2.2.1 Südschwarzwald

  Der Südschwarzwald ist überwiegend aus Gneisen und Graniten aufgebaut. Wichtigste Böden sind verschiedene Typen von Gleye, Torfböden, Braunerden und Podsole (WIMMENAUER & SCHREINER 1990). Die mittlere Jahrestemperatur beträgt auf dem Feldberg 4° C, die bevorzugte Windrichtung ist Südwest bis Süd-Südwest und es fallen 1200-1600 mm Niederschlag pro Jahr, 40% davon als Schnee (SCHOEN & MEESENBURG 1987). Es gibt Mischwald mit 70% Fichte und 30% Laubbäumen. Das heutige Vorherrschen der Fichte ist durch Aufforstung bedingt, aber auch ohne Eingriff des Menschen gewinnt die Fichte während der gegenwärtigen, "subatlantischen Phase" an Bedeutung (STARK 1924). Im östlichen Teil steht oberer Buntsandstein an. Die vorherrschende Waldgesellschaft ist das Vaccinio-Abietum. Die wichtigsten untersuchten Bäche dieser Region sind der Krumpendobelbach und der Badmühlebach. Im zentralen und westlichen Teil liegt der Hochschwarzwald, der hauptsächlich aus kristallinem Grundgestein (Gneise und Granite) besteht. Vorherrschende Waldgesellschaft ist das Luzulo-Fagetum calmagrostietosum arundinaceae. Stellenweise gibt es auch einen naturnahe wirkenden Fichtenwald, besonders in kalten schattigen Taleinschnitten. Die wichtigsten Bäche, aus denen Diatomeenmaterial gewonnen wurde, sind: Goldersbach, Haslachbach, Schwarzenbach, BLAUenbach, Schleifenbach und Köhlgartenwiese. Der Goldersbach zeichnet sich durch einen relativ hohen Gehalt an Fulvinsäuren aus, was besonders für einige seiner Nebenbäche gilt. Im Gegensatz zu den meisten übrigen Bächen des Südschwarzwaldes, die meist pH-Werte um 7,0 aufweisen, sind Haslachbach und Goldersbach leicht sauer (pH 6,0-6,5). Während der Haslachbach im Einzugsgebiet eines Hangmoores liegt, gibt es im Einzugsgebiet des Goldersbaches einen besonders hohen Nadelbaumanteil. Jedoch wirken die Nadelwälder recht naturnahe. Am Oberlauf des Goldersbaches gibt es aber auch Stellen mit weit höherem Laubwaldanteil. Hier ist der Fulvinsäuregehalt viel kleiner als weiter unterhalb, und die pH-Werte liegen, soweit die Meßgenauigkeit der Elektrode diesen Schluß zuläßt, eher geringfügig höher.

2.2.2 Mittlerer Schwarzwald

  Die ursprüngliche Buntsandsteinschicht ist weitgehend abgetragen, aber stellenweise sind noch alle drei Buntsandsteinschichten erhalten. Die kalziumreichste davon ist die untere, die kalziumärmste die mittlere Schicht. Die mittlere Jahrestemperatur liegt bei 6°-9° C und jährlich fallen 1000-1600 mm Niederschlag, 10%-40% davon als Schnee (SCHOEN & MEESENBURG 1987). Die Böden sind nährstoffund karbonatarm, es gibt überwiegend Rohhumus und Ortsteinböden, seltener auch podsolige Braunerden und Ranker, im oberen Buntsandstein Stagnogleye. Größere Gebiete sind unbewaldet, in einigen scheint der Laubbaumanteil geringer zu sein als im Südschwarzwald. Der vorherrschende Waldtyp ist das Luzulo-Fagetum. Sehr intensiv untersucht wurde die Kleine Kinzig, in deren Einzugsgebiet zwar oberer Buntsandstein ansteht, die aber überwiegend durch mittleren Buntsandstein fließt. Im Mündungsbereich der Kinzigstausees steht bereits unterer Buntsandstein an. Ebenfalls im mittleren Buntsandstein liegt der Gereuther Talbach. Weitere Bäche befinden sich im Granit-Gneis-Gebiet (Waldsteinbach und Rappengrund).

2.2.3 Nordschwarzwald

Der Nordschwarzwald besteht aus einem Sockel aus Granit und Gneis, der von Buntsandstein überdeckt wird, wobei stellenweise noch eine Schicht Rotliegendes dazwischen liegt (REGELMANN 1972, 1988). An tief eingeschnittenen Tälern, z.B. Murgtal und am Westrand zum Rheingraben hin, tritt Granit zutage. Die Quellgebiete finden sich aber zum weitaus größten Teil im Buntsandstein (REGELMANN 1988). Der Nordschwarzwald wird überwiegend von dem sehr karbonatarmen Mittleren Buntsandstein geprägt, im Ostteil gibt es auch Oberen Buntsandstein. Die mittlere Jahrestemperatur liegt bei 7°-8° C und jährlich fallen 700-2200 mm Niederschlag, bei großen Unterschieden in West-Ost-Richtung, wobei 40% als Schnee fallen (RADKE 1973, SCHOEN & MEESENBURG 1987). Die vorherrschenden Bodentypen sind Rohhumus und Ortstein (Podsol), teilweise finden sich podsolige Braunerden, Ranker und Stagnogleie. Es gibt im Nordschwarzwald besonders viele Moore, vor allem auf den breiten Hochflächen aus Buntsandstein (REGELMANN 1972, 1988). Bäche, die in deren Einzugsgebiet liegen, können hohe Fulvinsäuregehalte aufweisen. Der größte Teil des Nordschwarzwaldes ist mit Fichtenwäldern bestanden, zum Teil sind sie durch den "sauren Regen" schwer geschädigt. Als vorherrschender Waldtyp wird das Luzulo-Abietum angeben (LFU 1985). Im westlichen Teil, im Granit nahe dem Rheingraben, entspringt der Brandbach. Ein weiterer Teil der Untersuchungsstellen liegt im unteren Bereich der Fließstrecke im Granit, während die Quelle noch im Buntsandstein entspringt. Dies gilt hauptsächlich für Bäche im Murgtal (Sasbach, Rauhornbach bei Kirschbaumvasen, Kaltenbach (Murg). Sie enthalten im Bachbett meist Buntsandstein- und Granitkiesel gemeinsam. Im mittleren Buntsandstein des Grindenschwarzwald (bzw. der Enzhöhen) befinden sich weitere Bäche, die untersucht wurden. Im Einzugsgebiet der Enz sind dies u.a. Kaltenbach, Dürreychbach und Brotenaubach. Im Einzugsgebiet der Murg sind als wichtigste Untersuchungsstellen im mittleren Buntsandstein vor allem der Vordere Seebach, die Schönmünz, der Wälzbach und die Rotmurg zu nennen. Im Oberlauf der Rotmurg gibt es außerdem Einsprengungen von Quarzporphyr. Das Einzugsgebiet der Nebenbäche der Nagold liegt teilweise im oberen Buntsandstein (z.B. Stutzbach, Alte Kehr, Hasengrund).

Der Odenwald liegt größtenteils im Bundesland Hessen, der südlichste Teil gehört jedoch zu Baden-Württemberg. Dieser Teil des Odenwaldes besteht aus Buntsandstein. Das Klima ist trockener und milder als im Schwarzwald, wobei die mittlere Jahrestemperatur 7,5°-9,5° C beträgt (SCHOEN & KLÖS 1987). Die drei Bäche, die in dieser Region untersucht wurden (Mühlbach, Bärenbach und Dürrherbsttalbach liegen im mittleren Buntsandstein (vorherrschender Waldtyp: Luzulo-Fagetum). Der auf Baden-Württembergischen Gebiet liegende Teil des Vorderen Odenwaldes, etwa in der Region um Heidelberg, wird überwiegend von Granit und Quarzporphyr gebildet. Untersucht wurde der Katzenbach, der im Porphyrit liegt (vorherrschender Waldtyp: Luzulo-Fagetum).

Obwohl hier auch andere geologische Schichten vorkommen ist der Spessart überwiegend aus Buntsandstein mit bis zu 300 m Mächtigkeit aufgebaut (SCHWARZMEIER & WEINELT 1993). Proben sind aus der Region um das Wiesbüttmoor vorhanden (Unterer Buntsandstein).

Das Untersuchungsgebiet gehört zum Rheinischen Schiefergebirge und ist durch eine gewisse Kalkarmut und damit relativ geringe Pufferkapazitäten der Gewässer geprägt. Im Vergleich zu den extrem kalkarmen Gewässern in Buntsandstein- und Granit/Gneis- Gebieten von Schwarzwald und Bayerischem Wald sind die meisten Sauerlandbäche noch als gut gepuffert und elektrolytreich zu bezeichnen. Die pH-Werte liegen teilweise über 7, und wenn es pH-Schocks gibt, dürfte ihr Ausmaß weit geringer als im Schwarzwald sein. Geologisch ist das Sauerland stark gegliedert, wobei jedes Einzugsgebiet einen etwas anderen geologischen Untergrund aufweist. Die untersuchten Bäche liegen in den Einzugsgebieten von Lenne, Hundembach und Sieg. Das Einzugsgebiet der Lenne ist vorwiegend aus mitteldevonischem, geschiefertem, sandigem bis kalkigem, Ton- und Schluffstein aufgebaut. Weiterhin gibt es Tuffite und Sandstein. Das Einzugsgebiet des Hundembaches besteht aus Quarzporphyren und quarzitischen Sandsteinen. Das Einzugsgebiet der Sieg enthält hauptsächlich sandig schluffigen Tonstein. Der Nadelbaumanteil liegt zwischen 50% und 65%, im Einzugsgebiet der Sieg ist der Laubwaldanteil aber höher. Die Waldgesellschaften sind heute hauptsächlich Fichtenforste. Die Fichte ist aber hier nicht standortgerecht. Die naturnahen Wälder sind in diesem Gebiet Tannen-Buchenwälder, je nach Standort mit Birken, Stieleichen, Bergahorn oder Eberesche durchsetzt. Die Jahresmitteltemperatur liegt bei 5-8° C, die jährlichen Temperaturschwankungen sind aber sehr hoch. Die jährlichen Niederschlagsmengen betragen 900-1000 mm/Jahr, nur etwa 30% davon fallen als Schnee.

Der Arnsberger Wald besteht aus Grauwacken und karbonischen Schiefern. Der ursprüngliche, artenarme Buchenwald ist heute zu 50% in Fichtenwald umgewandelt, in den Bachtälern gibt es teilweise Erlenschluchtwald (vgl. MAASJOST 1968).

Der Bayerische Wald liegt am Nordostrand von Bayern. Es ist überwiegend aus Gneisen und Graniten aufgebaut. Die untersuchten Gewässer liegen im Rachelgebiet (hauptsächlich Gneise und Firnisschutt) und im Dreisesselge- biet (am Dreiländereck), wo überwiegend Granit ansteht. Die mittlere Jahrestemperatur liegt bei 3-5° C, der mittlere Jahresniederschlag bei 1100-1800 mm/Jahr, davon fällt 50% als Schnee (HANUER 1980, PETERMANN & SEIBERT 1979). Die Winter sind kälter und die Sommer wärmer als im Schwarzwald. Der Anteil an Laubwald liegt bei 30% und der Anteil an Nadelwald bei 70%. Es dominieren Fichten-Auwald, Dornfarn-Tannen-Buchenmischwald und Fichten-Hochlagenwald (PETERMANN & SEIBERT 1979).

Zu Vergleichszwecken wurden auch Gewässer aus nicht versauerungsgefährdeten Gebieten Baden-Württembergs untersucht. Hierbei handelt es sich unter anderem um Bäche im Moränengebiet, in der Schwäbischen Alb, im Alb-Wutach Gebiet. Eiszeitlich geprägte Moränenlandschaften mit Seen und Mooren gibt es im Oberschwäbischen Hügelland, Adellegg und auf den Riss-AitrachPlatten. Diatomeenproben liegen für diese Region aus dem Schwarzenbach und dem Eisenbacher Tobel vor. Die Schwäbische Alb ist hauptsächlich aus Weißjura aufgebaut. In der Hegau-Alb ist das Weißjuragestein von Molassen und Altmoränenablagerungen überdeckt, teilweise gibt es auch Basalt und Tuffvorkommen. Aus diesem Bereich liegen Diatomeenproben vom Rohrentalbach vor, der durch miozäne Ablagerungen fließt. Im südwestlichen Teil der Alb zwischen Albtrauf und Donautal befinden sich verkarstete Hochflächen. Diatomeenproben existieren von 3 im Weißjura liegenden Bächen (Kohlstattbrunnerbach, Fohbach und Harrasbach). Im mittleren Teil befinden sich teils stark verkarstete Weißjura-Hochflächen, stellenweise gibt es Basalttuffe. Es wurden 2 Bäche untersucht, die beide im Weißjura liegen (Fischbach und Hasenbach). Im Alb-Wutach-Gebiet liegen Buntsandstein, Muschelkalk, Keuper, und Jura auf engem Raum zusammen. In diesem Gebiet befindet sich im oberen Muschelkalk der am intensivsten untersuchte Bach unter den nicht versauerungsgefährdeten karbonatreichen Vergleichsgewässern: der Talbach. Weiterhin wurden Diatomeen in Bächen aus mittlerem Keuper (Krebsbach, Gruppenbach), Gipskeuper (Großer Goldersbach, Dendelbach), Schwarzem Jura (Geißgurgelbach) und Braunem Jura (Preisenbach) gesammelt. Es stand aber nur eine kleine Zahl von Proben aus diesen Bächen zur Verfügung.