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Emschergroppe Autor: Robert Donoso-Büchner, 28. Dezember 2013

 

[Anm.d.Red.: Nachfolgender Beitrag befindet sich gerade in der Überarbeitung. HB 28.12.13]

 

Die Emschergroppe Cottus cf. rhenanus

Robert Donoso-Büchner
Lilienstr.4, 46284 Dorsten

Vorbemerkung: Nachfolgender Text beruht auf der Zusammenfassung des Buches Donoso-Büchner, R. (2009): Zur Bestandssituation der Emschergroppe, Cottus cf. rhenanus, aus dem Einzugsbereich der Boye im Emschersystem. - Solingen (Verlag Natur & Wissenschaft) Bibliothek Natur & Wissenschaft Band 20, 90 S. Im Text erscheinende Tabellen. und Abbildungsverweise auf beziehen sich auf dieses Werk. Verlagsankündigung

Die Untersuchung der Groppen im Einzugsbereich der Boye im Emschersystem ergab, dass es sich um zwei Populationen handelt, hier als Population 1 (P1) und Population 2 (P2) bezeichnet, welche Cottus rhenanus FREYHOF, KOTTELAT & NOLTE 2005, mit einigen Einschränkungen entsprechen. Eine topographische Trennung der Populationen erfolgt durch eine bergbaubedingten Senkung im Unterlauf des Brabecker Mühlenbachs. Die genetischen Untersuchungen von P1 und P2 durch Dr. Kathryn Stemshorn zeigen die Übereinstimmung mit Werten, die von Cottus rhenanus bekannt sind.
Die D-Loop-Haplotypen der vier untersuchten Individuen sind identisch. Es handelt sich um den Haplotyp H39 (Englbrecht et al. 2000). Dieser Haplotyp wird häufig in Groppenpopulationen des Niederrheins gefunden.

Die hier untersuchten Groppen, im Folgenden als Emschergroppen bezeichnet, unterscheiden sich jedoch in einigen morphologischen Merkmalen von Cottus rhenanus, weshalb sie hier als Cottus cf. rhenanus bezeichnet werden. Vergleiche mit den bei Freyhof et al. (2005) neu beschriebenen Cottus-Arten und dem Datenmaterial zeigen eine sehr enge Beziehung zu Cottus rhenanus, aber auch zu Cottus gobio. Die Cottus cf. rhenanus-Populationen  zeigen Unterschiede in der Präanal- und Schwanzstiellänge, in der lateralen Kopflänge sowie in den Flossenstrahlwerten zu dem verfügbaren Datenmaterial von Cottus rhenanus und C. gobio. Auch Cottus perifretum wurde zum Vergleich herangezogen. So entspricht deren interorbitaler Augenabstand in % der lateralen Kopflänge der von P2, Körperhöhe der 2. Dorsale in % Standardlänge der von P1 und P2 sowie die Schwanzstielhöhe in % der Standardlänge der von P1. Die Prädorsallänge 2, der Ansatz der ersten Dorsale und Kopfbreite in Höhe der Kiemenöffnung in % der Standardlänge bei P1 und P2 entsprechen
den Werten für Cottus gobio. Cottus cf. rhenanus mit über 120 mm Standardlänge wurden nachgewiesen; sie erreichen damit eine größere Standardlänge, als bislang für Cottus rhenanus bekannt (Tabellen 8-10, 27-30, Diagramme 1-4).

Beim Vergleich der Messdaten von P1 aus dem Oberlauf und P 2 aus dem Unterlauf des Brabecker Mühlenbachs und den Nebengewässern dieses Fließgewässersystems zeigen Groppen der P 2 Unterschiede in den Flossenstrahlenzahlen und den Körperproportionen. Die möglicherweise durch das unterschiedliche Nahrungsangebot bedingten morphologischen Unterschiede repräsentieren eventuell verschiedene Ökotypen, wobei P1 einen „Bachtyp“ und P2 einen „Flusstyp“ darstellen könnte.

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Emschergroppe. Foto: Robert Donoso-Büchner.

Das heutige Verbreitungsgebiet von Cottus cf. rhenanus im Emschertal beschränkt sich auf den Ober- und Unterlauf des Brabecker Mühlenbachs, einen kleinen Teilbereich der Boye sowie den Unterlauf des Quälings- und Spechtsbachs. Unterhalb des Alten Haarbaches führt die Boye zurzeit noch Abwasser, ein Vorkommen der Groppen ist hier daher noch nicht möglich. Die bestehenden Ausbaustrukturen durch Vertiefung der Sohle im Oberlauf der Boye bieten aufgrund der Strukturarmut des Baches und der Bachufer den Groppen nur unzureichende Lebensbedingungen. An 16 Fundorten wurden zwischen September und Dezember 2007 insgesamt 194 Individuen gefangen, gemessen und nach Geschlechtern getrennt untersucht. Die Groppen zwischen den Fundorten wurden visuell gezählt. Von den etwa 4,7 km Länge des Brabecker Mühlenbachs, von der Quelle bis zur Mündung in die Boye, weist er eine gute Bestandsdichte in Abhängigkeit der Gewässerstruktur auf etwa 3580 m Strecke auf. Diese variiert mit dem Verlauf der Bachstrecke, der Beschaffenheit des Bodengrunds, der Strukturierung der Ufer und des Bachbetts, der Strömungsgeschwindigkeit und den sich daraus ergebenen übrigen Wasserparametern wie der Wassertemperatur, dem Sauerstoffgehalt und dem Wasserstand. Die Emschergroppe konnte im Unterlauf von Brabecker Mühlenbach und Boye auf einer Länge von etwa 1900 m nachgewiesen werden. Meine Schätzung des Groppenbestands aufgrund der bei Zählungen ermittelten Daten liegt bei ca. 2300 Individuen für die P1 im Oberlauf bei einem Jungfischanteil von ca. 14 % und etwa 700 Individuen von P2 im Unterlauf bei einem Jungfischanteil von etwas über 1%. Die aus den Zählungen resultierende Individuendichte beträgt durchschnittlich etwa 0,65 Groppen pro Meter Bachufer für P1 und etwa 0,37 Groppen pro Meter Bachufer für P2 (Tabelle 16 und 17). Die Geschlechtsverteilung bei den Groppen liegt je nach Bachstruktur zwischen 1:1 und 5:1; in Bachabschnitten mit guter Strukturierung lag das Verhältnis zwischen Männchen und Weibchen zwischen 1:1 und 2:1.

Vielseitige Beeinträchtigungen und Bedrohungen durch die Einleitung von Abwässern, Belastungen durch Stickstoffeinträge, Vertiefungen der Sohle, Errichtung von Wanderhindernissen und Verbauung der Gewässerstrecken, führen zu einer starken potentiellen Gefährdung der Groppe im Emschertal, welche durch einen intensivierten Gewässerschutz zumindest in ihrem Bestand stabil gehalten werden könnte. Wichtig ist eine Wiederbesiedlung von bereits renaturierten Gewässerstrecken im Emschersystem, um die Gefährdung von Cottus cf. rhenanus zu reduzieren.

Die Wasserparameter wurden über den Verlauf eines Jahres erfasst und mit anderen Bachsystemen im Emschertal verglichen. Dabei ist Cottus cf. rhenanus gegenüber Stickstoffeinträgen, hier als NH3, NO2 und NO3 erfasst, als tolerant einzustufen und nicht als Indikator für Gewässer mit einer hohen Gewässerqualität zu werten. Auch unterscheiden sich die hier untersuchten Lebensräume von denen von Cottus rhenanus, die im Rhein-Einzugsgebiet weit verbreitet sind.

Als Begleitfische sind der „Nacktschwanz-Stichling“ Gasterosteus gymnurus [Anm.d.Red.: heute als Östlicher Stichling bezeichnet] und der Neunstachlige Stichling Pungitius pungitius sowie ein Einzelfund von Perca fluviatilis festgestellt worden.

Quellen:
Englbrecht, C.C., Freyhof, J., Nolte, A., Rassmann, K., Schliewen, U. & Tautz, D. (2000): Phylogeography of the bullhead Cottus gobio (Pisces: Teleostei: Cottidae) suggests a pre‐Pleistocene origin of the major central European populations. Molecular Ecology, 9(6), 709-722.
Freyhof, J., Kottelat, M. and Nolte, A. (2005): Taxonomic diversity of European Cottus with description of eight new species (Teleostei: Cottidae). - Ichthyol. Explor. Freshwat. 16(2): 107-172.

Summary

The study of the sculpins within the River Boye in the Emscher system shows that these sculpins are split into two populations, named P1 and P2 because of a topographic separation coming from a remote sink from mining in the lower reach of the Brabecker Mühlenbach.

These sculpins are rather closely related, with some restrictions, to Cottus rhenanus Freyhof, Kottelat & Nolte, 2005. The analysis of the genetic material from P1 and P2 (upper and lower reach) was made by Dr. Kathryn Stemshorn. The result is in accordance with results from Cottus rhenanus in all four studied individuals. All four D-Loop-Haplotypes are identic and belong to a typical haplotype H39 (Englbrecht et al. 2000) related to populations of Cottus rhenanus widely distributed in the Netherrhine area. However, the studied Cottus populations show differences to Cottus rhenanus in some morphological characters, therefore they are named herein Cottus cf. rhenanus. A comparison of Cottus cf. rhenanus with the data of Freyhof et al. (2005) shows a very tight relationship to Cottus rhenanus but also to Cottus gobio. Cottus cf. rhenanus shows differences in the preanal and caudal length, lateral head length and number of spiny rays in relation to the known morphological data of Cottus rhenanus and Cottus gobio. Also Cottus perifretum was used for comparison to document the differences to Cottus cf. rhenanus. The interorbital eye distance in % of lateral head length of P2, body depth in the second dorsal in % of standard length from P1 and P2 and also the caudal depth of P1 show similarities to Cottus perifretum. The predorsal length 2, the basis of the first dorsal and the head width at gill openings in % of standard length of P1 + P2 is the same as in Cottus gobio. The “Emscher sculpin” Cottus cf. rhenanus reaches standard lengths of more than 120 mm. These are the higher than documented in Cottus rhenanus (tables 810, 27-30, diagrams 1-4). A comparison of the morphological data from P1 of the upper reach in the Brabecker Mühlenbach and P2 in the lower reach of the Brabecker Mühlenbach and there adjacent brooks show that sculpins from P2 differ in variability of numbers of spiny rays and body proportions. Maybe because of different food resources they may represent two ecological types, P1 as “brook type” and P2 as “river type”. The actual distribution of Cottus cf. rhenanus in the Emscher valley is restricted to the upper and lower reaches of the Brabecker Mühlenbach, a small area of the Boye and the lower reach of the Quälingsbach and Spechtsbach. In the lower reach of the Boye, below the Alter Haarbach, waste water is dumped into the brook and destroys the basis of life for “Emscher sculpins”. Hydrographical construction works for water conservation and deepening of the bottom in the upper reach of the Boye result in an insufficient basis for the life of sculpins, primary because of the poorness of brook and bank structure.

At 16 finding places 194 individuals were caught, measured and sexed. Also between these 16 finding places sculpins were counted. Within the total 4.7 km run of the Brabecker Mühlenbach (from spring to the outlet in the Boye) over a distance of 3580 m good density levels were found in relation to the structures to the water. The stock levels show a variability depending on the structure of the brook, the brook bank and the bottom, the current and other parameters like water temperature, oxygen level and water depth. The distribution of the sculpins in the lower reach in the Brabecker Mühlenbach and Boye extends over a distance of about 1900 m. I estimate the stock of sculpins, based on my data, by 2300 individuals for P1 in the upper reach with about 14 % juveniles and about 700 individuals in P2 in the lower reach with over 1 % juveniles. The resulting average distributions are about 0.65 sculpins per meter in P1 and about 0.37 sculpins per meter in P2 (table 16 and 17). The sex relations depend on the structure of the brook and were found between 1:1 and 5:1; in sections with good water parameters and structure the sex relation was found between 1:1 and 2:1. Several environmental problems like discharge of wastewater, high nitrogen levels, deepening of the brook bottom, hindrance of wandering and concrete buildings of water sections result in a high potential threat for the Emscher sculpins, which may be stabilized by an intensive protection of this water system. It is important to build up new sculpin populations in renatured brooks of the Emscher system because these could reduce the risks for Cottus cf. rhenanus.

The water parameters have been recorded over one year and were compared to other brook systems in the Emscher valley. Cottus cf. rhenanus is very resistant to high nitrogen-levels, recorded as NH3, NO2 and NO3-, and can be not used as an indicator fish for water systems with high water quality. Also a comparison of the habitats shows differences between Emscher sculpins and Cottus rhenanus from the River Rhine drainage.

As other fish species Gasterosteus gymnurus, Pungitius pungitius and a single Perca fluviatilis were found.

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