www.boku.ac.at/hfa Funktion der Durchgängigkeit fu ̈r

potamodrome Populationen

S. Schmutz

Institute of Hydrobiology and Aquatic Ecosystem Management

Department of Water, Atmosphere and Environment

BOKU - University of Natural Resources and Applied Life

Sciences, Vienna, AUSTRIA

BOKU - University of Natural

Resources and Applied Life Sciences

Department of Water, Atmosphere and

Environment

www.boku.ac.at/hfa

Inhalt

Welche Bedeutung hat die Durchgängigkeit für Populationen und

Lebensgemeinschaften?

Auf welchem räumlichen Maßstab brauchen wir Durchgängigkeit?

Was bringt die Durchgängigkeit für den ökologischen Zustand?

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Wissensstand potamodrome Wanderungen

Wissensstand

Guter Wissensstand bei flussaufgerichteter Wanderung

Große Defizite bei der flussabgerichteten Wanderung

Hypothesen Flussabwanderung

Eine Flussaufwanderung wird durch eine entsprechende

Flussabwanderung „kompensiert“

Rückwanderung der Adultfische

Flussabwanderung der Jungfische

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Wissensstand potamodrome Wanderungen

River Mean flow

[m3/s] Location Fish pass Year Number of species Number of fish Citation

Rhine 1 000 Iffezheim Vertical

slot 2001-2010 38 13 077-27 039 Degel 2010

Rhine 1 000 Gambsheim Vertical

slot 2006-2010 - 30 184-64 546 Degel 2010

Danube 2 000 Freudenau Nature-like 1999-2000 38 19 801 Eberstaller & Pinka 2001

Danube 1 850 Melk Nature-like 2007-2008 42 - Frangez et al. 2009

Elbe 728 Geesthacht Vertical

slot 2010 43 300 000 Adam et al. 2012

Fischaufstieg bei FIschpässen

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Melk Pielach Mank Total Melk Pielach Mank Total

Barbus barbus (L.) 953 265 7 1225 35.0 39.4 18.4 35.7

Alburnus alburnus (L.) 563 14 0 577 20.7 2.1 0.0 16.8

Leuciscus cephalus (L.) 101 141 9 251 3.7 21.0 23.7 7.3

Abramis brama (L.) 230 0 0 230 8.4 0.0 0.0 6.7

Gobio gobio (L.) 179 21 2 202 6.6 3.1 5.3 5.9

Chondrostoma nasus (L.) 100 46 10 156 3.7 6.8 26.3 4.5

Rutilus rutilus (L.) 113 2 0 115 4.1 0.3 0.0 3.3

Blicca bjoerkna (L.) 111 0 0 111 4.1 0.0 0.0 3.2

Thymallus thymallus (L.) 19 60 1 80 0.7 8.9 2.6 2.3

Carassius gibelio (Bloch) 63 0 0 63 2.3 0.0 0.0 1.8

Salmo trutta f.f. (L.) 27 25 4 56 1.0 3.7 10.5 1.6

Oncorhynchus mykiss (Walbaum) 25 15 0 40 0.9 2.2 0.0 1.2

Leuciscus leuciscus (L.) 27 13 0 40 1.0 1.9 0.0 1.2

Cyprinus carpio (L.) 37 2 0 39 1.4 0.3 0.0 1.1

Alburnoides bipunctatus (Bloch) 0 34 0 34 0.0 5.1 0.0 1.0

Gobio albipinnatus (Lukasch) x 27 0 0 27 1.0 0.0 0.0 0.8

Perca fluviatilis (L.) 22 4 0 26 0.8 0.6 0.0 0.8

Hucho hucho (L.) x 1 20 2 23 0.0 3.0 5.3 0.7

Aspius aspius (L.) x 22 0 0 22 0.8 0.0 0.0 0.6

Phoxinus phoxinus (L.) 17 0 2 19 0.6 0.0 5.3 0.6

Cottus gobio (L.) x 11 5 0 16 0.4 0.7 0.0 0.5

Zingel zingel (L.) 11 0 0 11 0.4 0.0 0.0 0.3

Abramis ballerus (L.) 10 0 0 10 0.4 0.0 0.0 0.3

Sander lucioperca (L.) 8 0 0 8 0.3 0.0 0.0 0.2

Scardinius erythrophthalmus (L.) 6 1 0 7 0.2 0.1 0.0 0.2

Vimba vimba (L.) 7 0 0 7 0.3 0.0 0.0 0.2

Esox lucius (L.) 5 1 0 6 0.2 0.1 0.0 0.2

Salvelinus fontinalis (Mitchill) 5 0 0 5 0.2 0.0 0.0 0.1

Leuciscus idus (L.) 5 0 0 5 0.2 0.0 0.0 0.1

Proterorhinus marmoratus (Pallas) 2 3 0 5 0.1 0.4 0.0 0.1

Gymnocephalus cernuus (L.) 4 0 0 4 0.1 0.0 0.0 0.1

Tinca tinca (L.) 3 0 0 3 0.1 0.0 0.0 0.1

Barbatula barbatula (L.) 2 0 1 3 0.1 0.0 2.6 0.1

Gymnocephalus schrätzer (L.) x 3 0 0 3 0.1 0.0 0.0 0.1

Gymnocephalus baloni (Holcik & Hensel) 2 0 0 2 0.1 0.0 0.0 0.1

Cobitis taenia (L.) x 1 0 0 1 0.0 0.0 0.0 0.0

Silurus glanis (L.) 1 0 0 1 0.0 0.0 0.0 0.0

Abramis sapa (Pallas) 1 0 0 1 0.0 0.0 0.0 0.0

Total number of species 6 37 17 9 38 - - - -

Total number of individuals 2724 672 38 3434 100.0 100.0 100.0 100.0

FFHTotal number of individuals Percentages

Species

Anzahl Arten 37

Anzahl Fische 2 724

Fischwanderung kleine u mittelgroße Flüsse

Bsp. Melk

www.boku.ac.at/hfa Fallbeispiel Marchfeldkanal

www.boku.ac.at/hfa Driftindex

Zitek et al. 2004a

Drift index: propensity of species to drift,

larval drift compared with adult fish stock

www.boku.ac.at/hfa Larval and juvenile drift stages

www.boku.ac.at/hfa Quantity of drift

Proterorhinus marmoratus Other species

Zitek et al. 2004b

www.boku.ac.at/hfa Diurnal variation of larval drift

Zitek et al. 2004b

www.boku.ac.at/hfa

0

50

100

150

200

3.1

0

5.1

0

7.1

0

9.1

0

11.1

0

13.1

0

15.1

0

17.1

0

19.1

0

21.1

0

23.1

0

25.1

0

27.1

0

29.1

0

31.1

0

2.1

1

4.1

1

6.1

1

8.1

1

10.1

1

12.1

1

14.1

1

16.1

1

18.1

1

20.1

1

22.1

1

24.1

1

26.1

1

28.1

1

30.1

1

2.1

2

4.1

2

6.1

2

Datum

Ind

ivid

ue

na

nza

hl

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Te

mp

era

tur

[°C

]

Aufstieg

Abdrift

Temperatur

Aufstieg bzw. Abstieg an FWH MFK

n (gesamt) = 4650

Abstieg: 2202 Individuen

19 Arten 03.10. - 06.12.1997

www.boku.ac.at/hfa

0

100

200

300

400

500

600

15 40 70 95 120 145 170 195 220 245 275 310 345 405 480

Länge [mm]

Ind

ivid

uen

an

zah

l

Abdrift

Aufstieg

Längenhäufigkeit

Aufstieg/Abdrift

n = 4650

www.boku.ac.at/hfa

Bedeutung der Konnektivität zu Zubringern

www.boku.ac.at/hfa

0 10 20 40 Kilometers

Nase (Chondrostoma nasus)

Barbel (Barbus barbus)

Danube salmon (Hucho hucho)

Measures and efficiency at the sub-catchment scale

www.boku.ac.at/hfa Conducted measures

(1) 11 fish ladders

Types of fish ladders

rock-ramps

nature like bypass channels

pool and weir bypass

bypassed heigths 1- 4 m

channel slopes from 0.7 to 7.5 %

Lenghts from 20 - 300 m

discharges from 250 l to >1500 l

(2) River restoration

Leitbild-orientated restoration of

2200 m regulated river channel

(3) Protection of river sections with

natural dynamics

Purchase of 71 ha land

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after

Ecological quality – Fish Index

before

N

Danube

10

2.6 = moderate quality 2.4 = good quality

3.2 = moderate quality 3.0 = moderate quality

River

Pielach

River

Melk

Danube

km Zitek et al. 2008

www.boku.ac.at/hfa

Überblick Zubringersystem - Steirische ENNS

www.boku.ac.at/hfa

Anzahl der Zubringer/Nebengewässer der Enns mit

anthropogen bedingten bzw. keinen Migrationsbarrieren

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

anthropogene Migrationsbarrieren durchgehende Passierbarkeit

An

zah

l d

er

Zu

bri

ng

er/

Ne

ben

gew

ässe

r

Lauenbach

Entwässerungsgraben

Wildfluß

Wildbach geschiebeführend

Wildbach stark geschiebeführend

Wildbach murfähig

www.boku.ac.at/hfa

Bedeutung der Konnektivität auf

Einzugsgebietsebene

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Fotos: © Wolfgang Hauer

Nase

Barbe

Huchen

Continuity restoration:

Rivers of priority

www.boku.ac.at/hfa

Barriers in Austrian rivers

~ 26 000

Barrier not passable or fish

Barrier passable or fish

Planned hydropower plant

Total: > 28 000 barriers

www.boku.ac.at/hfa Restoration of migratory corridor

www.boku.ac.at/hfa Continuity interruptions

Danube Catchment

www.boku.ac.at/hfa

Danube catchment

Prioritisation of continuity restoration

www.boku.ac.at/hfa

Mehrfachbelastungen

www.boku.ac.at/hfa

Risk assessment of Austrian rivers

Total for A

ustria

General chemical physical parameters

EU-defined chemical pollutans

Hydro-morphology

Residual flow

Hydropeaking

Impoundment

Connectivity interruptions

Morphology

Risk

Risk not known

No risk

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100 Risk

Risk not known

No risk

% o

f w

ate

r body length

[>1

00km

² catc

hm

ent]

BMLFUW, 2005. EU-WFD, 2000/60/EG

Austrian report on the current situation.

www.boku.ac.at/hfa F

ish

Ind

ex

1 2 3

Number of pressure types

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

N=433 sites

Schmutz et al. 2007

Effects of multiple pressures

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Nr. of sites per country

Austria

Switzerland

Germany

France

Finland

Spain

Hungary

Italy

Netherlands

Lithuania

Poland

Portugal

Romania

Sweden

United

Kingdom

N = 14221

sites spread

over 4800

rivers and 16

ecoregions

Data availability – EFI+ DB

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Results

Combination of pressures (in total)

Figure: Proportion of sites affected by (a) water quality

pressures only, (b), by water quality and hydromorpholgocial

pressues, (c) by hydromorphological pressures only and (d)

nearly undisturbed sites.

W: water quality pressures only

W + HMC: water quality and hydromorpholgocial pressues

HMC: hydromorphological pressures only

No P: nearly undisturbed sites

Multiple pressures at European scale

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Räumliche Wirkung von

Mehrfachbelastungen

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Protection of free flowing river sections

Schmutz et al., 2010

www.boku.ac.at/hfa

Spatial scales and river bed morphology

Correlation between river bed morphology

and fish at different spatial scales

local 1km 5km 10km

Spatial buffer scale

Correla

tio

n

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

local 1km 5km 10km

Spatial buffer scale

Corr

ela

tion

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

local 1km 5km 10km

Spatial buffer scale

Corr

ela

tion

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

N=433 sites

www.boku.ac.at/hfa

Effects of land use on fish (Austria)

Trautwein et al. 2011

www.boku.ac.at/hfa

Abschätzung der Wirkung von

Kontinuumsanierungen

www.boku.ac.at/hfa

after

Ecological quality – Fish Index

before

N

Danube

10

2.6 = moderate quality 2.4 = good quality

3.2 = moderate quality 3.0 = moderate quality

River

Pielach River

Melk

Danube

km Zitek et al. 2008

www.boku.ac.at/hfa

0,1 0,4

1,8

2,3 0,6 Barrieren / km

Belastungen in WK u. Barrieren / km

ÖZ 1 ( 4321 km ) ÖZ 2 ( 6567 km ) ÖZ 3 ( 15042 km ) ÖZ 4 ( 4051 km ) ÖZ 5 ( 1158 km )

PERC_WK_RESTW

PERC_WK_STAU

PERC_WK_SCHWALL

PERC_MORPH_4U5

Ökologischer Zustand (Länge km)

Ante

il am

Wasserk

örp

er

[%]

020

40

60

80

Datenquelle: NGP 2009

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Situation der Fischbestände in

Österreich

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Unfer et al. 2011

Fischbestand Äsche – Obere Drau

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Schlussfolgerungen

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Zusammenfassung und offene Fragen

Abwärtswanderung

Fischabwanderung spielt bei wahrscheinlich allen heimischen

Fischarten eine wesentliche Rolle

Larvendrift im Frühsommer, Jungfischwanderung im Herbst

Verbessertes Wissen notwendig über:

Ökologie der Abwärtswanderung

Rolle im Lebenszyklus, Quantifizierung, räumlich-zeitliche Variabilität

Wieweit ist ein Fischabstieg wiederherstellbar? Welchen Beitrag liefert

der Fischabstieg zur Lebensfähigkeit von Populationen?

www.boku.ac.at/hfa Schlussfolgerungen

Wo es keine Fische gibt, können auch keine

wandern.

Es sind umfassende Sanierungen zur Rettung

der Fischbestände notwendig.

Insbesondere die Kontinuumsfrage bedarf

einer einzugsgebietsbezogenen Betrachtung.

www.boku.ac.at/hfa Schlussfolgerungen

Neben dem Kontinuum sind auch andere Belastungen zu

sanieren. Beispiel Österreich

Wo der ÖZ heute mäßig ist, trägt die

Kontinuumssanierung sehr effizient zur Zielerreichung

bei.

Wo der ÖZ unbefriedigend oder schlecht ist, wird sich

bei alleiniger Kontinuumssanierung kaum ein Effekt

zeigen.