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Die Karlsquelle ist eine kleine Waldquelle im Hangbereich des 384 Meter hohen Berges Steimke. Das aus dem anstehenden Buntsandstein hervortretende Wasser (Sturzquelle) sammelt sich zunächst in einem Becken, bevor es als Quellbach abfließt. Der namenlose Bach, der erst durch Wald, dann aber durch ein weites Wiesental bergab fließt, mündet in die Espolde.
Quellen sind Orte, an denen Grundwasser an die Erdoberfläche tritt. Trotz ihrer oft nur geringen Flächenausdehnung handelt es sich bei unbelasteten Quellen um Lebensräume, in denen aufgrund ihrer besonderen ökologischen Bedingungen eine teilweise hoch spezialisierte Pflanzen- und Tierwelt lebt. Das Wasser ist, abgesehen von wenigen Ausnahmen, das ganze Jahr über konstant kalt. In der Regel zeichnen sich Quellstandorte durch eine ausgeprägte Nährstoffarmut aus. Charakteristisch sind daher Organismen, die durch spezielle Anpassungen hinsichtlich Ernährung und Stoffwechsel an solchen Mangelstandorten existieren können. Auch die Lichtversorgung und der Kalkgehalt des Wassers üben einen Einfluss auf die Zusammensetzung der Tier- und Pflanzengesellschaften aus.
Typische Quellspezialisten sind die Larven vieler Arten aus den Ordnungen der Köcherfliegen, Eintagsfliegen und Steinfliegen, die sich in sauberem Wasser entwickeln. Der Feuersalamander ist das einzige Wirbeltier der Mittelgebirge, dessen Larven sich in dem kalten Wasser entwickeln. Vor allem die ganzjährig niedrigen Wasser- und Bodentemperaturen an Quellstandorten erschweren das Wachstum von Pflanzen. Nur wenige Arten haben sich an die dauerhaft niedrigen Temperaturen im Wurzelbereich anpassen können.
Im Sommer 2018 wurde der Quellbereich umfangreich umgestaltet um diesem wieder mehr Natürlichkeit zu geben. Mit Hilfe der durchgeführten Maßnahmen konnte das gesetzlich geschützte Biotop erheblich aufgewertet werden. Die Renaturierung fand in enger Absprache mit der Unteren Naturschutzbehörde und der Stadt Hardegsen statt. Die vollständige Planung, Koordinierung und Kostenübernahme erfolgte durch die Niedersächsischen Landesforsten. Durch die Maßnahme sind einige Pflanzen, die vorher im und am Bach wuchsen, vorübergehend verschwunden. Jedoch ist damit zu rechnen, dass sich diese nach kurzer Zeit wieder zeigen werden.
Zu den Pflanzen, die im kalten Wasser des Quellbaches vorkommen, zählt das Gegenblättrige Milzkraut (Chrysosplenium oppositifolium L.) und der Bach-Ehrenpreis (Veronica beccabunga L.).