Bachforellen- sterben in Bayern
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Bachforellen- sterben in Bayern
Schriftenreihe des Landesfischereiverbandes Bayern Bachforellensterben in Bayern Bayerns Fischerei + Gewässer Heft 9 Bachforellensterben in Bayern Bachforellensterben in Bayern Vorträge vom Symposium in Wielenbach Oliver Born, Julia Schwaiger München, Oktober 2003 Projektpartner: Landesfischereiverband Bayern e. V. Pechdellerstraße 16, 81545 München Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, Abteilung Gewässerökologische Forschung Demollstraße 31, 82407 Wielenbach Impressum Herausgeber: Landesfischereiverband Bayern e.V. Redaktion: Dr. Oliver Born Satz: Verlagsgruppe Weltbild GmbH, Steinerne Furt, 86167 Augsburg Druck: Kessler, Bobingen Gedruckt auf chlor- und säurefrei gebleichtem Papier Bezug: Landesfischereiverband Bayern e.V. Pechdellerstraße 16 81545 München poststelle@lfvbayern.de München, Oktober 2003 ISBN-3-8289-1690-2 Vorwort Seit mehreren Jahren werden von Fischern aus Südbayern Bachforellensterben gemeldet. Betroffen sind die Einzugsgebiete aller südlichen Donauzuflüsse. Auch in der Schweiz und in Österreich wird das Phänomen beobachtet. Die Fischverluste sind erheblich und unter dem Aspekt des nachhaltigen Arten- und Gewässerschutzes von großer Bedeutung. Von dem Sterben, das meist von Juli bis November in Niedrigwasserphasen und ausschließlich bei Bachforellen auftritt, sind sowohl die Populationen kleiner Bäche als auch großer Flüsse betroffen. In der kritischen Zeit werden Fische mit Schwarzfärbung, welche lethargisch in Ufernähe stehen, gesichtet. Die Gewässeroberläufe sind nach den jetzigen Erkenntnissen nicht betroffen. Der Landesfischereiverband Bayern e.V. (LFV), das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft (LfW), Abteilung Gewässerökologische Forschung in Wielenbach und der Fischgesundheitsdienst in Bayern e.V. (FGD) in Grub führen seit 1998 umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Ursachen durch. Die Studien werden aus Mitteln der Fischereiabgabe durch den Landesfischereiverband Bayern e.V. und durch Fördergelder des Bayerischen Staatsministeriums für Landesentwicklung und Umweltfragen (StMLU) gefördert. Am 15.06.02 trafen sich Wissenschaftler, Fischer sowie Vertreter der Fischereiverwaltung aus dem In- und Ausland um die jüngsten Ergebnisse der Forschungen auszutauschen und der Öffentlichkeit zu präsentieren. Über 200 Teilnehmer wurden bei dem internationalen Symposium in Wielenbach gezählt. Der vorliegende Tagungsband soll einen Überblick über den derzeitigen Erkenntnisstand im Zusammenhang mit dem Bachforellenstreben im Alpenraum geben. Die Fachbeiträge verdeutlichen, dass zwar das Erscheinungsbild des Bachforellensterbens mittlerweile gut dokumentiert ist, die Ursachen des Sterbens hingegen noch weitgehend ungeklärt sind. Vieles deutet jedoch darauf hin, dass keine Fischkrankheit im klassischen Sinne, sondern Faktoren in den Gewässern eine entscheidende Rolle bei der Auslösung des Geschehens spielen. Zur Abklärung dieser Frage wird das Verbundprojekt zwischen LFV Bayern, dem LfW/Abteilung Gewässerökologische Forschung in Wielenbach und dem FGD in Grub fortgeführt. Eberhard Roese Präsident des Landesfischereiverbandes Bayern e. V. Prof. Dr.-Ing. A. Göttle Präsident des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft 3 Inhaltsverzeichnis I. Beobachtungen zum Verlauf des Bachforellensterbens in ausgewählten Fließgewässern Dr. Sebastian Hanfland, Jörg Ruppe II. Landesfischereiverband Bayern e.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1. Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2. Verbreitung des Bachforellensterbens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 3. Untersuchungsgebiet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4. Charakterisierung der Untersuchungsgewässer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 5. Physikalische und Chemische Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 6. Fischbestand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 7. Bergung von symptomatischen Bachforellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 8. Beobachtungen und Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 9. Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Zwei Jahre Expositionsversuch an der Iller Dr. Oliver Born 4 Landesfischereiverband Bayern e.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2. Material und Methode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1. Versuchsanordnung des Langzeit-Monitorings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2. Art, Größe und Haltung der Versuchsfische . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.3. Fütterung der Fische und Wartung der Versuchsanlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.4. Erfassung der Mortalitätsraten und der Wasserparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.5. Druchführung von Erbrütungsversuchen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3. Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.1. Verlustraten in den Bachforellen-Versuchsbecken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 3.2. Verlustraten anderer Fischarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 3.3. Ergebnisse des Erbrütungsversuches . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.4. Messung der chemisch-physikalischen Grundparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 3.5. Veterinärmedizinische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 4. Bewertung und Diskussion der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 III. Untersuchungen zum Gesundheitsstatus von Bachforellen Dr. Christian Baath Tiergesundheitsdienst Bayern e.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2. Material und Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1. Untersuchungen in Fließgewässern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.1. Fischuntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.1.1 Elektronenmikroskopische Untersuchung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.1.2 Hälterungsversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.1.2. Wasseruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2. Untersuchungen in der Versuchsanlage in Kempten in den Jahren 2000–2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.1. Fischuntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.2. Wasseruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.3. Infektionsversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3. Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.1. Pathologisch-anatomische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.2. Parasitologische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 3.3. Virologische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.4. Bakteriologische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.5. Histologische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.6. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der Y-Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.7. Hälterungsversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.8. Infektionsversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 3.9. Wasseruntersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4. Besprechung der Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 IV. Pathologie und Immunstatus betroffener Bachforellenpopulationen Dr. Julia Schwaiger, Hermann Ferling Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, V. Abteilung Gewässerökologische Forschung, Wielenbach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 1. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2. Untersuchungsansätze in den Jahren 2000 und 2001 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3. Bisherige Untersuchungsergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4. Zusammenfassung der Befunde und zukünftige Vorgehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Biomarkeruntersuchungen an einheimischen Fischen: Moderne Instrumente zur Erfassung von komplexen Gewässerbelastungen PD Dr. Rita Triebskorn, Steinbeis-Transferzentrum für Ökotoxikologie und Ökophysiologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 VI. Fischnetz „Netzwerk Fischrückgang Schweiz” Dr. Patricia Holm, EAWAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 5 VII. Das „Schwarzforellensyndrom” in der Schweiz Dr. M. Escher, Aqua-Sana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 1. Rückblick und Ausgangslage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 2. Herkunft der Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3. Auswertung Untersuchungsberichte NAFUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4. Auswertung der Daten aus Projekt „schwarze Forelle” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5. Schlussfolgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 VIII. Charakterisierung der Bestandssituation der Bachforelle in Bayern Dr. Eberhard Leuner, Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Fischerei, Starnberg . . . . . . . . . . 59 1. Fischartenkartierung in Bayern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 2. Anspruch der Bachforelle an den Lebensraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3. Gibt die Bestandssituation der Bachforelle Hinweise auf die Ursache für die Mortalität? . . . . . . . . . . . . . . . . 61 IX. „Schwarze Bachforelle”: Bisherige Erfahrungen in Österreich Reinhard Haunschmid X. Institut für Gewässerökologie, Fischereibiologie und Seekunde, Scharfling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1. Einleitung und Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 2. Untersuchung und Symptome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 3. Ernährungszustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4. Betroffene Fischarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 5. Deskriptive Erfassung des Phänomens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 6. Verbreitung in Österreich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 7. Faktor Kläranlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 8. Faktor Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 9. Besatz- oder Wildfische betroffen? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 10. Betroffene Fischgröße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 11. Faktor Klarheit des Gewässers kund UV-Licht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 12. Zusammenfassung und Vorausschau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Hormone und Xenohormone Gefährden sie unsere Fischbestände? Dr. Rolf Dieter Negele, Dr. Julia Schwaiger, Hermann Ferling, Ulrike Mallow Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, 6 Abteilung Gewässerökologische Forschung, Wielenbach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 1. Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 2. Teilergebnisse aus dem Nonylphenol-Projekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3. Ergebnisse aus dem Wirkungsmonitoring von Gewässerbelastungen anhand des Biomarkers Vitellogenin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 4. Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 XI. Bayerisches Fischmonitoringprogramm Willi Kopf, Suzanne van de Graaff Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 1. Grundlagen des Biomonitorings und der Bioakkumulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 2. Das Bayer. Fischmonitoringprogramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 3. Beitrag des Fischmonitorings zum Phänomen Bachforellensterben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 4. Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 XII. Anhang ................................................................................ 78 1. Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 2. Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 7 I. Beobachtungen zum Verlauf des Bachforellensterbens in ausgewählten Fließgewässern Dr. Sebastian Hanfland, Jörg Ruppe Landesfischereiverband Bayern e.V. 1. Ausgangssituation Untersuchungsgewässer Voralpenflüsse Ammer X Iller X Isar Seit über 10 Jahren werden von Fischereiberechtigten Mel- Kalten (Zufluss der Mangfall) dungen von mysteriösen Bachforellensterben an Fischerei- Lech organisationen und Behörden herangetragen. Innerhalb Loisach Deutschlands sind bisher offenbar ausschließlich Fließge- Mangfall X wässer der Salmonidenregion im voralpinen Raum, also Ramsach X Gewässer des südlichen Donaueinzugsgebietes, betroffen. Salzach (erstmals 2000) Die sterbenden Bachforellen werden zwischen Frühsommer Wertach X und Spätherbst beobachtet. In Fischzuchten tritt das Phänomen bisher anscheinend nicht auf. Niederungsgewässer Angesichts des zumeist nur augenscheinlich festgestellten Schleiferbach Zustandes der Bachforellen (Apathie, Dunkelfärbung) fällt es Sempt zumeist schwer, das Bachforellensterben von bekannten Floßach X Krankheiten oder Intoxikationen zu unterscheiden. Auch das nur kurze saisonale Auftreten dieses Phänomens macht es Tab. 1: In Bayern vom Bachforellensterben betroffene schwer, an das erforderliche Probenmaterial zu gelangen. Gewässer (derzeitiger Kenntnisstand) Zudem fehlen in der Mehrzahl aller Fälle detaillierte Informationen über die Gewässer und deren Gemeinsamkeiten. Ziel der hier vorgestellten Untersuchung war, Bachforellen, die typische Symptome des Bachforellensterbens aufwei- 3. Untersuchungsgebiet sen, aus ausgewählten Gewässern lebend zu bergen und so für tiermedizinische Untersuchungen verfügbar zu machen. Für die Untersuchung wurden 6 Gewässer ausgewählt, die Erkenntnisse die im Rahmen der Untersuchung gewonnen bekanntermaßen vom Bachforellensterben betroffen sind. wurden, werden im Folgenden als Einführung in die Proble- Hieraus wurden Bachforellen für tiermedizinische Untersu- matik vorgestellt. chungen gefangen. 5 der Gewässer liegen südlich und 1 nördlich von München (siehe Abb. 5). Die Gewässerstrecken 2. Verbreitung des Bachforellensterbens weisen in der Regel naturnahe Abschnitte mit kiesiger Bislang liegen Meldungen von Bachforellensterben aus 13 Feinsedimenten. Gewässersohle auf (siehe Abb. 1 bis Abb. 4). Lediglich beim Schleiferbach besteht die Sohle über weite Strecken aus südbayerischen Fließgewässern vor. Es ist jedoch einerseits davon auszugehen, dass auch weitere Gewässer betroffen sind, aus denen bisher keine Meldungen vorliegen. Da das Bachforellesterben bisher nicht eindeutig charakterisiert ist, ist es andererseits nicht klar, ob in allen gemeldeten Gewäs- 4. Charakterisierung der Untersuchungsgewässer sern wirklich dieselbe Ursache zugrunde liegt. Darüber hin- Für die Charakterisierung der untersuchten Gewässer aus mehren sich Hinweise, wonach die alpinen Regionen (Ammer, Iller, Mangfall, Kalten, Ramsach und Schleiferbach) Österreichs und der Schweiz ebenfalls vom Bachforellen- lagen bereits zu Beginn der Arbeit Daten aus anderen Stu- sterben betroffen sind. dien vor, die hier verwendet werden konnten (siehe Literaturverzeichnis). Neben grundlegenden Informationen über 8 Abb. 1: Ammer Abb. 2: Iller Abb. 3: Schleiferbach Abb. 4: Ramsach Abb. 5: Übersichtskarte Untersuchungsgewässer 9 Gewässertopografie, Zustand der Fischbiozönosen und als auch der Mittlerer Hochwasserquotient (MHQ) wesentlich Wasserparameter, liegen speziell für Ammer und Iller detail- höher als bei der Ammer. Das Abflussregime aller betroffe- liertere Erkenntnisse vor. Aus diesem Grund werden die letzt nen Gewässer ist jedoch geprägt von erhöhten Abflüssen im genannten Gewässer im Besonderen vorgestellt. Frühjahr und Sommer und vorwiegend niedrigen Abflüssen im Herbst und Winter. Die Hochwasserhäufigkeiten und 4.1. Physikalische und Chemische Parameter -intensitäten sind im Sommer am größten. Die nachfolgend abgebildeten Jahresabflussdiagramme die höchsten Temperaturen und niedrigsten O2-Gehalte von (Abb. 6 bis 8) lassen erkennen, dass die Abflussmenge der Mai bis September vorliegen (KÖNIGSDORFER et al. 2000). Gewässer mitunter stark voneinander abweicht. Bei der Iller Da weder in der Ammer noch in der Iller ein Sauerstoffwert sind z.B. sowohl der Mittlere Niedrigwasserquotient (MNQ) von 8 mg/l unterschritten wird, kann Sauerstoffmangel als Dauermessungen von Temperatur und O2-Gehalt (1999–2000) in der Ammer und der Iller haben ergeben, dass Abb. 6: Jahresabflussdiagramm Ammer Abb. 7: Jahresabflussdiagramm Iller Abb. 8: Jahresabflussdiagramm Mangfall 10 Abb. 9: Verlauf von Temperatur und O2-Gehalt in der Ammer (Okt. 1999 bis Sept. 2000) Abb. 10: Verlauf von Temperatur und O2-Gehalt in der Iller (Okt. 1999 bis Sept. 2000) in Höhe von 22 °C nachgewiesen. Da das Bachforellensterben aber auch in Gewässern mit einem Temperaturmaximum von unter 17° C auftritt, kann der Einfluss erhöhter Maximaltemperaturen als alleinige Ursache ebenfalls ausgeschlossen werden. Nach Bohl (2001) treten in den genannten Gewässern deutliche Temperaturschwankungen im Tagesverlauf auf. Inwieweit sich Tag-Nacht-Schwankungen von Temperatur und O2-Gehalt auf die Bachforelle auswirken, ist bislang unklar. Von Baars et al. (2000) erfasste Parameter wie BSB5, pHWert, Phosphat, Nitrat, Nitrit und Ammonium lieferten keine Hinweise auf Extremwerte, die von der Bachforelle nicht toleriert werden. Diese Feststellung stimmt mit Daten von Abb. 11: Temperaturextremwerte in Ammer, Iller, Mangfall Sachteleben (2000) überein, wonach an der Iller im Verlauf und Ramsach des letzten Jahrzehnts die Werte für BSB5- und Ammoniak im Normbereich blieben. Grund für das Bachforellensterben weitgehend ausgeschlos- 4.2. Fischbestand sen werden. In der Iller (Kempten) und der Ammer (Peißenberg) konnten keine Temperaturen über 16,3 °C gemessen Um eine Aussage über den Umfang des Bachforellenster- werden. Lediglich in der Mangfall (Rosenheim) wurden im bens treffen zu können, wurden die Bachforellenfangergeb- Sommer für die Bachforelle potentiell kritische Temperaturen nisse von Hanfland (2002) in der Ammer bei Peiting von 11 Abb. 12: BSB5-Werte in der Iller von 1981 bis 1998 Abb. 13: Ammonium-Werte in der Iller von 1981 bis 1998 Frühjahr und Herbst zweier Jahre miteinander verglichen. Die vom Bachforellensterben betroffenen Gewässer weisen Die befischten Streckenabschnitte sowie die Methodik sehr unterschiedliche Fischbiozönosen auf (Tab.2) (Hanfland (Elektrofischerei 10 kW) waren jeweils identisch. Die Fang- 2002). Die Hauptfischarten sind in der Regel typische rheo- effektivität wird auf ca. 30 % geschätzt. Sowohl 1999 als phile Fischarten der Salmonidenregion. In der Isar konnten auch 2000 konnte von Frühsommer bis November ein mas- die meisten (30) und in der Loisach die wenigsten (7) Fisch- siver Bestandseinbruch festgestellt werden (Abb. 14). Durch arten nachgewiesen werden. Der Anteil der Bachforelle an die Auswertung der Fangaufzeichnungen der Fischereibe- der Gesamtzahl gefangener Fische lag mit Ausnahme des rechtigten kann sichergestellt werden, dass der beobachtete Schleiferbachs in der Regel unter 10 % (Tab. 2). Hierbei Rückgang bei der Bachforelle nicht durch die Entnahme muss erwähnt werden, dass die von Hanfland (2002) ausge- durch Angler zu erklären ist. werteten Gewässerstrecken, mit Ausnahme des Schleifer- 12 bachs, in der Äschenregion lagen. Der Schleiferbach ist aufgrund anthropogener Veränderungen heute eher der Bachforellenregion zuzuordnen. Es ist davon auszugehen, dass alle Gewässer Einflüssen durch Besatzfische, die entweder unmittelbar im Gewässerabschnitt eingebracht wurden oder zuwanderten, unterliegen. Der Vollständigkeit halber muss hier erwähnt werden, dass obwohl die Anzahl der Bachforellen am Gesamtbestand in den untersuchten Gewässern in der Regel nur weniger als 10% des Bestands ausmacht, von dieser Art regelmäßig tote Exemplare gefunden werden. Von den anderen Arten, deren Anteil mitunter deutlich über 10% liegt, gibt es hingegen keine Meldungen über Totfunde. Es kann daraus der Schluss gezogen werden, dass bei den übrigen Fischarten nicht dieselben Probleme auftreten wie bei der Bachforelle. 4.3. Bergung von symptomatischen Bachforellen Im Rahmen der Untersuchung ist es für die Mehrzahl der Gewässer gelungen, Bachforellen – mit typischen Symptomen – in ausreichender Zahl zu bergen bzw. zu fangen und Abb. 14: Abnahme der Bachforellenfangergebnisse für veterinärmedizinische Untersuchungen zur Verfügung zu (Elektrofischerei) in der Ammer bei Peiting (4,6 km) von stellen. Dennoch war es in einigen Fällen aufgrund methodi- Frühsommer bis Spätherbst scher Schwierigkeiten nicht möglich an geeignetes Proben- Hauptfischarten: > 5% an Gesamtzahl bzw. Fanggewicht (außer Kleinfische) Tab. 2: Fischbiozönosen ausgewählter Gewässer (verändert nach Hanfland 2002) 13 material zu gelangen. Die geborgenen Bachforellen wurden vom Landesamt für Wasserwirtschaft (Dr. Schwaiger) und vom Fischgesundheitsdienst (Dr. Baath) veterinärmedizinisch untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden in nachfolgenden Referaten erläutert. 5. Beobachtungen und Schlussfolgerungen Sterbende Bachforellen werden meist von Sommer bis Spätherbst in Niedrigwasserphasen beobachtet. Meist handelt es sich dabei um adulte Tiere, die durch deutliche Schwarzfärbung und Lethargie auffallen. Die Meldungen sind auf Abb. 15: Hamenbefischung an der Ammer bestimmte Gewässerabschnitte begrenzt. Bei der Beurteilung, wann, wo und in welchem Umfang das Bachforellensterben auftritt, müssen eine Reihe von Fakto- von den Fischereiberechtigten in der kritischen Zeit beob- ren berücksichtigt werden damit es nicht zu Fehlinterpreta- achtet werden. Dort wo die Fischereiberechtigten gegenüber tionen kommt. der Problematik sensibilisiert sind, steigt die Wahrscheinlich- So wurde erst durch eine Hamenbefischung an der Ammer keit tote Fische zu erfassen. (Abb. 15) und Beckenversuchen an der Iller (BORN 2002) nachgewiesen, dass das Bachforellensterben, entgegen bisherigen Annahmen nicht allein bei klarem Niedrigwasser auftritt, sondern auch bei erhöhten Wasserständen mit Eintrü- 6. Zusammenfassung und Ausblick bung stattfindet. Der Grund für diese Fehlannahme liegt Die Beschaffung des Probenmaterials in ausreichender Men- wohl allein in der Schwierigkeit für Fischereiberechtigte, ster- ge stellte sich als schwierig dar. Zum Teil konnten trotz Mel- bende Fische im trüben Wasser aufzufinden. Analog hierzu dungen der Fischereiberechtigten aufgrund von methodi- werden adulte Fische stets leichter entdeckt als Jungfische, schen Problemen keine oder bestenfalls wenige noch leben- so dass auch hier Fehler in der Erfassung denkbar sind. de, aber Krankheitssymptome aufweisende Bachforellen Auch die Bewirtschaftung (Besatz- und Entnahme) kann geborgen und untersucht werden. einen großen Einfluss auf die Beobachtungen von sterben- Die betroffenen Gewässer waren ausnahmslos typische Sal- den Fischen haben. Ob sterbende Fische beobachtet wer- monidengewässer, die augenscheinlich gute Lebensbedin- den hängt z.B. maßgeblich von der Fischbestandsdichte ab. gungen für die Bachforelle bieten. In einer Gewässerstrecke, in der eine Vielzahl von Bachforel- Hohe Temperaturen und geringe Sauerstoffwerte können als len besetzt, aber wenige entnommen werden, ist die Wahr- Ursache für das Bachforellensterben ausgeschlossen wer- scheinlichkeit bei einem einsetzenden Sterben tote Fische den. Es gibt bisher keine Hinweise, dass Extremwerte klassi- zu sichten größer, als in einem Gewässer in dem wenig scher Wasserparameter ursächlich für das Sterben sind. Bachforellen besetzt werden. Es kann davon ausgegangen werden, dass das Bachforel- Hier ein Beispiel: lensterben oft „unbeobachtet” verläuft. Das heißt, dass In der Iller (Kempten) ist der Bestand an Bachforellen extrem durchaus andere Altersklassen, Zeitpunkte und weitere gering. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass die Gewässer bzw. Gewässerabschnitte von dem Bachforellen- Fischereiberechtigten aufgrund langjähriger negativer Erfah- sterben betroffen sein können als bisher angenommen. rungen (im Zusammenhang mit dem Bachforellensterben) Bislang ist aus Sicht der Autoren die Ursache des Bachforel- keine Bachforellen mehr in die Iller einsetzen. In den Jahren lensterbens nicht erkennbar. 1999 und 2000 wurden keine toten Bachforellen an der Iller Aufgrund der genannten Probleme bei den Freilanduntersu- beobachtet. Das Bachforellensterben in der Iller wäre für die- chungen erscheint es zwingend nötig, neben weiteren Frei- se Jahre nicht festgestellt worden, wenn nicht im selben Zei- landuntersuchungen Expositionsversuche unter kontrollier- traum Beckenversuche mit Illerwasser erfolgt wären Born ten Bedingungen durchzuführen. (2002). Ob tote Forellen beobachtet werden, hängt darüber hinaus maßgeblich davon ab, wie intensiv die Gewässerstrecken 14 II. Zwei Jahre Expositionsversuch an der Iller: Erkenntnisse zum Phänomen des Bachforellensterbens Dr. Oliver Born, Landesfischereiverband Bayern e.V. in pathologischen Organveränderungen äußern. Durch unterschiedliche Exposition der Tiere unter kontrollierten 1. Einleitung Versuchsbedingungen in Quell- und Illerwasser konnten die Verlustraten während der Versuchsdurchführung kontinuier- Für die Ursachenforschung zum Bachforellensterben in lich beobachtet und verglichen werden. Die zeitgleiche Hal- Bayern wurden umfangreiche Arbeiten zur Ermittlung der tung anderer typischer Illerfischarten und die Durchführung auslösenden Faktoren durchgeführt. Aufgrund der extrem von Infektions- und Therapieversuchen wurden durch die geringen Bachforellendichte in den betroffenen Gewässern Versuchsanlage erst möglich. Zusätzlich wurden umfangrei- waren entsprechende veterinär-medizinische Studien in che histologische, bakteriologische, virologische und parasi- dem notwendigen Umfang im Freiland nicht mehr durch- tologische Untersuchungen angestellt. führbar. Die Untersuchung einer ausreichenden Zahl von Ziel der Untersuchung war es, die möglichen negativen Ein- betroffenen Bachforellen konnte durch Wildfänge nicht mehr flüsse von Illerwasser auf die Fitness und Mortalität von sichergestellt werden. Zur Ermittlung und Eingrenzung Bachforellen zu überprüfen. Hierzu wurden über zwei Jahre potentieller auslösender Einflüsse wurde daher ein eigener hindurch (01.02.2000 bis zum 31.12.2001) entsprechende Großversuch als aktives Monitoring durchgeführt. Im Rah- Versuche durchgeführt. Das Programm wurde im Rahmen men dieses Langzeitmonitorings in der Versuchsanlage an der Folgemaßnahmen der Fischartenkartierung vom Lan- der Iller bei Kempten wurden über mehrere Jahre hinweg desfischereiverband Bayern e.V. geplant, finanziert und Fische gehalten, kontinuierlich beobachtet und für weitere durchgeführt. Die Untersuchungen zur Fischgesundheit wur- veterinärmedizinische Studien zur Untersuchung physiolo- den von Dr. Schwaiger, Bayerisches Landesamt für Wasser- gischer Veränderungen der Organe zur Verfügung gestellt. wirtschaft, Abteilung gewässerökologische Forschung in Es konnten zahlreiche Arbeitshypothesen zur Ursachenein- Wielenbach und Dr. Baath, Fachabteilung Fischgesundheit grenzung wissenschaftlich überprüft werden. Sollten Ein- des Tiergesundheitsdienstes in Bayern e.V. in Grub über- flüsse im Bereich der Gewässerchemie für das Phänomen nommen. Die tägliche Kontrolle und Wartung der Versuchs- verantwortlich bzw. mitverantwortlich sein, so müssten sich anlage wurde von Mitgliedern des Fischereivereins Kempten diese in dem Sterben von Versuchsfischen oder zumindest e.V. sichergestellt. Abb. 1: Versuchsanlage Kempten 15 2. Material und Methode frostfrei und diebstahlsicher. Die zur Verfügung stehende Fläche in der Fabrikhalle betrug ca. 150 m2. Die Versuche 2.1. Versuchsanordnung des Langzeit-Monitorings wurden im Jahr 2000 in acht und im Jahr 2001 in zwölf großvolumigen Langstrombecken durchgeführt. Die Becken waren zum Teil durch Lochbleche in weitere Abteile unter- Für die Versuchsanlage wurde eine ehemalige Fabrikhalle in teilt. unmittelbarer Nähe zur Iller angemietet. Der überdachte, Die Wasserversorgung der Becken erfolgte über zwei Tauch- damit vor direkter UV-Einstrahlung geschützte Raum war pumpen, die 3l/s aus der unmittelbar angrenzenden Iller för- Abb. 2: Skizze der Versuchsanlage Kempten 16 derten, und aus 2 l/s Quellwasser aus dem fabrikeigenen Brunnen. Im ersten Versuchsansatz wurden vier Becken mit 2.2. Art, Größe und Haltung der Versuchsfische Illerwasser und vier Becken mit Quellwasser gespeist. Im weiteren Versuchsverlauf wurden zwei Quellwasserbecken Aus den Ergebnissen von Hanfland et al. (2002) ist abzulei- auf Illerwasserversorgung umgestellt. Die Wassermenge lag ten, dass in den vom Bachforellensterben betroffenen für jedes Becken bei ca. 0,5 l/s. Die beiden Tauchpumpen Gewässern Bachforellen aller Altersklassen im Spätsommer wurden im 30 min Takt wechselnd geschaltet. Ein möglicher bis zum Herbst sterbend beobachtet werden können. Auch Ausfall einer Pumpe während des Versuchs konnte durch die Ergebnisse der Elektrobefischungen in der Iller und ande- den Dauerbetrieb der zweiten Pumpe kompensiert werden. ren Gewässern bestätigten dies (Baars et al. 2000). Als Ver- Die Ansaugstelle wurde mit einem Lochblechschutzkorb suchsfische für den Hauptversuch wurden 1- und 2-sömmri- gegen Treibgut gesichert. Eine Schwierigkeit bei der Verwen- ge Bachforellen gehalten. Die Fische waren in dem Raum dung von Flusswasser besteht in den mitgeführten Sedi- keiner direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Die Besatz- mentstoffen. Um den Sedimenteintrag zu minimieren, wurden dichte betrug max. 250 1-sömmrige und 100 2-sömmrige den Versuchsrinnen Absetz- und Zulaufrinnen zur Wasser- Fische je Becken. Die Herkunft der Bachforellen verteilte verteilung vorgeschaltet. Im Laufe des ersten Versuchsjahres sich auf vier unterschiedliche Fischzuchten. Es wurden ver- stellte sich dies als unzureichend heraus. Für die Folgever- schiedene Bachforellentypen bzw. Stämme, die der Herkunft suche wurden daher zusätzlich zwei großvolumige Sedimen- Seeforelle, Brown Trout, Rotgetupfte und Mischlinge aus den tationsbecken vor die Verteilungsrinnen eingebaut. Typen, eingesetzt. Auch eine genetische Disposition konnte Das in der Halle zur Verfügung stehende Quellwasser (Lei- somit überprüft werden. Darüber hinaus wurden die Arten tungs-Druck ca. 8 bar) wurde mit einem Gebläse mit Sauer- Äsche, Nase, Barbe und Regenbogenforelle als Referenztie- stoff angereichert und durch den Durchlauf über einen spe- re gehalten und beobachtet. Insgesamt wurden bis zu 2000 ziellen Tropfkörper entgast. Die Entlüftung erfolgte über ein Fische gleichzeitig in der Anlage gehalten. Fenster. Die Rückleitung des Wassers aus den Becken in die Iller wurde über eine geschlossene Ablaufrohrleitung DN 150 geführt. Abb. 3: Versuchsanlage Kempten, Zulaufrinnen und Futterautomaten, im Hintergrund Belüftung des Quellwassers 17 Abb. 4: Haltung der Versuchsfische mit geringer Besatzdichte in den Becken 2.3. Fütterung der Fische und Wartung der Versuchsanlage 2.4. Erfassung der Mortalitätsraten und der Wasserparameter Während des gesamten Jahres, auch an Wochenenden und Bei der täglichen Kontrolle der Versuchsanlage wurde ein Feiertagen, wurde die Versuchsanlage täglich überwacht. Tagesprotokoll erstellt. Beobachtungen zu Verhaltensauffäl- Diese Kontrolle wurde durch Mitglieder des Fischereivereins ligkeiten wurden vermerkt. Verendete Fische wurden aus Kempten e.V. sichergestellt. Für das enorme zeitliche Enga- den Becken entfernt und nach Becken getrennt protokolliert. gement sei den beteiligten Vereinsmitgliedern herzlich Die Fische wurden zur späteren Sektion vor Ort tiefgefroren gedankt. Dem 1. Vorsitzenden Max Waldmann sei an Stelle verwart. Zur Herausnahme verendeter Fische wurde jedem der gesamten Vorstandschaft des FV Kempten für die stän- Becken ein gekennzeichneter Kescher zugeordnet. Hier- dige organisatorische Hilfe und konstruktive Anregungen durch sollten mögliche Übertragungen von Infektionserre- und Verbesserungsvorschläge gedankt. Eine Fütterung der gern ausgeschlossen werden. Im Rahmen der Untersuchun- Versuchsfische mit Naturnahrung kam aufgrund der großen gen zur Fischgesundheit wurden etwa alle 6 Wochen nach Fischmenge und der langen Zeitdauer des Versuches nicht Möglichkeit mindestens 5 Fische pro Becken untersucht. in Frage. Die Versuchsfische wurden mit handelsüblichen Nähere Details sind den entsprechenden Vorträgen von Dr. Fischfuttermitteln gefüttert. Einmal pro Tag wurden die Uhr- Baath und Dr. Schwaiger zu entnehmen. werksfutterautomaten gereinigt und neu befüllt. Die Laufzeit Temperatur und pH-Wert wurden über dauerregistrierende der Futterbänder betrug 12 h. Um eine ausreichende Durch- Messeinrichtungen gemessen. Zusätzlich wurden begleitend strömung der Rinnen zu gewährleisten, wurden die Ablauf- vom WWA Kempten Beprobungen in der Iller oberhalb der gitter täglich gereinigt. Das Intervall der Komplettreinigung Versuchsanlage durchgeführt. Wasserproben aus der Ver- der Becken richtete sich nach dem Grad der Verschmut- suchsanlage wurden mehrmals vom Wasserlabor des FGD zung, insbesondere der Sedimentation von Schwebstoffen. sowie vom WWA Kempten untersucht. Durch einen automa- 18 Abb. 5: Erbrütungsversuch in Firzlaff-Boxen tischen Probennehmer, der vom WWA Kempten zur Verfü- 3. Ergebnisse gung gestellt wurde, konnte sichergestellt werden, dass bei einem eventuell auftretenden Sterben und für den Fall einer stoßweisen Belastung in den Illerwasserbecken jederzeit entsprechende Wasserproben zur Analyse 3.1. Verlustraten in den BachforellenVersuchsbecken vorhanden waren. Der Probennehmer wurde so eingestellt, dass alle Abbildung 6 gibt den Verlauf der Tagesverluste der Bachfo- 10 min eine Wasserprobe in eine Mischprobe zugegeben rellen in vier Versuchsbecken wieder. In den Illerwassergrup- wurde. Nach zwei Stunden wechselte automatische das pen sind im Laufe der Versuchsjahre 2000 und 2001 alle im Probengefäß. Bei 24 vorhandenen Gefäßen konnten also Januar eingebrachten Bachforellen gestorben. Bis August Wasserproben von 48 h bereit gehalten werden. bzw. September waren die Verluste sehr gering. Alle Illerwassergruppen zeigen ab Mitte August die gleichen Symptome: 2.5. Durchführung von Erbrütungsversuchen • keine Futteraufnahme Die Erbrütungsversuche wurden mit sog. Firzlaff-Erbrü- • Dunkelfärbung. • auffallendes Verhalten, kaum Schwimm- und Fluchtbewegungen tungsboxen durchgeführt. Die Erbrütungsboxen wurden in Brutrinnen eingesetzt. Eine Gruppe wurde mit Illerwasser Das Sterben dauert mehrere Wochen und wird auch von versorgt, die Kontrollgruppe mit Quellwasser erbrütet. Die Phasen der Wassertrübung und erhöhter Wasserführung Boxen wurden bis zum Schlupf täglich kontrolliert. Abgestor- nicht aufgehalten. Im ersten Versuchsplan wurde vorgese- bene, weiß verfärbte Eier wurden mit einer Pinzette ausgele- hen, in einem Referenzversuch Bachforellen in Quellwasser sen. für vergleichende Studien der Pathologie zu halten. Auch bei diesem Versuchsansatz wurden, wie bei den Becken mit 19 Abb. 6: Verlustraten der Bachforellen in den Versuchs-Becken 20 Abb. 7: Verlustraten der Bachforellen in den Illerwasser-Becken mit unterschiedlichen Besatzzeitpunkten im April, Mai und Juni Illerwasserversorgung, immer zwei Becken als Versuch mit Die Dauer und der Verlauf des Sterbens waren ebenfalls in einer Wiederholungsgruppe eingerichtet. Die Verluste der den Gruppen nahezu identisch. In keiner Versuchsgruppe Quellwasser-Gruppen waren mit 0%–5% extrem niedrig. überlebten Bachforellen, die vor dem 1. Juli in das Illerwas- Trotz unterschiedlicher Besatzzeitpunkte in den Versuchs- ser gesetzt wurden, das Sommerhalbjahr. Das Umsetzen gruppen 1 (Besatz am 14.11.00), der Gruppe 2 (Besatz am der Fische von Illerwasser in Quellwasser während der aku- 14.4.01), der Gruppe 9 (Besatz am 29.06.01), und den Grup- ten Phase bringt keine Besserung mehr: 21 Fische wurden pen 11 und 12 (Besatz am 15.5.01) in das Illerwasser, war Anfang Sept. 01 aus Gruppe BF2/Iller in BF2/Quelle umge- der Beginn des Sterbens in allen Gruppen absolut zeitgleich. setzt. Dennoch starben alle diese Fische im Verlauf der 21 nächsten Wochen im Quellwasser. Das gesamte Becken 10 res. Zu der Ausbildung einer „Immunität“ kam es folglich der Gruppe BF10/Iller wurde am 11.09.01 auf Quellwasser- nicht. versorgung umgestellt. 100% der Forellen starben dennoch. Eine „Infektion” von Quellwasserfischen wurde aber in kei- 3.2. Verlustraten anderer Fischarten nem Fall durch das Hinzusetzen von Fischen aus dem Illerwasser nachgewiesen. Das Sterben tritt nur bei Bachforellen auf. Im gleichen Becken Das Sterben tritt unabhängig von der Herkunft (Teich/Frei- gehaltene Nasen und Barben zeigten keine Symptome. Die land/Fischzucht) und unabhängig von der genetischen Verlustraten können als gering beurteilt werden. Äschen Disposition (Seeforelle, Brown Trout, Rotgetupfte) in allen wurden kontinuierlich über fast 2 Jahre in der Anlage gehal- Gruppen gleich auf. ten. Die Verluste im Illerwasser waren sehr gering. Im glei- Fische, die im August ins Illerwasser gesetzt wurden, über- chen Becken gehaltene Regenbogenforellen zeigten in der lebten die kritische Phase, starben jedoch z.T. im Dezember kritischen Phase keinerlei Symptome. bzw. in der kritischen Phase im Sommer des nächsten Jah- Bei den einsömmrigen und zweisömmrigen Äschen konnten Abb. 8: Verlustraten der Barben und Nasen im Flusswasser Abb. 9: Übersicht über die Verlustraten in den vier Äschenversuchsgruppen im Illerwasser im Jahr 2001 22 nach einer Expositionszeit von ca. einem Jahr keine Hinweise auf eine erhöhte Mortalität der Fische im Illerwasser 3.4. Messung der chemisch-physikalischen Grundparameter beobachtet werden. Zusammenfassend sind die Verlustraten der Versuchsbecken mit Illerwasserversorgung in oben- Wassertemperatur, Sauerstoff, Leitfähigkeit und pH-Wert stehender Grafik aufgeführt. des Illerwassers erreichten während der Versuche nie den Grenzbereich für Salmoniden. Dies bestätigen auch die Mes- 3.3. Ergebnisse des Erbrütungsversuches sungen des WWA Kempten in der Iller. Das umfangreiche Messprogramm von Dr. Baars im Rahmen der Äschenunter- Zur Überprüfung der Schlupfrate und möglicher negativer suchungen des LFV Bayern in den Jahren 1995 – 1997 zeigt Einflüsse des Illerwassers auf die Entwicklung und Fitness dieses Ergebnis. Die Freilanduntersuchungen in den übrigen von Brütlingen wurde ein Early Life Test durchgeführt. Im Untersuchungsgewässern (siehe Vortrag Hanfland et.al.) Illerwasser und im Quellwasser wurden jeweils 2000 Augen- konnten ebenfalls keine Hinweise auf einen entscheidenden punkteier erbrütet. Einfluß der gewässerchemischen Grundparameter erbrin- Die tägliche Kontrolle der Iller-Erbrütungsbox war durch gen. Wassertrübungen im Illerwasser ab dem 03.03.00 sehr erschwert. Ein Erkennen der abgestorbenen, weiß verfärbten Eier war nur in Phasen mit geringerer Schwebstofffracht 3.5. Veterinärmedizinische Untersuchungen möglich. Daher werden die großen Tagesschwankungen in der Iller-Erbrütungsbox im März und April erklärbar. Der auf- Die Ergebnisse der veterinärmedizinischen Untersuchungen gezeichnete Verlauf gibt in diesem Fall nicht den realen Ver- des Landesamtes für Wasserwirtschaft, Abteilung gewässe- lauf des Absterbens wieder. Dennoch können die Schlupfer- rökologische Forschung wurden von Dr. Schwaiger ebenso gebnisse in beiden Versuchsansätzen als normal bezeichnet wie die Ergebnisse des Fischgesundheitsdienstes von Dr. werden (Limbrunner 2000). Die Verlustraten waren mit 13% Baath in einem gesonderten Vortrag zusammengestellt. Aus im Illerwasser und 7% im Quellwasser relativ niedrig. dem Untersuchungsbericht des LfW ergeben sich Hinweise Abb. 10: Erbrütungsversuch von Augenpunkteiern in Quell- und Illerwasser 23 auf schwere pathologische Veränderungen im Bereich der • Konkurrenzsituation mit ”besetzten Arten” Organe, die einen Rückschluss auf mögliche toxische bzw. • Genetische Verfälschung durch Besatz organschädigende Substanzen im Illerwasser zulassen. Die • Direkte UV-Strahlung virologischen, bakteriologischen und histologischen Unter- • Viren/Bakterien/Parasiten suchungen des FGD ergaben keinen konkreten Hinweis auf • Chemisch-physikalische Grundparameter. eine spezifische krankheitsbedingte Ursache, mit der man Dagegen erhärtete sich die Hypothese, dass der Eintrag dem Sterben der Bachforellenbestände in bayerischen fischtoxischer Wasserinhaltsstoffe oder unbekannter Schad- Gewässern erklären könnte. stoffe im Gewässer für die Auslösung des Sterbens verantwortlich sein könnten. Diskutiert werden Einträge aus Land- 4. Bewertung und Diskussion der Ergebnisse und Forstwirtschaft, Kläranlagen, Mülldeponien und diffusen Das Ziel der gesamten Untersuchungen in der Versuchsanla- tigung, Algentoxine müssen weiter untersucht werden. Über ge in Kempten war der Nachweis möglicher toxischer Stof- die Entwicklung der Veralgung bayerischer Fließgewässer fe im Illerwasser durch entsprechende Reaktionen der Ver- liegen keine Untersuchungen vor. Es scheint jedoch eine suchsfische bzw. durch den Nachweis entsprechender Verschiebung der Algenzooenose von Grünalgen hin zu Kie- Schäden in den Organproben der in den Becken gehälterten selalgen und Cyanobakterien stattgefunden zu haben. Fische. Der Versuchsansatz und die Dokumentation der Mykotoxine als Ursache des Rückgangs sind zwar unwahr- Mortalitäten der im Illerwasser gehaltenen Bachforellen scheinlich, jedoch werden sie immer wieder in die Diskus- erlauben in Verbindung mit den fundierten veterinärmedizini- sion eingebracht. Als relevante Stoffgruppen werden z.B. schen Untersuchungen weitergehende Aussagen zu den Fällungshilfsmittel zur P-Fällung bzw. Schlammfällung disku- möglichen Gefährdungskomplexen Gewässerchemie und tiert. Auch gewisse Inhaltsstoffe phosphatfreier Waschmittel Krankheiten. werden in die Überlegungen einbezogen. Durch die Haltung Der Versuchsansatz des aktiven Monitorings bot gute von Bachforellen in Versuchsbecken im Nebenschluß von Möglichkeiten für die Überprüfung der Arbeitshypothesen Gewässern hatten Untersuchungen von schweizer Wissen- zum Rückgang der Fischbestände und wurde daher für schaftlern bereits erste Hinweise auf mögliche negative Ein- das vorliegende Forschungsvorhaben übernommen. Da die flüsse von Kläranlagen auf Fische geliefert (Fischnetz 1999). Iller bei Kempten unter einem sehr starken Bestandsein- Nach weiteren Forschungen ließ sich dieser Ansatz jedoch bruch der Bachforelle zu leiden hatte, waren an diesem nicht uneingeschränkt aufrechterhalten (Fischnetz 2000). Fluss für einen entsprechenden Monitoringversuch gute Die endokrine Wirkung unterschiedlicher Stoffgruppen wird Voraussetzungen gegeben. Zusätzlich zu den Haltungsver- ebenfalls als eine potentielle Gefährdungsursache betrach- suchen wurde ergänzend zu den Erbrütungsversuchen von tet. Nach den Ergebnissen der bereits durchgeführten Stu- Schubert (2001) ein Early Life Test durchgeführt. Durch die dien des LFV Bayern und der TU München scheinen endo- Ermittlung der Schlupfraten sollte ermittelt werden, ob die krin wirksame Substanzen als Ursache für das Bachforellen- natürliche sterben eher unwahrscheinlich zu sein. Reproduktion der Bachforelle als Quellen. Auch die Veralgung der Gewässer und die daraus resultierenden Veränderungen –pH-Wert, Sauerstoffübersät- gestört bezeichnet werden kann. Insbesondere die Vielzahl potentiell toxisch wirkender Substanzen, deren Wirkung auf Fische weitgehend Die bisherigen Ergebnisse lassen derzeit keinen entschei- unerforscht ist, macht eine Bewertung und Beantwortung denden Einfluss nachfolgend aufgelisteter Einzelfaktoren auf der oben dargelegten potentiellen Gefährdungsfaktoren das Bachforellensterben in den entsprechenden Fließge- durch eine Analyse der Wasserinhaltsstoffe sehr schwierig. wässern, ungeachtet möglicher, bisher nicht erfassbarer Weitere Forschungen zu dem Themenkomplex sind unab- Wechselwirkungen, erkennen: dingbar. • Veränderung der Grobstrukturen der Gewässer • Reduzierung der Einleitung organischer Substanzen und damit ”Nahrungsmangel” 24 Tab. 3: Zusammenfassende Bewertung der Arbeitshypothesen 25 III. Untersuchungen zum Gesundheitsstatus von Bachforellen Dr. Christian Baath der Insel Riems gesandt. In einem Fall aus der Ammer wur- Tiergesundheitsdienst Bayern e. V. den zusätzlich elektronenmikroskopische Untersuchungen von Hautproben durchgeführt. 1. Einleitung Seit mehreren Jahren werden in Bayern, Österreich und in Wasseruntersuchungen der Schweiz (8) im Spätsommer Bachforellensterben gemeldet, die alle das gleiche Erscheinungsbild aufweisen. Die Stichprobenartig wurden Wasseruntersuchungen zur Absi- Fische zeigen Lethargie, sind schwarz gefärbt und veren- cherung der Diagnostik durchgeführt, um gegebenenfalls den. Zur Klärung der Ursachen des „Bachforellensterbens” Abweichungen fischereilich bedeutsamer Parameter zu in den nördlichen Alpenabflüssen wurde der Tiergesund- erkennen. Die Untersuchung der Wasserproben erfolgte heitsdienst Bayern e. V. (TGD), Fachabteilung Fischgesund- nach den nasschemischen Normmethoden (DIN- bzw. EU- heitsdienst (FGD) im Auftrage des Landesfischereiverban- Norm) sowie mittels Kapillar-Ionenanalyse (Waters). Pro Pro- des Bayern e. V. in die geplanten Untersuchungen einge- be wurden 28 Parameter erfasst. bunden. Ziel der Untersuchungen war, mögliche Ursachen einer infektiösen Ätiologie abzuklären. 2.1. Untersuchungen in Fließgewässern 2. Material und Methoden 2.1.1. Fischuntersuchungen Insgesamt wurden in dem Zeitraum von September 1998 92 Bachforellen wurden aus den nachfolgenden Flüssen bis Oktober 2001 368 Fische aus 7 Freigewässern und einer untersucht: Versuchsanlage in Kempten sowie 10 Wasserproben im • Ammer Rahmen des Untersuchungsauftrages untersucht. Die Pro- • Lindach/Ramsach ben wurden teils durch den Landesfischereiverband Bayern • Schleiferbach in Freising e. V. an den FGD überstellt, teils durch den FGD vor Ort ent- • Breitach nommen. • Stillach • Iller • Mangfall Fischuntersuchungen Neben Bachforellen wurden aus Ammer, Lindach/Ramsach Das Untersuchungsmaterial wurde pathologisch-anato- und Schleiferbach auch 4 Regenbogenforellen, 8 Äschen, misch, parasitologisch sowie stichprobenartig histologisch 1 Aitel, 1 Rutte, 2 Mühlkoppen und 1 Bachsaibling untersucht. untersucht. Bei weiterführenden mikrobiologischen Untersuchungen wurden die Fische auf virale Erkrankungen der Salmoniden wie Virale Hämorrhagische Septikämie (VHS), 2.1.1.1. Elektronenmikroskopische Untersuchung Infektiöse Hämatopetische Nekrose (IHN), Infektiöse Pankreas Nekrose (IPN) sowie auf spezifische bakterielle Am Institut für Tierpathologie der Universität München wur- Erkrankungen wie Furunkulose, Rotmaulseuche, Bakte- de formalinfixierte Haut mittels Flacheinbettung sowie gluta- rielle Kidney Disease (BKD), sowie Kaltwasserkrankheit und raldehydfixierte, zu Pellets aufzentrifugierte Hautabstrich- weitere Präparate fakultativ pathogene Bakterien untersucht. Zur Absicherung der Diagnose wurden ebenfalls Fischproben an das nationale Referenzlabor für Viruskrankheiten der Fische, Bundesanstalt für Viruskrankheiten der Tiere, auf 26 von erkrankten Bachforellen aus der Ammer elektronenmikroskopisch untersucht. 2.1.1.2. Hälterungsversuche beim Fischgesundheitsdienst in Grub in einem Becken gemeinsam gehalten. Als Kontrollgruppe dienten klinisch Klinisch unauffällige Bachforellen, die im Zusammenhang gesunde Bachforellen aus einem Kontrollbecken des Kemp- mit einem ”Bachforellensterben” aus der Ammer elektrisch tener Versuchs mit Quellwasser sowie klinisch gesunde abgefischt worden waren, wurden in frischem Grundwasser Bachforellen aus einer Forellenteichwirtschaft. von 10° C im Durchlauf über einen Zeitraum von 10 Wochen im Jahr 2000 beim Fischgesundheitsdienst in Grub in einem Durchflussaquarium mit 200 Liter Wasservolumen in Quell- 3. Ergebnisse wasser von 10°C ohne Fütterung gehältert und beobachtet. Ebenfalls wurden erkrankte Bachforellen aus einer Einsendung im August 2001 aus der Mangfall, beim Fischgesundheitsdienst in Grub in einem Durchflussaquarium mit 200 Liter 3.1. Pathologisch-anatomische Untersuchungen Wasservolumen in Quellwasser von 10°C ohne Fütterung gehältert und über einen längeren Zeitraum beobachtet. Auffällige Befunde wurden im Jahr 2001 bei Bachforellen aus der Mangfall sowie bei Bachforellen aus dem Versuch in Kempten ermittelt. Bei diesen Fischen wurde gelegentlich 2.1.2. Wasseruntersuchungen Dunkelfärbung, Anämie, Blutungen in der Leber sowie fehlender Chylus in den Därmen vorgefunden. Die Därme und Stichprobenartig wurden 2 Wasseruntersuchungen aus den das viscerale Fettgewebe wirkten gelegentlich rosa. Verein- Flüssen Breitach und Stillach durchgeführt. zelt war auch Blutstau in Leber und Milz feststellbar. Bei einem Fisch aus der Kemptener Versuchsanlage lag ein 2.2. Untersuchungen in der Versuchsanlage in Kempten in den Jahren 2000–2001 Ascites vor. Ein einheitliches Sektionsbild mit pathognomonischer Symptomatik war jedoch bei allen verdächtigen Fischen nicht vorzufinden. Klinisch unauffällige Bachforellen und die anderen unter- 2.2.1. Fischuntersuchungen suchten Fischarten waren ohne besonderen Befund. Ab April 2000 wurde in zweimonatigem Abstand der gesam- 3.2. Parasitologische Untersuchungen te Fischbestand des Haltungsversuches in Grund- und Illerwasser in Kempten, Sankt Mang (Bachforellen verschiede- Im Jahr 1998 wurden bei einem Aitel aus der Ramsach nen Alters sowie Äschen und ab 2001 auch Regenbogenfo- Myxosporidiencysten auf den Kiemen sowie bei 3 Äschen rellen) stichprobenartig beprobt und bakteriologisch und Myxosporidien auf der Haut angetroffen. virologisch sowie differentialdiagnostisch klinisch, patholo- Im September 1999 wurde bei Bachforellen aus der Ammer gisch-anatomisch, parasitologisch, und histologisch unter- Proliferative Kidney Disease (PKD) festgestellt. Bei den sel- sucht. ben Fischen lag auch eine Infektion mit E. gergoviae vor. In den Jahren 1999 und 2000 wurde histologisch bei je 1 Bachforelle aus dem Schleiferbach in Freising ein Befall mit 2.2.2. Wasseruntersuchungen Trophozoiten eines unbestimmten Sporozoon in den Nierentubuli ermittelt. Ein ähnlicher Befund lag auch im Jahr Stichprobenartig wurden je 4 Wasserproben aus der Versor- 2000 bei 2 in Illerwasser des Kemptener Versuches gehalte- gung mit Quellwasser wie auch der Versorgung mit Illerwas- nen Bachforellen vor. Generell entsprach der diffuse Parasi- ser untersucht. tenbefall aller untersuchten Fische den Befunden, wie sie aus der Teichwirtschaft oder Wildgewässern bekannt sind. Auffallend waren jedoch bei den meisten krankheitsverdäch- 2.2.3. Infektionsversuch tigen Bachforellen teils vereinzelt, teils massenhaft auftretende, stark lichtbrechende sphärische Zellen in den Haut- Für einen Infektionsversuch wurden erkrankte Bachforellen abstrichen, im folgenden als sog. ”Y-Zellen” bezeichnet aus der Versuchsanlage in Kempten aus Haltung mit Iller- (Abb. 1). Bei deutlicher Zellwand wiesen diese Zellen einen wasser mit klinisch gesunden Bachforellen aus einer Forel- randständigen Zellkern (Siegelringform) mit einem homoge- lenteichwirtschaft in Grundwasser von 10° C im Durchlauf nen, durchsichtigen bis fein granulierten Zellinhalt auf. Die 27 Größe der Zellen war sehr variabel und lag zwischen 3.3. Virologische Untersuchungen 10–30 µm. Ein geschlechtsspezifischer oder altersabhängiger Zusammenhang mit dem Auftreten dieser Zellen war Im Jahr 2000 wurde bei Bachforellen in der Versuchsanlage nicht erkennbar. Dieser Zelltyp in den Hautabstrichen war in Kempten 4 x IPN festgestellt. Es konnte jedoch nachge- von Untersuchungen an Bachforellen aus der bayerischen wiesen werden, dass das Virus vom Herkunftsbetrieb her Teichwirtschaft bisher nicht bekannt. Im Verlaufe des Jahres eingeschleppt worden war. Bei Fischen aus Fließgewässern nahmen Häufigkeit und Intensität dieser Zellen bei Haltung konnte nie ein virales Agens ermittelt werden. im Illerwasser zu. Der Höhepunkt dieser Hautveränderungen lag wie auch bei Fällen von ”Bachforellensterben” aus ver- 3.4. Bakteriologische Untersuchungen schiedenen Flüssen Bayerns in den Spätsommer- und Herbstmonaten. Enterobacter spp. wurde 1 x bei Bachforellen aus der Ram- Im Zeitraum von April bis August 2000 wurden diese Zellen sach und 1 x aus 2 Bachforellen eines Beckens mit Illerwas- vereinzelt auch an in Quellwasser gehaltenen Bachforellen ser des Kemptener Versuches im Jahr 2000 sowie 1 x E. der Kemptener Versuchsanlage festgestellt. intermedius aus 2 Bachforellen aus einem Becken mit Iller- Insbesondere bei den dunkel gefärbten Bachforellen trat mit wasser des Kemptener Versuches 2001 zusammen mit zunehmender Dichte dieser Zellen gleichzeitig eine Zunahme Citrobacter freundii und 1 x E. gorgoviae aus einer Bachfo- eines teilweise massenhaft vorliegenden, dunkel pigmentier- relle der Ammer isoliert. Listeria innocua wurde im Septem- ten, scholligen Zelldetritus der oberen Zellschichten der Epi- ber 2000 sowohl aus Bachforellen aus der Breitach wie auch dermis auf (Abb. 2). der Stillach isoliert. Histologisch wiesen diese Infektionsfälle eine fehlende oder gestörte Spermiogenese einiger Milchner sowie Veränderungen an den Lebern in Form von Blutungen und Einzelzellnekrosen auf. 3.5. Histologische Untersuchungen Bei der histologischen Organuntersuchung erkrankter Bachforellen wurden Blutstau, herdförmige Blutungen in der Leber und teiweise Einzelzellnekrosen festgestellt. Vereinzelt waren fettige Leberzelldegeneration und herdförmige großtropfige Verfettung der Leber zu beobachten. In drei Fällen zeigten die Hoden von Milchnern eine fehlende oder gestörte Spermiogenese. Die Eierstöcke der untersuchten Rogner waren ausnahmslos ohne besonderen Befund. Bei zwei EinAbb. 1: ”Y-Zellen” im Hautabstrich, Nativpräparat 400-x zelfällen wurde eine Blutfülle in Gehirn und Rückenmark konstatiert. Nahezu regelmäßig war bei Bachforellen, die bereits im Hautabstrich durch „Y-Zellen” auffällig geworden waren, ein ungewöhnlicher Hautbefund vorzufinden. Bei ansonsten unveränderter Hautstruktur traten bei Bachforellen nestartig gehäuft, kugelige, eosinophile Zellen mit randständigem Zellkern und einem homogenen, fein granulierten Zytoplasma im Epithel der Schleimhaut auf (Abb. 3 und 4). Gegenüber normalen Becherzellen fallen diese Zellen durch eine verstärkte Anfärbbarkeit als eosinophile kugelige Gebilde im HE-Schnitt auf. Abb. 2: Scholliger Zelldetritus, Hautabstrich Nativpräparat 100-x 28 b) Morphologisch unauffällige muköse Zellen in Abstrichpräparat: Die Zellen zeigten ebenfalls eine große zytoplasmatische Vakuole. In diese Vakuole hinein ragten tropfenförmige Zelleibvorwölbungen. Ansonsten waren große Mengen grobkörnigen, osmiophilen Materials, welches sich im Randbereich gelegentlich zu größeren Massen anhäufte feststellbar. Gleichartig osmiophiles Material war auch im Hyalopasma des angrenzenden Zellraumes zu finden. In keiner der untersuchten Proben waren Viren oder protozoäre Parasiten nachweisbar. 3.7. Hälterungsversuche Abb. 3: Nestartig auftretende ”Y-Zellen” in der Haut, HE 100-x Anzeichen einer Erkrankung bzw. Fischverluste traten unter den Haltungsbedingungen im Quellwasser nicht auf. Allerdings waren auch bei einem dieser Fische bei Versuchsabschluss ”Y-Zellen” sowohl im Hautabstrichpräparat als auch histologisch in der Haut nachweisbar. 3.8. Infektionsversuch Bis zum Jahresende 2000, während einer Haltungszeit von 3 1/2 Monaten, sind weder in der Kontrollgruppe noch in der Versuchsgruppe Fische unter den klinischen Symptomen des ”Bachforellensterbens” erkrankt oder verendet. Zu Beginn dieses Versuchs hatten einzelne Fische aus dem Versuchsaquarium sog. ”Y-Zellen” im Hautabstrich. Fische aus dem Kontrollaquarium wiesen keine ”Y-Zellen” im Hautabstrich auf. 3.9. Wasseruntersuchungen Abb. 4: ”Y-Zellen” in der Haut, HE 600-x Die stichprobenartige Wasseruntersuchung der Flüsse Breitach und Stillach sowie der unterschiedlichen Wasserversorgung des Versuches in Kempten, Sankt Mang, ergab keinerlei Auffälligkeiten gegenüber den sonst in bayerischen Fließ- 3.3.6. Elektronenmikroskopische Untersuchungen der „Y-Zellen gewässern und Teichwirtschaften festgestellten Wasserparametern bei Salmoniden. Auch die Untersuchung mittels Kapillarionenanalyse ergab keine Auffälligkeiten der Ionena- Die durchgeführten elektronenmikroskopischen Untersu- nalyse. chungen an HE-Schnitten der Haut und fixierten Hautabstrichen bezüglich der verdächtigen „Y-Zellen” ergab folgende Befunde: 4. Besprechung der Ergebnisse a) Morphologisch unauffällige muköse Zellen (Becherzellen) in Haut und Abstrichpräparat: Die Untersuchungsergebnisse ergaben keine Hinweise auf Die Zellen wiesen eine große zytoplasmatische Vakuole ein infektiöses Agens, das ursächlich in Zusammenhang mit mit darin enthaltenem, ballenartig untergliedertem Sekre- dem Bachforellensterben gebracht werden könnte. Die bak- tionsprodukt aus filigrannetzartig konfiguriertem elektro- teriologisch, nendichten Material auf. Befunde können als Folge einer Belastung durch die Fliess- virologisch und parasitologisch positiven 29 gewässer bzw. als Vorbelastung des ausgewählten Versuch- Zellleibes bewirken. Man findet dieses als pathologischen stiermaterials aus den Herkunftsbetrieben gedeutet werden Vorgang bei schlecht differenzierten, ”siegelringzelligen” und wurden daher als nicht repräsentativ für das „Bachforel- Adenokarzinomen, z.B. im Magen (diffuser Typ des Adeno- lensterben” bewertet. Die histologischen Veränderungen karzinoms). Der Siegelringzell-Aspekt kann auch durch waren diffus und ergaben keine Rückschlüsse auf eine klare Speicherung anderer Substanzen als Schleim hervorgerufen Ursache. Entgegen früheren Vermutungen zum Phänomen werden wie z.B. Immunglobulinpräzipitate in Plasmazellen der „schwarzen Forellen” in der Schweiz (8, 9) scheidet die (Russel-Körperchen). Das Siegelringzell-Phänomen kann Proliferative Kidney Disease als wesentliche Begleitkrankheit auch in anderen Läsionen auftreten, wie in malignen Mela- im Zusammenhang mit dem „Bachforellensterben” aus. nomen, in gereizten Mesothelzellen u.a. (3). Bei den Siegelringzellen erkrankter Bachforellen waren Russel-Körperchen Auffällig waren jedoch histologische Veränderungen in der nicht nachweisbar. Schleimhaut und die gleichzeitige Präsenz der „Y-Zellen” im Hautabstrich bei erkrankten Bachforellen. Aufgrund der Der gelegentliche histologische Nachweis dieser Zellen bei histologischen und elektronenmikroskopischen Untersu- Fischen im Grundwasser im Versuch in Kempten ist nicht chungen handelt es sich offensichtlich um Becherzellen in geklärt. Vom Gesamtblid her wird ihnen jedoch eine Indika- der Schleimhaut der erkrankten Fische und demnach um torfunktion im Zusammenhang mit dem „Bachforellenster- Schleimzellen in einer nicht bekannten Form. Sie ähneln den ben” zugesprochen. Zellen, die Pickering (5) zum einen, sowie Blackstock und Pickering als „Acidophilic Granular Cells” (6) zum anderen Das Fehlen von Hinweisen auf ein infektiöses oder parasitä- bei Bachforellen beschrieben haben. Sie äußerten die Ver- res Geschehen lässt vermuten, dass chemische Einflüsse mutung, dass die Funktion dieser Zellen in der Produktion des Flusswassers für die Entstehung dieses regional von Abwehrstoffen gegen Parasiten oder chemische Einflüs- begrenzten Bachforellensterbens von Bedeutung sind. Für se dienten. In wieweit es sich hierbei um den gleichen Zellty- eine chemische Ätiologie sprechen auch die festgestellten pus handelt ist nicht geklärt. Zumindest war ein Zusammen- Leberveränderungen und die gestörte Spermiogenese eini- hang mit einzelligen Außenparasiten wie bei Pickering und ger Milchner. Ungewöhnlich in diesem Zusammenhang ist Fletcher (7) in der vorliegenden Arbeit nicht gegeben. allerdings die Tatsache, dass das Sterben jahreszeitlich Ähnliche, große schleimbildende Zellen werden auch in der exakt zur gleichen Zeit auftritt, was eher für ein parasitäres Humanmedizin als Siegelringzellen bei einer spezifischen Geschehen spricht. In wieweit eine Ähnlichkeit zwischen Form des Adenokarzinoms (Magenkarzinom als Primärkar- dem Siegelringzell-Phänomen bei dem „Bachforellenster- zinom) in Schleimhäuten des Atem- und Verdauungs-Trak- ben” und den Siegelringzellzellen in der Humanpathologie tes sowie der Milchdrüsen beschrieben (1, 2, 4). Vermin- besteht ist völlig unklar. Auch die Möglichkeit einer Reaktion derte Schleimsekretion kann eine intrazelluläre Schleim- der Bachforellen mit der Bildung von Schreckzellen sollte in speicherung mit Bildung von ”Siegelringzellen” durch Ver- Erwägung gezogen werden. Zur weiteren Abklärung dieser drängung des Kerns an den Rand des vakuolisierten Unklarheiten sind noch weitere Untersuchungen notwendig. 30 IV. Pathologie und Immunstatus betroffen Bachforellenpopulationen Dr. Julia Schwaiger, Hermann Ferling pische, mit dem bloßen Auge sichtbare Veränderungen wie Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, z.B. eine Dunkelfärbung der Haut oder Apathie. Bisher liegen Abteilung Gewässerökologische Forschung, Wielenbach keine Angaben zu spezifischen Organveränderungen, oder Hinweise auf eine mögliche Beteiligung von Parasiten und 1. Einleitung anderen Krankheitserregern oder einen Einfluss toxischer Wasserinhaltsstoffe vor. Seit einigen Jahren wird in Flüssen Südbayerns während der Sommermonate ein Sterben von Bachforellen beobachtet. Vor allem Fische aus den Ober- und Mittelläufen größerer voralpiner Fließgewässer sind von diesem Geschehen 2. Untersuchungsansätze in den Jahren 2000 und 2001 betroffen. Die Fischverluste sind mittlerweile erheblich und Am Landesamt für Wasserwirtschaft (LfW) wurden im Rah- für die Wasserwirtschaft unter dem Aspekt des nachhaltigen men eines vom Landesfischereiverband Bayern e.V. initiierten Arten- und Gewässerschutzes von großer Bedeutung. Die Untersuchungsprogrammes in den Jahren 2000 und 2001 Ursache für das Auftreten dieses Phänomens gilt als unge- Untersuchungen an insgesamt mehr als 300 Fischen durch- klärt. Die bisher für das Bachforellensterben als typisch geführt (Tabelle 1). Im Vordergrund stand dabei zunächst eine erachteten Veränderungen beschränken sich auf makrosko- intensive, veterinärmedizinische Untersuchung der vom Tab. 1: Versuchsansätze und Anzahl der untersuchten Tiere 31 Bachforellensterben betroffenen Fische. Das Untersu- sern. Während im Frühjahr keine Unterschiede zwischen chungsspektrum umfasste histopathologische Untersuchun- Illerwasser- und Quellwasser-exponierten Fischen zu erken- gen von Fischorganen (Leber, Niere, Milz, Magen-Darm-Trakt, nen waren, kam es in den Sommermonaten zu einem Schwimmblase, Kiemen, Haut, Augen, Gehirn), Blutuntersu- Anstieg pathologischer Organveränderungen bei Illerwasser- chungen (Gesamterythrozytenzahl, Gesamtleukozytenzahl, exponierten Bachforellen gegenüber in Quellwasser gehalte- Hämatokrit, Hämoglobin, Differentialblutbild) sowie eine nen Individuen Die parasitologische Untersuchung ergab Erfassung des Parasitenbefalls. Darüber hinaus wurden gleichermaßen bei Illerwasser- und Quellwasser-exponierten lebende Fische bzw. Organproben an verschiedene mikrobio- Fischen ein gelegentliches Vorkommen der Ektoparasiten logische Untersuchungsstellen (Tiergesundheitsdienst Bay- Gyrodactylus, Apiosoma, Trichodina sowie in einem Einzel- ern e.V.; Landesuntersuchungsamt für das Gesundheitswe- fall Ichthyophtirius multifiliis. Der Parasitenbefall war wäh- sen, Südbayern; Zentrum für Fisch- und Wildtiermedizin, rend des ganzen Untersuchungszeitraumes ähnlich ausge- Nationale Fischuntersuchungsstelle Bern, Schweiz; Praxis für prägt, sodass ein ursächlicher Zusammenhang zwischen Veterinärmikrobiologie, Hannover) eingesandt. dem Auftreten des Fischsterbens im Sommer und einem Neben Bachforellen aus betroffenen bayerischen Flüssen Befall mit Parasiten weitgehend auszuschließen ist. wie z.B. Ammer, Mangfall und Ramsach erfolgten die Stu- Im Jahr 2001 stand die Untersuchung von Bachforellen aus dien an Fischen, die einer vom Landesfischereiverband an dem Becken-Versuch an der Iller zum Zeitpunkt des Fisch- der Iller bei Kempten installierten Versuchsanlage entstamm- sterbens sowie von entsprechenden in Quellwasser gehalte- ten. In dieser Anlage wurden in erster Linie Bachforellen, nen Kontrolltieren im Vordergrund. Im Gegensatz zum Jahr daneben auch Regenbogenforellen über unterschiedliche 2000, in dem es darum ging, einen jahreszeitlichen Verlauf Zeiträume sowohl Iller- als auch Quellwasser ausgesetzt. des Geschehens darzustellen, stand 2001 die Untersuchung von Fischen mit der für das Bachforellensterben typischen 3. Bisherige Untersuchungsergebnisse Symptomatik im Vordergrund. Darüber hinaus wurden soge- Die Untersuchungen im Jahr 2000 dienten in erster Linie men handelt, das von erkrankten auf gesunde Bachforellen einer Charakterisierung der Organschäden bei Bachforellen oder auch auf andere Fischarten übertragen werden kann. aus verschiedenen bayerischen Fliessgewässern. Im Rah- Hierzu wurden in einem ersten Ansatz (Infektionsversuch I) men des o.g. Becken-Versuches ging es darum, abzuklären, erkrankte Bachforellen aus Illerwasser zu gesunden Bachfo- inwieweit das an den Fliessgewässern beobachtete Gesche- rellen in Quellwasser gesetzt. Im Rahmen des Infektionsver- hen hinsichtlich Symptomatik und Zeitpunkt des Auftretens suches II wurden Bachforellen gemeinsam mit Regenbogen- auch unter Halbfreilandbedingungen reproduzierbar ist. forellen in Illerwasser exponiert. Hierzu wurden zwischen März 2000 und Januar 2001 in Zum Zeitpunkt des jeweiligen Bachforellensterbens wiesen regelmäßigen Abständen Bachforellen aus Illerwasser und die Tiere z.T. bereits mit dem bloßen Auge sichtbare Verän- Quellwasser histopathologisch und parasitologisch unter- derungen im Bereich von Leber und Magen-Darm Trakt auf. sucht. Die Futteraufnahme war komplett eingestellt. Histologisch Die Untersuchungen der Bachforellen aus den Fließgewäs- waren die Leberveränderungen durch massive Blutungen, sern ergaben pathologische Veränderungen im Bereich von Entzündungsherde, Zellnekrosen sowie einen kompletten Leber, Magen-Darm-Trakt, Niere und Kiemen. Die parallel Verlust des Speicherstoffes Glykogen charakterisiert (Abbil- durchgeführten parasitologischen Untersuchungen ließen dung 1). Die Milz von Illerwasser-exponierten Bachforellen einen für Fische aus dem Freiland auffallend geringen Parasi- wies ebenfalls Blutungen sowie eine deutliche lymphozytäre tenbefall erkennen. So zeigten z.B. Fische aus der Mangfall, Entspeicherung auf (Abbildung 2). In der Niere war neben welche die massivsten pathologischen Organveränderungen Blutungen eine Zunahme interstitieller Zellen im Sinne einer aufwiesen, keinerlei Parasitenbefall und auch an Ammer, Nierenentzündung zu beobachten (Abbildung 3). An den Kie- Ramsach und Kaltenbach beschränkte sich das Parasiten- men waren Blutungen, Teleangiektasien sowie degenerative spektrum auf ein gelegentliches Auftreten von Gyrodactylus Veränderungen des Kiemenepithels nachweisbar (Abbildung und Apiosoma. Lediglich bei Fischen aus dem Schleiferbach 4). Im Bereich des Magen-Darm-Traktes waren entzündliche war eine größere Parasitenvielfalt zu diagnostizieren. Veränderungen zu beobachten (Abbildung 5). Parallel durch- Bachforellen, die unter kontrollierten Bedingungen in Iller- geführte parasitologischen Befunde lieferten wiederum kei- wasser gehalten wurden, entwickelten im Sommer ähnliche nerlei Hinweise darauf, dass das Geschehen auf einen Befall klinische Symptome wie Bachforellen aus den Fließgewäs- mit Parasiten zurückzuführen ist. 32 nannte ”Infektionsversuche” durchgeführt um abzuklären, inwieweit es sich beim Bachforellensterben um ein Phäno- Abb. 1: Lebergewebe von Bachforellen. (A) Lebergewebe einer Bachforelle aus Quellwasser ohne pathologische Veränderungen; (B) Lebergewebe einer Bachforelle aus Illerwasser: Blutungen, Entzündungsherde, Zellnekrosen; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x Abb. 2: Milzgewebe von Bachforellen. (A) Milzgewebe einer Bachforelle aus Quellwasser ohne pathologische Veränderungen; (B) Milzgewebe einer Bachforelle aus Ilerwasser: Lymphozytäre Entspeicherung; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x 33 Abb. 3: Nierengewebe von Bachforellen. (A) Nierengewebe einer Bachforelle aus Quellwasser ohne pathologische Veränderungen; (B) Nierengewebe einer Bachforelle aus Illerwasser: Blutungen, Proliferation interstitieller Zellen; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x Abb. 4: Kiemengewebe von Bachforellen. (A) Kiemengewebe einer Bachforelle aus Quellwasser ohne pathologische Veränderungen; (B) Kiemengewebe einer Bachforelle aus Illerwasser: Teleangiektasien, Degeneration des Kiemenepithels; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x 34 Abb. 5: Magenwand von Bachforellen. (A) Magenwand einer Bachforelle aus Quellwasser ohne pathologische Veränderungen; (B) Magenwand einer Bachforelle aus Illerwasser: Ödematisierung; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x Tab. 2: Prozentualer Anteil histopathologischer Organveränderungenderungen; (B) Magenwand einer Bachforelle aus Illerwasser: Ödematisierung; Färbung: H&E; Primärvergrößerung: 250 x Bisher ausschließlich an Fischen aus Illerwasser sowie der In Tabelle 2 ist der prozentuale Anteil des Auftretens der ver- Mangfall durchgeführte hämatologische Untersuchungen schiedenen pathologischen und hämatologischen Verände- ergaben, dass es bei den vom Sterben betroffenen Bachfo- rungen bei Illerwasser-exponierten Fischen im Vergleich zu rellen aus dem Illerwasser zu einer massiven Anämie sowie Kontrollfischen wiedergegeben. einem signifikanten Abfall weißer Blutkörperchen (Leukope- Um weitere erregerbedingte Erkrankungen auszuschließen, nie) kommt. erfolgten bakteriologische und virologische Untersuchungen 35 der Fische beim Fischgesundheitsdienst in Grub und 4 wei- Zur Eingrenzung der für das Bachforellensterben verantwort- teren mikrobiologischen Instituten. Keines der mikrobiologi- lichen Ursachen wird gegenwärtig in einer gemeinsamen Stu- schen Gutachten ließ darauf schließen, dass das Bachforel- die mit dem Landesfischereiverband anhand von Biomarker- lensterben primär auf einem infektiösen Geschehen beruht. untersuchungen abgeklärt, inwieweit Schadstoffe als mögli- Bis auf unspezifische, fakultativ pathogene Keime, verliefen che Auslöser für das Geschehen in Frage kommen. Zur Erfas- alle Nachweise negativ. Übertragungsversuche, bei denen sung einer Schadstoffeinwirkung erfolgt die Bestimmung des erkrankte Bachforellen aus der Iller zu gesunden Quellwas- für Entgiftungsvorgänge verantwortlichen Enzymkomplexes sertieren gesetzt wurden (Infektionsversuch I) verliefen eben- CYP1A im Lebergewebe. Dieses zu den Biotransformations- falls negativ. Die Quellwassertiere wiesen auch nach dem systemen des Phase-I-Stoffwechsels zählende Enzymsy- Besatz weder pathologische noch hämatologische Verände- stem dient der Entgiftung lipophiler organischer Schadstoffe rungen auf. Regenbogenforellen, die zeitgleich mit Bachfo- in der Leber und spielt somit eine entscheidende Rolle im rellen in Illerwasser gehalten wurden (Infektionsversuch II), Fremdstoffmetabolismus. Zahlreiche Studien belegen, dass entwickelten im Gegensatz zu Bachforellen keinerlei Krank- Fische in belasteten Gewässern erhöhte Enzym-Aktivitäten heitssymptome, sondern ließen Werte im Normbereich aufweisen. CYP1A liefert somit Hinweise darauf, dass eine erkennen. Exposition der Fische in bestimmten Umweltchemikalien stattgefunden und entsprechende Entgiftungsprozesse in der 4. Zusammenfasung der Befunde und zukünftiges Vorgehen Fischleber in Gang gesetzt wurden. Im Rahmen von Expositionsversuchen an ausgewählten Gewässern soll anhand der Bestimmung von CYP1A eine mögliche Schadstoffexposition nachgewiesen werden und eine Eingrenzung der in Frage Die bisherigen Untersuchungsergebnisse deuten darauf hin, kommenden Schadstoffe erfolgen. Zusätzlich werden orien- dass Faktoren im Gewässer selbst (chemisch-physikalische tierende, stoffgruppenbezogene Screening-Analysen hin- Wasserparameter, biologische Faktoren, Schadstoffe) eine sichtlich bestimmter Schadstoffe in den Matrices Fischorga- entscheidende Rolle bei der Entstehung der Erkrankung ne und Flusssediment durchgeführt. Weitere Versuchsansät- spielen. So starben alle in Iller-Wasser exponierten Bachfo- ze wie z.B. Filtration oder Ozonisierung des Flusswassers zur rellen, während parallel in Quellwasser gehaltene Individuen Elimination möglicher belebter und unbelebter Faktoren sind keine Krankheitsanzeichen aufwiesen. geplant. 36 V. Biomarkeruntersuchungen an einheimischen Fischen: Moderne Instrumente zur Erfassung von komplexen Gewässerbelastungen PD Dr. Rita Triebskorn, Steinbeis-Transferzentrum Niere oder der Fischkieme. Zunehmend werden allerdings für Ökotoxikologie und Ökophysiologie auch nicht-suborganismische Parameter, wie beispielsweise das Wachstum oder das Verhalten von Organismen als Bio- Die Idee, Biomarker als Werkzeuge in der Umweltdiagnostik marker bezeichnet. Im amerikanischen Sprachraum spricht einzusetzen, orientiert sich an der humanmedizinischen man bei diesen Endpunkten auf organismischer Ebene von Krankheitsdiagnostik, bei der Parameter, wie beispielsweise „biological indicators” (Adams, 2002), wohingegen im Gewicht, Blutdruck, Blutbild, Puls- bzw. Herzschlag (z. B. deutschsprachigen Raum nicht die Reaktion, sondern der über EKG), Gehirnströme (über EEG), Organintegrität (z.B. Organismus, an dem eine Reaktion nachgewiesen wird, Bio- über Röntgung) oder Gewebezustand (über histologische indikator genannt wird. Diagnostik) beurteilt werden, um den Gesundheitszustand Biomarker liefern einerseits Informationen über schädigende eines Patienten zu charakterisieren (Abb. 1). Effekte von Umweltbelastungen in den jeweiligen Organis- In der Umweltforschung sind Biomarker als molekularbiolo- men, können andererseits aber auch Aussagen zu Qualität gische, biochemisch-physiologische und zelluläre Antworten und Quantität der Belastungen, denen Organismen ausge- von Organismen auf Umweltstress definiert. Beispiele hierfür setzt sind oder waren, erlauben. Zur Ursachenfindung benö- sind die Induktion von Stressproteinen oder Biotransforma- tigt man - ähnlich wie in der Humanmedizin - in der Regel tionsenzymen, Veränderungen im Bereich von Energiereser- eine Biomarkerpalette, die im Sinne eines epidemiologi- ven oder Blutparametern, veränderte Aktivitäten von Stoff- schen Bildes auf verschiedenen Ebenen Informationen zu wechselenzymen oder auch histopathologische oder cyto- Kausalitätsbeziehungen zwischen Exposition und Effekt pathologische Effekte in Monitororganen wie der Leber, der ermöglicht. Der Einsatz von einzelnen Biomarkern ist in den seltensten Fällen sinnvoll, um Gründe für Belastungen von Organismen ausfindig zu machen, da in der Regel das Syndrom (d.h. das Antwortmuster mehrerer Biomarkerantworten) und nicht ein einzelnes Symptom (eine einzige Biomarkerantwort) spezifisch für bestimmte Belastungen ist. Auch von einem Humanmediziner wird allerdings in der Regel nicht verlangt, eine Krankheit anhand eines einzigen Messparameters (beispielsweise des Blutdrucks) zu identifizieren. Da verschiedene Biomarker unterschiedlich ausgeprägte „Gedächtnisse” und Empfindlichkeiten besitzen, hat der Einsatz einer Biomarkerpalette den Vorteil, dass Endpunkte mit unterschiedlicher Sensitivität und zeitlicher Integrationskraft miteinander kombiniert werden können. Hierdurch wird gewährleistet, dass sowohl kontinuierlich vorhandene als auch nur kurzzeitig auftretende Ereignisse erfasst und geringe ebenso wie starke Belastungen detektiert werden können. Molekulare Marker sind in der Regel sensitiver als Biomarker auf höheren biologischen Ebenen, zeigen allerdings auch eine höhere individuelle Variabilität und integrieren über kürzere Zeiträume. Sie sind deshalb vor allem zum Nachweis geringerer Belastungen, die permanent vorhanden sind, geeignet. Untersuchungen zellulärer Biomarker, durch die Abb. 1: Parallelisierung von humanmedizinischer und Veränderungen bzw. Schädigungen von Geweben oder Zel- ökotoxikologischer Diagnostik mit Hilfe von Biomarkern len dargestellt werden, haben den Vorteil, sowohl permanent 37 vorhandene als auch pulsartig auftretende sowie längere ker zeigen sehr unterschiedliche Grundlevel je nach Jahres- Zeit zurückliegende Ereignisse zu erfassen. Sie sind weniger zeit. Beispielweise ist der Grundlevel von Stressprotein sensitiv, allerdings auch weniger variabel als biochemische hsp70 in der Leber der Bachforelle im Herbst und Winter Endpunkte und integrieren in ihrer Antwort über längere Zei- sehr viel niedriger als im Frühjahr und Sommer. Die Aktivität träume. eines Biotransformationsenzyms (EROD) zeigt eine umge- Im Gegensatz zu chemisch-analytischen Messungen, durch kehrte Tendenz (Abb. 3). die die Präsenz zuvor ausgewählter Schadstoffe in Umwelt- Darüber hinaus ist zu beachten, dass die Konzentrations- matrices nachgewiesen werden kann (sofern ihre Konzentra- Wirkungskurven biochemischer Marker in der Regel einer tionen über den methodisch bedingten Nachweisgrenzen Optimumskurve gleichen, d.h. sowohl niedrige als auch sehr liegen), liefern Biomarker Informationen über Präsenz hohe (das System überlastende) Expositionen führen zu nie- und/oder Effekte vorhandener (und ggf. in ihrer chemischen drigen Biomarkerantworten (Abb. 4). Natur überhaupt nicht bekannter) Expositionen in exponier- Um zu entscheiden, ob es sich bei solchen niedrigen bio- ten Organismen. Hierbei integrieren Biomarkerantworten chemischen Werten um sehr toxische oder geringe Bela- sowohl über die Summe aller vorhandener Schadstoffe (incl. stungen handelt, sollten biochemische Marker mit zellulären derer, die in sehr niedrigen Konzentrationen vorliegen) als Markern kombiniert zum Einsatz kommen, deren Konzentra- auch über möglicherweise zusätzlich vorhandene exogene tions-Wirkungskurven einer Sättigungskurve gleichen. Nie- und/oder endogene Stressfaktoren (Abb. 2) und liefern da- drige biochemische Werte in Verbindung mit niedrigen zellu- durch Informationen über den tatsächlichen Gesundheitszu- lären Markerantworten sprechen dann für geringe Expositio- stand der Testorganismen im Freiland. nen, geringe biochemische Werte in Kombination mit starken Will man eine Biomarkerantwort im Freiland einem bestimm- zellulären Schädigungen für starke Belastungen. ten Belastungstypus oder gar einer bestimmten Schadstoff- In der Umweltdiagnostik werden Biomarker entweder an gruppe zuordnen, muss man die Antwortmuster dieses Bio- direkt aus dem entsprechenden Biotop entnommenen Orga- markers unter Kontrollbedingungen, d.h. seine natürliche nismen (im Sinne eines passiven Biomonitoring) oder an im Variabilität sehr gut kennen. Vor allem biochemische Biomar- Freiland exponierten Organismen (im Sinne eines aktiven Abb. 2: Biomarker integrieren über verschiedene Stressoren 38 Abb. 3: Saisonale Abhängigkeit des Grundlevels von Stressprotein hsp70 und EROD-Aktivität bei der Bachforelle (aus Fader et al., 1994 und Behrens, 1999) Abb. 4: Reaktionsmuster biochemischer und zellulärer Biomarker 39 Abb. 5: Zusammenhang zwischen Reaktionszeit und ökologischer Relevanz von Biomarkern. Abb. 6: Zusammenhang zwischen Reaktionen auf unterschiedlichen biologischen Ebenen, die im Rahmen des Projektes VALIMAR an der Körsch bei Stuttgart nachgewiesen wurden. 40 Biomonitoring) untersucht. Sie haben den Vorteil, dass eine EROD, Stressprotein hsp70) sehr gut geeignet ist, zwischen Diagnostik an noch im System existierenden Organismen unterschiedlich belasteten Gewässern zu differenzieren, den vorgenommen werden kann, d.h., dass die Diagnose zu Gesundheitszustand von Organismen zu beschreiben und einem früheren Zeitpunkt erfolgt als mit bisher üblichen Zusammenhänge zwischen Schadstoffpräsenz einerseits gewässerdiagnostischen Methoden, die z.B. Artenfehllisten und Effekten auf unterschiedlichen biologischen Ebenen als Grundlage für ihre Beurteilung einsetzen. Biomarker sind andererseits herzustellen. Dadurch, dass in diesem Projekt somit Frühwarnsysteme, die greifen, bevor Schädigungen parallel die Expositionsseite ebenso wie die Effektseite auf von Populationen oder gar Ökosystemen sichtbar werden. verschiedenen biologischen Ebenen untersucht wurde, war Ein Biomarker reagiert um so schneller und ist umso sensiti- es möglich, Störungen auf höheren biologischen Ebenen ver, je niedriger die biologische Ebene ist, die er repräsen- (Fischpopulation, Biozönose) durch Reaktionen auf niedri- tiert. Seine ökologische Relevanz hingegen ist umso höher, gen biologischen Ebenen mechanistisch zu interpretieren je höher die biologische Ebene ist, die er vertritt (Abb. 5). (Abb. 6; Triebskorn et al., 2001, 2002a). Im Rahmen des fünfjährigen Forschungsprojektes VALIMAR, Biomarker bei Fischen kamen auch bei einer Studie zum Ein- an dem elf deutsche Forschergruppen beteiligt waren, wur- satz, die zeigen sollte, ob ein punktueller Eintrag von Chemi- de die Eignung von verschiedenen Biomarkern bei einheimi- kalien (Mit)Auslöser für ein unterhalb einer potentiellen Ein- schen Fischen als diagnostische Werkzeuge zur Bewertung tragsquelle beginnendes Edelkrebssterben war. Hierbei wur- der Belastung kleiner Fließgewässer mit Umweltchemikalien den an überlebenden Bachforellen sowie in Flohkrebsen ent- untersucht. Das Projekt machte deutlich, dass eine Kombi- lang eines Transekts im betroffenen Bach verschiedene nation aus drei bis vier biochemischen und zellulären Bio- Biomarker, die in Tab. 1 aufgelistet sind, untersucht. Die Bio- markern (z.B. Ultrastruktur Kieme, Histopathologie Niere, marker machten deutlich, dass im Untersuchungsgewässer Tab. 1: Zusammenfassung der Biomarkerantworten, die in o.g. Studie untersucht wurden. Die Markerantworten weisen sowohl auf eine temporäre Punktbelastung als auch auf eine kontinuierlich vorhandene Hintergrundbelastung im Untersuchungsgewässer hin. 41 sowohl eine zeitlich begrenzte Punktbelastung als auch eine noch nicht erreicht. Anders allerdings für die Edelkrebse: Da generelle Hintergrundbelastung vorlag. Sie lieferten zusätz- bekannt ist, dass chronische Belastungen das Immunsystem lich Indizien für die zeitliche und räumliche Koinzidenz eines von Organismen sehr stark negativ beeinflussen, war ein punktuellen Schadstoffeintrages mit dem ersten Auftreten Zusammenwirken von Schadstoffbelastung und Krankheits- toter Edelkrebse unterhalb der Eintragsquelle (Triebskorn et erregern im Falle des beobachteten Krebssterbens nicht al., 2002b). Für die Bachforellenpopulation im Untersu- auszuschließen. chungsgewässer sind diese Biomarkerantworten als Frühwarnsignale zu werten, die darauf hinweisen, dass sich das Gewässersystem in einem suboptimalen Zustand befindet, Zusammenfassend ist festhalten, dass Biomarker sehr und dass längerfristige Schäden auch auf der Ebene der geeignete diagnostische Werkzeuge darstellen, die sensitiv Fischpopulation nicht auszuschließen sind. Zum Untersu- und zu einem frühen Zeitpunkt Belastungen in Gewässersy- chungszeitpunkt waren die Bachforellen offensichtlich noch stemen detektieren und durch diese in exponierten Organis- in der Lage, sich erfolgreich sowohl mit der Punkt- als auch men hervorgerufene Effekte aufzeigen. Ein kombinierter Ein- der Hintergrundbelastung auseinanderzusetzen. Die Grenze satz von biochemischen und zellulären Biomarkern wird des Tolerierbaren war offensichtlich für diese Tiergruppe empfohlen. 42 VI. Fischnetz ”Netzwerk Fischrückgang Schweiz” Dr. Patricia Holm, EAWAG Angelstatistiken statistisch ausgewertet und die wesentlichsten Resultate grafisch zusammengefasst (Abb. 2, Friedl, In der Schweiz wird seit Jahren ein drastischer und kontinu- 1999). Die Datenreihen der Kantone gehen unterschiedlich ierlicher Rückgang der Fischfänge beobachtet. Verschiede- weit in die Vergangenheit zurück, so dass alle Kantone, die ne Kantone, Vertreter der Fischerei und WissenschafterInnen beispielsweise 1971 mit einer Fangstatistik begonnen machten Fangrückgang, haben, in dieser Grafik mit hellen Quadraten dargestellt sind. besonders bei der Bachforelle, aufmerksam. In einer die Öffentlichkeit auf den Durch den Einbezug zusätzlicher Kantone entstehen neue Zusammenstellung wurden derartige Fliessgewässer in der Gesamtkurven, die erst später beginnen. Obwohl der Rük- Schweiz, in denen ein Fangrückgang von mehr als 30 % in kgang durch diese Zahlen deutlich belegt ist, ist die Interpre- den letzten 10 Jahren festgestellt wurde, auf einer Karte mar- tation der Daten nicht ganz einfach. Das Datenmaterial ist kiert (Abb. 1, Frick et al., 1998). Die meisten dieser Gewässer inhomogen, zum Beispiel durch Unterschiede in der Daten- befinden sich im Mittelland, also dort, wo die höchste Sied- erfassung und Datenverarbeitung in den einzelnen Kanto- lungsdichte ist, die stärkste Industrialisierung, intensive nen; die Zahl der miteinbezogenen Gewässer in den Kanto- Landwirtschaft und eine hohe Verkehrsdichte. nen nimmt zum Teil im Laufe der Zeit zu, etc. Alles in allem In der Schweiz sind alle Angler und Anglerinnen verpflichtet, über ihre Fänge Buch zu führen. Das BUWAL1 hat diese 1 BUWAL = Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft Abb. 1: Fließgewässer mit Fischrückgang von mehr als 30 % in den letzten 10 Jahren (Frick et al. 1997), Grundlage: Umfrage bei Kantonalen Fischereiverwaltungen 43 lässt sich aber doch in den letzten 10 Jahren ein Rückgang Gesundheit) sollen gut dokumentiert werden. Die Fangrük- von durchschnittlich 42% feststellen. Neben dem Rückgang kgänge weisen auf einen Rückgang der Bestände hin, doch der Anglerfänge in den Fließgewässern ist darüber hinaus ob es hier eine direkte Korrelation gibt, ist zurzeit in Abklä- bedenklich, dass die Gesundheit vieler Fische beeinträchtigt rung. Bei der Beeinträchtigung der Fischgesundheit fehlen ist. Organschäden und Krankheiten wurden vor allem bei uns systematisch erhobene Daten aus früheren Jahrzehnten. Fischen in Gewässerabschnitten festgestellt, die deutlich Diese Lücken können naturgemäss kaum gefüllt werden. In anthropogen beeinflusst sind (Schneeberger, 1995, Bur- einem zweiten Schritt sollen die Ursachen dieser Verände- khardt-Holm et al. 1997, Escher et al., 1999, Bernet et al. rungen ausfindig gemacht werden. Dazu laufen zahlreiche 2000, Schmidt et al, 1999). Teilprojekte, die sich an unseren Arbeitshypothesen orientieren (siehe unten). Drittens müssen Massnahmen und Hand- Die vielfältigen, Besorgnis erregenden Hinweise führten zu lungsoptionen entwickelt werden, um konkrete Aktionen vor- dem Aufruf nach einer koordinierten Aktion zur Ursachenab- zuschlagen. Die Verantwortung der Umsetzung ist dann Auf- klärung und deren Behebung. EAWAG und BUWAL initiierten gabe des Lenkungsausschusses. deshalb Ende 1998 gemeinsam mit den Kantonen, der chemischen Industrie und dem Schweizerischen Fischerei-Ver- Zur Erreichung der Ziele im Projekt Fischnetz werden ver- band das Projekt Fischnetz. Im Dezember 2003 wird das schiedene, sich ergänzende Vorgehensweisen gewählt. In Projekt abgeschlossen. Monitoring-Studien werden repräsentative Fließgewässer oder Abschnitte ausgewählt, um einen Überblick über die Fischnetz hat sich folgende Ziele gesetzt (Abb. 3), für deren Verbreitung bestimmter Phänomene zu erhalten. In Fallstu- Erreichung die Projektleitung zuständig ist, die sich aus dien werden ausgewählte Fließgewässer, zu denen bereits einem interdisziplinären Expertengremium zusammensetzt: zahlreiche Daten bekannt sind, detailliert untersucht. Aus- Die wertungen von Daten aus bereits abgeschlossenen Studien beobachteten Veränderungen (Fänge, Bestände, Abb. 2: Forellenfang in Fließgewässern – Auswertung der BUWAL-Angelstatistiken 1971–1998 44 Abb. 3: Projekt Fischnetz: Ziele werden vorgenommen, um Synthesen zu bilden und so pro- Der Fischfangrückgang ist das Resultat von jekt- und regionenübergreifende Hinweise zu erhalten. 1 ...vielen kleinen Effekten Expertengespräche dienen dazu, Expertenmeinungen zu 2 ...Fortpflanzungsschwäche besonders komplexen Zusammenhängen und zur Abschät- 3 ...zu wenig nachwachsenden Fischen zung der Bedeutung einzelner Ursachen einzuholen. 4 ...Organschäden 5 ...Immunschwäche Für die Ursachenforschung zentral sind unsere 12 Arbeitshy- 6 ...schlechtem Lebensraum pothesen (Tabelle 1). Die erste Hypothese bezieht sich auf das 7 ...Kolmation der Kiessohle, die zum Bachforellen- Resultat vieler kleiner Effekte. Die anderen Hypothesen neh- rückgang führt men jeweils verschiedene Ursachen als Hintergrund an. So 8 ...zu wenig Fischnährtieren postulieren die Hypothesen 2–5 eine Belastung durch chemi- 9 ...zu wenig angepasster fischereilicher Bewirtschaf- sche Stoffe, die Gesundheit und Reproduktion beeinträchti- tung gen, die Hypothesen 6–7 eine Veränderung der Lebensräu- 10 ...Anglerverhalten und fischfressenden Vögeln me. Hypothese 8 hinterfragt die Situation der Fischnährtiere, 11 ...höheren max. Wassertemperaturen die Hypothesen 9 und 10 beschäftigen sich mit der Fischent- 12 ...mehr Winterhochwasser mit Geschiebetrieb nahme und die letzten beiden Hypothesen mit Veränderungen bei den klimatischen Faktoren. Nun zeigt sich allerdings Tab. 1: Die 12 Arbeitshypothesen im Fischnetz bei einer genaueren Betrachtung, dass die beschriebenen oder vermuteten Veränderungen nicht oder selten linear auf Im Einzelnen sollen nun kurz und beispielhaft einige Projekte einzelne Ursachen zurückgeführt werden können, sondern zur Ursachenabklärung vorgestellt werden. ein komplexes Beziehungsnetz bilden (Abb. 4). 45 Abb. 4: Beziehungsnetz zwischen Ursachen und Effekten Die proliferative Nierenkrankheit PKD: Wie verbreitet ist sie in der Schweiz? Zwischenwirt (Bryozoen) aufgenommen, in dem sie sich vermehren und schliesslich wieder in den Fisch gelangen. Dort können sie unter geeigneten Bedingungen starke klinische Die Krankheit ruft hohe Mortalitäten bei Salmoniden in Zuch- Symptome hervorrufen, z.B. eine Dunkelfärbung, Anschwel- ten und in freien Gewässern hervor. Nach Hinweisen auf len der Nieren und des Bauches (Zentrum für Fisch- und starken PKD-Befall in einzelnen Flüssen, der möglicherweise Wildtiermedizin, 2001). Erst seit kurzem weiss man, wie stark für die dort festgestellten schwachen Bestände verantwort- diese Krankheit von äusseren Faktoren abhängig ist. So lich ist (Schmidt-Posthaus et al., 2001), hat Fischnetz ein bewirkt eine Erhöhung der Wassertemperatur z.B. eine ausgedehntes Monitoring-Projekt veranlasst. beschleunigte Vermehrung der Parasiten in der Forelle und im Zwischenwirt; schlechtere Wasserqualität und langsame- Bei der PKD Untersuchung im Jahr 2000 wurden an 130 re Fliessgeschwindigkeit begünstigen das Auftreten von Bry- Gewässern Untersuchungen an Bachforellen vorgenommen, ozoen (Holm, 2001, Escher et al., 2001, Abb. 6). Um uns über um die Krankheit PKD zu diagnostizieren. Zum Zeitpunkt des den aktuellen Kenntnisstand zu dieser Krankheit zu informie- Vortrages lagen erste makroskopische Ergebnisse vor, nach ren und mögliche Massnahmen zu diskutieren, wurde im denen an Fischen aus 41 Gewässern die Krankheit nachge- Sommer 2001 ein internationales Expertenhearing durchge- wiesen worden ist, in 10 Gewässern wurden Forellen mit Ver- führt. Unsere Fragen und die entsprechenden Expertenant- dacht auf PKD gefunden und die übrigen 79 Gewässer worten finden Sie auf unserer Homepage. Mittlerweile ist die waren negativ für diese Krankheit (Abb. 5). Zwischenzeitlich PKD in der Schweiz als zu überwachende Seuche in die Tier- wurde die Untersuchung durch histologische Diagnosen seuchenverordnung aufgenommen worden. ergänzt und die Resultate veröffentlicht (Wahli et al. 2002). Diese Krankheit wird durch einen einzelligen Parasiten her- Ein anderes Beispiel für Monitoring-Studien sind die vorgerufen, Tetracapsula bryosalmonae (Myxozoa). Sporen Immissions- und Effektstudien (Holm, 2002). Ziel der dieses Parasiten werden ins freie Wasser entlassen und vom Immissionsstudie ist, eine Übersicht über die Einträge von 46 Abb. 5: PKD in schweizerischen Fließgewässern, Untersuchung 2000 Abb. 6: Abhängigkeit der PKD von äusseren Faktoren 47 Abb. 7: Fischpopulationen zeigen unterhalb einiger Schweizer Kläranlagen Effekte bei den untersuchten Parametern Populationsgrösse, Eientwicklung, Histologie von Leber und Niere, etc. Chemikalien in die Gewässer der Schweiz zu erstellen, mit kgang seit vielen Jahren belegt ist. Durch die Untersu- Schwerpunkt auf solchen, die bekanntermassen für Fische chung verschiedener Aspekte und möglicherweise verant- problematisch sind. In der Effektstudie werden die Hot wortlicher Faktoren wird versucht, die Situation in diesen Spots zusammengestellt, an denen Effekte an Fischen, Fließgewässern genauer zu beschreiben. Auch wenn die also Gesundheits- oder Reproduktionsstörungen, Einbrü- Klärung von Ursachen nicht möglich sein wird, erwarten che der Fänge oder der Population, beobachtet wurden. In wir, dass die Gewichtung von Faktoren abgeschätzt wer- einem einen den kann. Es werden folgende Untersuchungen durchge- Zusammenhang zwischen Einträgen und Effekten heraus- anschliessenden Schritt wird versucht, führt: Chemische Analysen (Nährstoffe, Pestizide, Flamm- zuarbeiten. Für diese Studien sind Datenrecherchen, Auf- schutzmittel, bau von Datenbanken und Datenanalysen notwendig, Fischgesundheit (Entgiftungsenzymaktivität, Histologie von quantitative und qualitative Synthesen schliessen sich an. Leber, Niere und Kieme, Konditionsindex, Leberindex) und Als Beispiel für eine derartige Zusammenstellung sind die Fortpflanzungsstatus (Entwicklung und Überleben von Ergebnisse des Einflusses von Abwassereinleitung aus Eiern und Embryonen, Gonadenindex, Histologie von Kläranlagen auf Fischgesundheit, Eientwicklung und Popu- Gonaden), Populationsdynamik (Artenzusammensetzung, lationsgrösse geographisch dargestellt worden. Wie auf Alter, Populationsgrösse). Östrogene), Lebensraumcharakterisierung, der Karte (Abb. 7) zu sehen ist, können wir Kläranlagen unterscheiden, die stark negative Effekte, solche die nega- Ein weiterer Ansatz zur Abschätzung der Belastung durch tive Effekte, und solche die keine Effekte auf die gemesse- Chemikalien wird durch eine Einzugsgebietscharakterisie- nen Parameter der Fische haben. rung verfolgt. Hierfür werden Art und Ausmass der Umlandnutzung bewertet und die übliche Anwendung von Pestizi- Detaillierte Untersuchungen werden derzeit z.B. im Projekt den berechnet. Beim Einsatz solcher Substanzen spielt das Testgebiete vorgenommen (Holm, 2002). Hierfür wurden Anwendungsmuster in zeitlicher und räumlicher Hinsicht vier Gewässersysteme ausgewählt, in denen ein Fangrük- eine bedeutende Rolle. Heute sind hunderte von Pestiziden 48 Abb. 8: Intensive Öffentlichkeitsarbeit im Einsatz, dazu kommen mindestens nochmals so viele gestellt werden, und eine zielgerichtete Datenanalyse wird Stoffwechselprodukte, die auf dem Weg von der Anwendung so ermöglicht. Auch wenn hiermit keine direkten Ursache- bis ins Gewässer entstehen. Ausserdem finden die Anwen- Wirkungsbeziehungen ermittelt werden können, hilft der dungen (Art, Menge) meist zeitlich begrenzt statt, wodurch Ansatz dabei, wenig relevante Faktoren auszuschliessen ein Eintrag ins Gewässer mittels Einzelmessungen kaum (z.B. wenn sie in mehreren Hot Spots nicht vorhanden sind) erfasst werden kann. Ziel dieses Teilprojektes ist es, mittels oder einen starken Einfluss zu postulieren. Berechnungen ausgewählter Pestizide und einer gezielten ökotoxikologischen Bewertung aufgrund vorhandener Lite- Eine andere Art, zu einer Synthese mit Mehrwert zu kom- raturdaten abzuschätzen, ob die Pestizideinsätze für beob- men, ist die Nutzung von Wahrscheinlichkeitsnetzwerken. achtete Veränderungen an den Fischen oder Populationsein- Wegen der hohen Komplexität der betroffenen Ökosysteme bussen relevant sein können. Für diese Studie arbeiten und dem beschränkten Zeithorizont der Projektlaufzeit auf Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen unterschiedlicher fünf Jahre ist die experimentelle Abklärung aller Fragen nicht Disziplinen zusammen. möglich. Wir sind deshalb darauf angewiesen, weitere Informationen aus anderen Quellen zu erhalten und greifen dafür Im Bereich der Synthesearbeit soll z.B. das GIS (Geografi- auf das oft sehr umfangreiche Wissen bei Experten zurück. sches Informations-System) eingesetzt werden. Damit kann Die Einschätzungen der Experten gehen als bedingte Wahr- das gemeinsame Auftreten von nachteiligen Faktoren (z.B. scheinlichkeiten in derartige Wahrscheinlichkeitsnetzwerke Verbauungen, schlechte Gewässerqualität, etc.) und den ein. Wahrscheinlichkeitsverteilung von Ursache-Wirkungs- Daten zu Fängen oder Populationen geografisch dargestellt beziehungen können so berechnet werden. Dies erlaubt werden. Sachverhalte zusätzlich zur Auswertung exakter Daten Schlussfolgerun- erlaubt eine schnelle Korrelation, und räumliche Beziehun- gen auf wahrscheinliche Ursachen beobachteter Effekte in gen zwischen verschiedenen Elementen können so ermittelt den einzelnen Gewässern. Diese Visualisierung komplexer werden. Trends, Beziehungen und Vertiefungen können dar- 49 Zum Schluss möchte ich darauf hinweisen, dass dieses Hier ist es wichtig zu betonen, dass die Beteiligten nicht nur umfangreiche Projekt nur möglich ist dank des aktiven Ein- ideell eingebunden sind, sondern dieses Projekt auch finan- bezugs vieler Beteiligter: ziell und oft auch durch sehr konkrete, tatkräftige Mitarbeit • BUWAL und EAWAG unterstützen. Umgekehrt ist es deswegen mindestens eben- • alle 26 Kantone und das Fürstentum Liechtenstein so wichtig, mit einer guten Öffentlichkeitsarbeit für Kommu- • Schweizerischer Fischereiverband nikationsmöglichkeiten und Transparenz über das Wissen zu • chemische Industrie sorgen (Abb. 8). Neben regelmässigen Veranstaltungen und • Forschungsinstitute und Hochschulen der zwei- bis dreimal jährlich erscheinenden fischnetz-info- • private Büros Broschüre soll hier noch auf die Homepage hingewiesen werden (www.fischnetz.ch). 50 VII. Das „Schwarzforellensyndrom” in der Schweiz Dr. M. Escher, Aqua-Sana 1987 wurde in der nationalen Fischuntersuchungsstelle (NAFUS) ein Übertragungsversuch der Krankheit von 1. Rückblick und Ausgangslage schwarzen Forellen auf gesunde Forellen durchgeführt. Die Krankheit konnte nicht übertragen werden. In der Schweiz wurden erstmals im Jahr 1979 in verschiede- In allen Gewässern in welchen bis heute „schwarze Forellen” nen Fliessgewässern (alte Aare, Lyssbach und im Rhein bei entdeckt wurden, hat in der Vergangenheit auch der Forel- Diessenhofen, hauptsächlich im Mündungsbereich des lenbestand abgenommen (soweit entsprechende Daten-Zei- Geisslibaches ) „schwarze Forellen” entdeckt. „Schwarze treihen vorhanden sind). Zum Teil (z.B. im Rhein) hat der Forellen” sind in diesen Gewässern in der Regel gut genährt Rückgang aber schon vor der Beobachtung erster schwar- und weisen abgesehen von der auffällig dunklen Farbe zer Forellen begonnen. Deshalb wird das Phänomen nicht meist keine äusserlichen Schäden auf. Typisch ist ihr abnor- als eigentliche Ursache sondern als Symptom des Rückgan- mes Verhalten, indem sie sich ungeschützt in Ufernähe auf- ges interpretiert (Walter 1998). Besonders erhöhte Wasser- halten oder teilnahmlos in Hinterwassern stehen und sich in temperaturen werden in Zusammenhang mit unangepas- der Regel problemlos mit einem Kescher fangen lassen. Sie stem Besatzmaterial als mögliche Ursache für den Rük- wehren sich meist nur schwach und sterben oft innert weni- kgang diskutiert. ger Stunden. Die Erscheinung tritt hauptsächlich im Spät- Da bis anhin das Phänomen „schwarze Forellen” immer sommer auf, nachdem die Gewässer die höchsten Wasser- noch ungeklärt ist, gab Dr. J. Walter, Fischereiaufseher des temperaturen erreicht haben. Kantons Schaffhausen, dem Büro Aqua-Sana den Auftrag, „Schwarze Forellen” wurden von den Kantonen BE, SH, TG das in der Schweiz vorhandene Wissen zu dokumentieren und ZH verschiedentlich zur Untersuchung in die nationale und eine Literatursuche durchzuführen. Auf der Grundlage Fischuntersuchungsstelle (NAFUS) Bern eingesendet. des aus diesem Auftrag resultierenden Berichtes wurde von Im weiteren wurden mehrmals „schwarze Forellen” aus dem FISCHNETZ / EAWAG ein Projekt für weitergehende Abklä- Rhein auf Schwermetalle untersucht. In allen Fällen lagen rungen bei Aqua-Sana in Auftrag gegeben hat (Projekt die in der Leber gemessenen Werte von verschiedenen ”schwarze Forellen”). Schwermetallen (u.a. Blei, Cadmium, Quecksilber und Zink) unter den in der Literatur angegebenen Grenzwerten. In der 2. Herkunft der Daten Alten Aare blieben Nachweisversuche von Pflanzenschutzmitteln und Schwermetallen (Zink und Quecksilber) im Was- Die im folgenden präsentierten Ergebnisse stammen aus ser und in den Fischen erfolglos (Marrer 1993). zwei unabhängigen Quellen. Als erste Datenquelle dienen 1982 wurden Forellen-Jährlinge im Rhein und in geklärtem die Untersuchungsberichte von in der NAFUS untersuchten Abwasser einer ”verdächtigen” ARA (das Fünffache der im Rhein maximal vorkommenden Abwasserkonzentration) gehältert, ohne dass sich diese schwarz verfärbten (pers. Mitteilung Jakob Walter, Fischereiaufseher Kanton SG). 1983 wurde ein Besatzversuch mit zweijährigen Forellen im Rhein durchgeführt. Es konnten daraus keine weiteren Erkenntnisse bezüglich dem Phänomen „schwarze Forellen” gewonnen werden (Walter 1986). 1986 wurden „schwarze Forellen” aus dem Rhein in kühleres Wasser umgesetzt. Die Fische überlebten 2 Wochen, Tab. 1: Anzahl in die NAFUS eingesandte Fälle von Bachfo- ohne sich jedoch zu erholen. rellen aus freien Gewässern zwischen Juli und Dezember 1987 traten bei einem Versuch, Forellen-Vorsömmerlinge in von 1979–1999 (nF) mit Anzahl (nsF) und % (%sF) der einem Rundtrog mit Rheinwasser aufzuziehen, „schwarze Fälle, die das Symptom „abgedunkelt” bzw. „schwarz ver- Forellen” auf (Egloff 1987). färbt” zeigten aus den verschiedenen Kantonen (Kt.). 51 Tab. 2: Übersicht über untersuchte Bachforellen (geplant - durchgeführt). *1: drei dieser 5 Forellen wurden tot aufgefunden und konnten nicht mehr histologisch untersucht werden. *2: zwei dieser 10 Forellen waren bei Anlieferung bereits tot. Bei diesen war eine histologische Beurteilung von Haut und Kiemen nicht mehr möglich. 3. Auswertung Untersuchungsberichte NAFUS Räumliche Ausbreitung Bis heute wurden in der Schweiz in 10 verschiedenen Fließgewässern „schwarze Forellen” festgestellt. Aufgrund der Anzahl von eingesandten Fällen (Tabelle 3) scheinen die „schwarzen Forellen” besonders in den Gewässern Alte Aare (BE), Rhein (SH, TG) und Thur Binnenkanal (ZH) ein Problem darzustellen. 1979–1983 wurden „schwarze Forellen” im Tab. 3: Fliessgewässer in der Schweiz in welchen Rhein nur im Diessenhofer Wasser festgestellt. Später dann zwischen 1979 und 1999 „schwarze” bzw. „abgedunkelte im ganzen Rhein bis Rheinfall, ja sogar unterhalb des Rhein- Forellen” festgestellt werden konnten und Anzahl der in die falls im Zürcher Rhein und im Unterlauf der Thur. (Thur ZH ab NAFUS eingesandten Fälle (n) aus dem entsprechenden 1982) (Egloff 1987). Gewässer. Interessant ist die zum Teil enge räumliche Verknüpfung der betroffenen Gewässer. So mündet nämlich der Lyssbach in die Alte Aare und die Thur in den Rhein. Diese Beobachtung, Bachforellen aus den Kantonen BE, SH, TG und ZH aus der relativ klaren geographischen Begrenzung der betroffe- freien Gewässern von 1979 bis 1999 jeweils im Zeitraum nen Gewässersysteme, deckt sich mit den Beobachtungen Juli–Dezember. Dazu wurden 212 Untersuchungsberichte in Bayern. auf die Symptomatik „abgedunkelt” bzw. „schwarz verfärbt” hin durchsucht. In 31 Fällen (15%) konnte dieses Symptom festgestellt werden (Tabelle 1). Dabei muss es sich nicht in Zeitliches Auftreten allen Fällen um typische „schwarze Forellen” gehandelt haben, welche auch das abnorme Verhalten zeigten. Bei den „Schwarze Forellen” wurden in grösserer Anzahl Ende der 31 gefundenen Fällen handelt es sich total um 121 Bachfo- 70er und Anfangs der 80er Jahre zur Untersuchung in die rellen. NAFUS eingesandt. Ein neuer „Peak” von Einsendungen Die zweite Datenquelle beinhaltet die bis jetzt untersuchten kann Ende der 90er Jahre beobachtet werden (Abbildung 1). ”schwarzen Bachforellen” im Rahmen der von der EAWAG Mehrheitlich werden sie im Hochsommer (August) festge- beim Büro Aqua-Sana in Auftrag gegebenen weiteren Abklä- stellt. In einzelnen Gewässern werden sie auch erst bzw. rungen dieses Phänomens im Projekt ”schwarze Forellen” noch im September gefunden (Abbildung 2). (Tabelle 2). 52 Abb. 1: Anzahl der in die NAFUS eingesandten Fälle von „schwarzen Forellen” im Beobachtungs-zeitraum Jul. – Nov. von 1979 – 1999 aus den Kantonen BE, SH, TG und ZH. Die Anzahl Gewässer bezeichnet die Summe aller verschiedenen Gewässer, in welchen bis in das entsprechende Jahr „schwarze Forellen” gefunden worden waren. Abb. 2: Verteilung der in die NAFUS eingesandten Fälle im Beobachtungszeitraum Jul. – Nov., 1979 - 1999. Diagnostizierte Krankheitsursachen und Diskussion Aus diesen Gründen werden sicher auch in Zukunft immer unterschiedliche Diagnosen bei „schwarzen Forellen” Bei den untersuchten Bachforellen handelte es sich bei 66% gestellt werden. um juvenile, bei 17% um adulte und bei 17% wurde das Alter Der Befall mit Hautparasiten ist bei Forellen aus freien nicht angegeben. Gewässern normal. Deshalb ist die Befallshäufigkeit von In Tabelle 4 sind die am häufigsten gefundenen Krankheits- 68 % (Tabelle 3) nicht weiter erstaunlich. In Abbildung 3 ist ursachen PKD (Proliferative Nierenerkrankung, Proliferative ersichtlich welche Parasiten in welcher Anzahl von Fällen Kidney Disease), Hautparasiten (Nachweis von Parasiten diagnostiziert wurden. durch lichtmikroskopische Untersuchung eines Hautabstri- Trichodina sp. sind auf Fischen die häufigsten Parasiten. ches), Bakterielle Septikämien („Blutvergiftung”, Nachweis Nur mit stark belastetem Vorfluterwasser kann starker Befall von Bakterien in inneren Organen) und Verdacht auf Intoxi- in Verbindung mit Schwebepartikeln, Algen und Bakterien zu kationen (Nachweis von für Vergiftungen typischen Verän- einer Beeinträchtigung der Fische führen (Roberts 1985). derungen) aufgeführt. Ähnliches gilt für die Sessilien sp., welche sich bei organi- In einzelnen Fällen können mehrere Diagnosen gleichzeitig zutreffen. Ungenau ist die Anzahl der Fälle mit der Diagnose „Verdacht auf Intoxikation”. Die Diagnose beruht bis zu einem gewissen Grad auf Spekulation und könnte in viel mehr Fällen mit eine Rolle spielen (ausführliche Diskussion folgt später). Es muss bereits an dieser Stelle betont werden, dass die Abdunkelung bzw. schwarze Verfärbung eines Fisches letztlich ein unspezifisches Krankheitssymptom darstellt. Auch Tab. 4: Anzahl (n) und Anteil (%) der Diagnosen in den das abnorme Verhalten, welches in der Regel zum Krank- 31 Fällen von „schwarzen Forellen” (Mehrfach - Diagnosen heitsbild der „schwarzen Forellen” gehört ist unspezifisch. sind möglich). 53 Abb. 3: Anzahl Fälle mit Diagnosen der verschiedenen Hautparasiten scher Belastung massenhaft vermehren können, ansonsten stetes Wasser) Krankheit verursachen (Richards et al. 1985). aber kaum als krankmachend gelten. Aeromonas- und Pseudomonas-Septikämien führen typi- Costia necatrix, von Fischzüchtern auch als „Hauttrüber” scherweise zu Hautveränderungen (Hyperämie / Ödem / ver- bezeichnet, ist ebenfalls als Schwächeparasit bekannt und mehrt Melaninhaltige Makrophagen im peripheren Blut) und kann v.a. bei Brütlingen, aber auch bei älteren Fischen, zu können sehr wohl zu einer Dunkelverfärbung der infizierten starken Ausfällen führen. Fische führen (Richards et al. 1985). Keiner der gefundenen Parasiten führt zu einer „Abdunke- Die in knapp 30% aller Fälle festgestellten bakteriellen Sep- lung” oder „schwarzen Verfärbung” der Haut, sondern im tikämien kommen deshalb bei den betroffenen Forellen als Gegenteil durch gesteigerte Schleimproduktion eher zu mögliche Ursache für das Phänomen „schwarze Forellen” in einem weisslichen Schleier. Frage. Die häufig gestellte Diagnose Hautparasiten kann als mögli- Es ist aber noch einmal zu betonen, dass solche Infektionen che Ursache für das Phänomen „schwarze Forellen” ausge- nicht als eigenständige Todesursache, sondern als Folge schlossen werden. von ungünstigen Umweltbedingungen (Wasserqualität und erhöhte Temperatur) zu beurteilen sind. Die Proliferative Nierenkrankheit (PKD) wurde in 45 % Wie bereits weiter oben erwähnt, ist die Anzahl der Fälle mit aller Fälle (Tabelle 3) diagnostiziert. Da die Krankheit PKD der Diagnose „Verdacht auf Intoxikation” aufgrund ungenü- 1979 erstmals in der Schweiz festgestellt wurde, ist sie in gender Wasserqualität sicher ungenau. Die Diagnose beruht den ersten Fällen von „schwarzen Forellen” Ende der siebzi- auf dem Nachweis von für Vergiftungen typischen Verände- ger Jahre zum Teil noch nicht diagnostiziert worden und der rungen und bleibt bis zu einem gewissen Grad Spekulation. Anteil der PKD-positiven Fälle ist sogar noch etwas grösser. Ungenügende Wasserqualität wird direkt oder indirekt als Theoretisch könnten rund 75 % aller untersuchten Fälle PKD Wegbereiter für Infektionskrankheiten (z.B. PKD und bakte- positiv sein. rielle Mischinfektionen) mit grosser Wahrscheinlichkeit eine In der Schweiz wurden bei verschiedenen Projekten in wel- entscheidende Rolle für das Phänomen der „schwarzen chen passive Monitorings in freien Gewässern durchgeführt Forellen spielen. wurden, durch PKD befallene Fische nachgewiesen. PKD Der Umstand, dass bei Forellen aus dem Rhein wie auch aus könnte beim vielerorts festgestellten Rückgang der Forellen- der Alten Aare häufig unspezifische degenerative Nieren- populationen mit eine Rolle spielen (Escher 1999). Häufig, und Leberveränderungen gefunden wurden zusammen mit aber nicht immer, sind an PKD erkrankte Fische dunkel ver- der Tatsache, dass die gefundenen Infektionskrankheiten färbt. allesamt durch herabgesetzte Wasserqualität direkt (erhöhte Die häufig gestellte Diagnose PKD könnte in mehreren Fällen Keimdichte im Wasser) und indirekt (herabgesetzte Immu- als mögliche Ursache für das Phänomen „schwarze Forel- nität der Forellen) gefördert werden (Abbildung 4), lässt ver- len” in Frage kommen. muten, dass die Wasserqualität zusammen mit der Temperatur einen Schlüsselfaktor beim Phänomen der „schwarze Bakterielle Septikämien wurden mehrheitlich durch Misch- Forellen” darstellt. infektionen von Aeromonas sp. und Pseudomonas sp. ver- Interessant scheint auch, dass die Übetragung der „Krank- ursacht. Diese Bakterien können sich in der Regel nur in heit” in Rundtrögen nicht möglich war. Diese Tatsache geschwächten Fischen etablieren und deuten auf einen her- bedeutet aber noch nicht, dass es sich deshalb nicht um abgesetzten Immunstatus der betroffenen Forellen hin. In eine infektiöse Krankheit handeln könnte. So braucht es für der Regel sind sie fakultativ pathogen und nur virulente Sub- die Übertragung verschiedener Infektionskrankheiten Vekto- spezies können bei exzessiver Vermehrung (organisch bela- ren, welche natürlich bei in Trinkwasser in Rundtrögen gehäl- 54 Abb. 4: Schematische Darstellung der Zusammenhänge zwischen Wasserqualität, Infektionskrankheiten und „schwarzen Forellen”. Tab. 5: Übersicht über die Resultate der parasitologischen Untersuchungen. 55 terten Forellen gar nicht vorkommen. Ausserdem fehlten eine leichtgradige bakterielle Infektion in Milz und Leber fest- möglicherweise katalytisch einwirkende Faktoren, wie z.B. gestellt. Die Bakterienspezies wurden nicht näher bestimmt. ungenügende Wasserqualität, welche das Angehen der Infektion erst ermöglicht hätten. Einen Hinweis darauf, dass eine Infektionskrankheit wahr- Resultate der histologischen Untersuchungen scheinlich doch mit eine Rolle spielen könnte, findet man in der weiter vorne erwähnten räumlichen Verknüpfung ver- Die Bewertung von Kiemen, Haut, Leber und Niere erfolgte schiedener betroffener Gewässer. gemäss einer standardisierten Methode (Bernet et al. 1999). 4. Auswertung der Daten aus Projekt ”schwarze Forellen” In Abbildung 5 sind die Mittelwerte der histologischen Organindices aufgeführt. Die gleichen Resultate sind graphisch auf unterschiedliche Art und Weise zweimal dargestellt. Resultate der parasitologischen Untersuchungen In Abbildung 6 sind die Mittelwerte der histologischen IndiIn der Tabelle 5 sind die Anzahl der parasitologisch unter- ces nach Art der gefundenen Veränderungen aufgeführt. suchten Bachforellen mit den jeweiligen Befunden aufgeführt. Es wurde bei keiner Bachforelle ein starker Befall mit In der histologischen Untersuchung von Kieme, Haut, Leber pathogenen Parasiten festgestellt. und Niere sind vor allem ausgeprägte Leber- und Nierenschäden aufgefallen (vgl. Abbildung 5). Dabei war bei manchen Fischen die Leber und bei anderen die Niere stärker Resultate der bakteriologischen und virologischen Untersuchungen betroffen. Es handelt sich dabei mehrheitlich um regressive Veränderungen (Abbildung 6). Bei keiner Bachforelle konnte die Nierenkrankheit PKD histologisch festgestellt werde. In der Tabelle 6 sind die Anzahl der bakteriologisch und viro- Das heterogene Bild von degenerativen Leber- und Nieren- logisch untersuchten Bachforellen mit den jeweiligen Befun- schädigungen deckt sich einerseits mit früheren Befunden den aufgeführt. Nur bei einer Forelle aus der Langeten wurde und andererseits mit den Resultaten von histologischen Tab. 6: Übersicht über die Resultate der bakteriologischen und virologischen Untersuchungen. Tab. 7: Übersicht über die Anzahl histologisch untersuchter Bachforellen. 56 Abb. 5: Mittelwerte der histologischen Organindices der untersuchten Fische (vgl. Tabelle 7). Die verschiedenen Indices sind ein Mass für den Schädigungsgrad der einzelnen Organe. Je höher der Index, um so stärker ist die Organschädigung ausgeprägt. Abb. 6: Mittelwerte der histologischen Indices nach Art der gefundenen Veränderungen der untersuchten (vgl. Tab. 7). Die verschiedenen Indices sind ein Mass für die Häufigkeit einer bestimmten Art von Veränderung (in verschiedenen Organen). Je höher der Index, um so häufiger ist die entsprechende Art von Veränderungen. Tab. 8: Übersicht über die Augenbefunde untersuchter Bachforellen Untersuchungen an schwarzen Bachforellen aus Bayern. sehr schwierig zu beurteilen. Ebenfalls können vereinzelt Neu wurden bei einer Vielzahl der ”schwarzen Forellen” Erosionen bis Ulcerationen der Hornhaut beobachtet Augenveränderungen beobachtet (Tab. 8). Da für Auge und werden. Hirn keine standardisierte Bewertung im Sinne von Bernet et al. vorliegt, sind diese Organe in den Abbildungen 5 und 5. Schlussfolgerungen 6 nicht berücksichtigt. Es handelt sich dabei mehrheitlich um Netzhautablösungen, welche mit degenerativen Verän- Bis jetzt liegen keine Erkenntnisse vor, welche die Ursache derungen der Netzhautzellen einhergehen. In Einzelfällen des Phänomens ”schwarze Forellen” in der Schweiz schlüs- liegen Hinweise auf ein Ödem vor; generell ist dies aber sig erklären könnten. Mit Sicherheit können bakterielle oder 57 akute PKD-Infektionen als alleinige Ursache ausgeschlossen Als neue Beobachtung sind die beschriebenen Augenschä- werden. Ob aber die PKD möglicherweise irreversible den einzuordnen. Ein möglicher Zusammenhang mit der Organschäden bewirkt, welche letztlich zu diesem Phäno- schwarz Verfärbung liegt natürlich nahe. Leider ist aber die men führen, kann nicht definitiv ausgeschlossen werden. histologische Beurteilung von Fischaugen schwierig, dies Generell bestätigt sich das alte Bild mit dominierenden einerseits aufgrund möglicher Artefakte und andererseits in Leber- und Nierenschäden, welche mehrheitlich degenerati- Anbetracht der Seltenheit in der das Auge überhaupt unter- ver Art sind. Aus diesem Grund liegt auch der Verdacht nach sucht wird und den daraus resultierenden Unsicherheiten. toxischen Einwirkungen nahe. Dies deckt sich mit den Beob- Anregungen und Bemerkungen werden gerne entgegenge- achtungen in Bayern. nommen: escher@aqua-sana.ch 58 VIII. Charakterisierung der Bestandssituation der Bachforelle in Bayern Dr. Eberhard Leuner, Bayerische Landesanstalt für Landwirt- Staatsministeriums für Landwirtschaft und Forsten von 1989 - schaft, Institut für Fischerei; Starnberg 1997 in den Fließgewässern Bayerns durchgeführt. Für die Untersuchungen vor Ort waren die Fachberater für das 1. Fischartenkartierung in Bayern Fischereiwesen der Bezirke zuständig. Die Landesanstalt für Landwirtschaft, Institut für Fischerei, war mit der Koordination Als Grundlage für die Charakterisierung der Bachforellenbe- des Projektes beauftragt und untersuchte selbst einige Fließ- stände in Bayern werden die Daten der Fischartenkartierung strecken im gewässerreichen Bezirk Oberbayern. Da die herangezogen. Diese wurde im Auftrag des Bayerischen gesamte Länge aller Fließgewässer Bayerns ca. 70.000 km Abb. 1: Fischartenkartierung in den Fließgewässern Bayerns; Gewässerstrecken mit dem Nachweis der Bachforelle (Salmo trutta f. fario) (Datenerhebung 1989 – 1997) 59 beträgt, konnten nur repräsentative Gewässerabschnitte bearbeitet werden. In diesen wurden die Fische mit Hilfe der 2. Anspruch der Bachforelle an den Lebensraum Elektrofischerei arten- und anzahlmäßig erfaßt. Darüber hinaus wurden die jeweiligen Lebensräume bezüglich ihres struk- Die Bachforelle wurde im Rahmen der Kartierung überwie- turellen, chemischen und strömungsdynamischen Zustandes gend in strukturreichen und hartgründigen Gewässern mit beurteilt. Nach Abschluss der Erhebungen erfolgte eine DV- guten Deckungsmöglichkeiten nachgewiesen. Die Bestands- gestützte Auswertung und Interpretation der Daten. dichte von Jugend- und Adultstadien stand in enger Beziehung zur Strukturvielfalt des Gewässers (Abbildung 2). Dabei Im Rahmen der Kartierung wurden 2834 Gewässerstrecken zeigte sich, dass insbesondere bei hoher kleinräumiger unterschiedlicher Größe mit einer Gesamtlänge von 711 km Substratvielfalt alle Entwicklungsstadien einen geeigneten beprobt. Die Bachforelle konnte flächendeckend in Bayern in Lebensraum finden. Im Gegensatz zur Regenbogenforelle insgesamt 1906 Gewässerstrecken nachgewiesen werden ist die Bachforelle stärker an Unterstände gebunden. Das (Abbildung 1). Sie war in schmalen Gräben bis zu einer Brei- Bodensubstrat der Bachforellenstrecken bestand überwie- te von 1 m, in Bächen sowie kleinen und großen Flüssen bis gend aus Steinen, Grob- und Feinkies sowie Sand. ca. 500 m Breite in unterschiedlichen Populationsdichten festzustellen. Schwerpunktmäßig trat sie in Gewässern zwi- In strukturarmen und teilweise verschlammten Gewässern schen 1 und 20 m Breite auf. wurde die Bachforelle nur selten festgestellt. In diesen Fällen ist eine Reproduktion nur denkbar, wenn Wandermöglichkei- In 66 % aller Streckenabschnitte mit Bachforellennachweis ten in hierfür geeignete Teillebensräume bestehen. Bachfo- wurden auch Brutfische gefunden. Da nur in 9 % der Bach- rellen konnten auch in Hochgebirgsbächen nachgewiesen forellenstrecken auch Brut besetzt wurde, ist von einem werden. Da dort ein genetischer Austausch mit anderen hohen Eigenaufkommen der Art auszugehen, zumal auch in Populationen meistens nicht möglich ist, kommt es häufig den Gewässerstrecken mit Brutbesatz eine Vermehrung zur Ausbildung von Lokalformen. nicht auszuschließen ist. In 8 % aller Streckenabschnitte mit Vorkommen der Bachforelle war sie die einzige Fischart, in Die Lebensräume der Bachforelle zeigten in Nord- und Süd- 73 % war sie mit 1 – 7 anderen Fischarten vergesellschaftet bayern bezüglich ihrer Morphologie und Struktur keine und in 19 % mit bis zu 25 Arten. Die am häufigsten mit der Unterschiede. Bayernweit konnten Bachforellen bevorzugt in Bachforelle Koppe Fließgewässern auf einer Höhe von 200 m – 800 m ü.N.N., (ca. 40%), Regenbogenforelle (ca. 37 %), Bartgrundel (ca. bei einer mittleren Fließgeschwindigkeit von ca. 1 – 80 cm/s 35 %) und Aitel (ca. 34 %). (max. 160 cm/s) und einer mittleren Gewässerbreite vergesellschafteten Arten waren Abb. 2: Mittlere Individuendichte der Bachforelle in Bezug zur Strukturvielfalt des Gewässers (N = 1906 Strecken mit Bachforellennachweis) 60 von 0,5 – 20 m (max. 470 m) nachgewiesen werden. Der pH- tuation der Fische in Bayern zu. Auf dieser Datengrundlage Wert dieser Gewässer lag überwiegend im Bereich von pH kann kein Einfluss des Bachforellensterbens auf die 6,6 – 8,5. In Gewässern unter pH 5,5, wie beispielsweise in Bestandsdichte der Tiere abgeleitet werden. Die beobacht- den Urgesteinsgebieten des Bayerischen Waldes und des baren Verluste bei den Bachforellen haben auf das Verbrei- Fichtelgebirges, wurde nur eine geringe Bestandsdichte tungsbild der Art bisher keinen Einfluss gehabt. Langfristige (max. 5 Tiere/100 m) festgestellt. Bestandsentwicklungen können jedoch nur durch Folgeuntersuchungen aufgezeigt werden. 3. Gibt die Bestandssituation der Bachforelle Hinweise auf die Ursache für die Mortalität? In der derzeit aktuellen Roten Liste der gefährdeten Tiere Bayerns (Stand 1992) wird die Bachforelle als potentiell gefährdet eingestuft. Nach Revision der Liste zum Ende des Jahres 2002 wird die Bachforelle u.a. wegen des noch unge- Die robuste und flexible Bachforelle bildet in vielen Fließge- klärten Sterbens eine Verschärfung ihres Schutzstatus erhal- wässern Bayerns selbstreproduzierende Bestände. Trotz ten. ihrer nahezu flächendeckenden Verbreitung (Abbildung 1) sind nur südliche Donauzuflüsse von dem Sterben adulter Die Bestandssituation der Bachforelle gibt keinen Hinweis Tiere betroffen. auf die Ursache der Mortalität. Aus Sicht der Fischerei erscheint es daher dringend geboten, die Ursache des Ster- Die Daten der Fischartenkartierung beruhen auf vielen bens von Bachforellen näher zu erforschen. Untersuchungen Momentaufnahmen. Sie lassen für den Zeitraum 1989–1997 dazu könnten im Rahmen von Folgemaßnahmen der Fisch- eine weitgehend flächendeckende Aussage zur Bestandssi- artenkartierung durchgeführt werden. 61 IX. „Schwarze Bachforelle”: Bisherige Erfahrungen in Österreich Reinhard Haunschmid Symptomen kaum mehr eine Fluchtreaktion aufwiesen und Institut für Gewässerökologie, Fischereibiologie so leicht mit einem Kescher gefangen werden konnten. und Seenkunde, Scharfling Das Institut für Gewässerökologie, Fischereibiologie und Seenkunde wurde im Spätsommer 1999 zum ersten Mal an 1. Einleitung und Methodik der Traun, welche rechtsufrig bei Linz (Oberösterreich) in die Donau mündet, intensiv mit diesem Problem konfrontiert. Im letzten Jahrzehnt war an gewissen Flüssen in Österreich Neben der Sammlung von toten und lebenden dunkelgefärb- immer wieder die Rede vom Sterben der Bachforelle mit ten Bachforellen – letzteres war mit größerem zeitlichen Auf- spezifischen äußeren Symptomen wie Dunkelfärbung und in wand verbunden – wurden Bewirtschafter zu diesem Thema einigen Fällen Augentrübung. befragt, um die getätigten Vorort-Informationen in die Unter- Das Auftreten „Schwarzer Bachforellen” konzentrierte sich suchungsplanungen einfließen zu lassen. nach Angaben der betroffenen Gewässerbewirtschafter auf Aufgrund der Komplexität des Phänomens wurde ein breiter Schönwetterperioden im Spätsommer, wobei das Phäno- Untersuchungsansatz gewählt, der im ersten Schritt eine men nicht an allen betroffenen Gewässerabschnitten immer Deskription der Ursachenmöglichkeiten beinhaltete. jährlich und im selben Ausmaß erschien. Es konnten neben den toten auch noch lebende Bachforel- Neben der im Jahr 1999 sofort eingeleiteten Aufsammlung len beobachtet werden, welche außer den erwähnten toter Tiere wurden zwei Elektrobefischungen an den betrof- Abb. 1: Betroffene Bachforelle mit abnormen Erscheinungen (Pfeile) 62 fenen Abschnitten der Traun (Abb. 3) durchgeführt, um das Weiters wurden Tiere zur bakteriellen Untersuchung auf die Ausmaß der Fischausfälle abschätzen zu können bzw. noch Veterinärmedizinische Universität Wien gesendet, welche in lebende dunkelgefärbte Tiere zu erhalten. Parallel dazu wur- der de eine Datenbank aufgebaut und Befragungen der Bewirt- Erkrankungen bakterieller Ursache ausschließen konnte. schafter zu diesem Thema durchgeführt. Die allgemeine Untersuchung der toten Bachforellen ergab Zur Klärung der Frage, ob Besatzfische ebenfalls davon Veränderungen der Hautfärbung, der Augen, der Milz, der betroffen sind, wurden in den betroffenen Traunabschnitten Niere und der Leber. Foto 1 zeigt die am häufigsten aufge- markierte Besatzfische freigesetzt. Die Bewirtschafter wur- tretenen Abnormitäten. den mit dem Markiermodus vertraut gemacht und aufgefor- Zusätzlich konnte bei lebenden Tieren eine Veränderung des dert, die Fangverzeichnisse mit dem Markierstatus zu verse- Verhaltens in Form einer verringerten Fluchtreaktion festge- hen. stellt werden. routinemäßigen Untersuchung häufig auftretende Die Traun wurde im betroffenen Abschnitt unterhalb der Kläranlage Bad Ischl von der OÖ Landesregierung – Unterabtei- Nicht alle untersuchten Tiere wiesen dieselben Symptome lung Gewässerschutz chemisch auf den Gehalt von Nitrit, auf. Abb 2. zeigt die Verteilung der einzelnen Symptome der Ammoniak, Sauerstoff, DOC, Fäkalcoliforme Keime u.a. 100 untersuchten toten Bachforellen sowie das Symptom untersucht. Da keiner dieser Parameter auffällig war, wird auf „fehlende Fluchtreaktion” bei 10 noch lebenden Bachforellen. diese nicht weiter eingegangen. Die 10 noch lebend gefangenen Bachforellen wurden in eigene Hälterungsbecken mit Quellwasser überführt, star- 2. Untersuchung und Symptome ben jedoch nach wenigen Wochen. Die äußeren Symptome – Schwarzfärbung -waren bis zum Tod unverändert, Futterauf- Die lebenden Bachforellen wurden makroskopisch sowie nahme wurde ebenfalls bis zum Todeseintritt verweigert. mikroskopisch auf Parasiten untersucht. Auf Haut und Kie- Die Untersuchung der inneren Organe brachte selbige men konnten keine Parasiten nachgewiesen werden. Ergebnisse wie bei den toten Tieren. Abb. 2: Verteilung der Symptome toter bzw. noch lebender Bachforellen aus der Traun 63 3. Ernährungszustand ton’sche Konditionsfaktor zusammen mit 95%-igen Konfidenzgrenzen für Bachforellen größer 20cm Gesamtlänge Auffällig bei der Betrachtung der betroffenen Bachforellen geschätzt (Abb. 3). Die große Überlappung der beiden war der gute Ernährungszustand. Dieser wurde mit jenem Mittelwertsverteilungen zeigte keinen signifikanten Unter- aus früheren Elektrobefischungen gewonnenen Daten, als schied. Daraus wird abgeleitet, dass die Zeitspanne zwi- das Phänomen noch unbekannt war, verglichen. schen dem Beginn der körperlichen Veränderungen und Mittels bootstrap-Analyse wurde der durchschnittliche Ful- dem Eintritt des Todes äußerst kurz ist. Abb. 3: Vergleich des Fulton’schen Konditionsfaktors dunkelgefärbter (a) und unbeeinflusster (b) Bachforellen der Traun (resampling-Anzahl = 2000) 64 4. Betroffene Fischarten hatten, allerdings wurden diese Tiere keiner genaueren Untersuchung zugeführt. Somit wurden nur jene Gewässer- Bei der Elektrobefischung an mehreren Uferbereichen der abschnitte , an denen ein größeres Fischsterben mit dem Traun im Spätsommer 1999 wurden Bachforellen, Regenbo- Symptom „Dunkelfärbung” auftrat, erfasst. Die derzeitige genforellen, Äschen, Koppen u.a. nachgewiesen. Der Anteil Verbreitung kann als sicheres Auftreten diese Phänomens der Bachforellen war gering, Fische dieser Art größer 20cm gewertet werden. Die tatsächliche Verbreitung und damit fehlten. An wenigen Stellen fehlte die Bachforelle überhaupt. das Problem per se kann als massiver angenommen werden. 5. Deskriptive Erfassung des Phänomens 6. Verbreitung in Österreich Neben der genaueren Beschreibung des Problems an der bung der Bachforelle zeigt drei betroffene Bundesländer Traun wurde daran gegangen, einen Gesamtüberblick über (Abb 4). Das stärkste Auftreten war im Salzkammergut im die Situation in Österreich zu bekommen. Dazu wurde, wie Bereich der Salzkammergutseen zu verzeichnen. An der bereits erwähnt, eine Datenbank erstellt, die auch jene Krite- Trattnach wurde im Jahr 1998 massives Bachforellensterben rien enthält, die von den Bewirtschaftern als vermutete Ursa- mit den angegebenen Symptomen beobachtet. In Ober- chen angenommen werden. Diesbezüglich wurde der Klär- österreich handelte es sich in erster Linie um Fliessgewässer anlageneinfluss, die Wassertemperatur und UV-Strahlung flußab von Seen, in Vorarlberg um Restwasserstrecken. In genannt. Niederösterreich gab es Angaben von der Ybbs, wobei es Weiters wurden Bewirtschafter, Landesregierungen und Lan- sich allerdings weder um Restwasserstrecken noch um See- desfischereiverbände in ganz Österreich – jedoch nicht flä- ausrinn handelte. Abbildung 5 zeigt die Verteilung der betrof- chendeckend – bezüglich des Auftretens dunkelgefärbter fenen Gewässerabschnitte. Die österreichweite Darstellung des Phänomens Dunkelfär- Bachforellen gemäss den vorher festgelegten Datenbankkriterien befragt. Schwierigkeiten traten bereits bei dem nicht klar definierten Begriff „Dunkelfärbung” auf. Weiters traten oft nur einzelne Individuen im bewirtschafteten Gewässersegment, die zwar eine „etwas” dunklere Färbung als normal Abb. 4: Verbreitung der „Schwarzen Bachforelle” in Österreich nach Befragung von Bewirtschaftern – 2002 65 Abb. 5: Verteilung der betroffenen Gewässerabschnitte nach 3 Kriterien. 7. Faktor Kläranlage Gewässerabschnitte wurden den Fischzonen zugeteilt und ein Vergleich angestellt (Abb. 6.). Auffällig war die sehr hohe Bewirtschafter vermuten einen Zusammenhang zwischen Temperaturdifferenz in der Unteren Forellenregion, aber auch der Inbetriebnahme von Kläranlagen und dem Auftreten der in der Äschen- und Barbenregion lagen die Differenzen bei „Schwarzen Bachforelle”. Jedoch müssen zusätzliche Fak- 1 bzw. 2°C. toren eine Rolle spielen, da trotz Kläranlagen anderswo kein Diese Unterschiede können aufgrund der veränderten Sterben auftritt. hydrologischen Bedingungen in Restwasserstrecken bzw. Etwa 50% der betroffenen Abschnitte lagen nur bis 1 km die Beeinflussung durch die Seen erklärt werden. Die Bar- unterhalb von Kläranlageneinläufen, 40 % bis 10km unter- benregion wirft die prinzipielle Frage auf, inwieweit die kälte- halb, und etwa 10 % waren mehr als 10 km vom oberen liebende Bachforelle in dieser Region überhaupt günstige Kläranlageneinlauf entfernt. Gemäß Aussagen der Bewirt- Verhältnisse vorfindet. schafter war es auffällig, dass teilweise oberhalb von Kläranlageneinflüssen das Phänomen nicht zu beobachten war. Die erhöhten mittleren Maximaltemperaturen der betroffenen Gewässerabschnitte gegenüber Vergleichsstrecken in der 8. Faktor Temperatur unteren Forellenregion stellen für die Bachforelle bereits außerordentlich ungünstige Verhältnisse dar. Es muss jedoch Aufgrund der vermuteten Temperaturabhängigkeit des Phä- hingewiesen werden, dass das Phänomen auch in Gewäs- nomens wurden die Bewirtschafter bezüglich der Maximal- serabschnitten auftrat, die zu Vergleichgewässern keinen temperaturen befragt. Betroffene und nicht betroffene Unterschied aufwiesen. Somit ist es nicht eindeutig, dass die 66 Abb. 6: Mittlere Maximaltemperaturen von Gewässern verschiedener Fischregionen Abb. 7: Anteil der Gewässer, in denen nur Besatz-, nur Wildfische oder beide betroffen sind 67 Abb. 8: Anteil der Gewässer mit „Schwarzen Bachforellen” unterschiedlicher Längenklassen erhöhte Temperatur die Hauptursache darstellt, aber in len. Erst Mitte September wurden die ersten toten Besatz- einem synergistischen Ursachenkomplex eine Rolle spielt. bachforellen gefunden. Vom Gesamtfang waren dies 40 %. An Zubringerbächen, die größtenteils der Unteren Forellenregion zuzuordnen sind und normales Temperaturverhalten 10. Betroffene Fischgröße zeigen, trat das Phänomen nicht auf. Da vor allem in der Traun nur größere Fische tot gefunden 9. Besatz- oder Wildfische betroffen? wurden, drängte sich die Frage auf, ob tatsächlich nur grö- Die Vermutung, dass hauptsächlich bei Besatzfischen das 20cm Dunkelfärbung zeigten, gab es keine tatsächliche Grö- Phänomen besteht, konnte nicht bei allen betrachteten ßenpräferenz (Abb. 8). Die Beobachtungen gehen zudem mit Gewässer nachgewiesen werden. In einzelnen Fällen gab es der Verzerrung einher, dass größere Fische leichter gesehen allerdings Hinweise dafür. Abbildung 7 zeigt, dass die Art und damit gefunden werden als kleinere. Bachforelle sowohl als Besatz- wie auch Wildfisch betroffen Bei der E-Befischung in der Traun im Jahr 1999 wurden war. Die Schwierigkeit der Unterscheidung muss jedoch hier hauptsächlich kleine Bachforellen (<10cm Totallänge) gefan- angemerkt werden, und nur gezielte Untersuchungen mittels gen. Es ist allerdings nicht auszuschließen, dass diese Tiere Markierversuchen können Klarheit bei dieser Fragestellung von Zubringerbächen eingewandert sind. ßere Fische vom Phänomen erfasst werden. Obwohl in 30 % der betroffenen Gewässerabschnitten nur Fische größer schaffen. Im Jahr 2000 wurden diesbezüglich die ersten Versuche durchgeführt. Bachforellen aus Zuchtanlagen wurden im Frühjahr gruppenmarkiert und ausgesetzt. Die Bewirtschaf- 11. Faktor Klarheit des Gewässers und UV-Licht ter erhielten einen Gewässerplan und einen Markierschlüs- Ein weiterer Parameter, der oft von den Bewirtschaftern als sel. Der Fang erstreckte sich von Mai 2000 bis Mitte Sep- Ursache angegeben wird, ist die Klarheit der Gewässer, die tember 2000 und umfasste hauptsächlich Besatzbachforel- das Eindringen der UV-Strahlung zum Teil durch den gesam- 68 ten Wasserkörper ermöglicht. In den USA wurden Studien mit UV-Licht im Wasser und deren Auswirkung auf Fische im 12. Zusammenfassung und Vorausschau Labor durchgeführt, wobei bei hohen Intensitäten Lethaldosen erzeugt werden können. Jedoch konnte auch dort bisher Die bisherigen Erkenntnisse bezüglich Ursache des Bachfo- noch kein Nachweis eines UV-induzierten Fischsterbens im rellensterbens deuten auf mehrere zusammenwirkende freien Gewässer erbracht werden. Ursachen hin - das Auftreten des Phänomens nach Schön- Von den betroffenen Gewässerabschnitten in Österreich wetterperioden im Spätsommer, der noch näher zu untersu- waren 90 % als überwiegend klar zu bezeichnen. Es ist chende Einfluss der Kläranlagen und die hohen mittleren jedoch nicht eindeutig zu erklären, ob UV-Strahlung direkt Maximaltemperaturen in den betroffenen Gewässerab- auf jene Bachforelle, die Unterstände nutzt und so auch schnitten. dagegen geschützt, wirkt. Eher denkbar wäre ein indirekter Allgemein gesprochen ist die Datenlage hinsichtlich Auftre- Effekt, wobei die UV-Strahlung als Auslöser von Reaktionen ten in Österreich noch eher dürftig. Dazu ist verstärkt Aufklä- fungiert, wobei im Wasser gelöste Stoffe zu giftigen Sub- rungsarbeit notwendig, um ein Bild vom tatsächlichen Aus- stanzen aktiviert werden. Dies muss allerdings derzeit noch maß dieses Phänomens zu erhalten. als Vermutung betrachtet werden. Gezielte Untersuchungen, sowohl im Freiland als auch im Labor, der im Vortrag angeführten Parameter sollten schnell in Angriff genommen werden. Offen bleibt auch die Frage nach einer bisher noch nicht entdeckten Infektion. 69 X. Hormone und Xenohormone Gefährden sie unsere Fischbestände? Dr. Rolf Dieter Negele, Dr. Julia Schwaiger, Hermann Ferling, Ulrike Mallow Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, • Störung der Entwicklung und Reifung von Fischgonaden • Auftreten von Intersex-Tieren (Hermaphroditen) Abteilung Gewässerökologische Forschung, Wielenbach • Zunahme des weiblichen Anteils in Fischpopulationen 1. Problemstellung • Verminderung der Befruchtungs- und Schlupfraten Eine Reihe weitverbreiteter Umweltchemikalien besitzt das • Erhöhte Plasma-Vitellogenin-Spiegel bei männlichen Potential in das Hormonsystem von Mensch und Tier einzugreifen. Insbesondere Substanzen, die in der Lage sind die Wirkung des natürlichen weiblichen Geschlechtshormons Fischen • Toxische Einflüsse auf den Gesundheitszustand der Fische Östradiol nachahmen zu können, sogenannte Xenoöstrogene, werden für Fruchtbarkeitsstörungen und den Rückgang Tab. 2: Wirkungen von Östrogenen und Xenoöstrogenen vieler Tierarten weltweit verantwortlich gemacht. Aus Groß- auf Fische britannien liegen Berichte vor, denen zufolge eine Verweiblichung männlicher Fische in Flüssen unterhalb der Ausläufe Einsatz kommt. Einige der endokrin wirksamen Stoffe sind in von Kläranlagen und Industrieanlagen zu beobachten ist. der Liste prioritärer Stoffe der EU-Wasserrahmenrichtlinie Sowohl das synthetische Östrogen Ethinylöstradiol, wel- aufgeführt. Tabelle 1 informiert über die wichtigsten Stoff- ches den Wirkstoff in der Antibabypille (orales Kontrazepti- gruppen mit östrogener Wirkung. vum) darstellt, als auch das natürliche Östradiol und seine Metaboliten Östron und Östriol sowie verschiedene Indu- Auch in Bayern wird zunehmend von einem Rückgang striechemikalien sind aufgrund ihrer östrogenen Wirksam- bestimmter Fischarten (Äschen, Bachforellen, Nasen, u.a.) keit und ihrer Umweltpräsenz von Bedeutung. Hierzu zählen berichtet. Als eine der Ursachen wird auch hier eine mögli- vor allem Alkylphenole, wie das Nonylphenol, welches u.a. che Belastung der Gewässer mit östrogen wirksamen als Bestandteil von Reinigungsmitteln, Farbstoffen oder Umweltchemikalien diskutiert. Seit 1996 untersucht deshalb Pestiziden sowie in der Herstellung von Plastikstoffen zum das Bayerische Landesamt für Wasserwirtschaft die Wirkungen östrogener Wasserinhaltsstoffe auf Fische (Tab. 2). Nachfolgend werden die wesentlichsten Befunde der Unter- Östradiol suchungen zur östrogenen Wirksamkeit der Industriechemikalie Nonylphenol sowie aus dem Wirkungsmonitoring mit dem Biomarker Vitellogenin vorgestellt. 2. Teilergebnisse aus dem Nonylphenol-Projekt Verminderung des Fortpflanzungserfolges: • Nach einer 40-tägigen Intervallexposition männlicher (Milchner) und weiblicher (Rogner) Laichforellen in Nonylphenol (10 µg NP/l/10 d in den 4 Monaten August November) erfolgte die künstliche Besamung von ca. 6000 Eiern pro Versuchs- und Kontrollansatz. Gegenüber der Kontrolle (Schlupfrate 83%) waren die Schlupfraten Tab. 1: Östrogene und Xenohormone 70 nach der Exposition in 1 µg NP/l und 10 µg NP/l um 3% bzw. 18% vermindert. Verluste traten vor allem in der frühen Phase der Eientwicklung bis zum Augenpunktstadium hin auf. Sie reflektieren im wesentlichen eine Verminderung der Befruchtungsraten. Störung der Eientwicklung und Reifung von Fischgonaden: • Eine direkte einjährige NP-Exposition (1 und 10 µg/l) von juvenilen Regenbogenforellen, beginnend unmittelbar nach der Befruchtung der Eier, führte zu keinen lichtmikroskopisch sichtbaren Veränderungen der Gonadengewebe. Auftreten von Intersex-Tieren (Hermaphroditen): • Bei den Nachkommen der exponierten Fische traten sehr vereinzelt Hermaphroditen auf. Darunter sind Tiere zu verstehen deren Geschlechtsorgane sowohl männliche als auch weibliche Merkmale aufweisen. Diese Befunde traten mit einer Häufigkeit von 0,9% ausschließlich innerhalb der Nachkommenschaft NP-exponierter (10 µg NP/l) bzw. EE2-behandelter Laichfische auf. Sowohl eine Feminisierung männlicher Fische als auch eine Maskulinisierung weiblicher Fische wurde beobachtet. Die Inzidenz von Mischgonaden lag im Kontrollkollektiv bei 0,1%. Die Abbildung 1 zeigt Schnitte durch gesundes Eierstockund Hodengewebe von Kontrollfischen sowie durch die Mischgonade einer Regenbogenforelle deren Elterntiere in 10 µg NP/l exponiert waren. Toxische Einflüsse auf den Gesundheitszustand: • Aufgrund der Ergebnisse der medizinisch-toxikologischen Untersuchungen wirkt Nonylphenol fischtoxisch. So lagen die NOECs (no observed effect concentration) für einige hämatologische und klinisch-chemische Parameter unter 1 µg NP/l. Eine längere Einwirkung von Nonylphenol verursachte Blutarmut bei den Fischen. Die mit juvenilen Karpfen durchgeführten Verhaltensstudien ergaben in einem Konzentrationsbereich von 1 µg NP/l signifi- Abb. 1: Gesunde Gonaden juveniler Kontrollfische und kante Veränderung des Schwimmverhaltens (Verlangsa- Mischgonade einer Forelle, deren Elterntiere in Nonylphe- mung der Schwimmbewegungen, Fitnessverlust). nol exponiert waren. (A): Mischgonade einer Regenbogenforelle nach Exposition der Elterntiere; Oozyte 3. Ergebnisse aus dem Wirkungsmonitoring von Gewässerbelastungen anhand des Biomarkers Vitellogenin (B): Eierstockgewebe einer weiblichen Regenbogenforelle; Als geeignete Methode zur Erfassung einer östrogenen Wirk- terproteins nach Einbau in die heranreifenden Eier, der Ver- samkeit erwies sich die Bestimmung von Vitellogenin im Blut sorgung der Embryonen mit Nährstoffen dient. Unter Östro- männlicher Fische. Vitellogenin stellt einen Eiweißstoff dar, gen-Einfluss sind auch männliche Tiere in der Lage Vitello- der normalerweise von weiblichen Fischen unter Östrogen- genin zu synthetisieren. Somit bietet der Nachweis erhöhter einfluss in der Leber gebildet wird, und als Vorstufe des Dot- Vitellogenin-Spiegel bzw. der Anstieg von Vitellogenin in Oozyte (E), Meiosestadien von Oogonien (C): Hodengewebe einer männlichen Regenbogenforelle; Spermiengang (E), Spermatogonien 71 Blutproben männlicher Fische eine praxistaugliche Möglich- lenrasters durchgeführt wird. Als Monitorfische dienen keit zur Erfassung und Beurteilung östrogener Wirkungen in Regenbogenforellen (Fließgewässermonitoring) und Karpfen Gewässern. Die Vitellogenin-Expression stellt dabei keine (Kläranlagenmonitoring) von welchen unter Betäubung vor Momentaufnahme dar, sondern integriert die Belastung über und nach der 4-wöchigen Exposition Blutproben genommen einen längeren Zeitraum. werden. Die Haltung der Fische erfolgt im Bypass d.h. in einem mit Flusswasser bzw. biologisch geklärtem Abwasser Das Vitellogenin-Monitoring ist als aktives Monitoring (Abb. gespeisten Hälterungsbecken (Abb. 3). Alternativ hierzu 2) konzipiert, welches im Rahmen eines mobilen Messstel- kommen Schwimmkäfige zum Einsatz (Abb. 4). Exposition von Regenbogenforelleneiern im Bypass Expositionsdauer: 4 Wochen Abb. 2: Untersuchungsstrategie des aktiven Wirkungsmonitorings mit Vitellogenin STA: Starnberg; M: Möhringen; P: Plieningen; N: Nellingen; E: Echterdingen; S: Sielmingen; NE: Neuhausen, SCH: Schweinfurt NP: Nonylphenol; OP: Octylphenol; EE2: Ethinylöstradiol; n.a. nicht analysiert • Die Vitellogenin-Gehalte im Blut der exponierten Regenbogenforellen – Milchner (Tab. 4) stiegen signifikant um folgende Faktoren gegenüber dem Ausgangsniveau an: Faktor 3: Verdünnter Ablauf der Kläranlage Schweinfurt am Main (1:20) Faktor 4,8: Körsch unterhalb eines Gewerbegebiets Faktor 6,5: Verdünnter Ablauf der Kläranlage Starnberg an der Würm (1:12) Tab. 3: 72 Konzentrationen (ng/l) östrogen wirksamer Wasserinhaltsstoffe an drei verschiedenen Expositionsstellen Abb. 3: Biomonitor im Bypass an der Regnitz bei Hausen Abb. 4: Schwimmgehege für Monitorforellen in der Donau, Jochenstein 73 n: Tierzahl; KG: Körpergewicht; KL: Körperlänge; VG vor Expo.: Vitellogenin-Werte vor der Exposition; Vitellogenin-Werte nach der Exposition; STA: Würm unterhalb der KA Starnberg; Körsch: Vorfluter für die KAs Möhringen, Plieningen, Nellingen, Echterdingen, Sielmingen, Neuhausen; SCH: unterhalb der KA Schweinfurt (Verdünnung Abwasser: Mainwasser 1:20) *p < 0,05; **p < 0,01; *** p < 0,001 Tab. 4: Vitellogenin-Konzentrationen (ng/l) im Blut männlicher Regenbogenforellen n: Tierzahl; : Anzahl weiblicher Fische; : Anzahl männlicher Fische Tab. 5: Geschlechterverteilung juveniler Regenbogenforellen nach Exposition in verdünntem Abwasser Am Beispiel dreier Untersuchungsstellen mit unterschied- Deutschland bestehende Verzicht auf die Verwendung lichen Belastungssituationen (Tab. 3) werden die Ergebnisse von Alkylphenolpolyethoxylaten eine richtige, dem Vor- eines VG-Screenings dargestellt. sorgegedanken Rechnung tragende Maßnahme. Die histologische Untersuchung der Gonaden juveniler Forellen, welche über 4 Wochen im Ei- und Dottersackstadium in • Eingesetzt als innovatives Instrument der technischen verdünntem Abwasser exponiert wurden, ergab keine Ver- Gewässeraufsicht ermöglicht das Vitellogenin-Monitoring schiebung des natürlichen Geschlechterverhältnisses für die Identifikation östrogener Quellen und Gewässerbela- Regenbogenforellen (Tab. 5). Mischgonaden traten nicht auf. stungen sowie deren ökotoxikologische Beurteilung. 4. Zusammenfassung • In Anbetracht der bisher in bayerischen Oberflächengewässern ermittelten Wirkpotentiale (VG-Induktion) und • Östrogene und Xenoöstrogene können in Abhängigkeit Analysenwerte östrogener Belastungen ist das hieraus von Konzentration und Dauer der Einwirkung die Fort- resultierende Risiko für den Fortbestand einheimischer pflanzung und den Gesundheitszustand von Fischen Fische als gering zu beurteilen. negativ beeinflussen. • Im Rahmen der europäischen Wasserrahmenrichtlinie • Wegen der toxischen Wirkung von Alkylphenolen auf Fische ist der seit 1986 von den Waschmittelherstellern in 74 sollte die Benennung von Gewässergrenzwerten für Hormone und Xenohormone angestrebt werden. XI. Bayerisches Fischmonitoringprogramm Willi Kopf, Suzanne van de Graaff Bayer. Landesamt für Wasserwirtschaft 2. Das Bayer. Fischmonitoringprogramm Das Bayer. Fischmonitoring wird seit 1995 unter der Feder- 1. Grundlagen des Biomonitorings und der Bioakkumulation führung des BayLfW durchgeführt. Die Untersuchungsstellen Biomonitoringprogramme gewinnen in der Umweltanalytik Probenahmestellen wurden 2001 aus fachlicher Sicht auf 50 zunehmend an Bedeutung. Das Bayerische Fischmonitoring Stellen reduziert. Die Probenahme erfolgt in den Herbstmona- ist ein langfristig ausgerichtetes Untersuchungsprogramm ten September/Oktober in Zusammenarbeit mit den Fachbe- im Rahmen der technischen Gewässeraufsicht (tGewA) in ratungen für Fischerei der Bezirke. Für die Untersuchungen Bayern. Es wurde als erstes von insgesamt fünf Biomonito- werden heimische Fischarten wie Barbe, Aitel, Brachse, Rot- ringprogrammen in der Routineüberwachung etabliert. auge und Aal bevorzugt. Als Vorgabe gelten mindestens 3 Unter Biomonitoring versteht man das zeitlich regelmäßige Fische pro Stelle mit einem Mindestgewicht von 250 g. Die Verfolgen, Beobachten und Messen von Veränderungen in Fische werden am BayLfW in zweierlei Hinsicht untersucht. und an Organismen um Rückschlüsse auf Veränderungen in Zunächst wird durch pathologische-anatomische Diagnostik der Umwelt zu ziehen. der Gesundheitsstatus erhoben. Bei der Sektion der Fische orientieren sich an den Hauptmessstellen des Landesmessnetzes der tGewA. Die ursprünglich 75 bayernweit verteilten werden die Organproben von Leber und Muskulatur für die Mit dieser Strategie werden im Rahmen der technischen Rückstandsanalytik entnommen. Gewässeraufsicht folgende Ziele verfolgt: • Erkennen von stofflichen Belastungen im Gewässer In den chemischen Labors des BayLfW werden die Organe • Aufspüren von Belastungsursachen auf Rückstände von Metallen, Schwermetallen und organi- • Dokumentation von Sanierungserfolgen schen Stoffen z.B. Organochlorverbindungen, endokrin wirk- • langfristige Trends erfassen und darstellen same Industriechemikalien, sowie die in vielen Bereichen verwendeten Duftstoffe analysiert. Das Fischmonitoring ist ein klassischer Vertreter des „Akku- Im gesetzlich geregelten Bereich gibt es kein Klassifizie- mulations-Biomonitorings”. Fische reichern chemische Sub- rungssystem für die Belastung der Fische anhand derer stanzen aus dem Wasser und/oder aus der Nahrung über Rückschlüsse auf die Gewässerbelastung gezogen werden das Umgebungsniveau an (Bioakkumulation). Die Fische können. Deshalb wurde auf der Basis der umfangreichen selbst zeigen dabei äußerlich meist keine erkennbaren Schä- und über viele Jahre gewonnenen Daten am BayLfW ein digungen. Durch die Untersuchung der Rückstände in Fisch- empirisches Klassifizierungssystem entwickelt, das auf den organen sind jedoch Spurenstoffe für die chemische Analytik Medianwerten als Bezugsgröße aufbaut. Die Visualisierung zugänglich, die in der Wasserphase nicht oder nur mit gro- der stofflichen Belastung erfolgt dann durch sogenannte ßem Aufwand nachgewiesen werden können. Da sich die „Belastungskarten” mit den Farben blau für unbelastete Fische über einen langen Zeitraum im Gewässer aufhalten, bzw. gering belastete Fische sowie den Ampelfarben grün, spiegeln die angereicherten Substanzen ein integriertes Bild gelb und rot für die ansteigende Ausprägung der stofflichen der stofflichen Belastung wider. Die Frage nach der Biover- Belastung. In die höchste Belastungsstufe (rot) fallen auch fügbarkeit der Substanzen als einem wichtigen Kriterium für Fische, die im Einzelfall die Grenzwerte nach Schadstoff- die Bewertung der Gewässerbelastung wird beim Biomoni- höchstmengenverordnung (SHmV) und Rückstandshöchst- toring sinnfällig beantwortet. mengenverordnung (RHmV) überschreiten. 75 Abb. 1: Belastungskarte für Rückstände von Hexachlorbenzol (HCB) in der Fischmuskulatur (Medianwerte) Belastungskarten gibt es derzeit für folgende Stoffe: Als Beispiel für das Klassifizierungssystem dient die Bela- • polychlorierte Biphenyle (PCB) stungskarte für Rückstände von Hexachlorbenzol (HCB) in • Hexachlorbenzol (HCB) der Fischmuskulatur, die in Abb. 1 dargestellt ist. Anstelle der • Hexachlorbutadien (HCBD) Farbklassifizierung werden für die ansteigenden Belastungs- • Arsen (As) stufen in der Schwarzweiß-Darstellung verschiedene Sym- • Cadmium (Cd) bole (Kreis, Dreieck, Raute und Quadrat) sinngemäß verwen- • Blei (Pb) det. Die Bioakkumulation von HCB in Fischen kann auf diese • Quecksilber (Hg) Weise zur stoffbezogenen Bewertung der Gewässerbelastung herangezogen werden. 76 3. Beitrag des Fischmonitorings zum Phänomen „Bachforellensterben” forelle, Barbe, Aitel und Aale wiesen vergleichsweise stärkere Symptome auf als die Bachforellen. Die im Fischmonitoring untersuchten Industriechemikalien Das Phänomen „Bachforellensterben” ist in der Schweiz und wie PCB, Trichlorbenzole, Hexachlorbenzol, Hexachlorbuta- in Österreich derzeit beschränkt auf Fließgewässer nördlich dien, Alkylphenole, Weichmacher (Phtalate) sowie die breite des Alpenhauptkammes. In Bayern sind nach dem bisheri- Palette der Metalle geben keine Hinweise auf eine stoffliche gen Kenntnisstand ausschließlich die südlichen Donauzu- Ursache des Bachforellensterbens. flüsse betroffen. Auffallend ist hierbei die selektive Ausprä- Die chemischen Rückstände in den Fischen aus Gewässern gung des Phänomens in Bezug auf die geografische Verbrei- des Voralpenraumes sind unauffällig und liegen im bayern- tung und im Hinblick auf die betroffene Fischart, d. h. aus- weiten Vergleich auf eher niedrigem Konzentrationsniveau. schließlich Bachforellen. 4. Fazit Im bayernweiten Fischmonitoringprogramm wurden im Voralpenraum sieben Fließgewässer untersucht, die als Salmo- Als Fazit bleibt folgendes festzuhalten: nidengewässer ausgewiesen und daher als Lebensraum für Das bayerische Fischmonitoringprogramm kann der Diskus- Bachforellen geeignet sind. Von einigen dieser Salmoniden- sion um das rätselhafte Bachforellensterben in den süd- gewässer kamen auch Bachforellen zur Untersuchung. Der lichen Donauzuflüssen keine entscheidenden Impulse Gesundheitsstatus der Fische aus den jeweiligen Gewäs- geben. Im bayernweiten Vergleich zeigen weder die unter- sern variierte von „ohne Befund” bis hin zu verschieden stark suchte ausgeprägten Parasitosen und Organveränderungen. Ande- Gesundheitsstatus der Fische im betroffenen Gebiet beson- re Fischarten aus denselben Gewässern z.B. Regenbogen- dere Auffälligkeiten. Stoffpalette (Rückstandsanalytik) noch der 77 XII. Anhang 1. Literaturverzeichnis samtschweizerischen Erhebung. fischnetz-info 6, 10–12. ADAMS, M. (2002) ed. Biological Indicators of Aquatic FADER S.C., Yu, Z. and SPOTILA, J.R. (1994). Seasonal varia- Ecosystem stress. American Fisheries Society Bethesda, tions in heat shock proteins (hsp70) in stream fish under Maryland. natural conditions. J Therm Biol 19(5): 335–341. BAARS M., BORN O. & STEIN H. (2000): Charakterisierung der Äschenbestände in Bayern. Eine Untersuchung ausgewählter Populationen und ihrer Lebensräume. 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Suzanne van de Graaff Dr. Rolf Dieter Negele Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Kaulbachstr. 37 Abteilung Gewässerökologische Forschung 80539 München Demollstr. 31 82407 Wielenbach Dr. Sebastian Hanfland Landesfischereiverband Bayern e.V. Dr. Julia Schwaiger Pechdellerstrasse 16 Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft 81545 München Abteilung Gewässerökologische Forschung Demollstr. 31 Mag. Reinhard Haunschmid 82407 Wielenbach Institut für Gewässerökologie, Fischereibiologie und Seenkunde PD Dr. Rita Triebskorn Scharfling 18 Steinbeis-Transferzentrum für Ökotoxikologie und A-5310 Mondsee Ökophysiologie Kreuzlingerstr. 1 72108 Rottenburg 80