Auenökologie am Oberrhein

Auenvegetation 

Hochwasser im Donaudelta, Mai 2005 1

Inhalt 

I. Einleitung 

II. 

Ökologie der Auen 

- Auentypische Prozesse 

Wechsel des Wasserstandes 

Substratverlagerung 

- Ökologie der Pflanzenarten 

III. Vegetation und Standort 

- Längszonierung der Aue 

Quellen und kleine Bäche 

Furkationszone 

Mäanderzone 

Mündungsgebiet (Ästuar) 

- Querzonierung der Aue 

Weichholzaue, Hartholzaue 

IV. Entstehung von Auen: Der Rhein 

2

I. Einleitung 

3

I. Definition: Was sind Auen? 

Periodisch überflutete Standorte 

(1) wechselndem Wasserstand 

mit (= Hoch- und Niedrigwasser) 

(2) Substratverlagerung 

und (= Erosion und Sedimentation) 

entlang von Bächen, Flüssen oder Seen 

4

Ökologische Prozesse in Auen führen zu 

Selektion überflutungstoleranter, 

an Störungen angepasster Arten, 

also oftmals Pionierarten (r-Strategen) 

oder Arten mit vegetativer Regeneration 

die zugleich stresstolerant sind gegen O 2 -Mangel im Wurzelbereich 

(Hochwasser!) oder gegen Trockenheit (auf Kies-Rohböden) 

5

II. Ökologie der Auen 

1. Standortstypische Prozesse in Auen 

2. Ökologie der Pflanzenarten 

6

II. Ökologie der Auen: 


Hoch- und Niedrigwasser 


7

Auentypische Prozesse und ökologische Folgen 

Dauer der Überflutung 

Fließgeschwindigkeit des Wassers 

Ökologie der Aue 5 

Niederterrasse 

Jahreszeit des Hochwassers 

wirken auf die Sauerstoff-Versorgung der Wurzeln 

Hochgestade 

Hochwasserlinie 

Niedrigwasserlinie 

Wechselnde Wasserführung: 


8

Auetypische Prozesse: 

Hochwasser - Niedrigwasser 

Fluß, Ort 

Mittelwasser 

(m 3 /sec) 

Niedrigwasser 

(m 3 /sec) 

Hochwasser 

(m 3 /sec) 

NW/HW 

Rhein/Basel 1.200 500 5.000 


1 : 10 

Elbe/Hamburg 1.200 

Dreisam/Freiburg < 2,5 

250 

1 : 100 

Donau/Mündung 6.444 

Tagliamento/Italien 109 < 40 4.000 1 : 100 

Amazonas 

Jangtsekiang 

ca. 300.000 

31.000 

9

Wasserführung 

Durchschnitt 1200 m 3 /sec 

davon 

im Rheinseitenkanal 1200 m 3 /sec 

im Restrhein 

20-30 m 3 /sec 

Niedrigwasser 500 m 3 /sec 

Maximales Hochwasser 5000 m 3 /sec 

Rhein bei maximalem Hochwasser 

Neuenburg 1999 

10

Auentypische Prozesse: Abflussregime großer Ströme 


ELLENBERG (1996) 

Gebirgsfluss 

(nival-alpines Regime): 

Schmelzwasser (Schnee, 

Gletschereis) führt zu 

Sommerhochwasser 

Tieflandsfluss 

(pluviales Regime): 

Winterregen, Schneeschmelze 

führt zu Frühjahrshochwasser 

11

Auentypische Prozesse 

und ökologische Folgen 

Mechanische Schädigung 

der Grau-Erlen und Weiden durch 

winterlichen Eisgang II (Aries, Rumänien) 


12




Substratverlagerung: 

Erosion – Transport – Sedimentation 

Korngrößensortierung 

13

Auentypische Prozesse: Erosion und Sedimentation 


Abtransport (Erosion), Transport 

und Ablagerung (Sedimentation) 


Materialsortierung 

unterschiedlicher Korngrößen 

(Geröll, Kies, Sand, Schluff, Ton) 

durch unterschiedliche 

Fließgeschwindigkeit (Gefälle) 


Hochgestade 

Flußnaher 

Uferwall 

(Kies) 

Hochwasserlinie 

Niedrigwasserlinie 

Austritt des Grundwasser: 

Quellen („Gießen“!) 

Versumpfung 

Sedimentation von 

feineren Bodenarten 

gS fS uS uL 14utL

Auentypische Prozesse - Erosion und Sedimentation in der Furkationszone: 

Neu abgelagerter Uferwall Isteiner Schwelle, Südbaden 


15

„Dachziegelartige“ Einregelung der Kieselsteine 

durch starke Strömung bei Hochwasser 

Rheinbrücke Hartheim - 

Fessenheim, 20.6.2007 

16

Bildung von Flußterrassen durch wechselnde Zeiten von 

Sedimentation und Erosion 

(Cave Stream, Neuseeland) 

Waldgesellschaften 

basenversorgter Buchen- 

und Buchen-Tannen 

Tannen-Wälder 4 

17


2. Anpassungen der 

Vegetation 

18


2. Anpassungen der Vegetation 

- Pionierarten 

- vegetativ regenerationsfähig 

- Überflutungstoleranz 

19

II. Ökologie der Auen: Anpassungen der Vegetation 

Pionierarten („Ruderalarten“, „Unkräuter“) 

- Viele leichte Samen 

- Samen schnell weit verbreitet 

- Schnelles Wachstum, kurzes Lebenszyklus 

- Langlebige Samenbank, Überdauern ungünstiger Perioden 

20

Pionierflur mit Barbarakraut (Barbarea vulgaris) 

April 2000, Oberrhein 

21


Vegetative Vermehrung 

- Rhizome, Wurzelausläufer, Stockausschläge, 

22

http://linnaeus.nrm.se/flora/mono/poa/agros/agrostov.jpg 

Ausläufertreibendes 

Straußgras 

Agrostis stolonifera 

http://biyolojiegitim.yyu.edu.tr/flora 

23

Pionierrasen mit Ausläufertreibendem Straußgras (Agrostis( 

stolonifera). 

- Rheinbrücke Hartheim/Fessenheim 

Fessenheim, , 20.6.2007 

24

Vegetative Regeneration von Weiden – nach Etablierung 

der Verjüngung und Aufsedimentierung des Standorts 

Arealentstehung 3 

Aus: Bayard & Schweingruber 1991 

25


Mechanische 

Schädigung an 

Silberweide 

durch Geschiebetransport 

während des 

Sommerhochwassers 1999 

am Oberrhein 

Rindenschaden 

26

Vegetative Vermehrung der Bruchweide (Salix fragilis) 

am Main in Oberfranken 

Arealentstehung 3 

27


Überflutungstoleranz 

28

Überflutungstoleranz von Bäumen 

Vegetation der Fichtenwälder 

Waldvegetation Fichtenwälder 1 

1 

Überflutungstoleranz von Gehölzen 

29 

SPÄTH (1987), DISTER (1983, HÜGIN (1981), WESTHUS (1986)

Buche: 

nicht 

überflutungstolerant 

Foto: Dr. B. Sittler 

30

III. Vegetation und 

Standort von Auen 

1. Längszonierung 

2. Querzonierung 

31

Synoptic vegetation 

table of alluvial 

forests 

1, 2: Salicetum albae 

3: Stellario-Alnetum 

4, 5: Querco-Ulmetum 

6-8: Pruno-Fraxinetum 

9, 10: Carpinion 


32

III. Vegetation und Standort von Auen 

III.1 Längszonierung 

- Quellbereich, Oberlauf 

-Furkationszone 

- Mäanderzone 

- Mündungsgebiet (Delta, Ästuar) 

33


Längszonierung 





34

Quellen, kleine Bäche 

Standort: 

- nass, geringe Wasserstandsschwankungen 

- fließendes Wasser 

Unterschiede: Basenversorgung 

Vegetation: 

Sternmieren-Erlenwald (Stellario-Alnetum) 

Quell-Eschenwald (Carici remotae-Fraxinetum) 

Bruchweiden-Wald (Salicetum fragilis, Silikatgebiete) 

35

Synoptic vegetation table of 

alluvial forests 



= Sternmieren- 

Schwarzerlen-Wald 





36




- Furkationszone 



37

Flussaue vom Gebirge bis zum Tiefland 


Mäanderzone 

Aus: Ellenberg 1996 

38

Auen der Furkationszone („braided river“) 

Oberlauf des Waimakariri river, Neuseeland 

- Gefälle oft sehr hoch 

- Flussbett häufig und unsystematisch verlagert 

- Große Geschiebeführung, v.a. Sande und Kiese 

- Wasserführung stark schwankend 

- Flussbettsedimente horizontal geschichtet 

- Keine Sortierung nach Korngrößen 

- In Hochgebirgen, in ariden und arktischen Gebieten 

39

Gliederung der 

Oberrheinebene 

Eiszeiten: 

Akkumulation 

Zwischeneiszeiten: 

Erosion 

Herausbildung von bis zu 

4 Erosionsböschungen 

(entsprechen den letzten 

4 Eiszeiten) 

Lechner 2006 

40

Mäanderzone des Rheins 

südlich von Speyer 

Topographischer Atlas über das 

Grossherzogthum Baden, 

Ausschnitt aus dem Blatt 11, 1838. 

Furkationszone: 

Oberrhein bei 

Straßburg um 

1700. 

Karte von Seutter. 

Furkationszone des Rheins 

Flussbreite 2-3km 

Ständige Laufverlagerungen 

Neuanlage und Verschwinden von 

Flussarmen 

Entstehen und Vergehen von Sand- und 

Kiesbänken 

Lechner 2006

Auentypische Prozesse: 

Substratverlagerung in 

der Längszonierung 


>0.8 Ökologie der %0 Aue 6 

Gefälle 

>0.8 % 

Gefälle 

Sedimentation von 

Geröll, Kies, Sand 

Mäanderzone 

Flussaue: Knorpelsalat-Flur (Chondrilletum junceae) 

Chondrilletum junceae 

=Knorpelsalat-Flur 


43

Knorpelsalat 

(Chondrilla juncea) 

Aus: www. Floraweb.de 

44

Arten der Furkationszone 

Rosmarin- 

Weidenröschen 

(Epilobium 

dodonaei) 


45

Alpenschwemmlinge als Arten der Furkationszone 

Alpen-Leinkraut 

(Linaria alpina) 


46

Pioniere auf neu entstandenen Böden 


Mit dem Hochwasser angeschwemmte Samen finden auf den Kiesböden der 

Furkationszone periodische Lebensräume („Alpenschwemmlinge“) 

47

Tamarisken-Gebüsch (Myricarietum germanicae) 

Myricarietum germanicae 

= Tamarisken-Gebüsch 


48

Tamarisken-Gebüsch (Furkationszone) 

From: www.floraweb.de 

Deutsche 

Tamariska 

(Myricaria 

germanica) 


49

Flussaue: Lavendelweiden-Wald (Salicetum eleagni) 

Salicetum eleagni 

= Lavendelweiden-Wald 


50

LAVENDEL-Weide (Salix eleagnos) 


51

Sanddorn-Gebüsch der Furkationszone 

Sanddorn 

(Hippophae 

rhamnoides 

ssp. 

fluviatilis) 



Boden: 

Kies-Rohböden, 

(wechsel-)trocken 

52

Flussaue: Grauerlen-Wald (Alnetum incanae) 

Alnetum incanae 

= Grauerlen-Wald 

53 

Aus: Ellenberg 1996

Grau-Erle (Alnus incana) 

Biologie und Ökologie: 

- Rohbodenbesiedler 

- Kalkliebend 

- Boreal-montan- kontinentale Art 

- Stresstolerant (Wärme, Dürre) 

Grauerlen-Wald 

(Alnetum incanae) 

Alpen, Voralpen (Wutach, 

Oberrhein); Karpaten, 

dinarische Gebirge 


54







55

Nowitna river/Alaska: Meanders Foto Oliver Kurmis, 9/2002 

Mäanderzone 

- Gefälle mittel bis gering 

- Mäanderbögen, dazu gerade Abschnitte 

- Vor allem Seitenerosion, kaum Tiefenerosion 

- Mäanderbögen verlagern sich langsam und stetig 

- Innere Seite des Bogens = Gleithang, äußere = 

Prallhang 

- Sedimentation als grobbogige Schrägschichtung, 

Korngröße nach oben hin abnehmend 

- Sande bis Feinlehme transportiert und sedimentiert 

- Fluss von Uferwällen gesäumt 

- Überflutet bei Hochwasser die zugehörigen Auen 

http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Nowitna_river.jpg 

56

Verlagerung der Arme 

des Mississippi 

vor 1765 

1820/30 

1881/83 

1930/32 

(nach Strahler & Strahler 2002) 

58

Flussaue vom Gebirge bis zum Tiefland 


Mäanderzone 


59


III.2 Querzonierung 

60

Querschnitt einer Flussaue 


61

Fluss-Röhrichte: 

Rohrglanzgras-Röhricht (Phalaridetum arundinaceae) 

Phalaridetum arundinariae 

(Rohrglanzgras-Röhricht) 

62 

Aus: Ellenberg 1996

Flussaue: Silberweiden-Wald (Salicetum albae) 

Salicetum albae 

63 

Aus: Ellenberg 1996




1 


64 





(Silberweiden-Auwald) 






65

Silberweiden-Auwald (Salicetum albae) als Resultat 

35-jähriger natürlicher Sukzession Fessenheim/Oberrhein, Elsass 

Weichholzaue 1 

66

Querzonierung der Auen – 

Hartholzaue am Oberrhein 

Differenzierung der 

Auenvegetation 1 

Schotterfluren 

Kiesbänke 

Weichholzaue 

Hartholzaue 

Quelltümpel 

Gießen 

Bruchwälder 

Pioniervegetation 

67

Querzonierung der Auen am Oberrhein 

Brauner 

Auenrohboden Auenrendsina Auenlehm 

(Vega) 

Gley 

Anmoor 

68

Badische Rheinaue: Forstliche Standortsgliederung 

Auwaldstufe 

Oberste 

Hartholzaue 

Pegel 

Maxau 

>780 

Höhe ü. 

MW 

> 300 

Überflutung 

shöhe (cm) 

0-30 

Überflutungsdauer (Tage) 

Maximum Mittel 

(1.4.-30.9.) 

140 

> 60 

69

Eichen-Ulmen-Hartholz-Auwald 

Querco-Ulmetum 

70 

Aus: Ellenberg 1996




1 


71 







(Eichen-Ulmen-Auwald) 




72

Eichen-Ulmen-Hartholzaue 

V Alno-Ulmion (O Fagetalia, K Querco-Fagetea) 

Standort: 

Periodisch überfluteten Hartholzaue größerer Flüsse 

planare bis submontane Stufe 

Baumschicht: Stieleiche (Quercus robur), , Flatterulme (Ulmus 

laevis), , Feldulme (Ulmus minor), , Esche (Fraxinus excelsior). 

Lianen: Hopfen (Humulus lupulus), Weinrebe (Vitis vinifera) 

Bodenvegetation: Geophyten, , Nitrophyten 

Scilla bifolia, Gagea lutea, Corydalis cava, C. solida, Allium ursinum 

Frühere Nutzung als Mittelwald 

Naturschutzfachlich sehr wertvoll. Gefährdung durch 

Korrektion, Wasserbau, Ulmensterben, Neophyten 

73

Eichen-Ulmen-Hartholzaue: Flatter-Ulme (Ulmus laevis) 

Eichenreiche Auenwälder 1 


74

Eichen-Ulmen-Hartholzaue 

reich an Frühlingsgeophyten (sowie Nitrophyten, Lianen) 

Eichenreiche Auenwälder 1 


Blaustern 

Scilla bifolia 

75

IV. Entstehung von Auen: 

Die Aue des südlichen 

Oberrheins 

76

Periglazialer Rheinstrom 

Vogesen 


„braided river“ im tektonischen Graben 

Schwarzwald 

- Antransport von Geschiebe aus den Alpen im 

Gleichgewicht mit dem Austrag 

- Vegetationslose Kiesbänke, Tundrenvegetation 

78

Nach Eiszeit: 

Alpenrandseen entstehen 

weniger Sedimente kommen von oben an, 

Erosion nach Norden geht weiter 

Sohlenerosion, Eintiefen des Rheins 

Entstehung von Niederterrasse, Hochgestade, 

postglaziale Rheinniederung, 2-3 km breit 

Siedlungen am Rand des Hochgestades 

Hochwassergefahr in der Rheinniederung, 

Erosion am Hochgestade bedroht Siedlungen 

79

Nacheiszeitlicher Rheinstrom: 

Entstehung der Niederterrasse 



Hochgestade 

Aue vor 19. Jhd 


Hochgestade 

Entstehung der Alpenrand-Seen als „Sedimentfalle“ 

Reduzierter Geschiebenachschub aus den Alpen 

Eintiefung des Stroms 

- Bildung der Niederterrasse 

- Entstehung des Hochgestades 

- Entstehung der Aue „bis zum 19. Jhd.“ 

80

Kiesig-sandige 

Böden 

+10 o C 

Jahresmittel 

650 mm/Jahr 

81 

Mäanderzone 

Gefälle > 0,3 % 

Übergang 


Gefälle > 0,8 %

Verhältnisse vor Tulla (Scheifele 1962): 

„Die Hauptbestockung des Rheinwaldes bestand damals fast ausschließlich 

aus hohen Wasserstand ertragenden Holzarten, vorwiegend aus Weiden, 

Erlen, Schwarz- und Silberpappeln. An höher gelegeneren Orten traten noch 

Eichen, Eschen, Ulmen, Birken und Hainbuchen hinzu. Das Ganze war von 

einer üppigen und überaus dichten Strauchschicht unterstanden. Die 

Wirtschaftsform war Niederwald in kurzen 8–15jährigen Umtriebszeiten…“ 

1768: Unterwald von Grißheim 

„ ... ödes, nur mit Dornen und Gestrüpp und einigen wenigen Eichen 

bestandenes Gelände ...“ 

Eichen - „ ... krüppelhaft und abgestanden ... “ (von Staden & Coch 2000) 

Bericht von 1773 über Beweidung (Barner 1952): „ ...(ich traf) 

durchaus in allen Rheininseln, wo ich hinkam, Huf- und Rindviecher an, 

welches den jungen Aufwuchs wie Spargeln zusammenfraß…“ 

Wald der Hartholzaue (Scheifele 1962): 

Ebenfalls als Niederwald oder oberholzarmer Mittelwald genutzt, Umtriebszeit 

82 

etwa 8 bis 15 Jahre, jeweils 30-40/ha Festmeter

1838-1872: 

Rektifikation des Rheinstroms nach TULLA 

1800: Großherzog Karl Friedrich von Baden: 

Auftrag an Oberst TULLA für Hochwasserschutzprogramm 


1822 

1872 

83

Konzept von TULLA: 

Verstärkung der Sohlenerosion des Rheins 

- durch Begradigung des Flusslaufs („Rektifikation“) 

- durch Einengen des Flussbettes (Querriegel, 

Seitendämme) 


- dadurch Erhöhen der Fließgeschwindigkeit 

Längerer Prozess der Eintiefung und Laufverlagerung: 

Bei Hochwasser – Verlagerung des Stromstrichs in 

gewünschte Richtung 

Abtransport großer Geschiebemengen 

Ausführung 1838 - 1872 

84

1838 – 1872: Rektifikation des 

Rheinstroms nach TULLA 


Sohlenerosion 



Hochgestade 

Hochgestade 

Trockenaue 

Laufverkürzung zwischen Basel und Mainz um 90 km 

Eintiefung durch Sohlenerosion des Flusses 

Trockenfallen der alten Aue: Entstehung der „Trockenaue“ 

Bildung einer neuen Aue („rezente Rheinaue“) 

85

Folgen: 

Gewinnung von Kulturland 

(Land-, Forstwirtschaft) 

Verschwinden der meisten Rheininseln 

Veränderung der Dynamik des Lebensraums, 

Rückgang/Verschwinden von Arten 

86

Absinken des Grundwasserspiegels - 

7 m im Süden, 2 m bei Breisach 

Entstehung der „Trockenaue“ 

87

Folge: 

Festlegung der Grenze zu Frankreich 

88

1928 – 1960: Bau des Rheinseitenkanals (Kembs – Breisach) 

Vertrag von Versailles (1919): 

Frankreich = alleiniges Wassernutzungsrecht 

Rheinwasser bis 1200 m 3 /sec im Rheinseitenkanal 

Hochwasser darüber hinaus – im „Restrhein“ 

89

Literatur 

Bayard M, Schweingruber F (1991): Ein Baumgrenzstandort: Das 

Wildwasserbett der Maggia im Tessin, Schweiz. Eine dendroökologische 

Studie. – Bot. Helv. 101: 9-28. 

Ellenberg H (1996): Vegetation Mitteleuropas mit den Alpen. Ulmer, 

Stuttgart. 

Kollmann J, Vieli M, Edwards PJ, Tockner K, Ward JV (1999): Interactions 

betwenn development and island formation in the Alpine river 

Tagliamento. – Appl. Veg. Sci. 2: 25-36. 

Reif, A, Coch T, Suchant R (2000): Wälder Mitteleuropas. - In: Konold W, 

Böcker R, Hampicke U (Hrsg): Handbuch Naturschutz und 

Landschaftspflege. 1. Erg.Lfg. 3/00, 46 S., Ecomed-Verlag, Landsberg. 

Strahler AH, Strahler AN (2002): Physische Geographie. 2. Aufl., 686 pp., 

Ulmer, Stuttgart. 

Stichpunkte 

Standorte der Auen: Wasserstandsänderung, 

Substratdynamik, 

90

Auenökologie am Oberrhein

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