Fische sind wichtige Indikatoren für den Zustand von Bächen und Flüssen. Das Vorhandensein oder Fehlen von Fischen in einem Gewässer liefert viele Informationen über dessen Zustand. Das Fehlen einer Fischart könnte auf Fischwanderungsbarrieren, Sedimentation oder starke Verschmutzung zurückzuführen sein. Die Erfassung und Analyse von Fischen, welche sich durch Flussabschnitte und teils auch Fischaufstiegshilfen bewegen, findet durch das Fischmonitoring statt.
Die Nahrungsaufnahme, das Laichen und der Schutz vor widrigen Bedingungen, beispielsweise im Winter, gelten als zentrale Motivatoren für Fischwanderungen. Die Lebensraumansprüche eines Fisches hängen von dessen Lebensstadium ab. Daraus lässt sich der Begriff Fischwanderung dahingehend ableiten, dass darunter jegliche Fischbewegungen zu verstehen sind, die funktionell notwendige Habitate im Lebenszyklus einer Art miteinander verbinden. Diese Lebensräume und ihre Vernetzung untereinander zu identifizieren, und zwar getrennt für unterschiedliche Altersstadien, ist eine zentrale Aufgabe für die Analyse der Fischwanderungen mittels Fischmonitoring.
Unter dem Fischmonitoring werden die Erhebung von Fischwanderungen und die Beobachtung von Fischverhalten verstanden. In der Regel ist das Ziel von Monitorings, anhand der gemachten Beobachtungen Aussagen über den Erfolg von durchgeführten Maßnahmen zu treffen oder Verbesserungsmöglichkeiten zu finden. Hierzu werden verschiedenste Techniken eingesetzt.
Fischwanderhilfen werden zum Beispiel mit Fangreusen ausgestattet, um zu sehen, ob sie von Fischen überhaupt angenommen werden und welche Fischarten und Fischgrößen sie nutzen. Videosysteme werden in Gewässern eingesetzt, wenn es die Sichtverhältnisse zulassen. Sonarsysteme kommen in Gewässern mit starker Trübung zum Einsatz, um zum Beispiel das Verhalten von Fischen am Einstieg in eine Fischaufstiegshilfe zu beobachten. Auch die Markierung von Fischen ist wichtiger Bestandteil des Fischmonitorings.
Geschichte
Erste Aufzeichnungen von Fischwanderungen reichen bis in die Römerzeit zurück, wo der römische Beamte Ausonius um 375 n. Chr. von den regelmäßigen großen Aufstiegszahlen von Wanderfischen in der Mosel berichtete. Die ersten Markierungen von Wanderfischen gehen bis in das 17. Jh. zurück. Fischer in England banden juvenilen Lachsen Baumwollfäden an die Schwanzflosse, um ihre Wanderungen zu analysieren. Seit dem 19. Jh. werden Fische systematisch markiert, um Hinweise und Informationen über Zeitpunkt und Ausdehnung von Wanderungen verschiedener Arten zu bekommen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen resultieren in einer ersten Typisierung der Fischwanderung des amerikanischen Fischereibiologen George Sprague Myers. Sein Vorschlag unterscheidet Fischwanderungen, die innerhalb des marinen Lebensraums, zwischen Süß- und Salzwasserlebensräumen und innerhalb von Süßwasserlebensräumen stattfinden.
Der Fisch als Indikator für den Gewässerzustand
Fische erfüllen zahlreiche Ökosystemfunktionen und -dienste, und sind für die aquatische Vielfalt von großem Wert. Sie sind durch ihre Lebensdauer, ihren Lebenszyklus und aufgrund ihrer unterschiedlichen Habitatansprüche ein guter Indikator für den ökologischen Zustand eines Gewässers. Wegen der wirtschaftlichen Bedeutung einiger Arten unterliegt der Fischbestand oftmals auch einer direkten Beeinflussung durch den Menschen (Besatz, Ausfang). Bei der Beurteilung des ökologischen Zustandes sollten daher auch diese fischereiwirtschaftlichen Daten erhoben werden. Aufgrund ihrer Position im Nahrungsnetz und ihrer Empfindlichkeit gegenüber einer Vielzahl von Einflüssen sind Fische geeignete Indikatoren für die biologische Integrität und den allgemeinen Gesundheitszustand eines Wasserökosystems. Gesunde Fischpopulationen deuten auf ein gesundes aquatisches Ökosystem hin. Da Fische im Vergleich zu anderen Wasserlebewesen relativ langlebige Organismen sind, können durch ihre Überwachung kumulative Umweltveränderungen über einen längeren Zeitraum hinweg erkannt werden. Da Fische von dem gesamten Spektrum chemischer, physikalischer und biologischer Einflüsse betroffen sind, eignen sie sich hervorragend als Indikatoren für die Entwicklung eines bestimmten Lebensraums im Laufe der Zeit.
Darüber hinaus reagieren Fischpopulationen nicht nur auf vom Menschen verursachte Einflüsse, auch natürliche Extremereignisse (z.B.: Hochwasser, Dürre) und populationsinterne Faktoren (z.B.: dichteabhängige Mortalitäten wie Stress, innerartliche Konkurrenz, Krankheiten, Nahrungsmangel etc.) können an der Ausprägung der Abundanz (Anzahl der Individuen einer Art, bezogen auf ihren Lebensraum) und der Altersstruktur beteiligt sein. Damit einhergehend sind Schwankungen der Abundanz und der Altersverteilung bei der Betrachtung mehrerer Jahre gegeben.
Methoden
Beim Fischmonitoring lassen sich zwei Herangehensweisen unterscheiden: Techniken, die ohne den Fang der Fische auskommen, und Techniken, die den Fischfang voraussetzen. Beide Vorgehensweisen haben jeweils Vor- und Nachteile. Der Vorteil, Fische ohne Fang zu beobachten, liegt in der Tatsache, Fische nicht zu stören und damit ein authentisches Verhalten zu erfassen. Der Nachteil liegt, je nach Methode, in der Schwierigkeit, Arten zu bestimmen oder Tiere individuell über einen längeren Zeitraum zu verfolgen. Grundsätzlich beeinträchtigt jeder Fang und eine nachfolgende Messung oder Markierung das Tier. Um das Risiko für den Fisch, aber auch mögliche Auswirkungen auf das Verhalten zu minimieren, sollten die Eingriffe von erfahrenen Spezialist*innen und unter Beachtung der tierschutzrechtlichen Vorgaben erfolgen. Unter diesen Bedingungen sind Fänge und Markierungen von Tieren aber eine gute Möglichkeit, deren Bewegungen kontinuierlich und über einen längeren Zeitraum hinweg zu erfassen.
Methoden, die Fischwanderungen bzw. Bewegungsmuster von Fischen ohne den Fang der Tiere erfassen, basieren auf den physikalischen Grundlagen der Optik, Elektrik und Akustik. Optische Erfassungen differenzieren sich in direkte Sichtbeobachtungen, beispielsweise durch Taucheinsätze, und in indirekte Aufzeichnungen von Bewegungen, etwa mittels Videobeobachtung. Die elektrischen Methoden basieren auf der Messung einer Veränderung des elektrischen Feldes durch die Fische. Bei den hydroakustischen Methoden lassen sich aktive von passiven Methoden unterscheiden. Während die passiven Methoden Schallwellen, die von den Fischen selbst oder der Umwelt erzeugt werden, mittels Hydrophonen aufzeichnen, basieren die aktiven Methoden auf der Erfassung von Schallwellen, die künstlich über Sender, die an den Fischen angebracht sind, ins Wasser abgegeben werden.
Durch die schnellen Fortschritte in den letzten Jahren im Bereich der künstlichen Intelligenz (KI) gibt es die Möglichkeit, die KI auf das Unterscheiden von Fischarten anhand von Fotos und Videoaufnahmen zu trainieren. So kann die KI umfangreiches Material in wenigen Tagen auswerten, während man früher Monate oder Jahre brauchte. Dem User bzw. der Userin werden danach Datensätze zur Verfügung gestellt, in welchen dokumentiert ist, zu welchem Zeitpunkt im Video welcher Fisch zu sehen war.
Bei den Befischungen hingegen handelt es sich um Momentaufnahmen einzelner Abschnitte. Daher kommt sowohl einer sinnvollen Auswahl der Probestrecken innerhalb der Bewertungsabschnitte, welche die oben genannten Faktoren berücksichtigt, als auch der standardisierten Durchführung der Befischung eine besondere Bedeutung zu.
Die Bedeutung steigt
IWSÖ-Leiter (Institut für Wasserwirtschaft, Siedlungswasserbau und Ökologie) Konrad Thürmer sieht für das entwickelte Fischmonitoringsystem in naher Zukunft einen großen Bedarf: „Die Wasserrahmenrichtlinie der EU verlangt, dass sich bis 2027 alle Gewässer in einem guten Zustand befinden“, betont er. Dazu muss neben dem chemischen Zustand auch regelmäßig geprüft werden, ob sich in einem Gewässer die typischen Pflanzen und Tiere, insbesondere Fische, befinden. Anschließend darf sich der Zustand nicht wieder verschlechtern, was nur durch ein dauerhaftes Monitoring sichergestellt werden kann.
