Die Auswirkungen des Schwallbetriebes auf Cypriniden

Dieses Projekt untersucht Auswirkungen des sogenannten Schwallbetriebes auf zwei in Österreich heimische karpfenartige Fischarten, die Barbe (Barbus barbus L.) und die Nase (Chondrostoma nasus L.). Schwallkraftwerke sind jene Typen von Wasserkraftwerken, die, im Gegensatz zu permanent stromerzeugenden Laufkraftwerken, Wasser nur im Bedarfsfall turbinieren, und dadurch beträchtliche, schnell wechselnde Wasserspiegelschwankungen, sogenannter Schwallbetrieb, erzeugen können. Bisherige Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Fische erheblichen Gefahren durch die Folgen dieses Schwallbetriebes ausgesetzt sein können. So wurde nachgewiesen, dass Larven und Jungfische einiger Arten bei schnellen Wasserspiegelschwankungen flussabwärts abdriften, oder auch stranden können. Jedoch waren Arten aus der Familie der Karpfenartigen (Cypriniden) bisher nicht Gegenstand von wissenschaftlichen Untersuchungen, und das obwohl diese Fischarten in 77 % aller schwallbelasteten Flüsse in Österreich vorkommen könnten. Ziel dieses Projekts ist es, erstmalig zu erforschen, welche Auswirkungen der Schwallbetrieb auf zwei wichtige, in Österreich heimische Fischarten, die Barbe und die Nase, hat. Das Projekt besteht aus zwei Arbeitspaketen: im ersten werden bestehende Daten zur Hydrologie, Fischökologie und weiterer abiotischer und biotischer Stressparametern in einer einzigartigen umfangreichen Datenbank zusammengeführt. Mittels statistischer Regressionsmodellen werden wir die Reaktion von Cyprinidenpopulationen in schwallbeeinflussten sowie unbeeinflussten Fließgewässern in Österreich analysieren. Im zweiten Arbeitspaket werden die Auswirkungen des Schwalles in der Schwallversuchsanlage HyTEC (Hydromorphological and Temperature Experimental Channels) in Lunz am See (Niederösterreich) experimentell erforscht. Diese Anlage ermöglicht präzise Schwallsimulationen in zwei naturnahen Fließrinnen, in welchen direkte Auswirkungen auf Larven und Juvenilstadien der beiden Fischarten untersucht werden. Dabei fokussieren wir auf die Quantifizierung von Drift- und Strandungsraten, hervorgerufen durch realistische Einzel- und Mehrfachschwallszenarien. Des Weiteren werden folgendeParameter und deren Auswirkungen getestet: An- und Abstiegsgeschwindigkeiten (Abflussänderung pro Zeit) des Schwallereignisses, Tageszeit des Schwallereignisses (Tag oder Nacht) sowie unterschiedliche morphologische Beschaffenheiten der Kiesbank. In Verbindung mit den Analysen aus dem ersten Arbeitspaket werden somit erstmalig Voraussetzungen geschaffen, die Auswirkungen des Schwalls auf heimische Cyprinidenarten, sowohl auf der Ebene von Einzelindividuen als auch auf Populationsebene, in Kombination mit anderen Stressoren zu erforschen und Möglichkeiten zur Verbesserung der aktuellen Situation zu erkennen.

Wasserkraftwerke beeinflussen Flussökosysteme erheblich, insbesondere Speicherkraftwerke, die bedarfsabhängig betrieben werden. Diese diskontinuierliche Betriebsweise führt zu schnellen und häufigen Abflussschwankungen (Schwall-Sunk), die Fische, dabei vor allem Larven und Jungfische, gefährden. Bisher lag der Schwerpunkt der Schwallforschung auf Salmoniden, während frühe Lebensstadien der Cypriniden (Karpfenfische) kaum untersucht wurden. Ziel dieses Projekts war es, die Auswirkungen kurzfristiger Abflussschwankungen auf zwei karpfenartige Zeigerarten, die Nase (Chondrostoma nasus) und die Barbe (Barbus barbus), zu untersuchen. Dazu wurden zwei methodische Ansätze herangezogen: Freilanduntersuchungen und Schwallversuche in naturnahen Fließrinnen. Die Analyse österreichischer Befischungsstellen zeigt, dass Nase und Barbe in ihrem natürlichen Verbreitungsgebiet signifikante Rückgänge erlitten haben. Die Biomasse beider Zielarten ist insgesamt sehr gering, insbesondere in Schwallstrecken. Die Schwallversuche zeigen, dass die Fischlänge ein entscheidender Faktor für das Strandungsrisiko ist: Mit zunehmender Größe nimmt das Risiko ab. Nasen- und Barbenlarven stranden nachts häufiger als tagsüber. Die Uferquerneigung beeinflusst die Strandungsrate stark; flachere Ufer erhöhen das Risiko im Vergleich zu steileren, bieten jedoch mehr Lebensraum. Eine schnellere Abstiegsrate erhöht ebenfalls das Strandungsrisiko, besonders nachts und auf flach geneigten Kiesbänken. Heterogene Uferhabitate (mit Mulden) können auch für größere Jungfische aufgrund eines Fischfalleneffekts ein signifikantes Strandungsrisiko darstellen. Die Strandung wird zudem maßgeblich von der Wassertemperatur beeinflusst, die entscheidend für das Fischwachstum und die -entwicklung ist. Erste Mehrfachschwallversuche zeigen eine Abnahme der Fischstrandung bei aufeinanderfolgenden Schwallereignissen, wobei jedoch eine Reststrandung bestehen bleibt. Wie nachhaltig dieser (Lern)Effekt ist, bleibt noch ungeklärt. Dieses Projekt bietet neue Einblicke in die Auswirkungen kurzfristiger Abflussschwankungen auf die frühen Lebensstadien von Cypriniden und die Ergebnisse tragen somit zur Diskussion über die Schwall-Sunk-Sanierung bei.