EINBLICKE NR.28 OKTOBER 1998
 
FORSCHUNGSMAGAZIN DER CARL VON OSSIETZKY UNIVERSITÄT OLDENBURG
 

Braunkohletagebau - eine ökologische Herausforderung

von Peter Janiesch und Jutta Rach

Um die ökologischen Folgen durch die Grundwasserabsenkungen beim Braunkohletagebau zu minimieren, wurden bei der Auskohlung von Garzweiler I und der Planung für Garzweiler II umfangreiche Systeme zur Versickerung von Wasser installiert. Sie sollen die Feuchtwaldgebiete im angrenzenden Bereich der riesigen Abbaugebiete schützen. Ob diese Systeme auch tatsächlich funktionieren, wurde im Fachbereich Biologie der Universität Oldenburg untersucht. Die Ergebnisse sind positiv.

Im Norden des Rheinischen Reviers befindet sich im Einzugsbereich des Tagebaus Garzweiler ein zusammenhängendes Feuchtgebiet von internationalem Rang, der "Naturpark Schwalm-Nette". Hier ist über Jahrhunderte eine vielfältige Landschaft mit Mühlenbächen, Weihern und Feuchtwäldern in den Niederungen entstanden, die es sonst in Mitteleuropa kaum noch gibt. Feuchtwälder, unter ihnen die Erlenbruchwälder, gehörten in Mitteleuropa noch vor hundert Jahren zu einem typischen Landschaftsbild. Heute sind sie durch Entwässerung in Zusammenhang mit der Entwicklung einer industriellen Landwirtschaft fast vollständig verschwunden. Sie gehören zu den am stärksten bedrohten Pflanzengesellschaften in Mitteleuropa überhaupt. Darüber hinaus stellt dieser Land- schaftstyp ein kulturhistorisches Erbe dar, was nicht zerstört werden sollte.

 Nach Auskohlung des Tagebaus Garzweiler I soll ab 2006 in unmittelbarem Anschluß der Tagebau Garzweiler II in Betrieb genommen werden. Gleichzeitig mit den noch laufenden Genehmigungsverfahren erhitzt sich seit Jahren eine emotionale und ideologisch geführte Diskussion an den möglichen ökologischen Folgen. Welches sind aber die eigentlichen Gefahren, die dem Naturraum drohen, und wie können sie möglicherweise vermieden werden?

 Noch vor mehr als zehn Jahren hat die Grundwasserabsenkung durch den Tagebau zu Verschiebungen des ökologischen Gleichgewichtes in naturnahen Ökosystemen geführt und grundwasserabhängige Ökosysteme zerstört.

 In der Zwischenzeit wurde ein umfangreiches System zur Versickerung von aufbereitetem Sümpfungswasser installiert, um Grundwasserabsenkungen zu verhindern oder zu minimieren. Die Versickerungsmengen im Einflußbereich des Tagebaus Garzweiler I wurden von 1992 bis 1998 von 13 auf 47 Mio m3 Wasser gesteigert.

Problemlösung

Im genehmigten Braunkohleplan von 1995 ist festgelegt, daß die Feuchtwaldgebiete in ihrer "artenreichen Vielfalt und Prägung durch grundwasserabhängige Lebensgemeinschaften" zu schützen sind. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen für Garzweiler II die Versickerungsmaßnahmen weitergeführt und auf ca. 90 Mio m³/Jahr Einspeiswasser gesteigert werden. Aufgrund von umfangreichen Untersuchungen und Gutachten zur Wirksamkeit dieser Maßnahmen kommt die grundlegende Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) 1995 zu dem Ergebnis, daß das Abbauvorhaben Garzweiler II hinsichtlich seiner Auswirkungen auf die Umwelt insgesamt vertretbar ist.

 Unabhängig von dieser Feststellung läuft seit 1996 eine Zusatzuntersuchung am Buscher Bruch und am Ellinghovener Bruch an einem Nebenarm der Schwalm. Mit Hilfe dieser Untersuchungen sollen ergänzende Detailkenntnisse über die noch möglichen Auswirkungen in der Praxis erlangt werden. Die Fragen lauten:

  • Lassen sich bereits beeinflußte Feuchtgebiete durch Anheben des Grundwasserstandes wieder in naturnahe Ökosysteme umwandeln bzw. die ökologischen Bedingungen so verändern, daß naturnahe Verhältnisse in absehbarer Zeit entstehen können?
  • Lassen sich intakte Gesellschaften durch Stützung des Grundwassers tatsächlich in ihrem jetzigen ökologischen Zustand erhalten oder führt die Einmischung von Sümpfungswasser zur Verschiebung des ökologischen Gleichgewichtes?

 In einem Gemeinschaftsprojekt mit den Universitäten Düsseldorf, Bonn und unserer Arbeitsgruppe in Oldenburg wurde zu diesen Fragen ein umfangreiches ökologisches Untersuchungsprogramm in Zusammenarbeit mit der Landesanstalt für Ökologie in NRW zusammengestellt.

Früherkennung von Einflüssen durch nährstoffökologische Untersuchungen

Es können Jahre vergehen, bevor die Pflanzendecke in Feuchtgebieten auf veränderte Umweltbedingungen reagiert. Anhand ökosystemarer nährstoffökologischer Untersuchungen im Boden wollen wir versuchen, schon frühzeitig Aussagen über den Zustand eines Standortes zu treffen, der mit seinen zahlreichen abiotischen und biotischen Faktoren einen direkten Einfluß auf das Pflanzenvorkommen hat.

 Hauptfaktor in einem Feuchtgebiet ist das Grundwasser, welches sowohl durch seine Menge als auch durch seinen Chemismus das Pflanzenwachstum entscheidend beeinflußt. Kommt es zum Absinken der Grundwasserstände, so ist nicht nur der direkte Einfluß des Wassers auf die Flora und Fauna, sondern auch die indirekte Auswirkung auf die Nährstoffumsätze im Boden durch erhöhte Sauerstoffgehalte nachweisbar. Dabei wird der Niedermoortorf durch Abbau der organischen Substanz (Prozeß der Mineralisation) langsam zerstört.

 Bei dem Abbau organischer Substanz werden höhermolekulare Stickstoffverbindungen bis auf die Ammoniumstufe abgebaut und unter Sauerstoffverbrauch in Nitrat umgewandelt. Langjährige Untersuchungen unserer Arbeitsgruppe konnten zeigen, daß Feuchtwaldgesellschaften in Abhängigkeit von ihrem Trophie – und Torfzersetzungsgrad charakteristische Jahresbilanzen bezüglich der Stickstoffmineralisation zeigen. In durch Entwässerung gestörten Bruchwäldern können um 20fach höhere Stickstoffmine- ralisationsraten als in den entsprechenden naturnahen Pflanzengesellschaften gemessen werden. Mit den ermittelten Mineral- isationsraten besitzt man damit Kennwerte für Feuchtwaldgesellschaften, mit denen man den ökologischen Zustand eines von Entwässerung betroffenen Gebietes feststellen kann.

Regeneration von Feuchtbiotopen durch Grundwasseranreicherung

Die durch den Tagebau im Verlauf der letzten 15 Jahre stattgefundene Grundwasserabsenkung wird in den Feuchtwäldern im Bereich Ellinghoven deutlich sichtbar. Dort zeigen die von der Entwässerung stärker beeinflußten höher gelegenen Standorte eine deutliche Torfsackung und eine veränderte floristische Zusammensetzung mit Wurmfarn und Himbeere. Nur die feuchteren Standorte in direkter Bachnähe ähneln naturnahen Bereichen unbeeinflußter Bruchwälder.

Die Bestimmung der Mineralstickstoffproduktion im Jahr 1994 ergab, daß in Ellinghoven an nahezu allen Standorten für Bruchwälder zu hohe Werte gemessen wurden. Vor allem zeigte sich ein viel zu hoher Nitratgehalt, der nicht nur das Wachstum von nitratliebenden Pflanzen (Nitrophyten) fördert, sondern auch zu einer Versauerung des Bodens führt. Erst im durch Sumpfseggen geprägten, vom Bachlauf ca. 20 m entfernten Bereich, änderte sich die Stickstoffversorgung sprunghaft. Hohe Ammoniummengen wurden produziert, die jedoch siebenfach über den minera- lisierten Stickstoffmengen in ähnlichen Pflanzengesellschaften naturnaher Brücher lagen.

1993 wurde für den Bereich Ellinghoven begonnen, Wasser über Sickerschlitze und Brunnen zu infiltrieren, um den Grundwasserspiegel schrittweise zu erhöhen. 1995 erreichte die Wasserfront das Bruchgebiet und es konnten im Boden erste positive Effekte, noch bevor Veränderungen in der Vegetation sichtbar wurden, nachgewiesen werden. Die Ammoniumproduktion am bachnahen Standort senkte sich nicht nur deutlich, sie zeigte auch eine gleichmäßige Verteilung über die Vegetationsperiode im Jahr 1995. An nahezu allen Standorten senkte sich zudem der Nitrifikationsgrad.

 Um die im Braunkohlenplan 1995 festgelegten Forderungen zu erfüllen, wurde frühzeitig begonnen, noch nicht beeinflußte Feuchtwälder durch Grundwasseranreicherungen zu schützen. Im Feuchtwaldgebiet Buscher Bruch wäre der Grundwasserpegel ohne Zusatzeinspeisung von Sümpfungswasser bereits heute um einige Dezimeter abgesunken. Der Buscher Bruch gehört mit seinen Feuchtgesellschaften zu den naturnahen Feuchtgebieten. Dort finden sich neben Schwertlilien - Erlenbruchwäldern auch nährstoffarme Birkenbruchwälder oder die selten gewordenen Gagelstrauch- gebüsche.

Im Rahmen der nährstoffökologischen Untersuchungen im Buscher Bruch konnte in den drei Untersuchungsjahren 1994, 1995 und 1997 mit unserer Methode gezeigt werden, daß die stark grundwas- serabhängigen Pflanzengesellschaften innerhalb des Gebietes sehr niedrige Jahresstickstoffbilanzen aufweisen, wie sie für natürliche Pflanzengesellschaften typisch sind. In dem insgesamt über vier Jahre erfolgten Untersuchungszeitraum konnte trotz der künstlichen Stützung des Grundwassers die unveränderte Stabilität auch sensibelster Pflanzengesellschaften festgestellt werden. Die vierjährige Beobachtung der nährstoffökologischen Situation im Buscher Bruch zeigt demnach, daß die künstliche Grundwasseranreicherung ein geeignetes Mittel ist, Feuchtwälder wirkungsvoll zu schützen.

Bewertung noch offener Fragen

Eine noch offene Frage ist allerdings, was geschehen wird, wenn das eigentliche Sümpfungswasser in das Gebiet gelangt? Möglich ist, daß die erhöhten Carbonatgehalte, die das Sümpfungswasser aufweist, die bodenbiologischen Bedingungen verändern und somit einen Einfluß auf die Artenzusammensetzung der Pflanzengesellschaften im Buscher Bruch haben. Bruchwälder sind jedoch als azonale Gesellschaften in der Lage, auf sowohl nährstoffreichen, tonhaltigen Böden, wie sie im Schwalm-Nette-Gebiet vorkommen als auch auf basenarmen Sanden, wie sie in der nordwestdeutschen Tiefebene zu finden sind, zu wachsen. Nährstoffarme Torfmoosuntergesellschaften treten in beiden Landschaftsräumen auf, bei optimalem Grundwasserregime auch inmitten intensiv landwirtschaftlich genutzter Flächen. Verändert sich jedoch der Grundwasserstand, entfällt die Schutzfunktion und die floristische Zusammensetzung wird sich im Verlauf weniger Jahre verändern. Daher kommt dem Erhalt der natürlichen Dynamik der Grundwasserstände eine zentrale Bedeutung zu. Läßt sich dies technisch realisieren, lassen sich selbst bei einem Tagebau dieser Größenordnung Ökosysteme wirkungsvoll schützen.

Ausblick

Ökosystemare Untersuchungen zur Stickstoffversorgung in Feuchtwäldern sind ein geeignetes Instrument, den ökologischen Zustand vorherzusagen, noch bevor sich Veränderungen in der Vegetation zeigen. Wiedervernässung nach Absenkung des Grundwasserspiegels ist zwar technisch möglich, aber problematisch. Der Regenerationsverlauf kann sich dabei über mehrere Jahrzehnte hinziehen. Bei einer zu langen Absenkung des Grundwasserspiegels können auch dauerhafte Schädigungen auftreten.

 Wie am Beispiel Buscher Bruch deutlich wird, lassen sich Absenkungen jedoch durch Versickerungsmaßnahmen wirkungsvoll vermeiden. Die dabei mit der Zeit eintretende begrenzte Änderung der Grundwasserqualität kann von den Pflanzengesellschaften bei Erhaltung des natürlichen Grundwasserregimes abgepuffert werden.

 Der technisch-ökologische Fortschritt in Verbindung mit einer umfangreichen Forschung macht selbst derartige große Eingriffe wie den Braunkohletagebau kalkulierbar. Die hier gewonnenen Erfahrungen lassen sich aber vor allem auch einsetzen, um andernorts bedrohte Feuchtgesellschaften zu erhalten oder zu regenerieren. Dabei muß der Erhaltungsschutz immer Vorrang vor Eingriffen haben. Ein weiteres sollte man nicht vergessen: Mit der Rekultivierung nach Tagebauende wird zudem die Möglichkeit eröffnet, ökologisch wertvolle Landschaften und Ökosysteme zu schaffen, die in den letzten 100 Jahren durch die Entwicklung einer industriellen Landwirtschaft zerstört worden sind.

Die Autoren

Prof. Dr. Peter Janiesch (57), Biologe mit Schwerpunkt Physiologische Ökologie und Direktor des Botanischen Gartens, wurde 1982 an die Universität Oldenburg berufen. Er studierte an der Universität Münster, wo er auch promovierte und sich habilitierte. Seine Forschungsschwerpunkte sind u.a. Mineralstoffhaushalt von Pflanzen und anaerober Stoffwechsel von Sumpfpflanzen.

Diplom-Biologin Jutta Rach, Absolventin der Universität Oldenburg und seit 1993 wissenschaftliche Mitarbeiterin in dem oben beschriebenen Projekt, schreibt zur Zeit ihre Dissertation zum Thema "Geochemische Untersuchungen zur Wiedervernäßbarkeit von Torfen".