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Der See als ein aquatisches Ökosystem.

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Biology

University, School

Geschwister Scholl Gymnaisum Magdeburg

Grade, Teacher, Year

1, 2014

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Selbstständige Lernleistung

See als aquatisches Ökosystem


Inhaltsverzeichnis



1. Charakteristik eines Sees

1.1 Wann spricht man von einem See?


Als See werden Binnengewässer in Form einer größeren Ansammlung von Wasser in einer Bodenvertiefung bezeichnet. Aufgrund ihres stehenden, also nicht fließenden, Wasserkörpers werden sie im Gegensatz zu Bächen oder Flüssen zu den Stillgewässern gezählt. Unterscheiden lassen sich stehende Gewässer wie Seen, Weiher, Teiche und temporäre Kleingewässer hinsichtlich ihrer Größe, Tiefe, Wasserführung sowie Licht- und Temperaturverhältnisse.

Eine Abgrenzung von Still- und Fließgewässern lässt sich nicht immer treffen. So können Flüsse beispielsweise in ihrem Verlauf seenartige Ausweitungen bilden. Dies ist zum Beispiel bei der Spree und Havel zu erkennen. Deshalb sollte die theoretische Aufenthaltsdauer des Wassers genau genommen mindestens drei Tage ausmachen.

Am charakteristischsten für einen See ist der Wasserkörper, der so groß ist, dass sich in ihm Zonen mit komplett unterschiedlichen Temperatur-, Licht- und Nährstoffverhältnissen bilden.

Diese Stillgewässer bieten wichtige Lebensräume für zahlreiche Tier- und Pflanzenarten. Trotzdessen gehören sie zu den vergänglichen Biotopen, da sie mit der Zeit altern und etappenweise verlanden. Die Höhe des Gewässerbodens nimmt durch organische und anorganische Ablagerungen zu, woraus dann eine kennzeichnende Vegetationsabfolge vom Wasser zum Land resultiert.

Dies kommt bei kleinen Weihern sowie großen Seen vor. Aus vielen großen Seegebieten haben sich in der Vergangenheit fruchtbare Ebenen gebildet.


1.2 Wasserhaushalt


Zwischen Seen und dem Meer besteht keine direkte Verbindung. Deshalb entsteht eine Abhängigkeit gegen über der Verdunstung und Speisung durch Niederschläge. Ebenfalls ist eine Verbindung mit dem Grundwasser und eine Entwässerung oder Speisung durch oberirdische Zuflüsse möglich. Flüsse können Seen durchfließen, wobei, wie schon erwähnt, die Aufenthaltsdauer des Wassers mindestens 3 Tage betragen sollte.

Eine Abhängigkeit des Wasserhaushaltes eines Sees bildet sich aus den vorliegenden klimatischen Bedingungen des Einzugsgebietes. Meist beinhalten Seen Süßwasser. In ariden, also besonderen geographischen und klimatischen Lagen können Seen auch aus Salzwasser bestehen.


2. räumliche Gliederung eines Sees


Um die darauffolgenden Punkte besser verstehen zu können und einen allgemeinen Überblick zu gewinnen, gehe ich jetzt auf die räumliche Gliederung des Sees ein. Bei jedem See tritt durch Licht- und Temperaturverhältnisse eine horizontale und vertikale Gliederung (Abb. 1) auf. Er lässt sich in die Bodenzone (Benthal), bestehend aus der Uferzone (Litoral) und der Tiefenbodenzone (Profundal), sowie der Freiwasserzone (Pelagial) differenzieren.

Die Lichtverhältnisse teilen die Freiwasserzone vertikal nach produktionsbiologischen Betrachtungsweisen ein. In der Nährschicht (Epilimnion) produzieren die grünen Pflanzen durch Fotosynthese mehr organisches Material als sie durch Atmung verbrauchen. Wie weit die Nährschicht reicht, wird durch die durchlichtete Oberflächenwasserschicht definiert. Das pflanzliche Plankton spielt als Produzent eine wichtige Ro.....[read full text]

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Deshalb wird die Wärme im Wasser hauptsächlich durch Wasserbewegungen transportiert. Im Sommer wird das Oberflächenwasser durch Sonneneinstrahlung erwärmt und bildet eine wärmere und leichtere Oberflächenschicht, die sich über eine tieferliegende, kältere und damit schwerere Wasserschicht legt. Wenn man eine Messung der Temperatur des Wassers vornimmt, würde auffallen das sich die Wassertemperatur nicht schrittweise absenkt, sondern dass es eine Grenze gibt an der das Wasser plötzlich kälter ist.

Dies hängt mit der Sprungschicht zusammen, die sich zwischen dem Oberflächenwasser und dem Tiefenwasser bildet. In dieser Schicht kommt es zu einer raschen Abkühlung des Wassers in nur wenigen Metern. Dieses Phänomen entsteht dadurch, dass das Oberflächenwasser durch ständige Erwärmung durch die Sonneneinstrahlung immer wärmer und damit leichter als das Tiefenwasser bleibt und somit kein Austausch der beiden Wasserschichten auftreten kann.

Diesen Zustand nennt man Sommerstagnation (Abb. 2). Umwälzungen der oberen Wasserschicht treten trotzdem durch die Veränderung der Temperatur von Tag zu Nacht auf und sorgen damit für ausgeglichene Temperatur-, Gas- und Nährstoffverhältnisse.

Im Herbst kommt es dann zu einer Vollzirkulation (Abb. 3). Das heißt, dass das Oberflächenwasser abkühlt und auf die Tiefe von Wasserschichten absinkt, die gleiche Temperatur und damit gleiche Dichte besitzen. Der Wind sorgt ebenfalls für die Durchmischung der Wasserschichten. Durch diese Vollzirkulation kommt es zum Wechsel der sauerstoffreichen, kohlenstoffdioxid- und nährstoffarmen Oberflächenschicht und der sauerstoffarmen, kohlendioxid- und nährstoffreichen Tiefenschicht.

Im Winter kühlt das Wasser weiter ab und bildet eine neue Schicht. Diese Schicht besteht aus dem abgekühlten Oberflächenwasser bzw. dem gebildeten Eis und legt sich auf Grund der unter +4°C gesunken Temperatur auf die wärmere und somit schwerere Tiefenschicht. Diesen Zustand nennt man Winterstagnation (Abb. 4). Das Tiefenwasser weist jetzt eine Temperatur von +4°C auf.

Dies sorgt dafür, dass die im See lebenden Organismen den Winter überleben können, da ein See mit entsprechender Tiefe nicht durchfrieren kann.

Im Frühjahr kommt es zur Eisschmelze durch die Sonneneinstrahlung und das erwärmte und damit schwerer werdende Wasser sinkt in Wasserschichten mit gleicher Temperatur und Dichte. Auch in diesem Fall ist kein Schutz vor dem Wind gegeben und er unterstützt die Durchmischung der Wasserschichten ähnlich wie im Herbst. Das heißt, dass wieder eine Vollzirkulation (Abb. 5) auftritt und das Oberflächenwasser und das Tiefenwasser in ständigem Wechsel stehen.

In einem europäischen oder nordamerikanischen See lässt sich also im Verlauf eines Jahres zweimal der Wechsel von Zirkulation und Stagnation beobachten.


4. N.....


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Nun kommen wir zum Endkonsumenten dieser Nahrungskette, dem Graureiher, und damit auch zum Ende der Nahrungskette.


5. Stoffwechselprozesse im See


All die im See produzierte Biomasse kommt in jedem Fall, egal ob über die Nahrungsketten oder an ihnen vorbei, zu den Destruenten (Zersetzern). Destruenten sind unter anderem Pilze, Bakterien, Würmer und Mückenlarven. Die Abbauvorgänge laufen nicht nur über Organismen ab, sondern auch über autolytische Zersetzungsprozesse. Bei der Autolyse kommt es durch Enzyme der Zellen abgestorbener Lebewesen zur Freisetzung der Stoffe, die beim Aufbau von Zellen helfen.

Diese Stoffe können ins Wasser übergehen und dann von den Produzenten aufgenommen werden. Danach kommt es zur Zersetzung der Organismenreste durch Bakterien. Diese Autolyse- und Zersetzungsvorgänge finden schon in der Nährschicht statt, wodurch die Produzenten gleich wieder mit Nährstoffen versorgt werden und ein Stoffkreislauf entsteht.

In der Zehrschicht wird jedoch der größte Teil der abgestorbene Pflanzen und Tiere durch die Destruenten abgebaut. Ob es sich um einen aeroben oder anaeroben Abbau handelt, entscheiden die Sauerstoffverhältnisse. Bei einem aeroben Abbau (Abb. 7), also unter sauerstoffreichen Bedingungen, kommt es zum Abbau der Eiweißstoffe der Lebewesen durch Bakterien und Pilze über verschiedene Zwischenstufen zu Ammonium-Ionen.

Stoffe, die ebenfalls gebildet werden, sind Kohlenstoffdioxid, Stickstoff-, Schwefel und Phosphorverbindungen. Die entstandenen Ammonium-Ionen werden von Bakterien zu Nitrit-Ionen und dann zu Nitrat-Ionen oxidiert. Die Bezeichnung dieses Vorgangs lautet Nitrifikation. Chemosynthetisch aktive Bakterien nutzen die dabei entstehende Energie zur Bildung von organischen Stoffen.

Diese aeroben Prozesse können in nährstoffreichen Seen so stark ablaufen, dass der komplette Sauerstoff verbraucht wird. Dies führt dazu, dass den meisten Lebewesen im See der Sauerstoff zum Atmen fehlt. Dieses Phänomen nennt man „Umkippen“ eines Sees und kann durch ein Fischsterben aufgezeigt werden. Nun herrschen sauerstofffreie, anaerobe Verhältnisse vor, wodurch Reduktionsprozesse in Gang gesetzt werden und die Nitrat-Ionen von anderen Bakterien wieder zu Ammonium-Ionen oder elementarem Sticks.....

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Dadurch bildet sich ein geschlossener Kreislauf, da die Destruenten wieder mit Sauerstoff für ihre aeroben Abbauprozesse und die Produzenten wieder mit Nährstoffen, die aus der Zersetzung von Produzenten und übrigen Lebewesen entstanden sind, versorgt werden.

Im Idealfall laufen Auf- und Abbauprozesse in gleichem Maße ab, wie in nährstoffarmen Alpenseen anzutreffen. Das heißt, dass alles was produziert wird, gleich wieder mineralisiert wird und durch dann auftretende Zirkulationsbewegungen in den Stoffkreislauf zurückgelangt.


7. Vergleich eines oligotrophen und eines eutrophen Sees


In gemäßigten Klimaten differenziert man zwei Typen von Seen (Abb. 8). Ein See mit einem geringen Nährsalzgehalt nennt man oligotrophen See (z.B. Alpenseen). Bei einem nährsalzreichen See, wie zum Beispiel die flachen Seen Norddeutschlands, handelt es sich um einen eutrophen See.

Oligotrophe Seen sind charakterisiert durch ein tiefes Becken und eine schmale Uferbank mit geringem Bewuchs. Dadurch, dass das Wasser arm an Pflanzennährstoffen ist, ist die Produktion in der Nährschicht sehr gering. Das Wasser erscheint klar und besitzt eine blaue oder grüne Farbe, aufgrund der geringen Dichte des Phytoplanktons. Durch diese geringe Menge an Phytoplankton fällt nur wenig totes, organisches Material an und so ist die Versorgung von Sauerstoff in allen Wassertiefen gewährleistet.

Deswegen ist es möglich, dass die Produkte in der Zehrschicht vollständig mineralisiert werden. Es steht den Destruenten genügend Sauerstoff zur Verfügung, um organisches Material abzubauen und so ist kaum organischer Schlamm am Grund des Sees zu finden.

Eutrophe Seen weisen hingegen ein relativ flaches Becken, eine breite Uferbank mit Verlandungszone und nährsalzhaltiges Wasser auf. Die Produktion in der Zone des Ufers (Litoral) und des freien Wassers (Pelagial) ist, aufgrund der Nährsalzreichhaltigkeit, so hoch, das ein vollständiger Abbau in der Zehrschicht nicht möglich ist. In den Stagnationsphasen ist es möglich, dass der Sauerstoffgehalt mit zune.....

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Der Sauerstoffgehalt sinkt mit zunehmender Tiefe und kann auf einen so geringen Wert zurückgehen, dass hauptsächlich anaerobe Zersetzungsprozesse ablaufen. Es entstehen Faulschlammschichten und der See geht in das Verlandungsstadium über. Schilfgürtel, Schwimmblatt- und Unterwasserpflanzen breiten sich vom Ufer immer weiter in den See aus. Die große Menge abgestorbenen Pflanzenmaterials kann durch den Sauerstoffmangel nicht vollständig zersetzt werden.

Wenn der See völlig zugewachsen ist, spricht man vom Flachmoor (Abb. 10). Es kommt zur Bildung einer Torfschicht durch das abgestorbene Pflanzenmaterial. Da Torfmoose und Wollgräser an den Sauerstoffmangel, an die Nährstoffarmut und den wassergesättigten Boden angepasst sind, können sie auf diesem Torfboden sehr gut wachsen.
Nach einiger Zeit beginnt die Ansiedlung von Faulbaum, Weide, Birke sowie Schwarzerle und Kiefer.

Aufgrund von gebildeten lichten Beständen können sich Gräser, Kräuter, Farne und Moose als Unterwuchs ausbilden. Dieses Sukzessionsstadium wird als Bruchwald (Abb. 11) bezeichnet und ist ein mögliches Klimaxstadium der Seeverlandung. Da sich mit den Verlandungsstadien die Vegetation anpasst, lösen sich auch Tiergesellschaften ab, die an dieses Stadium angepasst sind.


Fazit:


Im Ökosystem See treffen viele komplexe Wechselwirkungen auf, die es zu dem machen was es ist. Diese Beziehungen reichen über abiotische Faktoren, also im besonderem Maße Temperatur- und Lichtverhältnisse, bis hin zu den biotischen Faktoren, also durch die im See lebenden Organismen verursachten Beziehungen. Um diese Verbindungen und das Leben im See jedoch möglich zu machen, sind wichtige Vorgänge nötig, wie die Zirkulationsbewegungen im Laufe eines Jahres sowie die Stoffwechselprozesse und Stoffkreisläufe.

Ich hoffe, dass ich Ihnen diese Wechselwirkungen in dieser Arbeit verdeutlichen und aufweisen konnte.


9. Anhang


Abbildung 1: vertikale und horizontale Gliederung eines Sees


Abbildung 2: Sommerstagnation


Abbildung 3: Herbstzirkulation


Abbildung 4: Winterstagnation


Abbildung 5: Frühlingszirkulation


Abbildung 6: beispielhafte Nahrungsbeziehungen eines Sees

Abbildung 7: Abbau organischer Stickstoffverbindungen


Abbildung 8: Vergleich von oligotrophen und eutrophen Sees

Abbildung 9: Verlandender See




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Datum .....


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