Abb. 1: Winter an der Roten Murg
Von den Parkkoordinaten erreicht ihr das Ziel dieser Exkursion, indem ihr dem Wegweiser "Steine erzählen Geschichte" (siehe Galerie) folgt.
Wie es sich für einen Mittelgebirgsfluss typisch verhält, bewegt sich die Rote Murg im Bereich ihres Oberlaufes zunächst in einem Kerbtal. Starkes Gefälle, hohe Fließgeschwindigkeiten und anstehendes Festgestein begünstigen dort die Tiefenerosion. In unserem Exkursonsbereich macht sie jedoch eine Ausnahme. Zurückzuführen ist dies auf eine Veränderung der geomorphologischen und geologischen Rahmenbedingungen.
Mit abnehmendem Gefälle verliert das Wasser einen Teil seiner erosiven Kraft in vertikaler Richtung, sodass die Seitenerosion gegenüber der Tiefenerosion an Bedeutung gewinnt. Gleichzeitig weitet sich das Tal, und das Flussbett liegt nicht mehr direkt im Festgestein, sondern in lockeren Talfüllungen aus Sand und Kies, die aus der Verwitterung des Buntsandsteins stammen. Diese Sedimente sind leicht erodierbar und ermöglichen eine rasche Umlagerung des Flussbettes. So kann es auch im Mittelgebirge zu einer Mäanderbildung kommen.
Und an dieser Stelle kommen wir dann auch schon zu den "Lotsen" der Roten Murg. Man stelle sich vor, der Fluss würde an jeder Biegung angeleitet, wohin die weitere Reise geht. Diese Funktion übernimmt vor Ort ein Prallhang-Gleithang-System.
Abb. 1: Prallhang und Gleithang
Bei der Ausbildung von Prall- und Gleithängen in einem mäandrierenden Fluss spielt die Zentrifugalkraft eine entscheidende Rolle. In einer Flusskurve bewegt sich das Wasser nicht geradlinig, sondern wird gezwungen, seine Richtung zu ändern. Dabei wirkt eine nach außen gerichtete Kraft, die das Wasser zur Außenseite der Kurve drängt. Diese Zentrifugalkraft führt dazu, dass sich die Hauptströmung vom inneren Ufer weg verlagert und am äußeren Ufer, dem Prallhang, konzentriert.
Durch die verstärkte Strömung am Prallhang nimmt dort die Erosionsleistung zu, während am inneren Ufer die Strömung abgeschwächt wird. Gleichzeitig entsteht innerhalb der Kurve eine spiralige Strömungsbewegung, bei der Wasser an der Oberfläche nach außen und bodennah wieder nach innen strömt. Diese Strömungsform begünstigt den Transport von Sedimenten vom Prallhang zum Gleithang. Die Zentrifugalkraft ist somit ein wesentlicher physikalischer Mechanismus, der die seitliche Verlagerung des Flusslaufs und die Ausbildung von Mäandern steuert.
Ein weiterer, wichtiger Faktor für die Erosion, den Transport und die Ablagerung von Sedimenten in einem Fluss ist die Strömungsgeschwindigkeit. Sie ist innerhalb eines Flussquerschnitts nicht gleichmäßig verteilt, sondern variiert je nach Tiefe, Uferform und Flusskrümmung. In mäandrierenden Flussabschnitten ist die höchste Strömungsgeschwindigkeit in der Regel am Prallhang zu finden. Dort wird das Wasser in der Flusskurve nach außen gelenkt, wodurch sich die Hauptströmung an der Außenseite der Kurve konzentriert. Die hohe Fließgeschwindigkeit erhöht die Erosionskraft des Wassers, was zu einer Vertiefung des Flussbetts und zur Unterspülung des Ufers führt.
Abb. 2: Querschnitt Prallhang
Am Gleithang hingegen ist die Strömungsgeschwindigkeit deutlich geringer. Durch die reduzierte Fließenergie nimmt die Transportkraft des Wassers ab, sodass Sedimente abgelagert werden können. Die geringere Strömung erklärt, warum das Wasser hier flacher ist und sich Kies- und Sandbänke ausbilden. Unterschiede in der Strömungsgeschwindigkeit lassen sich im Gelände beispielsweise an der Wassertiefe, an der Oberflächenstruktur des Wassers oder an der Verteilung der Sedimente erkennen.
Abb. 3: Querschnitt Leithang
In die Sprache des "Lotsen" lassen sich diese Erscheinungen wie folgt übertragen:
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Prallhang = Lenker / Steuerimpuls
An der Außenseite der Kurve ist die Fließgeschwindigkeit am größten. Dort wird das Ufer erodiert, wodurch der Fluss Raum gewinnt und weiter nach außen gedrängt wird. Der Prallhang wirkt damit wie ein aktiver Lenkimpuls, der den Flussverlauf verändert.
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Gleithang = Bremse / Stabilisierung
An der Innenseite der Kurve fließt das Wasser langsamer. Sedimente werden abgelagert, das Ufer wächst in den Fluss hinein und begrenzt den Lauf. Der Gleithang stabilisiert die Kurve und verhindert ein geradliniges Weiterfließen.
Um die Prozesse in einem Flusssystem nachvollziehen zu können, müssen wir auch die Rolle der Sedimente und ihrer Korngrößen kennen. Die Ablagerungen entstehen durch die physikalische und chemische Verwitterung des anstehenden Gesteins. Das verwitterte Material wird durch den Fluss aufgenommen, transportiert und schließlich wieder abgelagert. Dabei bestimmt vor allem die Korngröße der Sedimente, wie leicht sie bewegt werden können und wo sie sich im Flusssystem absetzen.
Grundsätzlich unterscheidet man nach der Korngröße grobe Sedimente wie Geröll und Kies, mittelgrobe Sedimente wie Sand sowie feinkörnige Sedimente wie Schluff und Ton. Je größer und schwerer ein Sedimentkorn ist, desto höher muss die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers sein, um es zu transportieren. Grobe Sedimente werden meist nur bei hoher Wasserführung oder Hochwasserereignissen bewegt und rollen oder bewegen sich am Flussbett entlang. Feinere Sedimente können bereits bei geringerer Strömungsenergie transportiert werden. In der Schwebe erfolgt dies sie oft über längere Strecken.
Während des Transports kommt es zu einer hydraulischen Sortierung der Sedimente. In Bereichen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit, etwa am Prallhang einer Flusskurve, kann der Fluss auch größere Körner bewegen und das Flussbett freier halten. In strömungsärmeren Bereichen, wie am Gleithang, nimmt die Transportkraft des Wassers ab. Sedimente werden abgelagert. Dabei setzen sich zuerst die groben Sedimente ab, während feinere Körner weiter transportiert werden und sich erst in sehr ruhigen Bereichen ablagern.
Ein weiteres wichtiges Merkmal ist die Form der Sedimente. Während des Transports stoßen die Körner gegeneinander und reiben an der Flusssohle. Dadurch werden sie zunehmend abgerundet. Stark gerundete Sedimente deuten auf einen längeren Transportweg oder häufige Umlagerung hin, während kantige Sedimente auf eine kurze Transportstrecke oder eine nahegelegene Herkunft schließen lassen.
Die Zusammensetzung und Verteilung der Sedimente im Flussbett liefert somit wichtige Hinweise auf die Strömungsverhältnisse, die Energie des Flusses und seine langfristige Entwicklung. Wer die Grundlagen zu Sedimenten und Korngrößen verstanden hat kann im Gelände erklären, warum bestimmte Bereiche erodiert werden, andere hingegen Sedimente aufbauen und wie sich daraus typische Formen wie Prall- und Gleithänge entwickeln.
Langfristig unterliegt der Lauf eines mäandrierenden Flusses einer ständigen Veränderung. Durch fortgesetzte Seitenerosion am Prallhang und gleichzeitige Sedimentation am Gleithang verlagern sich die Mäanderschleifen kontinuierlich seitlich und flussabwärts. Die Kurven werden dabei im Laufe der Zeit ausgeprägter. Dieser Prozess führt zu einer allmählichen Verbreiterung der Talsohle und zur Ausbildung einer Auenlandschaft. Insgesamt zeigt die langfristige Entwicklung, dass mäandrierende Flüsse keine statischen Systeme sind, sondern ihre Umgebung kontinuierlich umformen und an wechselnde hydrologische Bedingungen anpassen.
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1. Warum mäandriert der Fluss hier trotz Mittelgebirgslage?
2. Welche Geländeformen (Steilufer, flache Ufer, Kiesbänke) weisen auf Prall- bzw. Gleithang hin?
3. Welche Rolle spielt die Zentrifugalkraft? Wo ist die Strömungsgeschwindigkeit am höchsten?
4. Wie verändert sich der Flusslauf langfristig?
5. Lade bitte mit dem Log ein Foto vor Ort mit deinem Cachernamen oder einem persönlichen Gegenstand hoch.
Quellen:
LGRB Kartenviewer (Baden-Württemberg)
LGRBwissen - Baden-Württemberg
McCann T., Manchego M. (2015): Geologie im Gelände
Fotos:
Abb. 1 und Seitenbild: Eigen
Abb. 2 - 4: gestaltet mit AI