Laborversuche und Freilandexperimente zur Wiederansiedlung der Eintagsfliegenart Palingenia longicauda (OLIVIER) in einigen Fliessgewässern Deutschlands und Ungarns
1. Darstellung und wissenschaftliche Zielsetzung des gemeinsamen Projektes
Hauptziel des Projektes ist die Wiederansiedlung von Palingenia longicauda (OLIVIER) in Deutschland. Neben diesem artenschutzrechtlichen Aspekt ist noch der fischereiliche Nutzen zu nennen: Die Larven und Nymphen dieser Eintagsfliegenart dienen vielen Fischarten als Hauptnahrung. Zu erwähnen ist auch das faszinierende Naturerlebnis während des Massenfluges in Frühjahr (siehe Abb.5).
Abb. 1: Palingenia longicauda (OLIVIER), Männchen (Foto Sándor Zsila)
Palingenia longicauda, die größte und wahrscheinlich auch eine der am ältesten bekannten Eintagsfliegenart in Europa, wurde bereits im 17. Jh. in der Fachliteratur erwähnt (CLUTIUS 1635, SWAMMERDAM 1675, FRANCISSEN et al. 1984). Bis Anfang des 20. Jh. war sie in ganz Europa verbreitet und besiedelte die Mittel- und Unterläufe großer Fließgewässer mit tonig-schluffiger Gewässersohle. Die in Folge der Industrialisierung (Gewässerverunreinigung, Gewässererwärmung, Intoxikation), der Intensivierung der Landwirtschaft (Eutrophierung der Gewässer) und der Schiffbarmachung der Fließgewässer (Veränderung der Hydrologie und Morphologie durch Begradigung, Vertiefung und Verbreiterung, Uferbefestigung, Stauregulierung) eingetretenen Verschlechterungen der Lebensbedingungen für aquatische Organismen führten in den ersten drei Jahrzehnten des 20. Jh. zum Verschwinden dieser Art aus den Fließgewässern Westeuropas und zugleich zur drastischen Abnahme ihrer Bestände in den Fließgewässern Mitteleuropas (TITTIZER et al. 1992, TITTIZER & KREBS 1996, ). Ende der 70-er Jahre des 20. Jh. konnte die Art noch in der Unteren Donau nachgewiesen werden (RUSSEV 1987). Danach verschwand sie auch aus diesem Lebensraum. Heute kommt sie nur noch in der Theiß und in einigen ihrer Zuflüsse (Szamos, Bodrog, Körös und Maros) sowie in einigen Kanälen der Pannonischen Tiefebene (Banat) vor (Anhang).
Eine natürliche Wiederbesiedlung ehemaliger Wohngewässer findet aus dreierlei Gründen nicht statt: 1. zu schlechte Wasserqualität, 2. zu stark veränderte hydrologische und morphologische Bedingungen, 3. unüberwindbare Entfernung zwischen der Restpopulation in der Theiß und den ehemaligen Wohngewässern (REINHOLD & TITTIZER 1999, TITTIZER 1997, TITTIZER 2001, TITTIZER et al. 2000).
Die Biologie und Ökologie dieser Eintagsfliegenart ist relativ gut erforscht (RUSSEV 1987). So ist bekannt, dass sie die meiste Zeit ihres Lebens als Larve im Wasser verbringt. Hier graben die Larven mit ihren Vorderbeinen im tonig-schluffigen Gewässerbett U-förmige Wohnröhren von bis zu 15 cm Länge und einem Durchmesser von 6-8 mm. Diese Wohnröhren erreichen oft beträchtliche Dichten von bis zu 4000/m2 (Abb. 3). Die Larven ernähren sich von der dem Ton beigemengten organischen Substanz sowie vom Detritus.
Abb.3: Tonhaltige Gewässersohle mit Wohnröhren der P. longicauda (Foto Zsila)
Nach ca. 20 Häutungen in rd. 3 Jahren ist die Entwicklung der Larven abgeschlossen. Danach findet eine Umwandlung (Metamorphose) der Larven in Nymphen statt. Die Nymphen verlassen ihre Wohnröhren und schwimmen an die Wasseroberfläche. Nach wenigen Sekunden platzt die Nymphenhaut und die Flügel können sich entfalten. Solange die Weibchen ihre vollständige Umwandlung zum geschlechtsreifen, flugfähigen Insekt an der Wasseroberfläche vollziehen, fliegen die Männchen (Subimago) auf Sträucher und Bäume im Uferbereich und häuten sich dort zum letzten Mal (Abb. 4). Während der Metamorphose werden die Bestände dieser Eintagsfliegenart im Wasser von Fischen und am Land von Fröschen, Vögeln und Spinnen stark dezimiert.
Nach Abschluss der Metamorphose fliegen die geschlechtsreifen Männchen zu Hunderttausenden dicht über der Wasseroberfläche in Richtung Flussmitte auf der Suche nach paarungswilligen Weibchen (Abb. 5). Dieser Massenflug von lediglich sehr kurzer Dauer (30-45 Min.) ist das faszinierendste Naturereignis an der Theiß und findet alljährlich Mitte bis Ende Juni statt. Die Massenemergenz von Palingenia longicauda wird durch eine Kombination von hohem Luftdruck, hohen Luft- und Wassertemperaturen sowie einem Wechsel der Mondphasen gefördert.
Die Paarung erfolgt an der Wasseroberfläche. Kurz nach dem Paarungsakt sterben die Männchen.. Die toten Tierkörper der Männchen, gemeinsam mit den abgeworfenen Nymphenhäuten, bilden an der Wasseroberfläche einen weiß-grau-bräunlichen „Teppich“, die sogenannte „Theißblüte“ und werden von der Strömung flussabwärts getrieben.
Abb. 4: Häutung eines Männchens (Foto Sándor Zsila)
Abb. 5: Massenflug der Männchen und Paarung an der Wasseroberfläche (Foto S. Zsila)
Im Gegensatz zu den Männchen fliegen die befruchteten Weibchen dicht über der Wasseroberfläche mehrere Kilometer flussaufwärts (Kompensationsflug, RUSSEV 1973), berühren von Zeit zu Zeit die Wasseroberfläche und legen dabei ihre Eier ab. Kurz nach der Eiablage sterben auch die Weibchen und tragen somit zur Bildung der „Theißblüte“ bei.
Die Zahl der abgelegten Eier ist beträchtlich, sie erreicht 9000/Weibchen. Die winzigen und sehr leichten Eier (380/330 um) werden von der Strömung mehrere Kilometer flussabwärts transportiert, fallen langsam zu Boden und bleiben dort liegen. Nur die Eier, die für die Entwicklung der Larven erforderlichen Bedingungen vorfinden, können sich embrional normal weiter entwickeln. Diese Entwicklung dauert i.d.R. 4-6 Wochen; danach schlüpfen die Junglarven aus den Einern, graben sich im tonigen Sediment ein, womit sich der Kreis dieser faszinierenden Entwicklung schließt.
2. Stand der Forschung
Dem weltweiten Verlust an biologischer Vielfalt entgegenzuwirken, gehört zweifelsohne zu den großen Herausforderungen unserer Zeit. Die wissenschaftliche Erforschung des Rückgangs und Aussterbens von Arten ist ein relativ neues Gebiet. Man schätzt, dass 20-50 % aller Arten bereits für immer von unserem Planeten verschwunden sind (LUGO 1992) (vgl. Abb. 6).
Abb. 6: Zunahme ausgestorbener Tierarten im Verhältnis zur Bevölkerungszunahme in der Bundesrepublik Deutschland (alte Bundesländer)
(Institut für Naturschutz und Tierökologie, Bad Godesberg)
Umso ermutigender ist es daher, dass diese wissenschaftlichen Erkenntnisse in nationale und internationale Bemühungen zum Schutz der biologischen Vielfalt münden. Zu erwähnen sind in diesem Zusammenhang verschiedene Gesetze, Verordnungen, Leitlinien, Übereinkommen und Richtlinien zum Schutz der in ihrem Bestand gefährdeten Arten, wie z. B.: Tierschutzgesetz (1972), Washingtoner Artenschutzübereinkommen (1976), Ramsar- Abkommen (1976), Bundesartenschutzverordnung (1980), Bundesnaturschutzgesetz (1986), Übereinkommen über die Erhaltung der europäischen wildlebenden Pflanzen und Tiere und ihrer natürlichen Lebensräume (1990), um nur einige zu nennen (TITTIZER et al. 1992). So wurde z. B. 1992 auf der Umweltkonferenz (UNCED) in Rio auf die Gefahren, die aus dem Verlust von biologischer Vielfalt resultieren, hingewiesen und eine Konvention zur Erhaltung der biologischen Vielfalt unterschrieben. Hierdurch wurde ein weltweit wirkender Prozess eingeleitet, der eine gemeinsame Lösung dieses Problems ermöglicht.
Als Beitrag der EU zu der Umweltkonferenz in Rio ist die Errichtung eines zusammenhängenden Netzes von Schutzgebieten in Europa („Natura 2000“) zu sehen. Zweck der „Natura 2000“ ist die Erhaltung natürlicher Lebensräume und der gefährdeten wildlebenden Tiere und Pflanzen in verschiedenen biogeographischen Regionen der EU. Das Fundament der „Natura 2000“ bilden die EG-Vogelschutzrichtlinie (1979) und die FFH-Richtlinie (1992). Durch beide soll die biologische Vielfalt gefördert werden.
Vor diesem Hintergrund ist auch unser Forschungsprojekt „Versuche zur Wiederansiedlung der Eintagsfliegenart Palingenia longicauda in einigen Fliessgewässern Deutschlands“ zu sehen.
Aus der Literatur sind ehemalige Fundorte von Palingenia longicauda in deutschen Gewässern bekannt. Sichere Angaben stammen von TRIEBKE (1840) über das Vorkommen dieser Eintagsfliegenart in der Oder und ihrer Zuflüsse sowie von CORNELIUS (1848) über Funde in der Lippe. Die noch in der Literatur dokumentierten Funde aus der Donau, der Elbe und der Mosel beziehen sich höchstwahrscheinlich auf Ephoron virgo, eine der Palingenia longicauda verwandten Eintagsfliegenart.
Das Vorkommen von Palingenia longicauda in der Theiß ist in der Literatur gut dokumentiert. Massenschwärme dieser Eintagsfliegenart wurden von MARSILI bereits im Jahre 1726 gemeldet (BERETZK et al. 1957). Während über das Vorkommen und die Ausbreitung von Palingenia longicauda in der Theiß bereits unzählige wissenschaftliche Publikationen vorliegen (GOROVÉ 1819, VUTSKITS 1902, SZILÀRDY 1904, LADÓCSI 1930, BÖRCSÖK 1944, CSONGOR & MÓCZÁR 1954, CSOKNYA & FERENCZ 1972, ANDRIKOVICS et al. 1992, ANDRIKOVICS & TURCSÀNYI 2001), sind Arbeiten über künstliche Wiederansiedlungsversuche in den ehemaligen Wohngewässern so gut wie unbekannt. Lediglich in wenigen Publikationen wird eine natürliche Wiederbesiedlungsdynamik in der Theiß nach Umweltkatastophen (Unfälle in den rumänischen Bergwerken Baia Mare und Baia Borsa) beschrieben (WENDLING & HAYBACH 2003).
Weitgehend unbekannt sind bis heute auch die Methoden und Techniken zur wissenschaftlich-sachgerechten Entnahme, Transport und Ansiedlung dieser Eintagsfliegenart (TITTIZER 1999). Dies ist eine der wichtigsten Aufgaben des vorliegenden Forschungsprojektes.
3. Bisher geleistete Vorarbeiten zum gemeinsamen Projekt
Durch Freilanduntersuchungen und Laborexperimente der ungarischen Projektteilnehmer konnten bereits einige Fragen hinsichtlich der Ansprüche dieser Eintagsfliegenart an ihre Umwelt beantwortet werden. So wurde z. B. die Abhängigkeit ihrer Besiedlungsdichte sowie ihres Vorkommens von der Wasserqualität, Korngrößen- und stofflichen Zusammensetzung der Sedimente, Gewässertiefe sowie Fliessgeschwindigkeit geklärt (ANDRIKOVICS et al. 1992, ANDRIKOVICS & TURCSÁNYI 2001, LANDOLT et al. 1995). Die Kenntnis dieser Lebensansprüche erlaubt uns die richtige Auswahl künftiger Wohngewässer oder Abschnitte davon, in denen eine Wiederansiedlung theoretisch möglich ist. Hierfür eignen sich Stellen im ungarischen Abschnitt der Donau sowie Abschnitte der Lippe und der Oder in Deutschland (SCHÖLL 1999).
Ebenfalls wurden bereits von den ungarischen Projekteilnehmern Untersuchungen zur Besiedlung künstlicher Substrate durch Makroinvertebraten durchgeführt (OERTEL et al. 2001). Diese mit Lehm gefüllten Kunststoffröhren sollen auch im Wiederbesiedlungsexperiment eingesetzt werden. Darüber hinaus werden Stechzylinder entwickelt, mit deren Hilfe tonhaltige Gewässersohlenbereiche mit Eiern und Larven der Palingenia longicauda ausgestochen und diese dann unter geeigneten Bedingungen zu ihren Einsatzorten transportiert werden. Der günstigste Zeitpunkt für die Entnahme und die Zahl der zu entnehmenden „Ton-Nester“ muss noch experimentell ermittelt werden. Langjährige Beobachtungen der Massenschwärme von Palingenia longicauda an der Theiß geben uns Anhaltpunkte über ihre Verteilung und Bestandsdichte in diesem Gewässer. Dies ermöglicht die gezielte Entnahme von dicht besiedelten „Ton-Nestern“.
Nach der erfolgreichen „Umsiedlung“ der Eier und Junglarven in ihre neuen Wohngewässer erfolgt eine kontinuierliche Beobachtung ihrer Weiterentwicklung. Zu diesem Zweck werden von Zeit zu Zeit einige der eingesetzten „Ton-Nester“ entnommen und untersucht. Wegen des 3-jährigen Entwicklungszyklusses dieser Eintagsfliegenart werden diese Beobachtungen 3 Jahre dauern.
4. Zeitliche Abwicklung des Forschungsprojektes
2006:
• Beantragung der Genehmigung zur Einfuhr nach Deutschland und Wiederansiedlung von Palingenia longicauda in deutschen Fliessgewässern
• Herstellung und Erprobung des Stechzylinders zur Entnahme von „Ton-Nestern“
• Durchführung von Freiland- und Laborexperimenten zur Hälterung und Transport von Eiern und Junglarven der Palingenia longicauda
• Analyse der Massenschwärme des Vorjahres zur Festlegung der Entnahmeorte der „Ton-Nester“
• Ermittlung geeigneter Umsiedlungsorte an der Donau (Ungarn) und Lippe (Deutschland)
• Entnahme, Transport und Einsatz der „Ton-Nester“ in die neuen Wohngewässer
• Kontinuierliche Beobachtung der Larvalentwicklung
• Analyse der 2006 erzielten Ergebnisse; Konsequenzen für die weitere Abwicklung des Projektes
2007:
• Analyse der Massenschwärme des Vorjahres zur Festlegung der Entnahmeorte der „Ton-Nester“
• Ermittlung geeigneter Umsiedlungsorte an der Theiß und Bodrog (Ungarn) sowie Oder (Deutschland)
• Entnahme, Transport und Einsatz der „Ton-Nester“ in die neuen Wohngewässer
• Kontinuierliche Beobachtung der Larvalentwicklung
• Analyse der 2007 erzielten Ergebnisse; Konsequenzen für die weitere Abwicklung des Projektes
2008:
• Kontinuierliche Beobachtung der Larvalentwicklung
• Analyse der 2006 – 2007 erzielten Ergebnisse
• Berichterstattung; Pressekonferenz
5. Literatur
ANDRIKOVICS, S., T. J. FINK & B. CSER (1992): Tiszavirág monográfia, Palingenia longicauda (Olivier, 1791). -Tisza Klub Füzetek 2: 1-35.
ANDRIKOVICS, S. & I. TURCSÁNYI (2001): Tiszavirág. -Tisza Klub Füzetek 10: 1-69.
BERETZK, P., G. CSONGOR, A. HORVÁT, A. KÁRPÁTI, G. KOLSVÁRY, M. SZABADOS & M. SZÉKELY (1957): Das Leben der Tisza I. Über die Tierwelt der
Tisza und ihrer Inundationsgebiete.- Acta Biol. Szeged 3: 81-108.
BÖRCSÖK, M. (1944): A tiszavirág rajzása Szegeden 1943-ban. -Az Alföldi Tud. Int. Évkönyve 1: 303-308.
CSOKNYA, M. & M. FERENCZ (1972): A study of Palingenia longicauda (Oliv.) (Ephemeroptera) in the zoobenthos of the Tisza and Maros. -Tiscia 7: 47-57.
CSONGOR, GY. & L. MÓCZÁR (1954): A tiszavirág. -Múzeumi füzetek 6: 1-31.
CORNELIUS, C. (1848): Beiträge zur näheren Kenntnis der Palingenia longicauda (Oliv.): 1-37. Büschler’sche Verlagsbuchhandlung, Elberfeld.
FRANCISSEN, F. P. M. & A. W. M. MOLL (1984): Augerius Clutius and his „de Hemerobio“, an early work on Ephemeroptera. -Basiliskenpresse, Marburg.
GOROVÉ, L. (1819): Egy különös tüneménynek, az úgy nevezett Tisza-virágzásának leirása.
-Tudományos Gyüjtemény 8: 3-22.
LADÓCSI, K. (1930): A Tiszavirág Palingenia longicauda, Oliv.) 1929-évi nászrepülése Szegeden. Halászat 31: 5-6, 18-19; 7-8, 28-30; 9-10, 39-40.
LANDOLT, P., M. SARTORI, C. ELPERS & I. TOMKA (1995): Biological studies on Palingenia longicauda (Olivier) (Ephemeroptera: Palingeniidae) in on of its last European refuges – Feeding habits, ethological observations and egg structure. -In: Corkum, L. & J. J. Ciborowski (eds.): Current Directions in Research on Ephemeroptera, Proc. 7th International Conference on Ephemeroptera. Maine 1992: 273-281, Canad. Scholars’Press Inc., Toronto.
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TITTIZER, T. & F. KREBS (1996): Ökosystemforschung. Der Rhein und seine Auen -eine Bilanz. -Springer Verlag Berlin, 516 S. + 2 Disketten
TITTIZER, T., M. SCHLEUTER, A. SCHLEUTER, C. BECKER, H. LEUCHS & F. SCHÖLL (1992): Aquatische Makrozoen der „Roten Liste“ in den Bundeswasserstrassen. -Lauterbornia 12: 57-102.
TITTIZER, T., F. SCHÖLL, M. BANNING, A. HAYBACH & M. SCHLEUTER (2000): Aquatische Neozoen im Makrozoobenthos der Binnenwassertrassen Deutschlands. -Lauterbornia 39: 1-72.
TRIEBKE, F. (1840): Einige Bemerkungen über Ephemera flos-aquae Illiger.
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VUTSKITS, GY. (1902): Tiszavirág a Zala torkolatán. -Állatt. Közl. 1: 115-116.
WENDLING, K. & A. HAYBACH (2003): Notizen zu einigen Eintagsfliegen (Insecta: Ephemeroptera) aus der Theiß in Ungarn nach dem Cyanid-Unfall in Baia Mare (Rumänien) im Jahre 2000. -Lauterbornia 46: 77-81.
Aufgestellt:
Prof. Dr.Tittizer (Projektleiter) Boppard, den 25.05.2005
ANHANG
Abb. 2: Massenschwärme von Palingenia longicauda in Ungarn im Jahre 2000
(Schwarmdichte: orangene Punkte = schwache Schwärme, rote P. = starke Schwärme)
Untersuchungen zur Makroinvertebratenfauna der Donau mit besonderer Berücksichtigung aktueller Fragen der Grundlagen- und angewandten Forschung
Zwischen dem Institut für Zoologie der Universität Bonn und der Ungarischen Donauforschungsstation der Akademie der Wissenschaften in Göd wurde im Sommer 2002 ein Übereinkommen über eine gemeinsame Untersuchung der Donau geschlossen. Das Projekt beinhaltet eine gemeinsame Untersuchung der wirbellosen Fauna der Donau (Makrozoobenthos), mit dem Ziel, zeitliche und räumliche Veränderungen der Lebensgemeinschaft festzustellen und zugleich deren Ursachen zu erforschen. Darüber hinaus sollen die Folgen dieser Veränderungen auf das Gewässerökosystem im allgemeinen und für die autochthone Fauna der Donau im speziellen erforscht und entsprechende Vorkehrungsmaßnahmen zur Vermeidung oder Minimierung der Auswirkungen erarbeitet werden.
Die Untersuchungen finden im Rahmen des DAAD-Programms ‘Projektbezogener Personenaustausch mit Ungarn’ statt und werden vom Deutschen Akademischen Austausch-Dienst (DAAD) sowie von der Ungarischen Stipendienkommission (MÖB) finanziert.