Eco-morphological changes and potential salmon habitat suitability since pre-industrial times in the Mulde River system (Germany)

Channel patterns and river connectivity are widely recognised to be representative parameters for the fluvial–geomorphological behaviour and the eco-morphological properties of rivers. They are sensitive to climate and land-use changes and, in turn, can indicate the habitat suitability for aquatic fauna, i.e. expressed by the diversity of channel width, flow velocity, and depositional regimes. Both habitat potential and the overall river connectivity since medieval times have also been influenced by barriers such as weirs and dams. Here we present the results of a multi-temporal study investigating river morphology, river connectivity, and floodplain land use in the Mulde River system. The study is motivated by the local extinction of the Atlantic salmon ( Salmo salar ) within the last 2 centuries and reintroduction endeavours that have met with very limited success. In order to test for salmon presence in relation to waterbody structures, we make use of old maps (Sächsische Meilenblätter, 1780–1821; Von Deckersche Quadratmeilenblätter, 1816–1821) to pinpoint (i) historical barriers and (ii) anthropogenic changes in channel patterns that may have affected migratory fish populations. Furthermore, we evaluate (iii) historical floodplain land use as a pollution proxy, presuming that this also influences salmon habitat suitability. Our initial results point to a negative relation between an increasing number of cumulative barriers, as well as increased floodplain land use, and the presence of salmon populations during past periods. Finally, sinuous and meandering channel patterns correspond to higher probabilities of salmon presence.

Gerinnebettmuster und freier Wasserfluss sind wichtige Parameter für die Gewässerstruktur und damit verknüpfte ökomorphologische Eigenschaften von Flüssen. Beide Parameter sind empfindlich gegenüber Klima- und Landnutzungsänderungen und geben wiederum Aufschluss über die Qualität des Flusshabitats für die aquatische Fauna, ausgedrückt beispielsweise über die Breitendiversität des Flussbettes, Fliessgeschwindigkeit und fluviale Ablagerungsregime. Sowohl das Gerinnebettmuster als auch freier Wasserfluss wurden seit dem Mittelalter durch Barrieren wie Wehre und Dämme beeinflusst. Hier präsentieren wir die Ergebnisse einer multitemporalen Studie, die Flussgerinnemuster, freien Wasserfluss und die Landnutzung in den Auenräumen der Mulde und ihrer Zuflüsse untersucht. Anlass für die Studie ist das Aussterben des Atlantischen Lachses ( Salmo salar ) innerhalb des Zeitraums der letzten zweihundert Jahre und die nur sehr begrenzt erfolgreichen Wiederansiedlungsprogramme. Um das Vorkommen von Lachsen in Bezug auf die Gewässerstruktur zu untersuchen, verwenden wir Informationen aus Altkarten (Sächsische Meilenblätter, 1780–1821; Von Deckersche Quadratmeilenblätter, 1816–1821). Hierbei werden (i) historische Barrieren und (ii) anthropogene Veränderungen des Gerinnebettmusters identifiziert und verortet, denn diese hatten möglicherweise Auswirkungen auf die Ausdehnung des Lebensraumes der Wanderfische. Darüber hinaus bewerten wir (iii) die Intensität der historischen Landnutzung in Auenräumen als Zeigerwert für die potentielle Flussverschmutzung, da wir davon ausgehen, dass diese die Lebensraumqualität der Lachse erheblich beeinflusst hat. Erste Ergebnisse deuten auf einen gegenläufigen Zusammenhang zwischen zunehmender Anzahl aufsummierter Barrieren und erhöhter Landnutzungsintensität in der Aue einerseits und dem Vorkommen von historischen Lachsbeständen andererseits. Schließlich korrespondieren die früher natürlich gewundenen und mäandrierenden Flussläufe mit einer höheren Wahrscheinlichkeit an historischen Lachsvorkommen.