Improving water quantity and quality in a mountain hard-rock watershed (La Vera, Spain) through Ancestral Nature-Based Solution for Managed Aquifer Recharge

Wasser ist eine lebendige Ressource, doch in den hohen, felsigen Bergen Spaniens erreicht es oft nur als flüchtiges Geschenk. In diesen steilen Granitlandschaften stürzen Regen und Schmelzwasser so schnell die Hänge hinab, dass sie kaum Zeit haben, im Boden zu versickern. Stattdessen fließt das Wasser in Flüsse ab, wodurch die darunter liegenden Aquifere – verborgene Reservoirs aus Süßwasser – ausgehungert werden und das verbleibende Wasser gefährlich rein ist, da ihm die essenziellen Mineralien fehlen, die es für den menschlichen Verzehr sicher und angenehm machen. Seit Jahrhunderten stehen die Gemeinschaften in diesen Regionen vor einer doppelten Herausforderung: wie man genug Wasser einfängt, um trockene Sommer zu überstehen, und wie man sicherstellt, dass das Wasser, das man trinkt, chemisch ausgewogen ist.

Naturbasierte Lösungen bieten einen Weg nach vorn. Dies sind Strategien, die mit natürlichen Prozessen arbeiten, anstatt gegen sie, indem sie das Land selbst nutzen, um Wasser zu speichern und zu behandeln. Ein solcher Ansatz beinhaltet das kontrollierte Grundwasser-Anreichungsmanagement (managed aquifer recharge), bei dem Menschen Oberflächenwasser gezielt in den Boden leiten, um unterirdische Reservoirs aufzufüllen. Während die moderne Ingenieurtechnik oft auf Pumpen und Betontanks setzt, entwickelten alte Gemeinschaften ihre eigenen hochentwickelten Methoden. Sie bauten einfache, unverkleidete Kanäle entlang der Berghänge, um die raschen Ströme zu verlangsamen, damit das Wasser in den Boden einsickern konnte. Diese Arbeit untersucht eines dieser alten Systeme, bekannt als pesqueras, in der Region La Vera im westlichen Spanien. Es wird nicht nur untersucht, ob diese Kanäle erfolgreich das Grundwasser auffüllen, sondern auch, was mit der Chemie des Wassers geschieht, während es unterirdisch wandert. Die Studie zeigt, dass diese ancestralen Strukturen mehr tun, als nur Wasser zu speichern; sie fungieren als natürliche Filter und Mineralisierer, die den dünnen, sauren Gebirgsabfluss in Wasser verwandeln, das besser für den menschlichen Verzehr geeignet ist.

Im San-Gregorio-Einzugsgebiet, einer zerklüfteten Gegend an den Südhängen der Sierra de Gredos, stellt eine lokale Gemeinschaft namens Ocho Caños Irrigation Community diese alten Kanäle wieder her. Jahrzehntelang hatte die Entvölkerung des ländlichen Raums dazu geführt, dass die pesqueras verfielen, aber die Gemeinschaft hat seither über 12 Kilometer davon rehabilitiert. Diese Kanäle leiten Wasser aus Bächen ab und verteilen es über die Hänge, wo es in eine dicke Schicht aus verwittertem Granit infiltriert. Dieses verwitterte Gestein wirkt wie ein Schwamm, hält das Wasser zurück und lässt es langsam nach unten perkolieren. Vorangegangene Studien hatten bereits gezeigt, dass diese restaurierten Kanäle signifikant zum Wasserhaushalt der Region beitragen und fast 5 8 Prozent der gesamten Grundwasseranreicherung in diesem Gebiet ausmachen, was etwa 2 Millionen Kubikmetern Wasser pro Jahr entspricht. Wissenschaftler wussten jedoch nicht, wie dieser Prozess die Wasserqualität beeinflusst oder welche spezifischen chemischen Veränderungen stattfinden, während es durch das Gestein wandert.

Um diese Fragen zu beantworten, führten Forscher des Instituto Geológico y Minero de España und anderer Institutionen eine detaillierte Untersuchung während zwei unterschiedlicher Jahreszeiten durch: einem nassen Frühling und einem trockenen Herbst. Sie sammelten Wasserproben aus den Bächen, den Anreicherungskanälen selbst und den natürlichen Quellen, die die lokalen Städte speisen. Durch die Analyse der chemischen Zusammensetzung dieser Proben, einschließlich der Konzentration gelöster Mineralien und der einzigartigen Signaturen von Sauerstoff- und Wasserstoffatomen innerhalb der Wassermoleküle, konnte das Team die Reise des Wassers von der Oberfläche bis in den tiefen Aquifer nachverfolgen. Sie suchten nach Anzeichen dafür, wie das Wasser mit dem Granitgestein interagiert, das reich an Mineralien wie Feldspat und Glimmer ist.

Die Ergebnisse bestätigten, dass die restaurierten pesqueras exakt so funktionieren wie ein hochentwickeltes natürliches Aufbereitungssystem. Das Wasser, das in die Kanäle eintritt, beginnt als sehr dünnes, saures Abflusswasser mit fast keinen gelösten Mineralien. Während es in den verwitterten Granit einsinkt, beginnt es ein langsames chemisches Gespräch mit dem Gestein. Das Wasser löst Mineralien aus dem Granit und nimmt essenzielle Elemente wie Natrium, Kalium, Calcium und Magnesium sowie Bicarbonat und Silizium auf. Dieser Prozess, bekannt als Wasser-Gesteins-Interaktion, erhöht allmählich den Mineralgehalt des Wassers. Das Ergebnis ist eine Transformation von Wasser, das zu rein und zu sauer für den idealen Verzehr ist, hin zu Wasser, das chemisch gut ausbalanciert und sicher zu trinken ist. Die Studie zeigte, dass das Wasser, das flussabwärts aus den Quellen austritt, signifikant höhere Mineralwerte aufwies als das Wasser am Oberlauf des Einzugsgebiets, was beweist, dass die unterirdische Reise durch den Granit es angereichert hat.

Entscheidend war, dass die Forscher stabile Isotope – leichte Variationen im Gewicht der Wassermoleküle – verwendeten, um die Bewegung des Wassers zu verfolkennen. Diese Isotope fungieren als Fingerabdruck und ermöglichen es Wissenschaftlern, zwischen Wasser zu unterscheiden, das direkt als Regen auf den Boden gefallen ist, und Wasser, das durch die Kanäle umgeleitet wurde. Die Daten zeigten, dass die Quellen, die die Stadt Aldeanueva de la Vera speisen, Wasser enthielten, das die Isotopensignatur der höher gelegenen Bäche beibehielt, die durch die pesqueras umgeleitet wurden. Dies bestätigte, dass das Wasser tatsächlich von den Anreicherungskanälen durch die tiefen unterirdischen Gesteinsschichten reiste und meilenweit entfernt an den Quellen austrat. Der Isotopennachweis enthüllte zudem, dass das Wasser länger unter der Erde verbrachte, als es ohne die Kanäle der Fall gewesen wäre, was eine längere Interaktionszeit mit dem Gestein und eine vollständigere chemische Konditionierung ermöglichte.

Die Studie hob auch hervor, wie die Geologie der Gegend den endgültigen Geschmack und die Zusammensetzung des Wassers beeinflusst. Als das Wasser von den oberen Teilen des Einzugsgebiets, wo das Gestein eine Art von Granit namens Granodiorit ist, in die tieferen Gebiete wanderte, in denen es auf einen anderen Gesteinstyp namens Leucogranit trifft, verschob sich das chemische Gleichgewicht. In den oberen Zonen nahm das Wasser mehr Natrium und Kalium auf. Als es weiter nach unten in die Leucogranit-Zonen floss, begann es, mehr Calcium und Magnesium zu absorbieren. Diese natürliche Progression bedeutet, dass das Wasser, das in der Stadt ankommt, eine komplexe Mischung ist, die durch die spezifischen Mineralien des Gesteins veredelt wurde, durch das es floss. Die Forscher fanden heraus, dass das Wasser trotz dieser Veränderungen innerhalb der Sicherheitsgrenzwerte der Weltgesundheitsorganisation für Trinkwasser blieb, was beweist, dass diese antike Managementmethode eine qualitativ hochwertige Ressource produziert.

Der Erfolg der pesqueras in La Vera bietet eine kraftvolle Lektion für das Wassermanagement in einem sich verändernden Klima. Die Wiederherstellung dieser Kanäle, die vollständig durch lokales Wissen und gemeinschaftliche Anstrengungen vorangetrieben wurde, hat ein System geschaffen, das sowohl resilient als auch kostengünstig ist. Es benötigt keinen Strom oder komplexe Maschinen; es verlässt sich auf das natürliche Gefälle des Landes und die chemischen Eigenschaften des Gesteins. Indem sie das Wasser verlangsamen und es einsickern lassen, hat die Gemeinschaft eine zuverlässige Grundwasserversorgung gesichert, die weniger anfällig für Dürren ist. Darüber hinaus verbessert der Prozess die Wasserqualität auf natürliche Weise, indem er einen potenziell problematischen, ultra-reinen Abfluss in ein gesundes Trinkwasser verwandelt.

Diese Forschung validiert die Idee, dass traditionelles ökologisches Wissen wissenschaftlich fundierte Lösungen für moderne Umweltprobleme liefern kann. Die pesqueras sind nicht bloß historische Artefakte; sie sind aktive, funktionierende Infrastrukturen, die sowohl die Quantität als auch die Qualität des Wassers verbessern. Die Studie zeigt, dass Gemeinschaften, wenn sie mit den natürlichen Prozessen ihrer Landschaft zusammenarbeiten, Wassersysteme schaffen können, die robust genug sind, um dem Druck des Klimawandels standzuhalten. Das Wasser, das aus den Quellen in La Vera hervorkommt, trägt die Geschichte seiner Reise in sich: eine Reise vom Himmel, geleitet von menschlichen Händen, konditioniert durch die Erde und geliefert als lebenswichtige Ressource für die Gemeinschaft. Dieser Ansatz legt nahe, dass in anderen Gebirgsregionen mit ähnlicher Geologie die Wiederherstellung solcher ancestralen Systeme eine Schlüsselstrategie zur Sicherung des Wassers für die Zukunft sein könnte.