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MKB Exkursion Eifelmaare

Bild 1: Die Exkursionsteilnehmer im Feldlabor Bild 1: Die Exkursionsteilnehmer im Feldlabor
Meerfeld, am 10.10.2020

Am 10. Oktober 2020 trafen sich Mitglieder und Gäste des MKB in Meerfeld/Eifel zu einer geologisch-limnologi- schen Exkursion zu Maar- seen und Maarmooren.
In der Vulkaneifel unter- scheidet man zwischen einem älteren Vulkanismus, der im Zeitalter des Tertiärs vor ca. 34 bis 42 Millionen Jahren in der Hocheifel stattfand, und einem jüngeren Vulkanismus, der im Quartär vor ca. 600 000 Jahren begann und bis heute in Form der zahlreichen Kohlensäurequellen fortwirkt.
Die tertiären Vulkanausbrüche hinterließen u. a. die markanten Basaltkegel Hohe Acht, Nürburg, Michels- und Aremberg. Der jüngere quartäre Vulkanismus zeigt seine Spuren sowohl in der West- als auch in der Osteifel. Im osteifeler Vulkanfeld sind besonders die Schlackenkegel und Tuffbildungen rund um die Caldera des Laacher Sees bekannt.  Bei der Anfahrt zum Exkursionsgebiet sah man bei Niederzissen den Bausenberg, dessen Lavazunge von der Trasse der A 61 durchschnitten wird.  Im westeifeler Vulkanfeld kam es zur Bildung von 77 Maarkesseln, von denen heute noch 8 Seen enthalten.
Die Maare der Eifel sind die jüngsten Vulkane Mitteleuropas. Vor ca. 11.000 Jahren brach das Ulmener Maar aus, dessen Aschereste u.a. in den Sedimenten des Meerfelder Maares nachgewiesen wurden. 
Bild 2: Der Meerfelder Maarkessel mit dem Mosenberg-Reihenkrater im Hintergrund
Bild 2: Der Meerfelder Maarkessel mit dem Mosenberg-Reihenkrater im Hintergrund
Zu Beginn der Exkursion wurde anhand von Graphiken aus der Fachliteratur, insbesondere von W. Meyer (2013), die Lage und die geologische Entstehung der Maare erläutert.
Maare sind in die vorvulkanische Oberfläche eingesenkte Trichter, die durch Wasserdampfexplosionen (phreatomagmatische Prozesse) entstanden sind. Wenn aufsteigendes heißes Magma auf Grundwasser oder Oberflächenwasser trifft, kommt es aufgrund der explosionsartigen Verdampfung des Wassers zu einer extremen Volumenvergrößerung, in deren Folge das anstehende Schiefergestein fragmentiert und durch einen Schlot ausgestoßen wird. Je nach der Dauer der stoßweisen Explosionen können große Hohlräume in dem Deckgebirge entstehen, die das Zusammenbrechen der Explosionskammer und das Nachstürzen der randlichen Gesteinsschollen zur Folge haben. Nach dem Abklingen des Vulkanismus füllten sich die Explosionstrichter mit Niederschlagswasser. Heute sind die meisten Maare verlandet und bilden Trockenmaare.
Das Meerfelder Maar hat eine Trichtertiefe von 400 m und einen Durchmesser von ca. 1.730 m. Es ist das größte Eifelmaar (Bilder 2,3). Direkt am Maarsee wurde ein Feldlabor aufgebaut (Bild 1). Bei Sonnenschein wurde das Ufer des von einem Röhrichtgürtel umgebenden Sees begangen. Der Maarsee hat eine halbmondförmige Fläche und eine Wassertiefe von ca. 17 m. Im Uferbereich wurden Planktonproben für die Mikroskopie genommen (Bild 4). Dabei fiel auf, dass das Wasser des eutrophen Maarsees relativ klar war und wenig Plankton enthielt. Es zeigte sich ein typischer Herbstaspekt, bei dem infolge der Abkühlung die Phytoplanktonentwicklung zurückgeht und die Zirkulation im See für eine Durchmischung und Verteilung der Schwebstoffe und gelösten Stoffe im Wasser sorgt. 
Bild 3: Der Meerfelder Maarkessel mit Seerosenzone
Bild 3: Der Meerfelder Maarkessel mit Seerosenzone
In den 1980er Jahren drohte das Wasser des damals polytrophen (übermäßig nährstoffreichen) Meerfelder Maarsees aufgrund des starken Nährstoffeintrags „umzukippen“, wobei Faulgase wie Schwefelwasserstoff, Methan und Ammoniak entstehen. In den Sommermonaten waren extrem starke Wasserblüten von Cyanobakterien festzustellen. Obwohl man schon 1950 den einfließenden Meerbach durch eine Ringleitung vom Maarsee entfernt und die ufernahen landwirtschaftlichen Flächen extensiviert hatte, war am Grund eine mächtige Faulschlammschicht entstanden. Bei der Herbst- und der Frühjahrszirkulation werden dann regelmäßig Pfanzennährstoffe aus dem Schlamm remobilisiert und verursachten eine interne Düngung. Die starken Wasserblüten ließen die Sichttiefe im Sommer auf unter 1 m absinken. Beim oligotrophen (nährstoffarmen) Pulvermaar kann sie dagegen 12 m betragen (Bild 26).
Aus diesen Gründen wurde 1981 eine Tiefenwasserableitung mit einem OLSZEWSKI-Rohr installiert, das das nährstoffreiche Tiefenwasser außerhalb des Maarkessels in den Meerbach ableitet (Bilder 7,8). Diese Art der Seerestaurierung nach dem Heberprinzip benötigt keinen zusätzlichen Energieeinsatz. Das Verfahren wird auch bei anderen durch Eutrophierung gefährdeten Seen mit Erfolg eingesetzt. 
Bilder 4 bis 8: Am Meerfelder Maar
  • Bild 4: Planktonfischer
  • Bild 5: Unser Messkoffer für Wasseranalysen
  • Bild 6: Erste Mikroskopische Untersuchungen
  • Bild 7: Tiefenwasserableitung  im Meerfelder Maar
  • Bild 8: Auslaufbauwerk der Tiefenwasserableitung
Das Meerfelder Maar ist aufgrund von Tiefenbohrungen der Uni Trier und später des Geo-Forschungszentrums Potsdam (Negendank et al. 1990) international berühmt geworden, da man bis zu 45 m lange Sedimentbohrkerne gewonnen und untersucht hat. Die Seen in den Maarkesseln liegen windgeschützt und weisen keine Strömung auf. Hier kam es zu einer weitgehend ungestörten Sedimentation von Schwebstoffen und Plankton im Jahresrhythmus.  Mit Hilfe der sog. Warvenchronologie, der mikroskopischen Analyse der Abfolge der jahreszeitlich veränderten Sedimentlagen, konnte man das Alter der Warven und die Klimabedingungen der vergangenen 25.000 Jahre zurückverfolgen. Durch mikroskopische Untersuchungen der Pollen in den Horizonten der Bohrprofile (Pollenanalyse) konnten Daten und Diagramme über Pflanzenarten und deren Häufigkeit und damit über das Klima des Spät- und Postglazials gewonnen werden. Eingelagerte Aschen (Tephra) der Vulkane des Laacher Sees und des Ulmener Maars lieferten Zeitmarken für eine genaue Datierung der Warven, die wie die Jahresringe von Bäumen ausgezählt werden konnten. Die Sedimente der Eifelmaare bergen als Klimaarchive Informationen über die Klima- und Vegetationsgeschichte der Nacheiszeit. Angesichts des gegenwärtigen Klimawandels ist das von großem Interesse. Im Jahr 2008 wurde das Meerfelder Maar von der Internationalen Union der Geowissenschaften als regionale Typlokalität zur Definition der erdgeschichtlichen Pleistozän/Holozän-Grenze festgelegt. 
Nach einem Mittagessen im Cafe „Maarblick“ fuhr die Gruppe zum nahegelegenen Windsborn-Kratersee, dem einzigen Kratersee nördlich der Alpen (Bilder 9-11). Im Gegensatz zu den Maarseen liegt der See hoch über dem devonischen Grundgebirge im Krater eines Schweißschlackenkegels (Bild 12). Bei dem Rundgang auf dem Wall des Kraters sah man, dass der Windsborn ein Ausbruchszentrum benachbarter Vulkankuppen ist, die als Mosenberg-Reihenvulkangruppe bezeichnet wird (Bild 3). Hierzu zählt auch das sog. Hinkelsmaar, das einen flachen Wall besitzt und ein Zwischenmoor trägt (Bild 21). Anders als beim Meerfelder Maar wurden bei den Mosenberg-Vulkanen große Mengen glühender Lavaschlacken ausgeworfen. Beim Aufschlagen auf den Boden verschweißten die Lavabrocken, weshalb sie als Schweißschlacken bezeichnet werden. Ihre rotbraune Farbe und ihre Formen lassen erkennen, dass die Lava durch die Luft geschleudert wurde und die Eisenverbindungen oxidierten. Spaltet man eine vulkanische Bombe auf, zeigt sich an der schwärzlichen Farbe ihres Kerns, dass in das Innere der Lava kein Sauerstoff gelangte.
Der Windsborn-Kratersee hat nur eine geringe Wassertiefe von 0,8 bis 1,50 m. Seine bernsteingelbe Farbe, die Nährstoffarmut und der niedrige pH-Wert weisen ihn als dystrophen Braunwassersee aus, der nur vom Niederschlagswasser gespeist wird. Am Ufer sieht man, dass eine Verlandung von außen nach innen durch einen Schwingrasen mit den Pflanzen Fieberklee und Sumpfblutauge erfolgt. Von einem Steg aus konnte man eine Wasserblüte erkennen, die Zieralgen in hoher Abundanz enthielt (Bild 14). Dank an Thilo Bauer und Ralf Fontes, die die schönen Mikrofotos angefertigt haben (Bilder 16-20). Ralf fand in der Planktonprobe u.a. Paramecium caudatum, Peritrichia, Closterium sp., Pediastrum sp., Scenedesmus sp. und Cyclidiopsis acus.
Bilder 9 bis 21: Am Windsborn-Kratersee
  • Bild 9: Windsbornkratersee mit Schwingrasen
  • Bild 10: Bewaldete Kraterwand
  • Bild 11: Dystropher Kratersee
  • Bild 12: Verschweisste Wurfschlacken
  • Bild 13: Gipfelstürmer
  • Bild 14: Larve eines Wasserläufers
  • Bild 15: Planktonuntersuchung am Mikroskop
  • Bild 16: Micrasterias spec.
  • Bild 17: Netrium spec.
  • Bild 18: Hypotrichia
  • Bild 19: Cyanophycee
  • Bild 20: Volvox aureus
  • Bild 21: Zwischenmoor im Hinkelsmaar
Bei der Weiterfahrt zum Pulvermaar wurde bei Gillenfeld kurz das eutrophe Holzmaar in Augenschein genommen, das kleiner als das Meerfelder Maar ist und eine Seetiefe von ca. 20 m hat. Auch aus diesem Maar wurden von Geologen mehrere Bohrkerne zur Datierung und zur Aufklärung der Klimageschichte gezogen.
Das Pulvermaar ist das am besten erhaltene Maar der Eifel. Der oligotrophe Maarsee ist mit 74 m Wassertiefe einer der tiefsten Seen Deutschlands. Aufgrund der großen morphologischen Trichtertiefe von 150 -200 m besteht beim Pulvermaar die Gefahr, dass die Tiefenwasserschicht nicht mehr von den Vollzirkulationen im Herbst und Frühjahr erfasst und mit Sauerstoff versorgt wird. Es kommt zur Bildung eines sog. Monimolimnions. Um das zu verhindern, werden seit 1984 Zwangszirkulationen durchgeführt. Aus einer installierten Druckluftleitung steigt Druckluft von der tiefsten Stelle des Maarsees auf und unterstützt die natürliche Zirkulationen im Herbst und im Frühjahr (Bild 22). Mit dieser Restaurationsmaßnahme konnten die lebensfeindlichen, reduzierenden Verhältnisse im Tiefenwasser beseitigt werden. Aufgrund des Zeitmangels konnte das Pulvermaar nur kurz besucht werden und es konnten keine Planktonproben gezogen werden.
Bild 22: Echolotprofil durch das Pulvermaar mit eingezeichneter Druckluftleitung
Von der Ortschaft Strohn aus gelangten wir zum Strohner Maarchen, einem Trockenmaar (Bild 23). Hier hat sich eines der in der Eifel seltenen Hochmoore gebildet. Wir sahen den typischen Aufbau mit Lagg, Bulten und Schlenken. Aufgrund der vorausgegangenen Trockenperiode konnten wir nur mit etwas Mühe Wasserproben gewinnen. Neben Torfmoosen, Wollgräsern und Seggen fanden wir Moosbeeren und die blühende Rosmarinheide (Bilder 24,25).
Der Natur- und Geopark Vulkaneifel bietet aufgrund seiner Geologie und seiner Biotopvielfalt viele Untersuchungsmöglichkeiten für die Mikroskopie. Er wurde wegen seiner Bedeutung für die Weltgemeinschaft im Jahr 2015 als UNESCO Global Geopark anerkannt.
Bilder 23 bis 26: Am Strohner Maarchen
  • Bild 23: Strohner Maarchen mit Hochmoorvegetation
  • Bild 24: Rosmarinheide (Andromeda polifolia)
  • Bild 25: Moosbeeren (Vaccinium spec.)
  • Bild 26: Wasseruntersuchungswerte von Maarseen aus der arbeit von Klaus Leder
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Dank
Wir danken Klaus Leder für die interessante und gut vorbereitete Exkursion mit ihren vielen High Lights!
Literatur
Meyer, W.: Geologie der Eifel. Stuttgart 2013
Natur- und Geopark Vulkaneifel GmbH: Die Maare der Vulkaneifel. Daun 2019
Negendank, J.F.W. et al.: Die Eifelmaare als erdgeschichtliche Fallen und Quellen zur Rekonstruktion des Paläoenvironments. Mainzer geowiss. Mitt., 19: 235-262. Mainz 1990
Scharf, B. W.: Limnologische Beschreibung, Nutzung und Unterhaltung von Eifelmaaren. Min. f. Umwelt u. Gesundheit RP. Mainz 1987
Leder, K.: Umweltgeschichte der Eifelmaare. In: Unterricht Biologie 195: 42-48. Seelze 1994
Text:
Klaus Leder
Bilder:
Thilo Bauer
Ralf Fontes
Klaus Leder
Thomas Schiffer
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Gelbe Blattwespe (Nematus tibialis), Aufnahme von Horst-Dieter Döricht.
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Papyrus (Cyperus papyrus) ungefärbt in der Primärfluoreszenz. Präparation und Aufnahme von Rolf-Dieter Müller.
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Diatomee im Interferenz-Phasenkontrast. Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Ungefärbter Querschnitt durch das Blatt einer Kamelie. Präparation und Aufnahme von Jörg Weiß.
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Anschliff einer Kohle aus der Grube Fürst Leopold in der Auflichtfluoreszenz; Anregung mit einer Wellenlänge von 470 nm. Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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Dünnschliff eines Quarzitschiefers aus den Italienischen Alpen, Dicke ca. 25 µm. Aufnahme von Holger Adelmann.
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Primäres Xylem und Markparenchym aus dem Spross der Gewöhnlichen Jungfernrebe. Ungefärbtes Präparat, Aufnahme von Jörg Weiß.
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'Dazu muss ich sagen, dass es mir nicht um irgendeine Form wissenschaftlicher Fotografie ging. Ich habe wilde Gemische hergestellt und dann nachgesehen, wie das Produkt aus sah. ... Genieß' das Spiel der Farben und Formen.' Aufnahme von Herne.
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Micrasterias rotata aus einer Wasserprobe von der Wuppertalsperre. Aufnahme Holger Adelmann mit der Moticam 2300 am Leitz Orthoplan mit 40er Plan Fluotar und DIC.
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Angeschliffene Foraminifere aus einem Hydrobienkalk des Untermiozän. Fundort Dexheim bei Mainz. Präparation Fa. Krantz, Aufnahme Prof. Holger Adelmann.
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Bild 2
Kopf mit Mundwerkzeugen und vorderes Körperdrittel einer nicht näher bestimmten Zuckmückenlarve (Chironomus sp.). Präparation und Aufnahme von Frank Fox.
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Präparat von Jörg Weiß, Aufnahme von Joachim Schwanbeck.
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Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Abdruck von der Blattunterseite, erstellt mit UHU Hart. Hellfeld.
Vergrößerung 200x, Länge des Bildausschnitts im Objekt ca. 0,5 mm. Aufnahme und Präparation von Jörg Weiß.
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Auskristallisierte Mineralstoffe aus flüssigem Kunstdünger. Zeiss Jenamed mit Planapochromat 12,4x CF250, polarisiert mit Lambda-Platte, Einzelaufnahme mit Vollformat-Kamera Canon 5D Mark II.  Aufnahme und Präparation von Frank Fox.
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Februar 2011
Nadelquerschnitt der Schlangenhaut-Kiefer (Pinus heldreichii). Aufnahme und Präparation von Rolf-Dieter Müller, Stitch aus ca. 70 Einzelbilder. Schnittdicke 25 µm, Färbung Wacker W3A (Acridinrot, Acriflavin, Astrablau).
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Januar 2011
Achtung, großes Bild!
Eidechsenschwanz (Houttuynia cordata), Leitbündel. Aufnahme von Prof. Holger Adelmann, Präparat von Jörg Weiß.
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Dezember 2010
Metapelit, Dicke ca. 25 µm, Präparation durch Willi Tschudin, Aufnahme von Dr. Horst Wörmann.
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November 2010
Simocephalus vetulus (Anomopoda), der Plattkopf- Wasserfloh. Aufnahme von Päule Heck.
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