aquatisches Ökosystem - See

Der See stellt ein abgeschlossenes Ökosystem dar. Der Stoffkreislauf ist identisch zu anderen Ökosystemen. Die Wassermenge, die in den See zufließt bzw. abfließt ist relativ konstant.

Obwohl das limnische Ökosystem See nur 0,5% der Erdoberfläche bedeckt, bietet es Lebensraum für über 5000 verschiedenen Tierarten (=Konsumenten) und noch mehr Vielfalt was Produzenten und Destruenten betrifft.

Je nach Größe und Tiefe wird das stehende Gewässer als Tümpel, Teich oder Weiher bezeichnet.

Aufbau See

Ein See hat sehr unterschiedliche Lebensbereiche. So nimmt mit der Tiefe des stehenden Gewässers die Sonneneinstrahlung ab. Somit verringert sich die Fotosynthesetätigkeit bzw. die Anzahl der Prozudenten mit der Tiefe des Sees.

Auch finden sich in den unterschiedlichen Wassertiefen unterschiedliche Wassertemperaturen.

Betrachten wir den See vom Ufer her zum offenen Gewässer so finden sich unterschiedliche Lebensbereiche und Organismengemeinschaften.

So z.B. das Plankton, Nekton, Neuston, Pleuston und Benthon.

Lebensformen im See

Als Plankton werden die im freien Wasser schwebenden Kleinstlebewesen bezeichnet. Plankton ist aus kleinsten Pflanzen oder Tieren zusammengesetzt, wobei das Phytoplankton (Pflanzen, Produzenten) Fotosynthese betreibt, das Zooplankton (tierisch, Konsument) dies als Lebensort nutzt. Plankton ist eine wichtige Nahrungsgrundlage im See. Das Plankton zeigt im Verhältnis zur Wasserbewegung keine Eigenbewegung.

Das Nekton wird von den sogenannten Schwimmern gebildet. Diese Organismengemeinschaft setzt sich zusammen aus Fischen, Schwimmkäfern oder Insekten die durch Eigenbewegung voran kommen.

Neuston und Pleuston besiedeln die Wasseroberfläche. So nutzen Sie die Oberflächenspannung um dicht unter der Wasseroberfläche zu hängen, auf der Oberfläche zu laufen usw. Die Organismengemeinschaft setzt sich aus Algen, Bakterien, Mikroorganismen und Pilzen, Insekten, Schnecken usw. zusammen. Kleinstlebewesen bilden dabei unter die Bezeichnung Neuston, größere wie beispielsweise der Wasserläufer das Pleuston.

Die Gemeinschaft der Lebewesen die das Benthon bildet zeichnet sich dadurch aus, dass sie den Boden des Sees nutzen. Hier finden sich Schnecken, Würmer, Muscheln, Larven verschiedener Insekten.

Zonen des Sees

Die Namen der Lebensgemeinschaften spiegeln sich in den Zonen des Sees wieder. So wird der Bodenbereich als Benthal bezeichnet. Die Uferregion als Litorial oder Litoral, die tieferen Regionen als Profundal. Die Freiwasserzone wird als Pelagial bezeichnet.

Die Uferregion setzt sich aus drei Bereichen zusammen (vom Ufer in Richtung Freiwasserzone):

1. Schilfrohrzone
2. Schwimmpflanzen
3. Unterwasserpflanzen

Da die meisten der Produzenten Fotosynthese betreiben ist das Eindringen von Sonnenlicht im See lebensnotwendig. So findet man in der oberen Wasserschicht die sogenannte Nährschicht (trophogene Zone oder auch Oberflächenschicht = Epilimnion). Hier tritt genügend Sonnenlicht ein um Fotosynthese zu betreiben. Hier finden sich Plankton, Wasserpflanzen und weitere Produzenten. In der Nährschicht ist die Produktion von Sauerstoff und Biomasse > als der Sauerstoffbedarf, welcher für Atmungsvorgänge verbraucht wird.

In der Tiefenschicht (Hypolimnion) ist das Verhältnis umgedreht. Hier wird mehr Sauerstoff veratmet als hergestellt. Diese Schicht wird daher als Zehrschicht oder tropholytische Zone bezeichnet.

Zwischen Nähr- und Zehrschicht befindet sich die Sprungschicht oder Metalimnion, ebenso als Kompensationsebene bezeichnet. Hier ist der Sauerstoffbedarf = dem erzeugten Sauerstoff.

In den Sommermonaten findet man drastische Temperaturunterschiede zwischen Nähr- und Zehrschicht. Wasser zeigt seine größte Dichte bei 4ºC. Wasser dieser Temperatur sinkt daher ab. Das Oberflächenwasser ist durch das eingestrahlte Sonnenlicht relativ warm, die tieferen Wasserschichten bleiben relativ kalt. Daher zeigt die Sprungschicht ebenso einen deutlichen Temperatursprung zwischen dem Epilimnion und dem Hypolimnion an.

Die Bezeichnung Nährschicht oder Zehrschicht bezieht sich auf die Sauerstofferzeugung bzw. -verbrauch. Die Menge an Nährstoffen (Mineralstoffen) wird dabei nicht betrachtet! Die Zehrschicht ist sehr nährstoffreich, die Nährschicht eher nährstoffarm.

Jahreszeitliche Umschichtungen im Ökosystem See

Wie in jedem Ökosystem spielen auch im Ökosystem See abiotische und biotische Faktoren eine Rolle. Am deutlichsten kann beim Ökosystem See der abiotische Faktor Temperatur betrachtet werden.

• Sommerstagnation:
  Warmwasserschicht (geringere Dichte) schwimmt oben auf. Hier „lebt“ das Wasser, Fotosynthese wird betrieben, die Nährschicht erzeugt Nährstoffe. Es findet aber kein Stoffaustausch mit den tieferen Schichten statt! Im Sommer zeigt der See das typische vertikale Temperaturprofil: oben warm - unten kalt.
• Vollzirkulation (Frühjahr und Herbst)
  Die Temperaturänderungen und Witterungsbedingungen (Herbst- und Frühjahrsstürme) ermöglichen die Bewegung der Wasserschichten...der Stoffaustausch zwischen Nähr-, Zehr und Zwischenschicht findet statt. Nach der Vollzirkulation sind die Nährstoffe gleichmäßig im See verteilt.
• Winterstagnation:
  Im Winter findet sich aufgrund der tiefen Umgebungstemperatur das kälteste Wasser im See mit 0ºC direkt unter der oberflächlichen Eisfläche. Je tiefer die Schichten, desto wärmer wird das Wasser bis zu einer maximalen Temperatur und maximalen Dichte bei 4ºC. Der See friert also von der Oberfläche zum Boden hin zu.

Sauerstoff-Mengen im See

Die angeführte Tabelle zeigt Messwerte, die an einem Flachlandsee im Laufe eines Kalenderjahres genommen wurden. Der See wurde einmal im Monat (möglichst nach drei regenfreien Tagen) von Wissenschaftlern besucht, die in einer bestimmten Seetiefe Temperatur und Sauerstoffgehalt bestimmt hatten.

Mit Ihrem Wissen über die Organisation des Sees und die Geschehnisse im Jahreszeitlichen Wechsel, können sie sehr gut ermitteln, in welcher der drei möglichen Schichten die Wissenschaftler ihre Messungen durchgeführt haben. Wie würde eine Messung im Hypolimniom im jahreszeitlichen Verlauf aussehen?

Stoffkreislauf im Ökosystem See:

Wie in der obigen Abbildung gezeigt, sind die Biomasse-Produzenten verschiedenen Algensorten und Bakterien (Plankton), die mittels Fotosynthese für die Primärproduktion sorgen. Der dadurch erzeugte Sauerstoff wird in die obere Wasserschicht abgegeben.

Konsumenten sind zahlreich und auf verschiedensten Ebenen zu finden: Zooplankton, Insekten, Fried- und Raubfische, Wasservögel...verwerten die organischen Substanzen der Primärproduktion.

Ausscheidungen und abgestorbene Lebewesen werden unter Verbrauch von Sauerstoff verwertet und remineralisiert. Dabei werden die Stoffe Nitrat, Sulfat und Phosphat wieder ins Wasser abgegeben. Wichtig für den Stoffkreislauf ist die Vollzirkulation des Seewassers im Frühjahr und Herbst. Nur hier findet ein Austausch zwischen den Nährschichten statt.

Anbei sind einige Organismen beispielhaft genannt, die am Stoffaustausch im Ökosystem See beteiligt sind:

Produzenten: sind die Erzeuger von Biomasse aus Sonnenlicht und CO₂

• Plankton, Algen, alle  Wasserpflanzen bzw. Pflanzen im Uferbereich....

Konsumenten 1. Ordnung (Pflanzenfresser, ernähren sich direkt von den Produzenten):

• Planktonkrebse, Friedfische, Wasservögel wie Schwäne oder Enten...

Konsumenten 2. Ordnung:

• Raubfische wie z. B. Hecht, Haubentaucher, Fischreiher, Fischotter, Fischadler...

Destruenten (Zersetzter, die aus abgestorbenem organischen Materialien wieder Mineralstoffe erzeugen. Dabei verbrauchen Destruenten Sauerstoff!):

• Fäulnisbakterien, Abfallfresser wie Würmer....

Die Nährstoffe werden im Ökosystem ausgetauscht. Antreiber ist dabei die Sonnenenergie, die durch Fotosyntheseprozesse in Biomasse umgewandelt wird und Grundlage allen Stoffaustausches darstellt.

Stickstoffkreislauf im See

Stickstoff kann über Diffusion im Wasser physikalisch gelöst sein. Stickstoff selbst ist aber von Pflanzen und anderen Produzenten nur in Form von Ammonium oder Nitrit/Nitrat aufzunehmen. Die Reduktion des Stickstoffs findet im Wasser (als auch im terrestrischen Ökosystem) statt:

Ammonifikation:

Aus N₂ wird NH₄⁺. Cyanobakterien können diese Reaktion durchführen und Fixieren dadurch Stickstoff aus der Atmosphäre, der biologisch nutzbar ist.

Aus NH₄⁺ kann mit Hilfe von Bakterien Nitrat erzeugt werden (Nitrifikation). Die Rückreaktion von Nitrat zu Ammonium wird als Nitratammonifikation bezeichnet. 

Denitrifikation bezeichnet den Prozess aus Nitrat wieder elementaren Stickstoff N₂ zu erzeugen.

Stickstoff kann ebenfalls durch organischen Abfall (Laub, Kot, tote Lebewesen) in den See eingebracht werden, wie über Niederschläge.