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Hitzesommer: Heiss, heisser, Fischsterben

Informations-Schild vom Hitzesommer am Hochrhein 2018

Wenn die Sonne tagelang vom Himmel brennt und die Niederschläge ausbleiben, dann wird es schwierig für die aquatischen Ökosysteme und ihre Bewohnerinnen. Im Hitzesommer 2018 wurde in den öffentlichen Medien viel über die Schweizer Gewässer und die Auswirkungen der anhaltenden hohen Temperaturen berichtet (siehe eine kleine Auswahl hier). Aber meist wurde das komplexe Zusammenspiel der diversen Einflussfaktoren, welche auf die Gewässer und ihre Bewohner einwirken, nur stark verkürzt dargestellt. Daher wird im Folgenden ein einführender Abriss über die verschiedenen Facetten der Gewässererwärmung und ihr Zusammenspiel gegeben.

 Physikalische Grundlagen
Wie wir Menschen benötigen Fische Sauerstoff zum Atmen. Das Wasser, in dem sie leben, kann allerdings in Abhängigkeit von gegebenen Bedingungen nur ein gewisses Mass an Sauerstoff lösen. Die Menge ist von verschiedenen Faktoren abhängig (Druck, Temperatur, gelöste Stoffe). Für den alltäglichen Gebrauch ist der Zusammenhang des Sauerstoffgehalts und der Temperatur besonders wichtig (der Luftdruck verändert sich – je nach Wetterlage – meist minim; falls viele gelöste Stoffe vorhanden sind helfen Korrekturfaktoren). Die Faustregel lautet: je wärmer das Wasser, desto weniger Sauerstoff kann es lösen.
Dies bedeutet für die Fische, dass ihnen mit steigenden Wassertemperaturen langsam der Schnauf ausgeht.

 

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 Temperaturpräferenzen Fische1
Fische sind wechselwarme Tiere. Das bedeutet, dass sie keine konstante Körpertemperatur aufrechterhalten können, sondern viel mehr nahezu so warm sind, wie das sie umgebende Wasser. Somit wirken sich Veränderungen der Wassertemperatur zwangsläufig direkt auf die Fische und deren biochemischen und physiologischen Aktivitäten aus.
Die Temperaturpräferenzen der Fischarten variieren von Art zu Art sowie zwischen den Entwicklungsstadien und werden von den tödlichen Ober- und Untergrenzen der Temperaturextrema eingerahmt. Vor jeder Grenze gibt es eine Art „Graubereich“, in denen ein Überleben auf Kosten der Fitness und mit Einschränkungen noch möglich ist. Dazu kommt die Anpassungsfähigkeit der Fische, welche dazu führt, dass lokal angepasste Populationen unterschiedliche Präferenzen haben können.
Für die Fische ist es ausschlaggebend, wann die Extremtemperaturen auftreten und in welchem Entwicklungsstadium sie sich befinden. Grundsätzlich lässt sich sagen, dass der Trend zu allgemein höheren Temperaturen vor allem den Salmoniden schadet und die Cypriniden begünstigt2. Die bisherige Erwärmung hat nachweislich bereits zu einem Rückzug der Bachforellen um 100 – 200 Höhenmeter geführt und die Ausbreitung von Fischkrankheiten wie der proliferativen Nierenkrankheit PKD begünstigt 2. Wenn allerdings die Gewässer komplett austrocknen oder der Sauerstoffgehalt zu stark reduziert wird ist dies eine Bedrohung für alle Fischarten, auch wenn sie mit der Temperatur selbst eigentlich noch zurechtkämen.

 

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 Klimawandel
Die globale Erwärmung hat einen messbaren Einfluss auf die Schweizer Fliessgewässer und dies sogar im doppelten Sinn: Einerseits verändern sich die Abflüsse und andererseits steigen die durchschnittlichen Gewässertemperaturen – analog zu den steigenden durchschnittlichen Jahrestenperaturen der Luft. Laut einer Studie des Bundesamtes für Umwelt zeigt die Analyse der 70 Messstationen, dass zwischen 1970 und 2010 (40 Jahre) bereits eine Erwärmung der Fliessgewässer um 0.1 – 1.2 °C stattgefunden hat. Eine Umkehr dieses Trends ist nicht in Sicht. Besonders betroffen seien die Gewässer des Mittellandes3. Bei den Abflüssen weist der sich abzeichnende Trend auf verminderte Abflüsse im Sommer und erhöhte Abflüsse in den Wintermonaten hin, was wiederum die Temperatur der Gewässer beeinflusst. Verringerte Abflüsse im Sommer führen wiederum zu einer Erhöhung der Wassertemperatur, da sich eine geringere Wassermenge im Flussbett leichter erwärmen lässt.
Der Trend der Klimaerwärmung kann nur durch die internationale Anstrengung und Zusammenarbeit massgeblich abgeschwächt werden. Doch selbst nach den optimistischsten Szenarien ist erstmal mit einer anhaltenden (Gewässer-)erwärmung zu rechnen. Dies bedeutet, dass lokal alle möglichen Massnahmen ergriffen werden müssen, um die Auswirkungen auf die Gewässer und ihre Bewohner derart zu gestalten, dass die Biodiversität erhalten werden kann.

 

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  Lebensraumstrukturierung und Beschattung
Natürlicherweise sind Gewässer sehr dynamische Ökosysteme, welche einer steten Veränderung unterworfen sind. In ihnen entstehen laufend neue Strukturen wie z.B. Totholz, das sich ansammelt und Versteckmöglichkeiten für (Jung-)Fische bietet oder Gesteinsumlagerungen, die neue Kolke bilden welche durch ihre Tiefe kühle Rückzugsmöglichkeiten darstellen.

Man kennt die alten Zeichnungen von mäandrierenden Flussläufen, bei denen das Wasser graduell ins Land übergeht, Sumpflandschaften und ausgedehnte Auenwälder existieren und jede neue Zeichnung wieder anders aussähe. Heutzutage sind die Gewässer jedoch meist begradigt, mit Hochwasserschutzbauten versehen und zur Vereinfachung des Unterhalts gänzlich ohne Bestockung (Pflanzen) am Ufer. Damit die Fische bei zukünftigen Hitzeperioden bessere Überebenschancen haben, müssen die schweizer Gewässer dringend Strukturreicher werden. Besonders wichtig sind die Beschattung, Kolke, Kleinstrukturen sowie die freie Wandermöglichkeiten dazwischen.

Bei Revitalisierungen ist darauf zu achten, dass nicht einfach das Flussbett aufgeweitet und womöglich noch mit einem Satz Störsteine gespickt wird – flache, monotone Wasserflächen bieten keinen Lebensraum und Störsteine erwärmen die Gewässer zusätzlich! Revitalisierungen müssen ein hohes Mass an Tiefen- und Strömungsvariabilität aufweisen, strukturreich sein und eine vernünftige Beschattung aufweisen.

 

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 Fischwanderung
Fische sind Wandertiere, welche sich je nach aktueller Situation im Gewässer hin- und her bewegen, um jeweils die idealen Lebensbedingungen aufzusuchen. Bei steigenden Wassertemperaturen ist das Aufsuchen von kühleren Regionenfür die Tiere notwendig um Stress und gar Mortalität vorzubeugen. Tiefe Kolke, Grundwasseraufstösse und kleinere, beschattete Seitenbäche sind solche „Kältezonen“. Damit die Fische diese Standorte ungehindert aufsuchen können, ist eine freie Wanderung ohne Wehre, Abstürze oder gar Wasserkraftwerke sicherzustellen.

 

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 Wasserkraftwerke
Wasserkraftwerke können die Gewässertemperatur ober- und unterhalb der Anlage massgeblich beeinflussen – und zwar sowohl in Richtung Erwärmung als auch in Richtung Abkühlung. Welcher Effekt auftritt hängt von der Art des Kraftwerks sowie von der Jahreszeit ab. So kann zum Beispiel der Ausfluss eines Alpen-Staudamms im Sommer das Gewässer unterhalb kühlen, im Winter aber erwärmen. Dies hängt damit zusammen, dass das Wasser solch eines Damms meist am tiefsten Punkt abgeleitet wird, wo die Wassertemperatur konstat 4 °C beträgt (Wasser hat bei dieser Temperatur die höchste Dichte und sinkt somit nach unten). Im Winter kann das natürliche Wasser im Flussunterlauf allerdings noch kälter sein >> ein Wärmeeffekt entsteht; und im Sommer ist es wärmer >> ein Kälteeffekt entsteht. Zudem kann ein Kraftwerk einerseits die Wassertemperatur oberhalb der Anlage beeinflussen, in dem z.B. eine grosse Stauhaltung geschaffen wurde, welche dann eher die Eigenschaften eines Sees, statt eines Flusses aufweist. Andererseits kann es z.B. durch die Herstellung einer Restwasserstrecke mit reduzierten Wassertiefen auch die Temperaturen unterhalb der Anlage verändern.
Des Weiteren unterbinden Wasserkraftwerke die freie Fischwanderung. Daher müssen alle Anlagen zwingend mit Fischauf-sowie Fischabstiegsanlagen ausgerüstet werden, wie es das Gesetz verlangt4.

 

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 Düngung durch intensive Landwirtschaft
Was auf dem Feld funktioniert, funktioniert auch im Wasser: Der Eintrag von Gülle über die Landwirtschaft in die Gewässer verursacht auch dort eine Produktionssteigerung. Algen und Wasserpflanzen wachsen deutlich schneller, wenn mehr Nährstoffe ins Wasser gelangen. Dies kurbelt erst mal die Nahrungskette an, indem die Algen und Pflanzen als Nahrungsgrundlage für weitere Lebewesen dienen. Wenn jedoch die Biomasse abstirbt und zum Grund sinkt, wird bei deren Abbau Sauerstoff verbraucht (dem Gewässer entzogen) und Kohlendioxid/Methan freigesetzt. Zudem kann es in kleineren Gewässern über Nacht auch zu einer enormen Sauerstoffreduktion rein durch die Atmung der Wasserpflanzen kommen. Beide Situationen können durch die Reduktion des lebensnotwendigen Sauerstoffs für Fische existenzbedrohend werden. Daher ist es wichtig, die Nährstoffeinträge aus der Landwirtschaft in die Gewässer, welche noch weitere negative Folgen mit sich ziehen, auf ein Minimum zu reduzieren. Dies bedeutet, dass keine Düngung in unmittelbarer Nähe eines Gewässers sowie kurz vor dem Regen stattfinden darf.

 

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  Erwärmung durch Kühlwassernutzung
Diverse Anlagen in der Schweiz nutzen das Wasser aus Flüssen oder Seen um damit Prozesse zu kühlen. Wichtigstes Beispiel sind die Atomkraftwerke Mühleberg und Beznau. Aber auch andere Industriezweige wie z.B. die Pharmaindustrie in Basel oder schlicht grosse Gebäudekomplexe werden mit Oberflächenwasser gekühlt. Das erwärmte Wasser wird wieder in die Gewässer abgegeben, wo es in Zeiten einer Hitzeperiode die an sich schon prekäre Situation verschärft. Besser sind, wie auf dem Bild links ersichtlich, Kühltürme, welche Wasserdampf in die Atmosphäre abgeben anstatt Gewässer zu erwärmen.

 

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 Versiegelung der Böden
In der Schweiz wird noch immer pro Sekunde 1m² Land verbaut – das sind 10 Fussballfelder pro Tag⁵. Durch die Versiegelung geht nicht nur wertvoller Boden verloren, sondern auch der gesamte Wasserhaushalt wird verändert. Da das Wasser in betonierte Flächen nicht einsickern kann, wird es bei Regenereignissen oberflächlich abgespült, was in den Gewässern, wo es letztendlich landet, zu Hochwasserspitzen führt. In Zeiten der Trockenheit hingegen fehlt dann das Wasser in den Gewässern. In gesunden Böden wird Wasser wie von einem Schwamm aufgezogen und langsam wieder abgegeben. Es ist dringend notwendig, dass die Schweiz der zunehmenden Versiegelung Einhalt gebietet, um resilienter für Extremereignisse, wie diesen Hitzesommer, zu werden. Wenn Sie selbst etwas gegen die Versiegelung tun möchten, hier finden sie wertvolle Informationen.

 

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 Nutzungskonflikte
Die Schweizer Gewässer sind wahnsinnig beliebt und so kommt es unweigerlich auch zu Nutzungskonflikten. Die Gewässer dienen der Trinkwasserversorgung, der Bewässerung der Landwirtschaft, zur Stromproduktion, als Kühlwasser, als Abwasserentsorgung, zur Freizeit und Erholung (baden, angeln, segeln, …), als Transportwege und sie haben natürlich eine wichtige Funktion als Lebensraum. Der Druck ist enorm hoch und es liegt an uns allen, achtsam mit dem Gut Wasser umzugehen und aufeinander sowie die verschiedenen Bedürfnisse Rücksicht zu nehmen. Langfristig wird es sinnvoll sein an gewissen Standorten prioritäre Nutzungen vorzuschreiben, so dass letztendlich ein Nebeneinander all der Interessen möglich ist.

 

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 Fischfressende Vögel
Kormoran, Gänsesäger, Graureiher und Haubentaucher – das sind alles einheimische Vögel, die rund um die Gewässer leben und sich hauptsächlich oder zum Teil von Fisch ernähren. Da unsere Gewässer heutzutage unter einem enormen Nutzungsdruck stehen (siehe Nutzungskonflikte) kann es sein, dass diese Tiere lokal einen enormen Druck auf die Fischbestände ausüben können. Für eine seltene Fischart, wie z.B. die Äsche am Rhein, kann der Frassdruck neben zahlreichen weiteren Faktoren, wie die aktuelle wiederkehrende Hitzeperioden, letztendlich existenzbedrohend sein. Allerdings sind die Vögel nicht die Ursache des Problems, sondern ein durch den Mensch aus dem Gleichgewicht geratenes Ökosystem – indem verschiedene Fakotren komplex zusammenspielen und die Wasservögel ein natürlicher Teil sind.

 

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 Pestizide und Mikroplastik
Unabhängig von der Gewässererwärmung leiden deren Bewohner heute schon häufig an den diversen Giften, welche wir in die Gewässer entlassen. Seien es Pestizide aus der Landwirtschaft, Nanopartikel aus Duschmitteln, Medikamentenrückstände oder direkte Plastikeinträge in diversen Grössen – wir machen es unseren Gewässern nicht gerade leicht. Insbesondere die Mischung der verschiedenen Substanzen (oft als Giftcocktail bezeichnet) entfaltet im Wasser oder in den Wasserorganismen ihre ganze (letale) Wirkung.

 


1 Baier, E. & Rod, R. (2018). Den Temperaturen ausgeliefert. Petri-Heil. Pfäffikon SZ.
2 Küttel, S., Peter, A. & Wüest, A. (2002). Rhône Revitalisierung. Temperaturpräferenzen und -limiten von Fischarten Schweizer Fliessgewässer. Publikation Nummer 1.
3 Bundesamt für Umwelt BAFU (2012). Auswirkungen der Klimaänderung auf Wasserressourcen und Gewässer. Synthesebericht zum Projekt «Klimaänderung und Hydrologie in der Schweiz» (CHHydro). BAFU (Hrsg.), Bern.
4 Bundesgesetz über den Schutz der Gewässer (GSchG). Vom 24. Januar 1991 (Stand am 1. Januar 2017)
5 Wohngeneration. Ökologisch handeln und Lebensräume nachhaltig nutzen. Abgerufen am 15.08.18.