Friedrich-Engels-Gymnasium
Fachlehrer: Herr
Referentin:
Kurs: Grundkurs Biologie
1 Einleitung
Fließgewässer sind limnisch.
Unter dem Begriff Limnologie versteht man die Wissenschaft von Gewässern auf dem Festland (=Binnengewässern). Die Limnologie ist ein Teilgebiet der Ökologie.
ich habe dich intensiv mit dem Ökosystem der Fließgewässer auseinander gesetzt
und werde in dieser Facharbeit auf den Aufbau dieses Ökosystems
und die wirkenden Umweltfaktoren als auch auf die belebte und unbelebte Natur
eingehen.
Auch habe ich mich mit den Umweltbeziehungen, wie die natürlichen Räuber-Beute-
Beziehungen, Symbiosen und Parasitismus in den Fließgewässern beschäftigt.
Da bereits in unserem Biologieunterricht verschiedene Referate zu den Themen
Parasitismus oder die Räuber-Beute-Beziehungen vorgetragen worden sind, habe ich
auch auf eigenes Wissen zurückgreifen können.
Ökosystem der Fließgewässer
Inhalt Seite
Einleitung 1
Aufbau des Ökosystems der Fließgewässer 2
Gliederung eines Fließgewässers
Biotische Umweltfaktoren 4
Produzenten 5
Konsumenten 6
Destruenten 6
2.3 Abiotische Umweltfaktoren 7
2.4 Die Strömung 7
3. Umweltbeziehungen 8
3.1 Symbiosen 8
3.2 Parasitismus 9
3.3 Kommensalismus 10
3.4 Räuber-Beute-Beziehung 10
4 Durch Menschen hervorgehobene Einflüsse auf die Selbstregulation von 11
Ökosystemen
4.1 Selbstreinigungskraft 12
4.2 Luftverschmutzung/saurer Regen 12
4.3 Wasserkraftanlage 13
5 Zusammenfassung 16
6 Bildmaterial 17
7 Quellenverzeichnis 22
2 Aufbau des Ökosystems der Fließgewässer
2.1 Gliederung eines Fließgewässers
Fließgewässer lassen sich in drei Abschnitte einteilen. Oberlauf, Mittelauf und
Unterlauf. Der Oberlauf, auch Rhithral genannt, gehört zum Bachbereich eines
Fließgewässers. Der Mittel- und Unterlauf, auch Potamal genannt, zählen zum
Flussbereich. Diese Abschnitte werden auch nach Fischzonen unterteilt.
Während die obere Forellenregion (das Epirhithral), die untere Forellenregion
(das Mesorhithral) und die Äscheregion (das Hyporhitral) zum Rhithral, dem
Oberlauf gehören, unterteilt sich das Potamal, Mittel-und Unterlauf in die Barbenregion
(Epipotamal), die Brachsenregion (Metapotamal) und in die Kaulbarsch-Flunderregion
(Hypopotamal).
Ähnlich wie Seen, bestehen Fließgewässer aus Freiwasser (Pelagial)
und Bodenzone (Benthal).
Das Pelagial wird in drei vertikal geschichteten Zonen eingeteilt.
Das Epilimnion, welches die Nährschicht des Gewässers beschreibt. Hier wird
Überwiegend Photosynthese betrieben, da die Lichteinstrahlung am höchsten ist.
In dem Hyplimnion, welches die darunter liegende Schicht ist, kann keine Photosynthese
betrieben werden, da die dazu benötigte Lichtenergie fehlt.
Diese Schicht wird auch Abbauzone genannt, da es der lichtarme Tiefenbereich eines
Gewässers ist.
Diese drei Schichten tauchen allerding nur selten auf, da die meisten Fließgewässer
nicht tief genug sind und das Licht somit in diese Tiefen vordringen kann.
Auch das Benthal bildet einen wichtigen Bereich des Fließgewässers.
Das Benthal beinhaltet den gesamten Bodenbereich der Gewässer.
Zu dem Benthal gehört das Litoral, welches die Uferzone ist. Dieser Bereich ist durch
lichtet und wird nochmal in vier Zonen gegliedert. Die wassereinflussfreie Zone, also
die Landzone (das Epilitoral), die Uferzone, Spritzwasserzone (das Supratoral),
die Gezeitenzone, also die Süßwasserzone der höheren Wasserpflanzen und dem Shelf
(das Sublitoral).
Auch gehört der Profundal, die Tiefenregion zum Benthal. Diese stellt die Flussohle dar.
Im Profundal lebende Organismen bevorzugen Räume zwischen lockeren Gesteinen als
Lebensraum. Zu den biotischen Umweltfaktoren gehören Organismen, welches mein
nächster Schwerpunkt ist.
2.2 Biotische Umweltfaktoren
Die Faktoren der lebenden Umwelt und die Organismen Besiedlung kann man als
dasselbe betrachten. Es gibt Gewässergüteklassen, indem der Belastungszustand der
Fließgewässer mit abbaubaren Stoffen eingeteilt ist. Es gibt die Güteklasse I,
unbelastet bis sehr gering belastet, Güteklasse II, gering belastet, Güteklasse III,
mäßig belastet und Güteklasse IV, stark belastet.
Die Besiedlung ist abhängig von der jeweiligen Güteklasse des
Gewässers. Der Zustand der Gewässer und somit auch die Abhängigkeit der Besiedlung
Wird durch eine Bestandsaufnahme der vorhandenen Organismen festgelegt.
Das nennt man Saprobiensystem. Dieses System wurde von den Biologen
R. Kolkwitz und M. Marsson entwickelt. Das Saprobiensystem wird durch drei
Zwischenstufen zu den schon vorhandenen vier Gewässergüteklassen ergänzt.
Dies ermöglicht die biologische Klassifikation eines Fließgewässers in insgesamt
Sieben Stufen zu gliedern.
Durch weitere, verfeinerte Verfahren, kann man versuchen
auf die Belastung von organischen Stoffen, Ammonium oder Sauerstoffmangel
eines Fließgewässers zu schließen. Hierfür wird die Biozönose Zusammensetzung oder
die Arten- Diversität verwendet. Die Biozönose ist eine Gemeinschaft von Organismen
verschiedener Arten in einem abgrenzbaren Lebensraum (Biotop) bzw. Standort.
Da die Entwicklung vieler Organismen im Gewässer ein Jahr oder länger andauern kann
und sie dauernd der Relation des Gewässers ausgesetzt sind und auch auf diese
reagieren, wird die Biozönose als Belastungsindikator verwendet. Dies ermöglicht,
mit nur einer Gewässerprobe eine im Grunde zuverlässige Auskunft über den Zustand
des Gewässers zu bekommen. Wenn eine Art überlebt, bedeutet dies, dass es günstige
oder ideale Lebensbedingungen vorfand und somit der Toleranzbereich für einen oder
mehrere Schadstoffe nicht überschritten wurde. Die Wechselbeziehungen der
Organismen, also der Tieren, der Pflanzen und der Mikroorganismen in einem
Ökosystem, wird in der Biozönose zusammengefasst. Diese gehören zu den biotischen
Faktoren. Diese Wechselbeziehungen lassen sich in drei Abschnitte unterteilen.
Den Produzenten, Konsumenten und Destruenten.
2.2.1 Produzenten
Die Produzenten sind die Erzeuger und bilden somit die Basis für jedes Ökosystem.
Sie stellen die Nahrungsgrundlage für die Konsumenten dar und sind somit die kleinste
Einheit bzw. der Beginn jeder Nahrungskette. Zu diesen Produzenten gehören alle
Grünen Pflanzen, dazu gehören Algen, das Phytoplankton als auch die photo-
Und chemosynthetisch arbeitende Bakterien. Die Merkmale der Poduzenten, Erzeuger
Sind, dass Sie für ihr Wachstum lediglich Sonnenlicht und anorganische Nährsätze
genügen und somit nicht auf weiter Nahrung angewiesen sind.
2.2.2 Konsumenten
Die Konsumenten sind die Verbraucher und können im Gegensatz zu den
Produzenten nicht nur aus Sonnenenergie und Nährsalzen ihre Energie und
Selbsterhaltung ausschöpfen. sie müssen sich von anderen Organismen ernähren.
Die Konsumenten lassen sich in drei Großgruppen einteilen.
Primärkonsumenten, diese ernähren sich von Pflanzen und sind somit Pflanzenfresser.
Sekundärkonsumenten, die sich von anderen Konsumenten ernähren, also Fleischfresser.
Tertiärkonsumenten, die sich von anderen Fleischfressern ernähren. Sie sind die sogenannten „höheren Fleischfresser“
2.2.3 Destruenten
Die Destruenten sind die Zersetzer. Auch diese gehören zu den biotischen Faktoren.
Dazu gehören die Mikroorganismen und die Bakterien, welche die toten organischen
Materialien abgestorbener Tiere und Pflanzen unter aeroben und anaeroben
Bedingungen mineralisieren. Diese Nährstoffe werden dann erneut zu den Produzenten
zurück geführt. Die von Pflanzen fixierte Lichtenergie in Form von Biomasse und
Sauerstoff, wird von den biotischen Faktoren im Gewässer konsumiert.
Auch ist die unbelebte Umwelt wichtig für den Zustand der Gewässer.
Zu diesen Faktoren gehören: Temperatur, Feuchtigkeit, das Wasser als auch die
Beschaffenheit des Bodens.
2.4 Die Strömung
Durch das Gefälle des Flusses wird die Fließgeschwindigkeit, also die Strömung,
bestimmt. Dies ist der wichtigste physikalische Faktor eines Fließgewässers.
Je nachdem wie langsam oder schnell das Gefälle ist, müssen sich alle in dem
Ökosystem lebende Organismen an die Geschwindigkeit anpassen.
Bei hoher Strömungsgeschwindigkeit, werden Pflanzenteile von Pflanzen abgerissen
und so in den Gewässern verbreitet. Vegetativ heißt diese Art von Vermehrung.
Wenn die Strömungsgeschwindigkeit langsam ist, dann können die Pflanzen
Blüten ausbilden und sich durch die dabei entstandenen Samen vermehren.
Wasserpflanzen passen sich an die starke Strömung an, indem sie starke Wurzeln
Bilden, die tief in den Boden hineinreichen. Sie sind meist abgeflacht und am Boden
Entlang wachsend.
Oft gibt es unterschiedliche Fließgewässergeschwindigkeiten in begrenzten
Flussabschnitten. So wird der Bereich, bei der die Strömung stark ist, lotisch genannt
und der Bereich mit langsamer Strömung lenitisch.
Die in den jeweiligen Bereichen lebenden Arten werden in rheobionte Arten
(auf hohe Fließgeschwindigkeit angewiesen), in rheoxene Arten
(an geringere Strömung angepasst) und rheophile Arten
(Anpassungsfähigkeit sowohl an schnelle als auch langsame Strömung) unterteilt.
3 Umweltbeziehungen
3.1 Symbiosen
Eine Lebensgemeinschaft, bei der Organismen zweier verschiedener Arten
zu mindestens zeitweise von der Gemeinschaft ein Nutzen haben, nennt man
Symbiose.
Ein Beispiel der Symbiose in Fließgewässern ist der Bitterling und der Malermuschel.
Der Bitterling, der weit verbreitet ist in Europa, gehört zur Familie der Karpfen.
Er gilt als Indikator für eine gute Gewässergüteklasse, weil er wenig verschmutze,
saubere Gewässer bevorzugt. Somit lebt der Bitterling in langsam fließenden Gewässern.
Die Malermuschel ist wichtig für den Bitterling, da dieser die Muschel zur Fortpflanzung
benötigt. Der weibliche Bitterling wird im Frühjahr vom Männchen zu einer der
Muscheln gelockt. Die Eier legt das Weibchen mit Hilfe ihrer Legeröhre,
die sich vorab hinter der Afteröffnung gebildet hat, auf die Kiemenblätter der
Malermuschel.
Um die Eier zu befruchten, gibt das Männchen seine Milch auf die Atemöffnung der
Muschel, diese saugt die Milch ein. Nun sind die Eier befruchtet.
Die Eier, die sich im Inneren der Malermuschel befinden, werden ständig
Vom Wasser umspült. Um die Eier zu beschützen, sucht die Muschel tieferes Wasser auf,
falls dem Gewässer Austrocknung droht.
Dieser Prozess ist auch wichtig für die Muschel, da sie sich weiter verbreiten kann und
ihre Beständigkeit sicher ist. Auch können sich ihre Larven entwickeln und
weitertransportiert werden, weil sie sich an die kleinen Bitterlinge anheften.
3.2 Parasitismus
Der Parasitismus ist das genaue Gegenteil der Symbiose. Während bei der Symbiose
von beiden Organismen den Vorteil. Der Parasit nistet sich bei dem Wirt ein und
entzieht ihm die Energie, hierbei wir der Wirt geschädigt.
Auch in Fließgewässern gibt es Parasitismen. Wie zum Beispiel Fischkrankheiten, die
durch Bakterien und Pilze entstehen können, diese nisten sich dann im Körper des
Fisches ein.
Ein Pilz der Gattung Branchiomyces gehört zu diesen Parasitismen. Die Erkrankung die
der Pilz hervorruft nennt man Kiemenfäule. Die Kiemenfäule tritt meist in stark
eutrophierten (übermäßigte Versorgung an Nährstoffen) Gewässern auf, die einen
hohen Fischbestand aufweisen und somit ein massenhaftes Fischsterben verursacht.
Dieser Pilz befindet sich anfangs innerhalb der Kiemenepithelien und bricht dann beim
Wachstum nach außen aus. Fische die diesen Pilz in sich tragen zeigen meist Symptome
Wie: Luftschnappen, Blutergüsse und Kiemenschwellung, äußerlich sichtbare
Verpilzung und gelblich bis braune Verfärbung des Kiemengewebes.
Dieser Parasit ist weniger empfindlich, da er nicht wirtsspezifisch ist und viele
Fischarten wie z.B. die Forelle, den Karpfen oder auch den Hecht befällt.
eine weitere Krankheit die durch einen Parasiten verursacht wird, nennt man
Taumelkrankheit. Auch hier ist es ein Pilz, Ichthysopordium genannt. Der Parasit wird
durch die Nahrung aufgenommen und lässt im Fischdarm amöbenartige Plasmodien frei.
Diese gelangen dann durch die Darmwand in das Blutgefäßsystem und werden
In die verschiedenen inneren Organe transportiert. Die äußeren Symptome der Fische
sind: Appetitlosigkeit, Gleichgewichtsstörungen daher der Name Taumelkrankheit,
Abmagern und plötzlicher Tod.
3.3 Kommensalismus
Im Gegensatz zum Parasitismus, bei der nur einer profitiert und der andere geschädigt
Kommensalismus zur positiven Form der gegenseitigen Wechselwirkung.
Hier profitiert einer der beiden Organismen, während der andere weder Nutzen noch
Schaden daraus zieht. Ein Beispiel ist eine Muschel die Süßwasserperlauster genannt
wird. Diese kann bis zu vier Millionen Muschallarven in den Mantelhöhlen entwickeln.
Die Muschellarven werden von den Fischen eingeatmet. Bis zu 350 Muschellarven
können sich in den Kiemen des Fisches festsetzen. Sie entwickeln sich zu Perlmuscheln
und fallen nach einigen Monaten ab. Der Fisch kann diese Larven nur ein bis zweimal
in seinem Leben aufnehmen, da der Fisch Antikörper gegen das Eiweiß der Larven
bildet. Die Muschel kann sich vermehren und Fisch zieht kein Schaden daraus.
3.4 Räuber-Beute-Beziehung
Auf die gesamte Beutepopulation angewandt, haben Räuber eine positive Wirkung.
Auch wenn sie dafür bekannt sind, sich negativ auf die einzelnen Beutetiere zu wirken.
Die Räuber-Beute-Beziehung kann man so definieren:
Wenn der Beutestand ansteigt, so vermehren sich auch die Räuber, da mehr Nahrung
Beutetiere, weil sie nun mehr gejagt werden.
Das wiederum bedeutet weniger Nahrung für die Räuber und somit auch die Senkung
ihrer Population. Das bedeutet, dass die Anzahl der Beute wieder steigen kann und
somit der sogenannte Kreislauf von neuem beginnt.
4 Durch Menschen hervorgehobene Einflüsse auf die Selbstregulation von
Ökosystemen
4.1 Selbstreinigungskraft
Ökosysteme können sich selbst regulieren. Die Selbstreinigung der Gewässer, der
Energiehaushalt und der Stofffluss gehören dazu.
Die organischen Verschmutzungen durch Verdünnung, Wegtransport und mikrobiellen
Abbau zu reinigen, ist die Fähigkeit der Selbstreinigungskraft eines Gewässers.
Fließgewässer können sich selbst reinigen. Wichtig ist hier, dass sie die organischen
Stoffe, die zu Eutrophierung beitragen, abbauen.
Zur eigenen Energiegewinnung, bauen Aerobier organische Stoffe, bei angemessenen
Sauerstoffverhältnissen, ab. Diese verwenden sie entweder zum Aufbau eigener
Biomasse oder veratmen sie.
In Form von Pilzen und Bakterien können Arobier organische Stoffe mineralisieren
Nitrosomonas, Stäbchen- oder kugelförmige Zellen die zur Gattung der gramnegativer
Bakterien gehören, oder Nitrobacter, welche zur Bradyrhizobiaceae Gattung gehören
und ebenfalls stäbchenförmige, gramnegative Bakterien sind, können nun zur
Nitrifikation genutzt werden. Somit können Energien für den Aufbau energiereicher
organischer Substanzen gewonnen werden.
Die restlichen abfallenden Stoffe können durch chemosynthetisch arbeitenden
Bakterien mineralisiert werden.
Je weiter dieser Prozess abläuft, desto sauberer wird das Wasser.
Auch besteht die Möglichkeit, durch Wegtransport und Verdünnung bestimmte
Gewässerabschnitte von organischen Belastungen zu befreien.
Doch können wir Menschen auch Einfluss auf dieses Gleichgewicht und auch auf die
Fähigkeit der Selbstreinigung haben, welches verheerende Folgen für das gesamte
Ökosystem haben kann.
4.2 Luftverschmutzung / saurer Regen
Saurer Regen entsteht durch anthropogene Luftverschmutzung. Wie z.B. wenn
Schwefeldioxide ausgestoßen werden. Schweflige Säure entsteht wenn Schwefeldioxide
diese zu Schwefelsäure. Der PH-Wert des Regens wird durch die entstandene Säure auf
einen Wert von 4-4,5 herunter gesetzt, während dies noch ein durchschnittlicher Wert
ist, kann in manchen Fällen der Wert auf den ungefähren Wert von Zitronensaft sinken,
also ca. 2.
Auch kann der PH-Wert in Gewässern beeinflusst werden, wenn der Regen ins
Gewässer gelangt. Dies kann in schlimmsten Fällen dazu führen, dass Organismen zu
Grunde gehen, aufgrund der Denaturierung ihrer Eiweiße.
4.3 Wasserkraftanlagen
Wasserkraftanlagen dienen dem Zweck der alternativen Energiegewinnung.
Ausleitungskraftwerk und Flusskraftwerk sind die zwei Arten der Wasserkraftanlagen.
Sie unterscheiden sich im wesentlichen nicht besonders.
Zur Wasserausleitung in einem Triebwerkskanal dient das Wehr im Fluss, welches für
das Ausleitungskraftwerk errichtet wird. Das Wasser wird in eine Turbine
weitergeleitet. Die Neigung des Triebwerkskanals sorgt für die nötige
Fallgeschwindigkeit. Die mechanische Arbeit wird durch die Drehbewegung in der
Durch einen Generator wird diese in elektrischen Strom verwandelt.
Ein Untergraben ermöglicht es. Dass das Wasser wieder in den Fluss zurück fließt.
Anhand von Rechen wird der Zufluss der Turbine von Laub und Ästen freigehalten.
Ähnlich ist das Flusskraftwerk, der Unterschied zwischen den beiden ist, dass das
Flusskraftwerk keine Ausleitungsstrecke benötigt, weil der Fluss die nötige Fallhöhe
besitzt und somit das Wasser die benötigte Geschwindigkeit gibt.
Diese Art der Energiegewinnung scheint umweltfreundlich zu sein, doch ist sie, wenn
man aus ökologischer Sicht betrachtet bedenklich.
Die ersten Probleme für das Ökosystem Fluss tauchen bereits in der Bauphase auf,
da für den Bau Baggern den Bach-, bzw. Flussgrund als auch die Erde vom Uferbereich
ausheben.
Folgen sind Trübung des Wassers, welches die Photosynthese bedingt, weil
die Sonnenstrahlen nicht mehr ins tiefere Wasser eindringen können, da sie von den
Schwebestoffen absorbiert werden. Bei langfristiger Absorption kann es zur Erhöhung
der Wassertemperatur kommen. Da dadurch weniger im Wasser gelöst werden kann,
Anaerobe Stoffwechselprozesse, sowie Faulgas- und Schlammproduktion wird durch
den Sauerstoffmangel gefördert. Die toxischen Gase, die dadurch entstehen sind tödlich
für Fische und Mikroorganismen.
Auch können Öl und Benzin aus den Maschinen austreten und somit zum Tod von
Fischen führen.
Das Wehr der Wasserkraftanlage lässt nur kleine Wassermengen hindurch, das führt zur
Austrocknung der Ökologischen Nische, Teiche, Moorwiesen und Auen.
Die Flussgeschwindigkeit wird herabgesetzt und die durch Nebenflüsse eingebrachten
Sedimente können nicht in ausreichendem Maß wegtransportiert werden und lagern
sich somit ab.
Ein weiterer Grund der geringen Sauerstoffsättigung und der erhöhten Temperatur,
ist die geringe Wassermenge im Sommer.
Im Winter kann es zum sicheren Tod der Fische, durch vollständige Vereisung kommen.
Der Fluss ist überfordert mit der Selbstreinigungskraft, so kann ungeklärtes,
eingeleitetes Abwasser nicht mehr genug verdünnt werden. Dies führt zur
Eutrophierung des Flusses.
Der Grundwasserspiegel sinkt. Die gesamte umgebende Vegetation trocknet aus.
überleben.
Auch die Produzenten und die Biomasse anderer Ökosysteme gehen verloren.
Wanderungswege der Fischarten zu ihren Laichplätzen werden durch die Wehre der
Wasserkraftanlagen blockiert.
Die Tiere werden durch die Wasserkraftanlagen direkt Tod geführt.
In den Rechen, die zur Reinigung der Ausleitungsstrecke dienen, verfangen sich die
Fische. Auch sterben sie in den Turbinen.
Je nach Art der Turbine liegt die prozentuale Tötungsrate zwischen
25 und 90%.
Häufig wird der Wehrgraben unterhalb der Turbinen künstlich abgesenkt, um eine
höhere Energieausbeute zu erzielen.
Dadurch erhöht sich die Nutzfallhöhe und Fließgeschwindigkeit.
Zusätzlich wird das Ufer mit Beton befestigt um die Uferböschung nicht zum abrutschen
zu bringen.
Strukturlose Flussstrecken entstehen und eine empfindliche Vegetation wird kaum noch
zugelassen.
Es muss aufgeklärt werden über die Folgeerscheinungen einer solchen
Wasserkraftanlage, um den Bau dieser Anlagen zu verhindern.
Der allgemeine Stromverbrauch sollte zurückgehen um die Notwendigkeit solcher
5 Zusammenfassung
Ich habe gelernt, dass das Ökosystem der Fließgewässer ziemlich komplex ist und
verschiedene Einheiten wie z.B. Pilze, Bakterien aber auch der Mensch großen Einfluss
hat und somit auch den Gleichgewicht dieses Ökosystems stören kann.
Anhand der Wasserkraftanlage sieht man, dass dem Menschen selbst nicht bewusst ist,
wie sehr sie das Ökosystem der Fließgewässer zerstört.
Ich hoffe ihnen hiermit einen Überblick verschafft zu haben, wie so ein Fließgewässer
aufgebaut ist, wie es funktioniert und welche verschiedenen Einheiten dafür sorgen,
dass es zerstört wird.
Die Menschen spielen hierbei eine große Rolle, da sie um z.B. mehr Energie zu gewinnen,
das Gleichgewicht zerstören und somit die Verursacher für das das Sterben der Fische
sind.
die Menschen müssten mehr aufgeklärt werden, darüber was solche kraftanlagen
bewirken und was sie mit dem Ökosystem anstellen.
Bildmaterial zu den einzelnen Punkten
2)
3)Malermuschel und Bitterling
4)Möglich aussehende Parasiten
5) Parasitismus bei einem Fisch
7 Quellenverzeichnis
Literatur
~ 24 ~
Quellen & Links