgehen dürfte.

Da der pH-Wert durch die Photosynthese der Phytoplankter beeinflusst wird, dürfte auch bei

diesem Parameter eine vertikale Verteilung vorliegen, wie sie 2009 im Zusammenhang mit der Sauerstoffproduktion dargestellt wurde (KLS 2009).

Sauerstoff und BI pH-Wert

120 8,2

- 100 % Y

8,O C, - crr 80 r 7,8 , W

60 I

0 7,6

C,

2 40 7,4 s W 3

11: 20 7,2

0 710

Q 'P Q\Q QZ. QZQ Q$ QZO QZQ QZQ QZQ 3'' P 3 3 3 73 73 ~ ~ Q ~ ~ Q ~ ~ Q 9 ~ Q ~ ~ ob 05 Q% 06 06 Q Q Q 20. ~ 7 . 25. QR- $6- 0%. X%- 27- X$. 2%- 0%- 30-

r Abbildung 3: Saisonaler Verlauf des prozentualen Sauerstoffgehaltes und des pH-Wertes an den Untersuchungstagen 2010 im Isebekkanal bei der Hoheluftbrücke.

3.1.6 Sichttiefe und Chlorophyll a

Die Sichttiefe gilt als Maß für die Trübung eines Gewässers und beschreibt die Schwächung der eingestrahlten Lichts. Sie wird hauptsächlich durch sich im Wasser befindende Partikel wie auch von der Eigenfärbung des Wassers bestimmt.

Im Isebekkanal schwankten die Sichttiefen im Zeitraum Mitte April bis Ende September

zwischen 0,45 und 1,50 m, wobei sie zwischen Anfang Juni und Mitte Juli immer bis zum Gewässergrund reichten (Abbildung 4). Da in einer Wassertiefe, die der doppelten Sichttiefe entspricht, immer noch 1 % der Oberflächeneinstrahlung vorliegen, ist davon auszugehen,

dass sich die euphotische, d. h. belichtete Zone, im Isebekkanal während längerer Perioden

KLS - Konzepte, ~ösun~en, ' Sanierungen im Gewässerschutz


immer bis zum Gewässergrund erstreckte. Bei Sichttiefen von weniger als 0,75 m, wie sie an

vier Probenahmetagen zwischen Ende Juli und AnfangMitte September gemessen wurden, dürfte eine stärkere Lichtlimitierung des Phytoplanktons vorgeherrscht haben.

!@ Chlorophyll a und Sichttiefe

Abbildung 4: Saisonaler Verlauf der Sichttiefe und der Chlorophyll a-Konzentrationen an den Untersuchungstagen 2010 im Isebekkanal bei der Hoheluftbrücke.

Das Phytoplankton, in Abbildung 4 als Chlorophyll a dargestellt, hat einen offensichtlichen Einfluss auf die Sichttiefe. So gehen hohe Sichttiefen mit geringen Chlorophyll a - Gehalten

6 einher und umgekehrt. Eine Ausnahme stellt nur der Termin am 27.07.2010 dar, der

unmittelbar auf den Mischwassereintrag folgte. An diesem Tag dürfte der Hauptanteil der Lichtschwächung auf eingeschwemmte Trübstoffe zurückgehen, da weder Algen noch Zooplankter in großen Mengen vorkamen.

3.2 Saisonale Entwicklung des Phvto- und Zooplanktons

3.2.1 Phytoplankton

Im Isebekkanal wurden insgesamt 137 Arten bzw. Größenfraktionen des Phytoplanktons erkannt. Zu den ausgezählten Größenfraktionen gehören unter anderem die in fünf Größenklassen unterteilten Cyptomonas-Arten sowie die in zwei Größenklassen unterteilten zentrischen Diatomeen. Die Gesamtartenzahl dürfte also höher liegen, da eine Größenklasse mehrere Arten beinhalten kann.



Die vorhandenen Arten stammten aus zehn Algenklassen bzw. Algenstämmen. Der größte Anteil entfiel auf die Chlorophyceae mit 46 Arten, während die Cyanobakterien mit 11 Taxa eine nur geringe Diversität aufwiesen. Die Kieselalgen waren mit 25 ArtenIGrößenklassen vertreten, von denen jedoch nur 9 zum Phytoplankton gehören. Die anderen Arten leben benthisch, d.h. an ein Substrat gebunden (z.B. Sedimente und Uferbefestigungen). Oder sie sind Tychoplankter und leben teils planktisch und teils benthisch. Auch Augenflagellaten wiesen mit 17 Arten eine hohe Diversität auf. Zu dieser Klasse gehört Colacium vesicolosum

mit seiner besonderen Lebensweise. Dieser Augenflagellat lebt größtenteils epizoisch, d.h. er besiedelt hauptsächlich Zooplankter (Copepoden) nachdem er seine Geißel abgeworfen hat. Dadurch fallt er als Nahrungsquelle aus, da er für Rotatorien und Crustaceen nicht fressbar sein dürfte. Er trägt jedoch durch seine Photosyntheseaktivität zum Sauerstoffhaushalt bei.

dP-

Abbildung 5: Anzahl der vorkommenden Arten bzw. Zahleinheiten an den Untersuchungstagen 2010 an der Station Hoheluftbrücke. Die Pfeile markieren die Mischwassereinträge vom 30.05.10,06.06.10 und 26.07.10.

Phytoplankton - Artenzahl - 90 M

ii 2 80 U

s 70 W 5 60 L

SO s

E 40 5 30 *

20 - = 10 z 0

$0 $0 1-0 $0 @ $0 9 $0 ob* $3. p,%* 06- 06. 01. 07- 01. 0%. 0%. 09' 09' $0. Qq $5. ob. %6. 0%- $%. $1. $$. $3- 0%. 90.

Eine geringe Artenzahl lag im Frühsommer und im Hochsommer vor, als maximal 35 Arten im Plankton angetroffen wurden. Nach dem Mischwassereintrag am 26.07.2010 hatte sich die Artenzahl Anfang August dann schlagartig auf 80 erhöht. Dieser Anstieg der Artenvielfalt geht sehr wahrscheinlich auf Wasser zurück, das durch das Ablassen von Isebekkanalwasser in die Kanalisation aus dem Alsterkanal nachströmte. Hierdurch wurde eine heterogenere

Xanthophyceae (Gelbgrünalgen)

D Algen unbestimmter Klassen Euglenophyceae (Augenflagellaten)

B Cyanobakterien (Blaualgen) Chrysophyceae (Goldalgen) Cryptophyceae (Schlundgeißler)

O Dinophyceae (Panzerflageallaten)

U Bacillariophyceae (Kieselalgen) Conjugatophyceae (Jochalgen)

ichlorophyceae (Grünalgen)



Algengesellschaft in den Isebekkanal eingetragen, die sich in den folgenden Wochen halten

konnte.

Flagellaten, die als Einzelzellen oder als Kolonien vorkamen, stellten mit einer Ausnahme

immer 50% bis >99% des Algenbiovolumens. Nur am 07.05.2010 dominierten Kieselalgen

(Bacillariophyceae) mit einem Anteil von 5 1%.

Die Entwicklung der Planktonalgen im Isebekkanal lässt sich in zwei Abschnitte unterteilen.

Von April bis Ende Juli war das Phytoplankton in nur geringen Mengen vorhanden und

erreichte durchschnittlich 3,O mm3/L. An den drei darauffolgenden Terminen August bis

Mitte September lagen die höchsten Werte mit durchschnittlich 18,1 mm3/L vor, um dann

Ende September wieder auf 2,3 mm3/L zurückzugehen.

rr

Phytoplankton - Biovolumen (Gel bgrünalgen)

25 O Algen unbestimmter Klassen

I . Conjugatophyceae (Jochalgen)

0 Euglenophyceae (Augenflagellaten)

II Cyanophyceae (Blaualgen)

Chlorophyceae (Grünalgen)

0 Dinophyceae (Panzerflagellaten)

Chrysophyceae (Goldalgen)

14J Cryptophyta I (Schlundgeißler) Q Q 0 Q Q Q Q Q 0 Q Q Q 2 3 3 3 3 $ 3 3 3 3 3 3 pa* 9% 0% o6 o6 Q? 0' Q? 0% 0% 09 09

Bacillariophyceae

~ 0 Q? 2%. $6. 02. 2%- $2. 2%' 0%. +. (Kieselalgen)

Abbildung 6: Saisonaler Verlauf des Biovolumens des Phytoplanktons im Isebekkanal 2010 an der Station Hoheluftbrücke. Die Pfeile markieren die Mischwassereinträge vom 30.05.10, 06.06.10 und 26.07.10.

Die Schlundgeißler (Cryptophyceae) stellten fast immer den größten Anteil des Biovolumens.

Sie setzten sich hauptsächlich aus Cryptomonas-Arten zusammen, die ein Größenspektrum

von <15 bis >40 pm umfassten. Die kleine Art Rhodomonas lacustris mit den beiden

Varietäten lacustris und nannoplanctica hatte nur einen geringen Anteil am Biovolumen der

Cryptophyceae, da die Arten >15 Fm dominierten.


Isebekkanal - Untersuchungen zum Phvto- und Zoovlankton 2010 14

Kieselalgen (Bacillariophyceae) kamen an den ersten beiden Terminen (April, Mai) und im Spätsommer vermehrt vor. Zum Untersuchungsbeginn dominierten zentrische Arten <15 Fm und die nadelförmige Fragilaria ulna mit den beiden Sippen ulna und acus. Im Spätsommer machten die stäbchenförmigen, pennaten Arten Asterionella formosa, Fragilaria ulna und Nitzschia intermedia nur einen geringen Anteil am Biovolumen aus, da die Centrales mit der fädigen Aulacoseira sp. und kleinen einzelligen Arten dominierten. Zwischen Ende Mai bis

Anfang August wurden gar keine oder nur wenige Kieselalgen gefunden. Am 15. Juli kam eine Pinnularia Spezies häufiger vor, bei der es sich um eine benthisch lebende Alge handelt. Sie brachte es auf nur geringe Zellzahlen, stellte aber wegen ihres großen Zellausmaßes 14% des Biovolumens.

f-' Mit dem Zustrom von Wasser aus dem Alsterkanal hatte sich der Wasserkörper im Isebekkanal verändert, was sich nicht nur an einer größeren Artendiversität sondern auch an einem höheren Algenbiovolumen zeigte. Die eingeschwemmte Population konnte sich bis Mitte September halten. Ende September herrschte dann immer noch eine höhere Artenvielfalt als zu Beginn der Untersuchung vor, es dominierten mit den Cryptophyceen aber wieder die für den Isebekkanal typischen Vertreter.

3.2.2 Zooplankton

Das Zooplankton erreichte zwischen 966 und 4.395 IndividuenIL und bestand aus insgesamt 34 Vertretern, von denen 15 zu den Rädertieren, 14 zu den Wasserflöhen und 5 zu den Ruderfußkrebsen gehörten (Abbildung 7).

Zu den dominierenden Rädertieren zählten Keratella cochlearis, Keratella quadrata, Asplanchna sp., Polyarthra sp., Brachionus angularis und Brachionus calyciflorus. Sie

r‘ entwickelten sich überwiegend Ende AprilIAnfang Mai, Mitte Juli und ab Anfang August bis zum Ende des Untersuchungszeitraum. Im Juni und Ende Juli betrugen ihre Häufigkeiten

weniger als 200 IndividuenIL. Zu den Arten, die mit dem nachströmenden Wasser aus dem Alsterkanal auftraten und vorher nicht im Isebekkanal angetroffen wurden, zählen die häufig vorhandene Art Keratella cochlearis f. tecta, sowie die selteneren Arten Hexarthra mira, Platyas quadricornis, Pornpholyx sulcata und Trichocerca c.f. sirnilis.

Die Wasserflöhe (Cladoceren) entwickelten sich ab Ende Mai rasant und erreichten ihr

Maximum mit 2.854 Individued Mitte Juni. Im Anschluss daran ging ihre Individuendichte stark zurück und erreichte ab Mitte Juli nur noch eine maximale Abundanz von 178 Individued. Von den Wasserflöhen sind als häufig vorhandenen Arten Bosrnina longirostris, Ceriodaphnia c.f. pulchella, Chydorus sp., Daphnia c.f. longispina und Daphnia parvula zu nennen, wobei Bosrnina longirostris von Mai bis Anfang Juli klar dominierte. Mit dem Wasserzustrom aus dem Alsterkanal traten dann noch zusätzlich Bosrnina corregoni


Isebekkanal - Untersuchungen zum Phvto- und Zoovlankton 2010 15

thersites, Daphnia c.f. galeata und Daphnia cucullata auf. Auch die räuberische Art Leptodora kindti kam nur im August und September mit wenigen Individuen vor und dürfte

ebenfalls aus der Alster stammen.

Die Copepoden waren hauptsächlich als Larvenstadien (Nauplien) und Jugendstadien (Cope-

podide) vorhanden, wobei die Nauplien im Durchschnitt 70% der Individuenzahlen stellten.

Als adulte Individuen wurden nur die beiden cyclopoiden Arten Mesocyclops leuckarti und

Themocyclops sp. häufiger angetroffen. Die Entwicklung der Ruderfußkrebse begann im '

Anschluss an das Maximum der Cladoceren, und bis zum Ende des Untersuchungszeitraums

blieb ihre Individuendichte nahezu unverändert hoch.

1 i Rotatoria (Rädertiere) Cladocera (Wasserflöhe) i Copepoda (Ruderfußkrebse)

jl 5.000

\ 4.500 C aJ 3 4.000 0 ' 3.500 s r, 3.000 s

2.500 E

2.000 s g 1.500

F .- 1.000 'El S 500

0

Abbildung 7: Saisonaler Verlauf der wichtigsten Zooplanktongruppen im Isebekkanal 2010 an der Station Hoheluftbrücke.

KLS -.Konzepte, Lösungen, Sanierungen im Gewässerschutz


4 Einfluss von Starkrepen und Zooplankton auf das Phvto~lankton

4.1 Einfluss des Phvto~lanktons auf den Sauerstoffgehalt

Der Sauerstoffgehalt im Isebekkanal hängt direkt von der Algenmenge ab (Abbildung 8). So

gingen niedrige Sauerstoffkonzentrationen mit niedrigen Chlorophyll-Gehalten einher und

umgekehrt. Um die Wechselbeziehung beider Parameter mathematisch zu charakterisieren,

wurde die Abhängigkeit der Sauerstoffsättigung vom Chlorophyll a-Gehalt berechnet. Der

Chlorophyll a-Gehalt eignet sich hierfür besser als das Algenbiovolumen, da dieser Farbstoff

das zentrale Molekül bei der Photosynthese und somit für die Menge des freigesetzten

Sauerstoffs verantwortlich ist. Als Größe für den Sauerstoff wurde die Sauerstoffsättigung zu

Grunde gelegt, da diese die unterschiedlichen Wassertemperaturen berücksichtigt.

Ir.

rriChlorophyll a und -Sauerstoff

20 . . - . . . 80

18 70

3 16 r> -.. 60 5 E 14 U a C - so 3 nr 12 X s - Q) 3 10

U-

40 5'' 0 !i' - 8 5 L <U

30 & 2 6 c.l

Vi 20 p 4 U r

2 10

0 0

10 9 9rR.PosP @#lo ~ 5 . ~ ' 05,1Q ~ 6 , ~ ' 0 6 9 gl ,sgl. xb9%,1990. +, 0%. ~6 0% ~ 6 . 3.. 2%. 30. 35

Abbildung 8: Sauerstoffgehalt und Chlorophyll a-Gehalte an der Station Hoheluftbrücke 2010. Markiert sind die Mischwassereinträge oberhalb und an der Station Hoheluftbrücke.

Die Abhängigkeit des Sauerstoffgehaltes von der Algenmenge ist für zwei Zeiträume, die

durch die beiden unterschiedlichen Planktongesellschaften beschrieben werden können,

statistisch abgesichert zu belegen (Abbildung 9). Der erste Abschnitt umfasst die ,,Isebek-

kanal-Algenpopulation" und reicht von Beginn der Untersuchungen bis zum Mischwasser-

eintrag Ende Juli und schließt zusätzlich den letzten Probenahmetermin im September mit ein.

An diesem Termin entsprach die Zusammensetzung des Phytoplanktons wieder derjenigen,

wie sie ch'arakteristisch für den Isebekkanal ist. Der zweite Abschnitt trifft für die „Alster-


0


Algenpopulation" zu, die nach dem Ablassen von Isebekkanalwasser in die Stadtkanalisation

eingeströmt war, und beinhaltet den Zeitraum von August bis Mitte September.

140

- 120 8 Y

100 3 M .- C, 80 .C, :tu

60 0 C,

40 s m * 20

0

0 20 40 60 80 100

Chlorophyll [pg/L]

Abbildung 9: Abhängigkeit der Sauerstoffsättigung vom Chlorophyll a-Gehalt des Phytoplanktons. Die Gerade mit dem flacheren Anstieg beschreibt den Zusammenhang beider Parameter für die alsterbürtigen Algen und die Gerade mit dem steileren Anstieg den Zusammenhang für die isebek- kanalbürtigen Algen.

Bei den im Isebekkanal angepassten Algen lag bei geringerem Chlorophyll a-Gehalt eine

P" höhere Sauerstoffsättigung vor als bei den von der Alster eingeschwemmten Arten. Für den

Zeitraum April bis Ende Juli zeigt eine Abschätzung des Sauerstoffgehalts, dass eine

Sättigung von 100% bereits bei einer Algenpopulation von 16 pg/L Chlorophyll a vorliegen

würde (n=8; r=0,8621; Signifikanzniveau = 1%). Für den nachfolgenden Zeitraum, in dem die

Algen aus der Alster vorherrschten, wäre dieses erst bei einer Konzentration von 68 pg/L Chlorophyll a erreicht (n=4; r=0,9845; Signifikanzniveau = 1%).

Der Unterschied zwischen den beiden Algenpopulationen bzw. Wasserkörpern kann auf

Ursachen zurückgehen, die eine geringere Sauerstoffproduktion wie auch eine höhere

Sauerstoffzehrung betreffen. So könnten die aus der Alster stammenden Algen eine geringere

Photosynthese-Aktivität aufweisen, da sie ein anderes Artenspektrum vorweisen, als die an

die ökologischen Gegebenheiten des Isebekkanals angepassten Flagellaten. Es könnte aber

auch eine höhere Sauerstoffzehmng vorliegen, wenn sich im Wasserkörper mehr organisches


Isebekkanal - Untersuchun~en zum Phvto- und Zoovlankton 2010 18

~ a t e r i a l befindet, die größteheils unbegeißelten Phytoplankter absinken und absterben, oder

eine höhere Atmung der im Wasser häufiger vorkommenden adulten Copepoden vorliegt.

4.2 Auswirkungen von Starkre~enereignissen auf das Phvtovlankton

Die Mischwassereinträge im Frühsommer führten unabhängig von ihrer Höhe zu einem sofor- tigen Abfall des Sauerstoffgehaits und an den foIgenden Probenahmeterminen im Mai und im Juni zu geringeren Phytoplankton-Gehalten (Abbildung 10). In wieweit der Rückgang von Phytoplankton zusätzlich noch auf Einträge aus der Trennkanalisation zurückging, kann nicht abgeschätzt werden, da deren Höhe unbekannt ist. Die Einträge von planktonfreiem Wasser könnten das Phytoplankton verdünnt und Richtung Alster transportiert haben, während

r gleichzeitig planktonärmeres Wasser nachströmt. Dieses stammt maus dem oberen, beschatteten Kanalabschnitt, in dem 2009 immer weniger Phytoplankton vorhanden war als an der Hoheluftbrücke (KLS 2009).

I rn Phytoplankton und -Sauerstoff

lQ I\o \Q \Q \Q lQ \Q 20 $0 \Q lQ \Q \Q o \ p b , 6 p b ~ \ p ' , 6 6 \ 9 ' i 5 ~ 6 ~ O ~ 6 i 5 ~ ' 3Q~' jh9Big~B+P9i,@

Abbildung 10: Sauerstoffgehalt und Phytoplanktonentwicklung an der Station Hoheluftbrücke 2010. Markiert sind die Mischwassereinträge oberhalb und an der Station Hoheluftbrücke.

Der Verdünnungseffekt dürfte eigentlich nur kurzeitig Bestand haben, weil sich das Phyto-

plankton in wenigen Tagen verdoppeln kann. Da eine Erholung auf das vorangegangene

Niveau jedoch nicht eintrat, Nährstoffmangel sowie extreme Wettersituationen auszu-

schließen sind, sind die Gründe für niedrigen Phytoplankton-Konzentrationen im Wegfraß



durch das Zooplankton zu suchen. Toxische Effekte wurden 2009 untersucht und nicht nachgewiesen, so dass sie wahrscheinlich auch 2010 keine Rolle gespielt haben (KLS 2009).

4.3 Einfluss des Zooplanktons auf das Phytoplankton

Rädertiere und Wasserflöhe nehmen ihre Nahrung vorwiegend unselektiv auf, d.h. sie fressen die Partikel, die sie mit ihren Mundwerkzeugen bzw. Filterborsten zurückhalten können. Zum Nahrungsspektrum der Rotatorien zählen Bakterien, kleine heterotrophe Flagellaten sowie Al-

gen bis zu einer Größe von 20 Fm. Die Cladoceren können noch zusätzlich Algen bis zu einer Größe von 30 Fm aus dem Wasser filtrieren. Die Copepoden ändern ihr Nahrungsspektrum in Abhängigkeit von ihrem Entwicklungsstadium. Als Nauplien und junge Copepodide fressen

P' sie überwiegend kleine Algen, mit zunehmender Größe ernähren sich die Copepodide und adulten Tiere auch von größeren Algen, und sie können unter anderem Rotatorien erbeuten.

Abhängig von der Größe der Zooplankter, von der Art der Nahrungsaufnahme und des Nahrungsangebots haben die Tiere unterschiedliche Filtrierraten mit denen 'sie die Organismen aus dem Wasser heraus entfernen. Für die im Isebekkanal häufigsten Zooplankter können folgende Filtrierraten auf nanoplanktische Algen angenommen werden (Tabelle 3). Hierbei handelt es sich um Daten aus der Literatur (BOGDAN & GILBERT 1982, ROTHHAUPT

1990, SANDERS & WICKHAM 1993). Zu den effektivsten Filtrierern zählen die Wasserflöhe und hier insbesondere die Daphnien, während die Rotatorien und die Copepoden einen geringen Einfluss auf die kleinen Algen haben.

Tabelle 3: Filtrierraten auf Algen von den im Isebekkanal dominierenden Zooplanktern.

r'



Im Isebekkanal zeigt sich bis zu dem Wassereinstrom aus dem Alsterkanal ein deutlicher Zusammenhang zwischen den Zellzahlen des Phytoplanktons und der Individuenzahl des Zooplanktons. So waren nur wenige Algen bei großen Zooplanktondichten vorhanden und umgekehrt. Dieses traf insbesondere für den Zeitraum vom 16.06.2010 bis zum Mischwasser- eintrag am 27.07.2010 zu, wo hohen Individuenzahlen des Zooplanktons nur geringe Zellzahlen des Phytoplanktons gegenüberstanden. Diese Situation mit wenig Phytoplankton stimmt mit dem Zeitraum überein, in dem die niedrigen Sauerstoffgehalte im Isebekkanal vorlagen (Abbildung 1 1).

f' Abbildung 1 1 : Saisonale Abfolge von Phytoplankton und Zooplankton im Isebekkanal an der Station Hoheluftbrücke. Das Zooplankton folgte der Entwicklung des Phytoplanktons um einen Probenahme- termin zeitversetzt.

Den größten Einfluss auf das Phytoplankton <30 Fm hatten die Wasserflöhe (Cladoceren) (Abbildung 12). Sie waren im Juli so zahlreich und filtrierten das Wasser dermaßen effektiv, dass die kleinen Algen nicht dagegen anwachsen konnten und fast vollständig aus dem Was- ser verschwanden. Der am 16.06.2010 im Isebekkanal vorliegende Zustand, an dem fast keine kleinen Algen mehr vorhanden waren, entspricht demjenigen, der in Seen als Klanvasser- stadium bekannt ist. Die Effektivität des Fraßes der Wasserflöhe an diesem Tag macht folgen-

de Beispielrechnung deutlich: Bei einer vorausgesetzten Filtrierrate von 30,4 p lhd .*h (Tabelle 3) zeigt sich für diesen Tag, dass sie das Wasser theoretisch rund zweimal am Tag filtrieren und dabei die Algen <30 Fm in den Filterkammen zurückhalten. Ein Anwachsen des Phytoplanktons fand erst dann wieder statt, als die Anzahl der Wasserflöhe geringer wurde.



Aber auch im Anschluss an das Cladoceren-Maximum erreichte die Fraktion der Algen

<30 pm keine hohen Werte' bis zum Mischwassereintrag Ende Juli und die Algen konnten

durch ihre Photosynthese nicht zu einer Erholung des Sauerstoffgehaltes beitragen.

Abbildung 12: Saisonale Abfolge des Phytoplanktons c30pm und der Wasserflöhe (Cladoceren) im Isebekkanal an der Station Hoheluftbrücke. Die Wasserflöhe filtrieren die nanoplanktischen Alge fast vollständig aus dem Wasser heraus.

I' Im Vergleich zu den Wasserflöhen liegen die Filtrierraten der Rädertiere niedrig. Sie üben

daher einen geringeren Fraßdruck auf das Phytoplankton aus als die Cladoceren und nehmen

dabei Zellen auf, die <20 pm sind. Als Folge der geringeren Filtrierraten konnten sie im

Isebekkanal nur dann große Populationen hervorbringen, als die mit ihnen um Nahrung

konkurrierenden Cladoceren kaum vorhanden waren. Ein deutlicher Einfluss der Rädertiere auf das Phytoplankton ist Mitte Juli zu erkennen sowie zum Ende der Vegetationsperiode, als

mehr als 2.000 Ind./L vorhanden waren (Abbildung 13).


Isebekkanal - Untersuchungen zum Phvto- und Zooulankton 2010. 22

Abbildung 13: Saisonale Abfolge des Phytoplanktons <20 pm und der Rädertiere (Rotatorien) im Isebekkanal an der Station Hoheluftbrücke. Die Rädertiere fressen nanoplanktische Algen <20 ym.

Die Ruderfußkrebse (Copepoden), die hauptsächlich als Larvenstadien (Nauplien) vorkamen, entwickelten sich nach dem Maximum der Wasserflöhe (Abbildung 7). Zu dieser Zeit waren die Algen bereits von den Wasserflöhen stark dezimiert und konnten sich auch bis zum Über- laufereignis Ende Juli nicht weiter vermehren, da sie in ihrer Gesamtheit den Copepoden als Nahrung dienten. Ob sie auch die auf den Panzern ihrer Artgenossen epizoisch wachsenden Augenflagellaten nutzen können, ist noch nicht bekannt. Daher wurde die Art Colacium

f' vesiculosum aus der Betrachtung herausgenommen. Auf die kleinzelligen Arten dürfte der stärkste Fraßdruck von den Nauplien, zusammen mit den Rädertieren, ausgegangen sein, während die größeren Algen von den Copepodiden (Jugendstadien) und geschlechtsreifen Tieren gefressen wurden (Abbildung 14).



Abbildung 14: Saisonale Abfolge des Phytoplanktons ohne die auf den Ruderfußkrebsen wachsenden Augenflagellaten und der Ruderfußkrebse (Copepoden) im Isebekkanal an der Station Hoheluftbrücke. Die Ruderfußkrebse filtrieren bzw. greifen Algen aller Größen aus dem Wasser.

In dem Zeitraum vom 19.06.2010 bis zum 27.07.2010 steuerten die Copepoden zusammen mit den Rotatorien die Entwicklung des Phytoplanktons, wobei der Einfluss der jeweiligen Tiergruppe von Probenahmetermin zu Probenahmetermin wechseln konnte. Erschwert wird die Beurteilung der jeweiligen Bedeutung von Rotatorien bzw. Copepoden dadurch, dass Jugendstadien sowie adulte Ruderfußkrebse auch räuberisch sind und Rädertiere erbeuten

/I: können. Somit besteht zwischen diesen beiden planktischen Tiergruppen eine Wechselwir-

kung (Abbildung 15). So dürfte der Rückgang der Rädertiere am 29.07.2010 auf den Fraß durch Copepodide und adulte Copepoden zurückgehen, da zu dieser Zeit für die Rotatorien kein Mangel an Nahrungsalgen herrschte.

Nach dem Zustrom von Wasser aus dem Alsterkanal (nach dem Überlaufereignis von 26.07.2010) fanden keine Wechselbeziehungen zwischen dem Phytoplankton und den drei Fraktionen des Zooplanktons mehr statt. Nachdem die Biomasse des Phytoplanktons mit dem zuströmenden Wasser zunächst angestiegen war, fiel der Bestand an Phytoplankton bis zum Ende der Vegetationsperiode kontinuierlich ab. Die kürzer gewordenen Tageslängen und die

geringere Globalstrahlung führten zu einem geringeren Algenwachstum, so dass das Zooplankton, insbesondere die Rädertiere und die Ruderfußkrebse, bei gleichbleibend hohem Fraß immer weniger Nahrung vorfand.



Abbildung 15: Saisonale Abfolge von Rädertieren (Rotatorien) und adulten Ruderfußkrebsen (Copepoden) zusammen mit ihren Jugendstadien (Copepodide) im Isebekkanal an der Station Hoheluftbrücke. Die Copepoden erbeuteten Ende Juli Rotatorien.

4.4 Bedeutung der Fische für die Entwicklun~ von Phvto- und Zoo~iankton

Bei den dargestellten Wechselbeziehungen zwischen dem Phyto- und dem Zooplankton muss

berücksichtigt werden, dass das Zooplankton nicht nur durch das Vorhandensein von

Nahrungsorganismen gesteuert wird, sondern auch durch Fische dezimiert wird. Dieser

Einfluss wurde in der vorliegenden Untersuchung nicht mit erfasst. Die Menge und die ,P

Zusammensetzung des Zooplanktons hängen eng von der vorhandenen Fischfauna ab. Bei

einem durch Fische dezimiertes Zooplankton könnte es zu einem höheren Biovolumen von

planktischen Algen kommen, die dann zu einer besseren Versorgung mit Sauerstoff im

Isebekkanal führen könnten. \



5 Fazit

Im Isebekkanal wurden auch während der Vegetationsperiode 2010 niedrige Sauerstoffgehalte gemessen, die auf folgende abiotische und biotische Einflüsse zurückgeführt werden.

O Geringe Sauerstoffgehalte von unter 3,3 mg/L lagen im Sommer (16.06.10 bis 26.07.10) bei hohen Wassertemperaturen vor, was teilweise auf die physikalisch geringer werdende Löslichkeit bei hohen Temperaturen zurückzuführen ist. In diesem Zeitraum war zusätzlich wenig Phytoplankton vorhanden, so dass über die Photosynthese nur ein geringer biologischer Sauerstoffeintrag stattfinden konnte.

0 Die Höhe des Sauerstoffeintrags (als Sauerstoffsättigung) hing direkt von der Menge des Phytoplanktons (als Chlorophyll a) ab.

P O Das Vorkommen des Phytoplanktons wurde durch Wasseraustauschprozesse nach Stark-

regenereignissen und durch Zooplanktonfraß beeinflusst. Die Wassereinträge führten im

Mai und Juni zu einer Verdünnung des Planktons, das sich danach jeweils auf einem niedrigeren Niveau befand.

U Nach dem hohen Eintrag von Mischwasser am 25.07.2010 wurde Wasser aus dem Isebek-

kanal in die städtische Kanalisation abgeführt. Als Folge hiervon strömte Wasser aus dem Alsterkanal nach, so dass ein veränderter Wasserkörper im Isebekkanal vorlag. Dieser Wasserkörper beinhaltete eine höhere Artenvielfalt des Phytoplanktons, eine höheres Algenbiovolumen und eine unterschiedliche Zooplanktongesellschaft.

0 Die großen Mengen an Zooplankton verhinderten Mitte Juni bis Ende Juli das Vorhanden-

sein von dichten Phytoplankton-Populationen, da Rädertiere und Kleinkrebse die planktischen Algen gefressen haben.

d U Die effektivsten Filtrierer waren die Wasserflöhe, die im Juni die Algen fast vollständig

wegfiltriert hatten. Eine anschließende Erholung des Phytoplanktons fand nicht statt, weil

Rädertiere und Ruderfußkrebse das Phytoplankton weiterhin auf dem niedrigen Niveau hielten.

0 Die Copepoden wirkten auch indirekt auf das Phytoplankton ein, da sie Rädertiere fraßen und dadurch einen Nahrungskonkurrenten dezimierten.

1



6 Literaturhinweise

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7 Anhang

Sondenparameter

Biovolumina des Phytoplanktons

Zellzahlen des Phytoplanktons

Individuenzahlen des Zooplanktons


Sondenparameter und Sichttiefe lsebekkanal2010

* Grund

KLS - Konzepte, Lösungen, Sanierungen im Gewässerschutz Neue Große Bergstraße 20, 22767 Harnburg Tel.: 040 I 38 61 44 60, Fax: 040 J380 66 82

e-mail: [email protected]

lsebekkanal Phytoplankton 2010

IGeiilerinema splendida 1 I 1 I + I I 1 I 1 I I 1 I

IPseudanahaena catenata I 1 1 1 1 1 + I 1 + I + I + 1 + I

Micmcysiis aeruginosa Microcystis iios-aquae Microcystis iios-aquae I aemginosa O1rillntn6a limoia

ICymhella sp. 1 1 I I 1 1 1 1 + I I I + I I

_ .

Chrysococcu? hiporus Dinohryon cylindricurn Kephyrion rnonilikmm Kenhvrion ruhri-claustri

Nitzschia acicularis I I + . I 1 1 I I I + I + I + I + I Nitrschia intermedia !~ - I 0,008 1 0,034 1

IPinnularia sp. 1 I 1 ! ! 1 I 0,151 I 1 I + 1 + 1 + 1

0,027 +

+

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m a l l inloOldsgewaesserschnz de

+ +

0,124

0,128

+ 0.004

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0,076

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+ + +

+

+ +

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e-mail: i n f o @ d s g e w a e s s e r ~ . d e -C

lvbekkanal Phytoplankton 2010

- . . . . . . . . . . . -. - . . . . . . . . -. . -. . . . + Closterium pacile 0,049 0,136 + Closterium Iimneticum 0,014 + + + 0,080 0,018 + Clncterium monilii'enim + Clo\terium praelonym + + Mougentia sp. +

I I I . ,. - Gesamlb~ovolumen ohne Epizoen 1 ~ 5 5 ' 1 ' 1$08 1 ' - ?&7. - 1 - '-,+,97;1. 1' 0,3j3.*,. /. . '0935.: ;.j .C P ; . O ~ S ~ " - j, 5 . 3 2 6 9 . ; ~ *. .=ZJI~~SL / .. 12829 i . t7 . , . 2539 C;ecamtbiovolumen 1 2,355 1 1,808 1 7 9 7 1 5,974 1 0.729 1 - 1 3 0 I l , lM 1 3569 1 23,615 1 12329 1

Taxon in dcr Priihc n i ~ h i \nrhdnJrn I laann in der I'rnhe korhandcn /AHI c rm i i t r l i r~ Hinvnlumzn de\ Taxon, 17,715 1 , -39

KLS - Komepte. Ldsugen. Sarisrugen im Gewässerschiir NM Gm% BergsifaW 20.22767 Hambug Tel 040 138 67 44 60. Fax. 040 1380 66 82

einail n toQhsasgewaesse~z de

Sunrrlla sp.

KLS - Koiuepfe. Lösrngai. Sansrugsn im G&sse- N m GmRs BergstraOe 20,22787 Hamug ~ e l . : 0 4 0 / 3 8 6 1 & 5 0 , ~ a x : ~ / 3 8 0 6 6 8 2

emaii: [email protected]

isebekkanal Phytoplankton 2010

F m der Bepmbung I 20.04.2010 1 07.05.2010 1 25.05.2010 1 04.06.2010 1 16.06.2010 1 01.07.2010 1 15.07.2010 1 27.07.2010 1 11.08.2010 1 25.08.2010 1 08.09.2010 1 30.09.2010 1

( ~ u ~ l e n a cp.

ArUGattung Euglenophyeese[Ama@abyx"j : Colacium ve\iculocum Euglena agli,

Monoraphidium circinale + 0,363 0,072 Monor~phidium contortum 0,450 + + + Monoraphidium gnflithii + + + Monoraphidium komarkovae . - + Monoraphidium minutum + + 0,105 +

Oocycti\ parva + + Pedia5tnim boryanum + + + + + Pediastnim duplex + + + + + + Piereornonac angulosum ~ i c . - - + + P-

Neue GroOe Bergsiraße M. 22767 Hamburg W Tal 040 / 38 61 44 60. Fax 040 / 380 66 82

e-mall inio@ldsgewaesserschuh de -9

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Isebekkanal Phytoplankton 2010

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St~chococcus bacillans I 1,166 I 0,086 1 0,172 1 Slirhornrciic nelaniriic ' I 1 1 I I I I I I I I I I

I I I I I I 7 I f I + I Tetraedron minimum I 1 I I I I I + I + 'Tetraedron triangulare + I I I - . - i c i r ~ \ i m m .;iniiropniaeiorme I 1 I I I I 1 I + I + I + I + Conjugatophyxae (JochalgenY-%:äiw :: I<.';; ::;;O%.b?.i*l \I:$i~CW$<:SF I *c+lf*?IMt-%$; I LY..>x;+O:;;+G",E [.3.iWNa:¿liJ-yo: 1 n4&#fYf:f-f-WX 1&$?$.36.%%3 1 V h > m .&l&16;e~+@:.l$&'~bi;dr PI j + j ~

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UNTERSUCHUNGEN ZUM PHYTO- UND ZOOPLANKTON · Isebekkanal - Untersuchungen zum Phyto- und Zooplankton 2010 1 1 Veranlassung Der Isebekkanal liegt im innerstädtischen Bereich der Stadt