In Zusammenarbeit mit:
Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB)
Staudämme kosten Biodiversität
Wasserkraft hat tiefgreifende Auswirkungen auf die biologische Vielfalt in Fließgewässern und den Flussrändern. Die Unterbrechung der natürlichen Flussströmung, der gestörte Transport von Sand und Kiesel sowie die veränderten Temperaturverhältnisse sind nur einige Faktoren, wie die Lebensräume vieler Tier- und Pflanzenarten beeinflusst werden. Sehr deutlich zeigen dies zwei kürzlich veröffentlichte Studien unter Federführung des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) sowie des Northeast Institute of Geography and Agroecology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Die Studien geben einen Überblick über Maßnahmen zur Minderung dieser negativen Auswirkungen und hinterfragen den Stellenwert der Wasserkraft als umweltfreundliche Energiequelle.
Weltweit werden Flüsse durch Staudämme immer weiterunterteilt und aufgestaut, statt frei zu fließen. Einer der Hauptgründe ist die Energiegewinnung durch Wasserkraft. Mehr als 2.800 Stauseen mit einer Fläche von über 10 Quadratkilometern sind bekannt. Oft sind diese mit großen Wasserkraftwerken verbunden. Kleine Wasserkraftanlagen bilden häufig keine großen Stauseen und ihre Anzahl bleibt daher weitgehend unberücksichtigt. Weltweit sind schätzungsweise mehr als 80.000 Kleinwasserkraftwerke in Betrieb oder im Bau – Tendenz steigend. Viele der Wasserkraftanlagen befinden sich in Hotspots der Süßwasserbiodiversität, darunter die Flusseinzugsgebiete des Amazonas, des Kongo, des Ganges und des Mekong.
„Wir beobachten sehr unterschiedliche Typen von Wasserkraftanlagen und regional unterschiedliche Entwicklungen“, sagt Prof. Sonja Jähnig, Abteilungsleiterin am IGB und Coautorin einer der aktuell veröffentlichten Studien. „In Deutschland, in der Alpenregion und in Europa insgesamt dominieren kleine Wasserkraftwerke. Viele von ihnen tragen nur wenig zur Energieerzeugung bei, haben aber erhebliche Auswirkungen auf die Flussökosysteme. Flüsse in Asien und Südamerika, die besonders artenreich sind und viele wandernde Arten beherbergen, sind zunehmend durch große Wasserkraftprojekte bedroht.“ In Deutschland hingegen ist das Potenzial der Wasserkraft weitgehend ausgeschöpft, neue Anlagen können kaum hinzukommen.
Laut der Roten Liste gefährdeter Arten der Weltnaturschutzunion (IUCN) stellen Staudämme eine Bedrohung für fast 4.000 aquatische, semiaquatische und terrestrische Arten dar. Diese breite Gefährdung ergibt sich aus einer Vielzahl negativer Auswirkungen, die mit dem Bau von Wasserkraftanlagen verbunden sind. Besonders gravierend ist der Verlust der „Konnektivität“.
Zerstückelte Lebensadern
Die Flusskonnektivität beschreibt u. a., wie sich Lebewesen sowie im Wasser transportierte Stoffe, wie Sand und Kiesel, im Fluss bewegen können. Sie umfasst mehrere Dimensionen: die Verbindung entlang des Flussverlaufes, die seitliche Verbindung zu den Flussrändern, sowie der Austausch mit Grundwasser und Atmosphäre. Hinzu kommt eine zeitliche Dimension in Bezug auf das Fließverhalten, die Temperatur und den schon erwähnten Stofftransport.
„Wasserkraftwerke können alle vier Dimensionen dieser Konnektivität verändern und verschiedenste Auswirkungen auf die Biodiversität haben, etwa Lebensraumverlust durch Stauung, Beeinträchtigung von Migration, sowie erhöhte Verletzungs- und Sterberaten durch Turbinen oder sogenannte Schwall-Sunk-Effekte“, erklärt Prof. Fengzhi He vom Northeast Institute of Geography and Agroecology. Prof. He leitete beide Studien und ist Gastwissenschaftler am IGB.
Die Auswirkungen der Wasserkraft auf aquatische Arten, insbesondere Fische, sind gut dokumentiert. Besonders betroffen sind wandernde Fischarten. Weltweit sind ausgewählte Populationen wandernder Süßwasserfische zwischen 1970 und 2020 im Durchschnitt um 81 Prozent zurückgegangen – einer der Hauptgründe dafür ist die Flussverbauung. Dämme behindern nicht nur den Lebenszyklus dieser Tiere, sondern verursachen beim Passieren der Infrastruktur auch erhöhte Verletzungs- und Sterberaten. Eine IGB-Studie mit Daten von 122 Wasserkraftwerken ergab, dass etwa jeder fünfte Fisch beim Abstieg durch Turbinen stirbt oder schwer verletzt wird – bei mehreren Anlagen entlang eines Flusses steigt dieses Risiko. Zwar wurden an vielen Wasserkraftwerken Fischaufstiegsanlagen gebaut, ihre Wirksamkeit ist jedoch oft begrenzt. Eine Studie zu 73 Fischaufstiegsanlagen ergab, dass der Anteil der Fische, die die Aufstiegsanlagen zwischen den unterschiedlichen Strömungen im Fließgewässer tatsächlich finden, je nach Fischart bei rund 60 bis 70 Prozent liegt. Das bloße Auffinden der Anlage garantiert jedoch noch keine erfolgreiche Passage: Gerade bei schwimmschwächeren Arten schaffte nur rund die Hälfte den Aufstieg.
Fließverhalten und Temperatur werden gestört
Wasserkraftwerke verändern durch die Aufstauung und das unregelmäßige Ablassen von Wasser die Umweltbedingungen grundlegend, sowohl ober- als auch unterhalb eines Staudamms. Häufig verschwinden in Stauseen strömungsliebende Arten, während sich „Generalisten“, darunter auch gebietsfremde Arten, in den gestauten Bereichen wohlfühlen. Unterhalb von Dämmen kommt es durch das unregelmäßige Ablassen von Wasser häufig zu schnellen Schwankungen des Wasserstandes, was zu Verletzungen und Todesfällen bei aquatischen Arten führen kann. Auch die Temperaturen im Wasser ändern sich: Wird Wasser aus tieferen Wasserschichten des Stausees abgelassen, kann es im Sommer zu Abkühlung und im Winter zu Erwärmung unterhalb des Staudammes kommen. Die natürlichen Temperaturschwankungen entlang der Jahreszeiten werden so reduziert. Dadurch passen die Umweltbedingungen nicht mehr zu den Lebenszyklen der vor Ort lebenden Tiere und Pflanzen. Im Jangtse hat sich beispielsweise die Laichzeit von vier bedeutenden Karpfenarten durch den Drei-Schluchten-Damm sowohl verzögert als auch verkürzt, was zu einem Rückgang der jährlichen Jungfische um fast 90 Prozent führte.
Wissenslücken über semiaquatische Tiere
„Im Vergleich zu aquatischen Arten wurde den Auswirkungen der Wasserkraft auf semiaquatische Tiere wie Krokodile, Schildkröten und Otter bisher deutlich weniger Aufmerksamkeit geschenkt. Der Mangel an wissenschaftlichen Veröffentlichungen zum Thema bedeutet jedoch nicht, dass diese Tiere unbeeinflusst bleiben“, sagt IGB-Forscher Vassil Altanov, Erstautor der zweiten veröffentlichten Studie. „Wir haben in unserer Studie große semiaquatische Arten mit einem Maximalgewicht von 30 kg als Beispiel herangezogen, um diese Auswirkungen zu verdeutlichen.“
Die Entstehung von Stauseen kann zu größeren Wasserflächen und längeren Uferlinien führen. Diese neuen Flächen sind jedoch nicht zwangsläufig geeignete Lebensräume für semiaquatische Arten. So vervielfachte sich am Balbina-Damm in Brasilien die Wasseroberfläche um das 63-Fache, doch die Population des Riesenotters verdoppelte sich lediglich – aufgrund von Nahrungsmangel und dem Verlust geeigneter Aufzuchtplätze. Brutplätze von Krokodilen und Schildkröten können durch die Stauung oberhalb oder durch erhöhten Wasserstand unterhalb des Damms überschwemmt werden, was ihre Fortpflanzung beeinträchtigt. Zudem führen der gestörte Transport von Sand und Kiesel sowie unnatürliche Schwankungen des Wasserstandes zu Eintiefungen im Flussbett. Wichtige Lebensräume wie Sandbänke verschwinden zunehmend.
Auch semiaquatische Säugetiere reagieren empfindlich auf veränderte Umweltbedingungen durch Wasserkraft. So wurde beispielsweise das Abflussregime unterhalb des Kafue-Gorge-Wasserkraftwerks in Sambia verändert und dadurch das Pflanzenwachstum in den Auen beeinflusst. Dadurch verringerte sich das Nahrungsangebot für den Kafue-Lechwe, eine afrikanische Antilopenart, während seiner Paarungs- und Kalbungszeit – mit der Folge, dass die Tiere ihre Fortpflanzungsperioden verschieben mussten, um zu überleben.
Negative Effekte summieren sich
Wenn mehrere Wasserkraftwerke entlang eines Flusses betrieben werden, summieren sich ihre negativen Umweltauswirkungen. „Das ist besorgniserregend, da weltweit über 3.000 Wasserkraftwerke mit einer Leistung über einem Megawatt geplant oder im Bau sind – zusätzlich zu mehr als 4.600 potenziell wirtschaftlich nutzbaren Standorten, von denen viele in Schutzgebieten liegen. Um es noch einmal ganz deutlich zu sagen: Wasserkraftanlagen sind immer mit negativen Auswirkungen auf Fließgewässer verbunden. Wo sie bereits bestehen, müssen ihre negativen Effekte besser abgemildert werden“, erklärt Prof. Sonja Jähnig.
Die beteiligten Forscherinnen und Forscher nennen verschiedene Maßnahmen zur Minderung dieser Auswirkungen, etwa die Einhaltung von Mindestabflüssen oder die Gestaltung effektiver Passagen zur Förderung der Wanderung von Arten stromauf- und -abwärts. Sie schlagen zudem ein Konzept vor, um Energiegewinnung mit dem Erhalt der Biodiversität besser in Einklang zu bringen: Unter anderem sollen Infrastrukturen für erneuerbare Energien systematisch geplant und ihre Auswirkungen auf lange Zeit überwacht werden. Es muss immer möglich sein das Management am Staudamm und Fluss ggf. anzupassen. Wo notwendig sollte auch Infrastruktur zurückgebaut werden und die Entscheidungsfindung vor Ort mit einer Vielfalt and Akteuren stattfinden.
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