A.7 Probenahme- und Analysemethoden
A.7.1 Makrozoobenthosuntersuchungen
Untersuchungen der Baggergutablagerungsfläche Twielenfleth
Die Probenahme im Bereich der Baggergutablagerungsfläche wurde am 16. und 17.04.02 durchgeführt. Die Terminierung der Probenahme erfolgte unter Berücksichtigung der aktuellen Temperatur (die Wassertemperaturen betrugen etwa 14°C.), um ähnliche Randbedingungen wie bei den vorangegangenen Probenahmen sicherzustellen. Angaben zum Probenahmedatum, der Position der Stationen (Strom-km bzw. geographische Position), Eindringtiefe des Greifers und Sedimentcharakter sind den Anlagen zu entnehmen.
Lage der Stationen
Insgesamt sind 2002 17 Stationen im Bereich der Baggergutablagerungsfläche (BA) Twielenfleth beprobt worden. Die Lage der Stationen ist in Abb. 0 dargestellt und mit derjenigen der Status quo ante-Untersuchung bis auf zwei Ausnahmen identisch. Die Basisdaten zur Status quo ante-Situation wurden bereits 1998 erhoben (KRIEG 1999). Die Stationen L1 und L17, die 1999/2001 als Einzelstationen relativ isoliert von der BA positioniert waren (vgl. BIOCONSULT 1999), wurden in 2002 nicht mehr beprobt, da sie aufgrund ihrer Rahmenbedingungen als Referenzstationen für die Entwicklung der Benthosgemeinschaft auf der BA nicht geeignet waren. Um die Anzahl der Stationen für eine genauere Dokumentation der faunistischen Entwicklung auf der Ablagerungsfläche zu erhöhen, ist in 2002 für den Wegfall der genannten äußeren Stationen jeweils eine zusätzliche Station im östlichen (L17) sowie westlichen (L1) Bereich der Baggergutablagerungsfläche positioniert worden. Die Bezeichnung der Stationen mit L1 und L17 blieb erhalten. Die neue Lage der Stationen ist der Abb. A.7.1-1 zu entnehmen.
Abb.A.7.1-1: Lage der Untersuchungsstationen im Bereich der BA Twielenfleth: Rot umrandet, Referenz: blau umrandet
Probenahme und Probenbearbeitung
Für jede Station wurden die folgenden abiotischen Parameter erhoben: Datum, Uhrzeit, Koordinaten (Gauß-Krüger), Tidephase, Wassertiefe, Temperatur (an einigen Stationen), Sedimentzusammensetzung (Fingerprobe). Die Sedimente wurden wie folgt klassifiziert: Grobsand, Mittelsand, Feinsand, Schlick und Schill bzw. die verschiedenen Mischformen. Der Anteil einer jeweiligen Sedimentfraktion wurde vor Ort für jeden entnommenen Greifer geschätzt. Die Dokumentation ist im Anlagenband dem Bericht beigefügt.
An jeder der o. g. Stationen wurden 6 Van-Veen-Greifer à 0,1 m² entnommen. Der Befüllungsgrad der verwerteten Greifer betrug mindestens 75 %. Greifer mit geringerer Füllung wurden verworfen. Jedem Greifer wurde mittels Stechrohr eine Unterprobe entnommen (Ø 4,5 cm). Der eigentliche Greiferinhalt wurde in eine Wanne überführt und anschließend über 1000 µm Maschenweite gesiebt. Der Rückstand wurde in 70 %igem Alkohol zur taxonomischen Bestimmung fixiert. Das Material der Stechrohr-Unterproben wurde vor Ort mit Formol (4%, gepuffert) konserviert und im Labor weiter bearbeitet. Die aus den unterschiedlichen Beprobungsmethoden resultierenden Ergebnisse sind getrennt ausgewertet worden, da v. a. unter quantitativen Gesichtspunkten ein Zusammenführen der 1000 µm- und der 250 µm-Fraktion nicht sinnvoll möglich ist. Die Stechrohr-Auswertung fokussierte dabei auf die Oligochätenfauna und Scolecida, während bei der Auswertung der Van-Veen-Greifer die übrigen Makrozoobenthosgruppen berücksichtigt wurden.
Das Material wurde im Labor, soweit erforderlich nach entsprechender Aufbereitung, taxonomisch bearbeitet; Muscheln wurden zusätzlich vermessen. Eine Belegsammlung wurde angelegt. Soweit möglich, wurden die einzelnen Individuen der erfassten Taxa in juvenile und adulte unterschieden. Folgende Kriterien lagen der Klassifizierung zugrunde: Muscheln (hier Macoma balthica) galten bei Schalenlängen <5 mm als juvenil, Polychäten (hier Marenzelleria) wurden als juvenil bezeichnet, wenn das 7. Segment <2 mm breit war. Gammariden wurden bei Größen von <4 mm als juvenil bezeichnet. Zur Klassifizierung der Oligochäten s.u.. Für die Gattung Bathyporeia wurde auf eine Unterteilung verzichtet, da die Bestimmung der Arten dieser Gruppe sowieso erst ab einer Größe von <4 mm möglich ist.
Die Auswertung umfasst eine Darstellung im Hinblick auf abiotische Rahmenbedingungen, Artenspektrum, Artenzahl, Zusammensetzung der Fauna auf Phyla-Niveau, sowie Individuendichte, Dominanz- und so weit möglich die Betrachtung der Altersstruktur. Anhand dieser Parameter erfolgt der räumliche (Eingriffsbereich-Referenz) sowie der zeitliche (Status quo ante 1998/99; 2001) Vergleich der Makrozoobenthosbesiedelung. Die Abundanzvergleiche wurden summarisch auf Basis der Gesamtabundanz und auch auf Phyla-Ebene, z. T. mittels Box-und-Whisker-Plots durchgeführt.
Untersuchungen in der Fahrrinne der Unterelbe
Die Probenahme in der Unterelbe wurde am 18.4. und 19.4.02 durchgeführt. Die Wassertemperaturen betrugen etwa 10°C (so weit möglich wurde die Temperatur, ähnlich wie in 1999, über Grund gemessen). Die Terminfestlegung erfolgte in Abhängigkeit zur Wassertemperatur, da vorgesehen war, die Probennahme unter ähnlichen Rahmenbedingungen durchzuführen, wie bei der Status quo ante Aufnahme Ende April 1999 (29.4.1999). Zum damaligen Zeitpunkt lagen die Wassertemperaturen um die 12,5- 13,1°C. Dies entspricht im Wesentlichen auch der Frühjahrssituation 2002. Bezüglich dieser Umweltvariablen ist von einer Vergleichbarkeit der Frühjahrentwicklung des Makrozoobenthos auszugehen. Allgemeine Angaben zum Datum der Probennahme, der Position der Stationen (Strom-km, bzw. geographische Position), Eindringtiefe des Greifers, Sedimentcharakter können diesem Anlagenband entnommen werden.
Lage der Stationen
In diesem Untersuchungsabschnitt wurden insgesamt 20 Stationen in der Fahrrinne beprobt. Die Untersuchungsstationen im Bereich der Baggerstrecke sind z.T. als Einzelstationen in der Fahrrinnenmitte (BL18, 22, 28, 30), z.T. als Quertransekte in der Fahrrinne positioniert (BL 20-21, BL25-27, BL31-33). Die Referenzstationen in der Fahrrinne sind in ähnlicher Weise angeordnet. So repräsentieren RL40-42 und RL 45-47 Quertransekte, während RL48 als Einzelstation in der Fahrrinnenmitte positioniert wurde (s. Abb. A.7.1-2).
Die Lage der Probenahmestationen ist der Abb. A.7.1-2 zu entnehmen und entspricht derjenigen von 1999 und 2001.
Baggerstrecke km 649-653: In diesem Bereich wurden insgesamt 13 Stationen in der Fahrrinne beprobt, die zum einen eine Längsschnitts- (von km 649 - km 653) und zum anderen eine Querschnittsbetrachtung ermöglichen.
Referenz km 647-648: Zwischen km 647 und 648 wurden 7 Stationen beprobt, die als Referenzstandorte für die 13 Fahrrinnen-Stationen zwischen km 649-653 fungieren sollen. 6 der insgesamt 7 Referenzstationen repräsentieren Querschnitte (s. Abb. A.7.1-2).
Abb.A.7.1-2: Lage der Untersuchungsstationen im Bereich der Fahrrinne zwischen km 647 bis km 653. Vertiefungsbereich-Baggerstrecke: Rot umrandet, Referenz: blau umrandet.
Erfassungsmethodik
Um eine optimale Erfassung der Makrozoobenthos-Gemeinschaft v. a. die der Oligochaeta zu gewährleisten, sind unterschiedliche Methoden angewandt worden. So erfolgte eine getrennte Erfassung von größeren - (van-Veen-Greifer, 1000 µm-Fraktion) und kleineren Organismen (Stechrohrunterproben, 250 µm-Fraktion). Die Bearbeitung der 250 µm-Fraktion fokussierte dabei auf die Oligochäten-Fauna, während bei der Auswertung der 1000 µm-Fraktion die übrigen Makrozoobenthosgruppen berücksichtigt wurden. Die aus den unterschiedlichen Beprobungsmethoden resultierenden Daten sind jeweils als eigenständiger Datensatz ausgewertet worden, da v.a. unter quantitativen Gesichtspunkten ein Zusammenführen der 1000 µm- und der 250 µm-Fraktion nicht sinnvoll ist.
Van-Veen-Greifer (1000 µm-Fraktion): An jeder der o.g. Stationen wurden 6 van-Veen-Greifer (OF = 0,1 m²) entnommen. Der Befüllungsgrad der verwerteten Greifer betrug mindestens 75%. Greifer mit geringerer Füllung wurden verworfen. Der Greiferinhalt wurde in eine Wanne überführt und anschließend vor Ort unter vorsichtiger Spülung mit Elbewasser über 1000 µm Maschenweite gesiebt. Der Rückstand wurde in 70 %igem Alkohol zur taxonomischen Bestimmung fixiert.
Stechrohrprobe (250 µm-Fraktion): Jedem van-Veen-Greifer wurde mittels Stechrohr (Ø 4,5 cm) eine Unterprobe entnommen und vor Ort in Formol (4 %) konserviert. Das Material der Stechrohr-Unterproben wurde im Labor mittels eines Elutrationsverfahrens gespült, wobei der Überstand über 250 µm Maschenweite aufkonzentriert wurde. Auf die konventionelle Siebung des Probenmaterials wurde verzichtet, da durch die mechanische Beanspruchung erfahrungsgemäß viele Oligochäten beschädigt werden.
Aufarbeitung des Probenmaterials
Die Organismen (sowohl der 1000 µm- als auch der 250 µm-Fraktion) wurden im Labor aus den jeweiligen Siebrückständen aussortiert und anschließend, nach entsprechender Aufbereitung, taxonomisch bearbeitet. Von jeder identifizierten Art sind einige Exemplare in eine Belegsammlung überführt worden.
Soweit möglich, wurden die einzelnen Individuen der erfassten Taxa in "juvenil" und "adult" unterschieden. Folgende Kriterien lagen der Klassifizierung zugrunde: Muscheln (hier Macoma balthica) galten bei Schalenlängen <5 mm als juvenil, Polychäten (hier Marenzelleria) wurden als juvenil bezeichnet, wenn das 7. Segment <2 mm breit war. Gammariden wurden bei Größen von <4 mm als juvenil eingestuft. Die Klassifizierung der Oligochaeta ist dem entsprechenden Kapitel zu entnehmen. Für die Gattung Bathyporeia wurde auf eine Unterteilung in "juvenil" und "adult" verzichtet, da die Bestimmung der Arten dieser Gruppe erst ab einer bestimmten Größe möglich ist. Zur Frage der Differenzierung des Altersstadiums bei den Organismen der 250 µm-Fraktion siehe Kap. 3.1.3 im Bericht.
Rahmenparameter
Als abiotische Parameter wurden erhoben: Datum, Uhrzeit, Koordinaten (Gauß-Krüger), Tidephase, Wassertiefe, Temperatur (an einigen Stationen), Sedimentzusammensetzung (Fingerprobe). Die Sedimente wurden wie folgt klassifiziert: Grobsand, Mittelsand, Feinsand, Schlick und Schill. Der Anteil einer jeweiligen Sedimentfraktion wurde vor Ort für jeden entnommenen Greifer geschätzt. Die Dokumentation ist in Anlage I des Berichts beigefügt.
Auswertungsmethodik
Die Auswertung umfasst eine Darstellung der verschiedenen untersuchten Elbe-Bereiche im Hinblick auf abiotische Rahmenbedingungen, Artenspektrum, Artenzahl, Zusammensetzung der Fauna auf Phyla-Niveau, Individuendichte und Dominanzstruktur. Der räumliche (Eingriffs-, Referenzbereich) sowie der zeitliche (vorliegende Daten mit Status quo ante 1999) Vergleich der Makrozoobenthosbesiedlungen basiert auf den Kennwerten Artenzahl, Dominanzstruktur und Abundanzen. Die Abundanzvergleiche erfolgen sowohl summarisch auf Basis der Gesamtabundanz als auch auf Phyla-Ebene mittels Box-Whisker-Plots. Die Prüfung möglicher quantitativer Besiedlungsunterschiede (Artenzahlen, Abundanzen) sowohl auf räumlicher als auch auf zeitlicher Ebene erfolgt - wenn sinnvoll - durch paarweise Vergleiche mittels parameterfreier Verfahren wie dem Wilcoxon-Test. Dieser wurde angewendet, wenn die Ergebnisse am gleichen Ort, aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten miteinander verglichen wurden. Der ebenfalls parameterfreie U-Test und Median-Test wurde zum Vergleich der Ergebnisse von unterschiedlichen Standorten verwandt.
Untersuchungen in der Außenelbe
Die Probenahme in der Außenelbe wurde im Zeitraum vom 14.05. bis zum 16.05.01 durchgeführt. Die Wassertemperaturen betrugen etwa 8°C (in 6 - 8 m Tiefe). Die Terminfestlegung erfolgte in Abhängigkeit zur Wassertemperatur, da vorgesehen war, die Probennahme unter ähnlichen Rahmenbedingungen wie bei der Status-quo-Aufnahme Anfang - Mitte April 1999 durchzuführen; zum damaligen Zeitpunkt lagen die Wassertemperaturen in etwa 6-8 m Tiefe um 10 °C und entsprechen damit der Frühjahrssituation 2001. Bezüglich dieser Umweltvariablen ist also von einer Vergleichbarkeit der Frühjahrentwicklung des Makrozoobenthos auszugehen. Allgemeine Angaben zum Probenahmedatum, der Position der Stationen (Fluss-km bzw. geographische Position), Eindringtiefe des Greifers, Sedimentcharakter sowie Sondenmesswerte sind den Anlagen I zu entnehmen.
Untersuchungsbereiche
Die Lage der Probenahmestationen in 2002 ist der Abb. A.7.1-3 zu entnehmen, die Positionen sind gegenüber 1999 und 2001 unverändert.
Klappstelle und Umgebung km 733-736,5: Im Gesamtgebiet dieses Bereichs wurden 23 Stationen beprobt: 5 Stationen auf einem Längsschnitt auf der Klappstelle, 8 Stationen in der näheren und 10 in der weiteren Umgebung der Klappstelle. Die Untersuchungsstationen sind netzartig um die eigentliche Klappstelle herum positioniert worden. Eine Differenzierung in die von der Verklappung unterschiedlich beeinflussten Teilgebiete direkter Verklappungsbereich, Nahbereich und äußerer Bereich (Referenz) ermöglicht einen räumlichen Vergleich (zur Lage der Teilgebiete s. Abb. A.7.1-3).
Fahrrinne km 732-740: In der Fahrrinne wurden 15 Stationen beprobt, die aus je 5 Querschnitten à 3 Stationen gebildet werden. Drei Querschnitte liegen auf einer Baggerstrecke in der Fahrrinne (km 734,5-737,5) und je ein Querschnitt oberhalb (km 732) und unterhalb (km 740) der Baggerstrecke; diese fungieren als räumliche Vergleichsbereiche (s. Abb. A.7.1-3).
Abb.A.7.1-3: Lage der Untersuchungsgebiete und Position der Probenahmestationen. Orange gestrichelt: Untersuchungsbereich Klappstelle (Teilbereiche Klappstelle: gelb; Nahbereich: grau; Äußerer Bereich (Referenz): blau). Rot umrandet: Baggerstrecke Fahrrinne, blaue Rechtecke: Referenzen Fahrrinne. Schwarz umrandet: Transektstationen.
Transekt km 736-Zehnerloch:
Das hier bezeichnete Transekt km 736-Zehnerloch entspricht demjenigen, welches im Planfeststellungsbeschluss als Transekt Km 733 benannt ist. Es besteht aus 11 Stationen, die vom dem linksseitigen Fahrrinnenbereich bei km 736 über die Fahrrinne im Bereich der Baggerstrecke nördlich an der Klappstelle (km 733) vorbei bis zum Zehnerloch positioniert wurden. 6 der Stationen haben eine Doppelfunktion, da sie gleichzeitig auch für die Klappstellen- bzw. Fahrrinnenbetrachtung berücksichtigt werden.
Methodik
An jeder der o. g. Stationen wurden 6 van-Veen-Greifer à 0,1 m² entnommen. Der Befüllungsgrad der verwerteten Greifer betrug mindestens 75 %; Greifer mit geringerer Füllung wurden verworfen.
In der Außenelbe wurde in 2002 wie auch schon in 2001 im Gegensatz zu der Beprobung 1999 auf Stechrohrunterproben verzichtet, weil die Ergebnisse aus 1999 gezeigt haben, dass in diesem Elbebereich über die Stechrohrrohrunterproben kein zusätzlicher Erkenntnisgewinn erreicht wurde (BIOCONSULT 1999, BFG 2000). In der limnischen Unterelbe, deren Makrozoobenthosbesiedelung durch Oligochaeta dominiert wird, ist dagegen die Anwendung von Stechrohrunterproben bzw. die Siebung über feinen Siebmaschenweiten sinnvoll und wurde auch fortgeführt.
Nach der Probenahme wurde der Greiferinhalt in eine Wanne überführt und anschließend über ein 1 mm Sieb vorsichtig gesiebt. Der Rückstand wurde in 70 %igem Alkohol zur taxonomischen Bestimmung fixiert.
Die taxonomische Bearbeitung erfolgte im Labor; Muscheln wurden vermessen (auf den unteren zehntel Millimeter genau). Soweit möglich, wurden die einzelnen Individuen der erfassten Taxa in "Juvenil" und "Adult" unterschieden. Folgende Kriterien lagen der Klassifizierung zugrunde: Muscheln (hier Macoma balthica) galten bei Schalenlängen <5mm als juvenil, Polychaeten (hier Marenzelleria) wurden als juvenil bezeichnet, wenn das 7. Segment <2 mm breit war. Gammariden wurden bei Größen von <4mm als juvenil bezeichnet. Die Klassifizierung anderer Polychaeta erfolgte nach einer vergleichenden Einschätzung des vorliegenden Materials. Für die Gattung Bathyporeia wurde auf eine Unterteilung verzichtet, da die Bestimmung der Arten dieser Gruppe erst ab einer bestimmten Größe (4 mm, entsprechend der Ergebnisse eines in 1999 durchgeführten Workshops des BLMP) möglich ist.
An begleitenden Parametern wurden erhoben: Datum, Uhrzeit, Koordinaten (Gauß-Krüger), Tidephase, Wassertiefe, Temperatur (an einigen Stationen), Sedimentzusammensetzung (Fingerprobe). Die Sedimente wurden wie folgt klassifiziert: Grobsand, Mittelsand, Feinsand, Schlick und Schill. Der Anteil einer jeweiligen Sedimentfraktion wurde vor Ort für jeden entnommenen Greifer geschätzt. Die Dokumentation ist in Anlage I des Berichts beigefügt.
Die Auswertung umfasst eine Darstellung der verschiedenen untersuchten Elbe-Bereiche bzw. des Transekts im Hinblick auf abiotische Rahmenbedingungen, Artenspektrum, Artenzahl, Zusammensetzung der Fauna auf Phyla-Niveau, Individuendichte und Dominanzstruktur. Der räumliche (Eingriffsbereich-Referenz) sowie der zeitliche Vergleich der Makrozoobenthosbesiedelung basiert auf den Kennwerten Artenzahl, Dominanzstruktur und Abundanzen. Die Abundanzvergleiche erfolgen zum einen summarisch auf Basis der Gesamtabundanz als auch Phyla-Ebene und wurden mittels Box-Whisker-Plots dargestellt. Die Prüfung möglicher quantitativer Besiedlungs-Unterschiede (Artenzahlen, Abundanzen) sowohl auf räumlicher als auch auf zeitlicher Ebene erfolgt - soweit sinnvoll - durch paarweise Vergleiche mittels parameterfreier Verfahren wie dem Wilcoxon-Test. Dieser wurde angewendet, wenn die Ergebnisse vom gleichen Ort aber unterschiedlichen Zeitpunkten miteinander verglichen wurden. Die ebenfalls parameterfreien U- und Median-Tests wurde zum Vergleich der Ergebnisse von unterschiedlichen Standorten verwandt. In einigen Fällen sind die Ergebnisse einer einfachen Varianzanalyse (H-Test, F-Test) mit anschließendem post-hoc-Test (Nemenyi, Tukey) unterzogen worden. Des Weiteren wird, so weit ausreichende Daten vorliegen, auch die Besiedlungsstruktur (hier: Verhältnis juvenil-adult) der einzelnen Bereiche sowohl auf der zeitlichen als auch auf der räumlichen Ebene verglichen.
Für die Transektbetrachtung ist exemplarisch eine Gradientenanalyse durchgeführt worden. Angewandt wurde eine Redundancy-Analysis (RDA, vgl. ter BRAAK & SMILAUR 1998). Für die RDA wurden transformierte Abundanzdaten sowie bekannte Umweltvariablen berücksichtigt (s.u.). Die RDA geht von einem linearen Zusammenhang zwischen den erfassten Parametern aus und ist dann zur Erfassung von Unterschieden in einem Datensatz gut geeignet, wenn die Verbreitungsoptima der erfassten Arten tatsächlich innerhalb des vorliegenden Datensatzes liegen (ter BRAAK 1996).