Kooperation zwischen der Universität Erlangen-Nürnberg und dem Mineralwasserhersteller FRANKEN BRUNNEN GmbH& Co.KG in einem regionalen ökologischen Forschungsprojekt:

Zönologisch-limnologische Untersuchungen naturnaher Quellökotone im Einzugsgebiet der Aisch

Zielsetzung

Sauberes Wasser wird in kommender Zeit immer mehr an Bedeutung gewinnen. Der Quellbiotop stellt gleichsam ein Fenster dar, durch das ein Blick auf die qualitativen Eigenschaften unserer wertvollen Wasservorräte möglich ist. Die Organismen dieses Lebensraumes reagieren unterschiedlich fein auf Veränderungen in ihrer Umwelt und stellen daher ein über längere Zeiten und größere Räume integrierendes fein abgestuftes Meßsystem für den Zustand unseres Grundwassers dar. Damit sind günstige Voraussetzungen für ein biologisches Umweltmonitoring gegeben. Mit der Novellierung des Bayerischen Naturschutzgesetzes 1998 sind die Quellen im neuen Artikel 13d als geschützte Biotope aufgenommen und können nun wirkungsvoll erhalten werden.

Wasser - Reinheit

Quellen werden von Grundwasser gespeist, wie auch fast letztlich jeder Wasserhahn an diesen unterirdischen Wasserschatz angeschlossen ist. Das saubere frische Quellwasser und sein geheimnisvoller Ursprung aus dem Inneren der Erde machten die Quellen seit alters her zum Gegenstand menschlicher Bewunderung. Im Volksglauben wurden Quellen als heilige Orte verehrt, häufig wurden Kirchen und Kapellen errichtet. Quellwasser, das in früheren Zeiten als Wunder- und Heilmittel verwendet wurde, gilt als Symbol der Reinheit und Klarheit. Die wirkliche Situation der Quellen sieht leider anders aus.

Quellen - wie haben wir diese Biotope entfremdet

In den letzten Jahren hat sich die Wasserqualität unserer Flüsse allgemein zwar verbessert, kritischer zu sehen sind die Quellbereiche und Fließgewässeranfänge. Die Selbstreinigung eines Fließgewässers durch Mikroorganismen beginnt erst ab einer bestimmten Fließdauer, die an der Quelle eben zu kurz ist.

Verbauungen und Grundwasserabsenkungen, den der enorme Wasserbedarf unserer Städte und Industrien hervorrief, haben zu einem starken Rückgang natürlicher Quellen geführt. Dünger und Pestizideinsatz beeinträchtigen die empfindlichen Lebensräume noch zusätzlich. Durch die Flurbereinigung wurde die offene Landschaft so "melioriert", dass die Quellbereiche, die sich als Nassflächen unwirtschaftlich für den Landwirt erwiesen, drainiert oder als Viehtränke genutzt wurden.

Wird nun dieses Quellwasser physikalisch - chemisch gemessen, so weichen die Messdaten oft vom biologischen Befund ab. Da eine einzige Messung wenig Aufschluss über einen komplexen Lebensraum geben kann und Dauermessungen nicht bezahlbar sind, sollen Indikatororganismen verwendet werden, um den längerfristig vorherrschenden Zustand zu dokumentieren.

Die Firma FRANKEN BRUNNEN in Neustadt/Aisch fördert diese Untersuchungen durch die Finanzierung einer Doktorandenstelle und Sachmittelzulagen in Höhe von 15.000 DM. Davon werden z. B. Messinstrumente angeschafft. Damit unterstützt FRANKEN BRUNNEN ein weiteres Mal Untersuchungen an heimischen Quellen, diesmal im Rahmen eines interdisziplinären Forschungsprojekts an der Universität Erlangen-Nürnberg.

Zusammen mit der Forstdirektion Oberfranken-Mittelfranken in Bayreuth und den örtlichen Forstämtern wurden im Wald die noch naturnahen Quellen für die Studie ausgewählt. Die den menschlichen Einflüssen voll ausgesetzten Quellen im Offenland erweisen sich dabei als die kritischeren. Dabei gibt die aktuelle Biotopkartierung erste Hinweise auf noch naturnahe Quellstandorte, weitere Quellen werden über topographische Karten ermittelt, aufgesucht und für die Untersuchungen ausgewählt.
Das Wasserwirtschaftsamt Ansbach hat sich bereit erklärt, die dafür notwendigen und aufwendigen Wasseranalysen durchzuführen.
Die biologischen Untersuchungen beschreiben die Artenzusammensetzung des Lebensraums anhand der aufzufindenden Tiere, der höheren Pflanzen, der Moose und der Kieselalgen. In jeder dieser Organismengruppen finden sich Spezialisten für hochangepasste Lebensgemeinschaften, die die Überlebensansprüche und Lebensbedingungen genau charakterisieren.

Die Untersuchungen werden vorwiegend im Einzugsgebiet der Aisch, einem Zufluss der Regnitz durchgeführt. Das geologische Profil dieser Landschaft besteht vorwiegend aus den Schichten des Unteren und Mittleren Keupers (Letten- und Gipskeupers), die vor 200 Millionen Jahren abgelagert wurden. Von den waldreichen Höhen gleitet die Landschaft allmählich zur weiten Talaue des Aischgrundes hinab. Interessant sind die Quellen in diesem Gebiet auch wegen der verschiedensten geohydrologischen Eigenschaften der Quellwässer. So treten z.B Karstquellen, Gipskarstquellen und Keuperquellen zutage. Wie viele naturnahe Quellen sprudeln noch in diesem Einzugsgebiet ? Da die Aisch mit ihren Zuflüssen ein sehr flach und langsam abfließendes Flusssystem ist und die Phosphor- und Stickstoffeinträge auf dieser Fläche deutlich erhöht sind, wirken sich diese Einflüsse verzögert auch auf das Grundwasser und schließlich wieder auf die Quellen aus.

Was charakterisiert eine Quelle

Quellen sind Austrittsstellen des Grundwassers, die abhängig von der Geologie, vom Gefälle, von der Höhenlage, der Niederschlagsmenge und vom Grad der anthropogenen Beeinflussung ganz unterschiedlich aussehen. Ihre natürliche Nährstoffarmut machen die Quellen zu besonders empfindlichen Zeigern für Störungen in unserer Landschaft.
Der lange Weg des Wassers durch die Gesteinsschichten führt zu einer ausgeglichenen Temperatur; sommers wie winters leben die Pflanzen und Tiere bei kühlen Temperaturen um die 8°C. Quellen frieren deshalb auch im Winter nicht zu, so dass einige Quellbewohner selbst im tiefsten Winter noch aktiv sein können.

Geben uns Physik und Chemie detaillierte Angaben über die Reinheit des Grundwassers, so ermöglichen uns die über Zeit und Raum integrierenden Organismen die funktionale Lebensqualität des Grundwassers und seiner Quellen zu erfassen und zu benennen.

Die Pflanzenwelt der Quellen

Die Vegetation von Quellbereichen hängt in erster Linie von den standörtlichen Gegebenheiten und der Vegetation des Umfelds ab. Im Quellkomplex stoßen verschiedene Lebensräume aufeinander: Grundwasser, Quellaustritt, Bachoberlauf, sumpfige Bereiche und trockenes Umland (z.B. Wald). Mit Hilfe der Pflanzensoziologie werden die hier aufeinandertreffenden Lebensräume erkannt und beschieben.
So weisen zum Beispiel die Waldquellfluren ein völlig anderes Lichtklima als Freilandquellen auf. Das Mikroklima der Waldquellen ist kühl und feucht, entsprechend kommen bei uns an Waldquellen schattenertragende Arten wie das Gegenblättrige Milzkraut mit atlantisch-subatlantischer Verbreitung oder das Wald-Schaumkraut vor. Im Nadelwald, insbesondere in Fichtenforsten, kann sich aufgrund eines durch die saure Nadelstreu veränderten pH-Wertes (pH-Wert <5) eine Gesellschaft mit Torfmoosen ausbilden. Sie ersetzt die natürliche, standortgemäße Waldvegetation durch eine bodensaure Ersatzvegetation.
Das Mikroklima in Freilandquellen ist für die Pflanzen extremer, denn die Sprossspitzen heizen sich durch die Sonneneinstrahlung stark auf, während die Wurzeln dem kalten Quellwasser ausgesetzt sind. Unbeeinflusste oder naturnahe Quellen stellen Rückzugsgebiete für Pflanzen seit der letzten Eiszeit dar und bieten die letzten Rückzugsmöglichkeit für Glazialrelikte im Flachland.

Die Tierwelt der Quellen

Quellen sind Lebensräume für Spezialisten. Wie in keinem anderen Fließgewässerabschnitt kommt es im Bereich der Quellen zur Verflechtung unterschiedlicher Teillebensräume. Mit den eigentlichen Charakterarten der Quelllebens-gemeinschaft vermischen sich Faunenelemente des Grundwassers, hochwandernder Bach-, Stillwasser- und Allerweltsarten. Da sich die äußeren Bedingungen der Quellräume im Laufe der Jahrtausende kaum geändert haben, mussten sich viele der Quelltiere, ebenso wie Quellpflanzen nicht an andere Umweltbedingungen anpassen. Einige Quellspezialisten werden als Relikte der Eiszeit angesehen, so zum Beispiel manche Strudelwürmer, die damals die kalten Gletscherabflüsse besiedelten und sich dann nach und nach in die gleichmäßig kühlen Quellbereiche zurückgezogen haben. Die Quellschnecke wird als ein solches Glazialrelikt angesehen, ebenso wie einige angepasste Köcherfliegenlarven.

Ein besonderes Merkmal der Quellinsekten, insbesondere einiger Zuckmücken- und Steinfliegenarten, ist die Flugzeit der erwachsenen Tiere im zeitigen Frühjahr. Schon im Februar schlüpfen die Vollinsekten, denn in dem verhältnismäßig warmen Quellwasser vermögen sie sich auch als Larve während des Winters weiterzuentwickeln. In Bächen und Flüssen dagegen legen viele Arten während des Winters Entwicklungspausen ein, so dass deren Hauptschlüpfzeit erst im April beginnt. Die physikalisch-chemischen Faktoren, die den faunistischen Lebensraum "Quelle" bestimmen sind mannigfaltig. Neben der Strömungsgeschwindigkeit wirken sich der Sauerstoffgehalt, die Temperatur des Wassers und die Nährstoffzusammensetzung (zumeist -armut) auf die Organismen aus.

Die Kieselalgen der Quellen

Von den "ortsfesten" Organismen eignen sich Kieselalgen besonders als Bioindikatoren, da sie in den meisten Gewässern dominant sind und ihre Schalen sich über Jahrmillionen erhalten . Kieselalgen sind mikroskopisch kleine Algen, die in allen Gewässertypen der Welt leben können. Sie bilden die artenreichste Algengruppe. Aus einer Reihe von Gründen kommt ihnen eine besondere ökologische Funktion zu. Als Primärproduzenten nehmen sie eine Schlüsselfunktion im Nahrungsnetz unserer Gewässer ein. Ihr außerordentlich sensibles Reagieren auf Veränderungen der Wasserqualität macht sie zu äußerst geeigneten Bioindikatoren über Umweltbedingungen in Gewässern und in Quellen. Der für diese Algengruppe charakteristische Zellwandaufbau aus Kieselsäure bedingt, dass die Schalen nach dem Absterben der Algen als Mikrofossilien im Sediment erhalten bleiben. So liefern sie Rückschlüsse auf Wasserqualität und ökologische Verhältnisse vergangener Jahrtausende bis zur Entstehung des Gewässers.

Die Auswertung der floristischen und faunistischen Organismen jeder Quelle mit ihrem Vegetationsumfeld und den dazugehörigen Wasseranalysen münden in einen Bewertungskatalog dessen Spektrum von naturnah bis naturfern sich gliedert. Damit lassen sich die Quellen im Fließsystem der Aisch neu fassen und ökologisch beurteilen. Diese Kenntnisse geben genauere Aufschlüsse über die Grundwassereigenschaften des Untersuchungsgebietes.