Anlage von Kiesbänken und Kiesdepots

Die Entstehung und Dynamik von Kiesbänken und Kiesinseln

Kies hat in der Äschenregion in der Regel einen dominierenden Anteil im Geschiebe eines Flusses gegenüber den anderen Korngrößenfraktionen (Steine, Sand und Schluff). Er besteht aus Grobkies mit den Korngrößen zwischen 20 und 63 mm, Mittelkies mit der Korngröße von 6,3 bis 20 mm und Feinkies mit den Größen zwischen 2,0 und 6,3 mm. Kies wird infolge der Erosionskräfte an den Flussufern in einem naturnahen Fließgewässer in großen Mengen in das Gewässer eingetragen und weiter umgelagert. Dies geschieht vor allem in den Hochwasserphasen im Winterhalbjahr, wenn ganze Uferabschnitte abbrechen können und der Kies zusammen mit Steinen, Sand und Erde ins Gewässer gelangt und von der Hochwasserwelle teilweise abtransportiert wird. Bei nachlassendem Abfluss bleibt das mobilisierte Geschiebe im Flussbett liegen. Die Ablagerungen entstehen bevorzugt in Bereichen vor, in denen der Abfluss sich wegen der hydrologischen Umstände abbremst. In naturnahen Flussbetten wäre das vor allem entweder im Gleithang (Kurveninnenseite) oder in aufgeweiteten Abschnitten in der Flussmitte, wo sie Kiesinseln ausbilden können. Solche Kiesbänke in Flussmitte können den Flusslauf in der Folge auch großräumig teilen so zur Ausbildung von Nebengerinnen und Furkationen führen.

Bei einem natürlichen Abflussregime eines Flusses werden die Kiesbänke bei jedem Hochwasser mehr oder weniger stark umgelagert (je nach Hochwasserintensität) und dabei die Feinsedimente (Sand, Erde, Schluff) regelrecht ausgewaschen. Infolgedessen sind im Frühjahr an jeder Kiesanlandung stets Bereiche mit „sauberem“ Kies vorhanden, die ein gut durchströmtes Lückensystem mit großen Poren aufweist. Diese frisch umgelagerten Kiesanlandungen sind, wenn sie im Frühjahr stark überströmt werden, essentiell als Laichplatz für die Äsche.

Im Verlauf des Jahres setzen sich die Poren des Kiesbetts natürlicherweise durch niedrigere Sommerabflüsse und damit einhergehenden langsameren Fließgeschwindigkeiten zunehmend mit Feinsedimenten zu. In der Regel hat die Äsche in diesem Zeitraum ihre Interstitialphase (Ausreifen der Eier im Kieslückensystem bis zum Aufschwimmen der Larven) bereits abgeschlossen. Die niedrigeren Wasserstände führen dazu, dass die Kiesbänke und Kiesinseln teilweise trockenfallen, und sie werden teilweise von Pflanzen besiedelt. Diese bremsen bei zwischenzeitlich höherem Abfluss die lokale Fließgeschwindigkeit weiter ab, so dass an diesen Stellen mehr Feinsediment abgelagert wird. Die Kiesbank setzt sich immer stärker zu und Kieslückensystem wird weniger stark durchflossen (Kolmation)

Die erneuten Umlagerungen durch Hochwässer im folgenden Winter führen dazu, dass zumindest ein Teil der über den Sommer auf den Kiesbänken aufgewachsenen Pflanzen wieder von den Bänken abgetragen und der Kies ausgespült und remobilisiert wird. Dadurch entstehen immer wieder neue, offene Kiesstrukturen am und vor allem auch im Gewässer.

Die Reduzierung der Pflanzen auf der Kiesbank führt also auch dazu, dass sich in den Mittel- und Niedrigwasserphasen im Fluss weniger Feinsedimente auf den Bänken aus der fließenden Welle ablagern können. Es fehlt der Strömungsschatten zwischen den Pflanzen, der eine fortschreitende Feinsedimentablagerung begünstigt und damit Nähstoffe für die Pflanzen bereitstellt. Infolgedessen wird bei ausreichend ausgeprägten Hochwasserereignissen durch die Umlagerung, das Auswaschen der Feinsedimente und den Abtrag der Vegetation die Sukzession der Kiesbank hin zur standortfesten, bewachsenen Uferbank oder Insel im Flussbett verhindert bzw. die Sukzession zurückgesetzt. Dadurch bleibt unter natürlichen Umständen der hohe Anteil von durchströmtem Kies im Lebensraum der Äsche erhalten.

Selbstverständlich ist auch die Sukzession einer Kiesbank Teil eines natürlichen Prozesses in einem naturnahen Flusssystem. Je nach Abflussdynamik und lokalen Voraussetzungen verfestigen sich Anteile der Kiesstrukturen, während andere wieder zu offenen Kiesbänken werden und neue Kiesbänke anlanden können. Dies führt im natürlichen Flusssystem zu einer hohen Lebensraumvielfalt für viele Arten mit einem kleinräumigen, dynamischen Nebeneinander verschiedener Sukzessionsstadien von Kiesbänken bis hin zum Auwald. Zudem kann sich durch Anlandung und Umlagerung der Kiesbänke der Flussverlauf ändern (s. Nebengerinne), was wiederum auf die lokalen hydraulischen Kräfte rückwirkt und diese verändert. Diese Geschiebedynamik eines natürlichen Flusses ist ein zentraler Treiber der Biodiversität, weil sie zu einer hohen Dichte verschiedener aquatischer, amphibischer und terrestrischer Lebensräume führt. Für die Äsche ist jedoch vor allem von Bedeutung, dass im Frühjahr stets ein ausreichendes Angebot an überströmtem und durchströmtem Kies besteht.

Die beschriebene Dynamik der Kiesbänke durch Umlagerung und Verlagerung findet nur in Flüssen oder Flussabschnitten uneingeschränkt statt, die nicht oder nur wenig ausgebaut sind. Ufer- und Sohlbefestigungen und -verbau sowie Stauanlagen behindern bzw. beschränken diese Dynamik. Auch Veränderungen im Abflussregime, z.B. durch Entwässerung des Einzugsgebiets, technische Anlagen (Querbauwerke, Rückhaltebecken), signifikante Wasserentnahmen (z.B. Industrie, Bewässerung) und im Zuge des Klimawandels veränderte Abflüsse beeinflussen die Geschiebedynamik deutlich. In stark menschlich überprägten Fließgewässern ist ein Eintrag von Kies in das Gewässer kaum möglich und die natürliche Abflussdynamik ist gestört, sodass lediglich kurze Hochwasserabflüsse mit hohen Abflussspitzen vorkommen und das Geschiebe in den Staustufen mehr oder minder liegenbleibt und versandet bzw. verschlammt. An anderen Stellen weist das Fließgewässer ein Geschiebedefizit auf, dass vor allem in begradigten Abschnitten zu einer Sohleintiefung führt. Vielfach wird das Geschiebe in ausgebauten Abschnitten bei Hochwasser durchgeschoben und kann sich nicht absetzen. An anderen Stellen reicht die Abflussdynamik nicht mehr aus, um angelandete Kiesbänke zu mobilisieren, so dass die Sukzession nicht wieder zurückgesetzt wird und Kiesbänke als Äschenlaichplätze verloren gehen. Dies ist besonders in Bereichen der Fall, wo Betten von Fließgewässern aus Gründen des Hochwasserschutzes (meist in Verbindung mit Bauwerken) abschnittsweise künstlich stark aufgeweitet wurden, z.B. unterhalb von Brücken oder Wehren. Diese stellen daher wiederkehrende Unterhaltungspunke dar, die im Rahmen von Gewässerunterhaltungsmaßnahmen regelmäßig gepflegt werden müssen.

Aus diesen Gründen ist die Anzahl der im Fluss vorkommenden Kiesbänke je Fließkilometer ein guter Indikator für die natürliche Fließdynamik eines Flusses und wird vom Äschentool zur Bewertung der Habitatstrukturen genutzt.

Bedeutung der Kiesbänke als Habitat für die Äsche

Die dynamische Kiesbank ist eine der zentralen Habitatstrukturen für die Äsche. Wie schon bei der Beschreibung und Darstellung der Schlüsselhabitate beschrieben, spielt ihr Vorkommen eine entscheidende Rolle bei den Laich- und dem Aufwuchshabitaten. Wenn Kiesbänke in frühen Sukzessionsstadien durch den Gewässerausbau im Fluss nicht mehr vorkommen oder nur in sehr geringer Anzahl vorhanden sind, dann fehlt die Grundvorrausetzung für eine dauerhafte Äschenpopulation im Fluss. Ohne Kiesbänke ist eine erfolgreiche Reproduktion der Äsche kaum gegeben. Ersatzweise nutzen Äschen dann sehr kleine, lokale Kiesanlandungen hinter Störsteinen oder Störkörpern zur Reproduktion. Selbst wenn die Entwicklung der Eier im Kies und der Schlupf und das Aufschwimmen der Larven in diesen Ersatzlaichhabitaten erfolgreich ist, muss unter diesen Umständen mit einer stark erhöhten Mortalität der Larven gerechnet werden, da in stark ausgebauten Flüssen auch die strömungsberuhigten Flachwasserzonen fehlen, die typischerweise an den Rändern von Kiesbänken und Gleithängen vorliegen. Ohne die optimalen Strömungs- und Tiefenverhältnisse in Aufwuchshabitaten an einer Kiesbank bleiben die Äschenpopulationen meist sehr klein, bzw. sie unterliegen einem hohen Aussterberisiko.

Maßnahmen zur Anlage von Kiesbänken oder Ertüchtigung bestehender Kiesbankstrukturen für die Äsche

Das Anlegen neuer Kiesbänke oder die „Ertüchtigung“ bestehender Kiesanlandungen für die Äsche wirken vor allem positiv auf die Habitate, die mit dem Laichplatz und dem Aufwachsen von Larven und Jungfischen verbunden sind. Diese Maßnahmen sind entscheidend für die Reproduktion der Äschen und tragen so zur Stabilisierung der Populationen bei.

Die Grundvorrausetzung für diese Maßnahmen ist, dass innerhalb des Flussbettes Platz vorhanden ist, an dem sich Kiesbänke ablagern können. In stark ausgebauten und vor allem geradlinig verlaufenden (begradigten) Flüssen wird sich Kies aus hydraulischen Gründen nicht ablagern können. Die Strömungsgeschwindigkeiten sind so hoch, dass der Kies einfach durchgeschoben wird und der Bodengrund vor allem aus großen, fest im Boden sitzenden Steinen besteht. Der dazwischen liegende Kies ist meist durch Feinsedimente stark verfestigt und das Porensystem der Lücken verstopft (kolmatiert). Es ist deswegen wenig nachhaltig, wenn lediglich künstlich Kies in das Gewässer eingebracht wird, ohne dass Platz für eine Ablagerung des Kieses durch Aufweitung des Flussbettes besteht, oder Gleithänge im Fluss vorhanden sind, in denen der Kies liegen bleiben kann. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, Maßnahmen zur Anlage von Kiesbänken mit weiteren Maßnahmen zum Ausbau der Ufersicherung, Anlage von Flachwasserzonen und ggf. mit dem Einbau von Strukturelementen zu kombinieren. Dadurch wird das Flussbett aufgeweitet, und es entstehen strömungsberuhigte Zonen, in denen sich der Kies ablagern kann. Zusätzlich kann bei einer Entfernung der Ufersicherung der natürliche Eintrag von Kies in das Gewässer gefördert werden.

Die wirksamste Methode zur Initiierung neuer Kiesbänke ist deshalb die Aufweitung des Flussbettes bzw. die Anlage von Prall- und Gleithangstrukturen im Fluss durch einen unbefestigten, kurvigen Gerinneverlauf. Dafür besteht allerdings ein hoher Flächenbedarf, man benötigt Zugriff auf an den Fluss angrenzende Grundstücke. In der Regel sind solche Maßnahmen wasserrechtlich genehmigungspflichtig und damit einem Planungsprozess unterworfen. Sie können daher vor allem innerhalb großräumigerer Renaturierungsmaßnahmen umgesetzt werden.

Allerdings ist im begradigten Flussverlauf schon eine kleinräumige Aufweitung und „Entgradigung“ mithilfe von eingebauten Störkörpern (s. Einbau von Strukturelementen und Ausbau von wasserbaulichen Befestigungen) möglich. Damit können kleinräumige Gleit- und Prallhangsituationen initiiert werden, sodass dort lokal neue Kiesanlandungen entstehen können. Als Synergie wird auch die Ausbildung von potenziellen Adulthabitaten (Rinnen im Prallhang) gefördert. Diese Maßnahmen sind oft genehmigungsfrei und im Rahmen von Gewässerunterhaltungsmaßnahmen schnell und kostengünstig umsetzbar, je nach Umständen sogar über viele Flusskilometer. Ihre Wirkung auf die Fischfauna dürfte vergleichbar sein zum Effekt vieler planungspflichtiger Renaturierungsmaßnahmen, die sich oft nur über relativ kurze Abschnitte erstrecken. Eine Wiederherstellung der natürlichen Fließdynamik in ausgebauten Flüssen kann eigentlich sogar nur erreicht werden, wenn über viele Flusskilometer auch mit kleineren Maßnahmen der Fluss frei fließen kann. Kurze Renaturierungsstrecken alleine stellen die fehlende Dynamik nicht wieder her. Somit ergänzen sich Renaturierungsabschnitte und durch Gewässerunterhaltungsmaßnahmen aufgewertete Flussabschnitte sehr wirkungsvoll.

Sollten Störkörper zur Initiierung von neuen Kiesbänken in einem Flussbett mit entnommener Ufersicherung genutzt werden, so sind folgende Dinge zu beachten:

Die Verteilung der Störkörper im Gewässerbett sollte nicht nur auf den Uferbereich beschränkt sein, sondern auch mosaikartig im Flussbettverteilt werden. Nur so entstehen Kiesanlandungen mit sehr unterschiedlichen Wassertiefen- und Strömungsgeschwindigkeiten im Randbereich. Diese kleinräumige Heterogenität ist notwendig für optimale Laich- und Aufwuchshabitate der Äsche.
Die Störkörper für Kiesanlandungen sind immer in Gruppen mit Abstand voneinander einzubauen. Bei Steinblöcken beträgt der Abstand, je nach Größe der Steine, 0,5 bis 1 m, bei Totholz kann der Abstand je nach Dimension auch größer sein. Unter diesen Bedingungen sind die Strömungsschatten der Einbauten groß genug, dass zum einen Kies liegen bleibt und zum andern bei Hochwässern der Kies entsprechend umgelagert oder verlagert werden kann. Der Bau von festliegenden Kiesbänken ist für die Äsche aus den o.g. Gründen nicht zielführend.

In stark ausgebauten Flüssen, die ihre Fließdynamik weitgehend verloren haben, befinden sich Kiesanlandungen oftmals nur noch in den Aufweitungen des Gewässerbettes an Brückenbauwerken oder unterhalb von Wehrkörpern (s.o.). Diese Anlandungen sind meist sehr lagestabil, da sich die strömungsberuhigten Zonen wegen des festgelegten Flussverlaufs nicht mehr ändern. Eine Verlagerung des Kieses ist kaum möglich, sodass die Kiesbänke eine starke Tendenz zur Verlandung haben (Inselbildung mit Bewuchs). Im Zuge von Gewässerunterhaltung müssen diese Anlandungen meist regelmäßig geräumt werden, da sie vor oder nach Brückenpfeilern den Abflussquerschnitt verengen und damit die Standfestigkeit der Bauwerke bei Hochwasser gefährden. Auch unterhalb von Wehren werden die Anlandungen in der Regel geräumt, wenn sich diese innerhalb von Ortslagen befinden. Bei diesen Gelegenheiten entsteht die Möglichkeit, die festgelegten Inseln mit kolmatiertem Lückensystem zu für die Äsche nutzbaren Kiesbänken zu „ertüchtigen“. Da die Umlagerungen bzw. die Fließdynamik im stark ausgebauten Fluss jedoch weiterhin weitgehend fehlen, wirkt die „Ertüchtigung“ nur wenige Jahre und muss bei jedem Zyklus durchgeführter Unterhaltungsmaßnahmen erneut umgesetzt werden.

Bei der Räumung von Kiesanlandungen in stark ausgebauten Gewässern sollten folgende Dinge beachtet werden, damit wertvolle Äschenhabitate an Kiesbänken entstehen:

Haben die Kiesbänke bereits einen starken Bewuchs oder/und eine erdige Auflage mit vielen Feinpartikeln, so muss diese Schicht vor dem Abschieben der zu räumenden Kiesbänke entfernt werden. Sie sollte nicht in den Fluss geschoben werden, da die Feinpartikel sich in das Kiesbett absetzen und so eine Verstopfung des Kieslückensystems (Kolmation) verursachen. Dies wäre nicht nur für alle kieslaichenden Fische negativ, sondern setzt auch die Selbstreinigungskraft des Fließgewässers deutlich herab. Der Abtransport der Vegetation oder der Erde/Auelehm und deren Deponie können hohe Kosten verursachen, besonders wenn dabei invasive Arten wie Bärenklau oder japanischer Knöterich aufwendig entsorgt werden müssen. Aus diesem Grund ist es sinnvoll, die Räumung oder Schälung der Kiesbänke regelmäßig vorzunehmen, damit der Aufwuchs auf der Bank und die organische Auflage nicht problematisch wird. Je nach Ausmaß der Anlandungen sollte immer ein Teil der Bänke unberührt stehen bleiben, damit ein vielfältiges Muster an unterschiedlichen Sukzessionsstadien vorhanden ist und so die Habitatvielfalt für viele Lebewesen auf den Kiesbänken gegeben ist. Diese Abschnitte sollten natürlich keine Bestände von Riesenbärenklau oder Staudenknöterich beherbergen.
Der Kies sollte grundsätzlich im Fluss verbleiben, daher sollten die nicht-organischen Anteile der Anlandungen nur in das Unterwasser abgeschoben werden. Im Fall von Brücken bedeutet dies, dass der Kies von oberhalb der Brücke bis weit unterhalb der Brücke geschoben wird, z.B. mit einer Raupe. Im Falle von Wehren wird der Kies soweit ins Unterwasser geschoben, bis sich das Flussbett wieder verengt. Dies ist in ausgebauten Flüssen in der Regel bereits nach wenigen Metern der Fall. Von dort wird der Kies bei Hochwasser weitertransportiert, sodass er in den unterhalb liegenden Gleithängen und Aufweitungen im umgelagerten und damit für die Äsche funktionalen Zustand liegenbleibt.

Die Bänke können geschält werden. Dabei schiebt man die Kiesschicht nur auf Mittel- bis Niedrigwasserniveau ab. Die noch über das Wasser ragende Kiesbank kann dann ggf. mit dem Schild der Raupe oder dem Löffel des Baggers bearbeitet werden, um Äschenhabitate zu schaffen. Es bieten sich hier vor allem kleine Rinnen als Aufwuchshabitate für Äschen an. Diese Rinnen können eine langlebigere Struktur darstellen als Buchten oder abgeflachte Ufer entlang der Kiesbank. Da die Umsetzung solcher Maßnahmen meist im Herbst erfolgt, werden die geschälten Kiesbänke von den nachfolgenden Winterhochwässern gänzlich umgestaltet. Lediglich Rinnenstrukturen bleiben möglicherweise bestehen bzw. vertiefen sich in einigen Fällen, v.a. wenn gleichzeitig eingebaute Strukturelemente (z.B. Totholz) dies begünstigen. Diese einzubauenden Strukturelemente können oft aus dem Aufwuchs der Kiesbänke gewonnen werden.

Die Bänke können beinahe gänzlich bis auf Sohlniveau abgeschoben werden. In diesem Fall entstehen nach der Maßnahme vor allem Laichplätze für Äschen für das darauffolgende Frühjahr. Der strömungsberuhigte Bereich ist nach Umsetzung einer derartigen Maßnahme völlig frei für neue Anlandungen beim nächsten Hochwasser. Je nach transportierter Geschiebemenge sind die neu entstanden Kiesanlandungen im Frühjahr noch nicht sehr hoch, und dadurch völlig überströmt. Sie bieten damit große Areale für ideale Laichplätze der Äsche. Sind die Anlandungen auch zum Zeitpunkt des Aufschwimmens der Larven weiterhin hoch überströmt, so fehlen die strömungsberuhigten Aufwuchshabitate und die Tiere werden weit verdriftet. In einem ausgebauten Gewässer können sie so möglicherweise auch in für sie ungünstige Flussabschnitte gelangen. Um dies zu verhindern, sollten daher nicht alle Kiesanlandungen völlig bis auf Sohlniveau abgeschoben werden, sondern immer kiesige Strukturen unterhalb der so geschaffenen potenziellen Laichplätze als Aufwuchshabitate belassen werden.

Die Anlage von Kiesdepots ist nur in stark ausgebauten Flüssen mit einem großen Geschiebedefizit notwendig. Als Kiesdepot bezeichnet man die Einbringung von Kies aus anderen Quellen in das Gewässer bzw. an ein bei Hochwasser vom Fluss überströmten Ufer, wo das Kiesmaterial durch den Fluss mitgenommen werden kann, um flussabwärts im Rahmen der beschrieben Geschiebedynamik Wirkung zu entfalten. Sinnvoll ist das Einbringen von Kies nur dann, wenn durch Renaturierungen oder strukturverbessernde Maßnahmen Aufweitungen, strömungsschatten bietende Strukturelemente oder Gleithänge vorhanden sind, die eine Kiesablagerung ermöglichen. Sollte dies der Fall sein, dann ist folgendes zu beachten:

Das Kiesdepot muss oberhalb der Flussabschnitte erfolgen, in denen strukturverbessernde Maßnahmen umgesetzt wurden. Im Idealfall sammelt sich der Kies an der ersten Aufweitung, und es entsteht dort ein neuer potenzieller Äschenlaichplatz. In den nachfolgenden flussabwärts angelegten Gleithängen oder Aufweitungen mit Flachwasserzonen können sich dann die geschlüpften Äschenlarven sammeln und in diesen Strukturen aufwachsen. Es ergibt keinen Sinn, diese Reihenfolge (Laichplatz oberhalb Aufwuchshabitat) im Fluss umzukehren.
Wenn es die Menge des zur Verfügung stehenden Kieses erlaubt, dann sollte sie auf mehrere Haufen im Fluss verteilt werden. So entstehen bereits vor dem Abtransport des Kieses durch die Hochwässer temporär kleinräumige Habitate mit unterschiedlichen Strömungen und Wassertiefen im Fluss. Diese werden von Äschen und anderen strömungsliebenden Fischarten meist sofort genutzt.

Wenn die Flächenverfügbarkeit es zulässt, dann sollte ein Teil der Kiesdepots zu einem großen Teil auf dem Ufer eines unbefestigten Prallhangs liegen. Mit der Erosion am Prallhang bei Hochwasser wird so über mehrere Jahre hinweg immer wieder Kies in den Fluss eingetragen.

Kiesdepots entfalten ihre Wirkung nur temporär. Sobald ein Großteil des Kieses vom Fließgewässer mobilisiert wurde, endet die ökologische Wirkung und die Maßnahme sollte nach Möglichkeit erneut durchgeführt werden. Daher wäre es mittel- und langfristig nachhaltiger, Maßnahmen umzusetzen, die das Geschiebedefizit des Fließgewässers dadurch ausgleichen, dass eine ausgeprägte Seitenerosion ermöglicht wird.