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Ökosystem Fließgewässer - 2.Version - Referat
I. Fließgewässer: Bäche, Flüsse, Ströme
Bei den Gewässern unterscheidet man Fließgewässer (Bäche, Flüsse, Ströme) und stehende Gewässer (Seen, Teiche).
Fließgewässer sind lang gestreckte Lebensräume mit ständig vorhandener Strömung, welche ihren Charakter von der Quelle bis zur Mündung ändern.
Sie haben die Landschaft in charakteristische Weise geprägt. Dabei nehmen sie mit 2 Millionen km² gerade einmal 0,4 Prozent der Erdoberfläche ein.
Der Übergang von Bach zu Fluss ist nicht genau erkennbar. Es gibt jedoch typische Merkmale von Bächen.
Bäche sind schmale Fleißgewässer, welche nur so breit sind, dass die Bäume am Ufer mit ihren Baumkronen ein dichtes Blätterdach über dem Bach bilden können. Daraus ergibt sich, dass Bäche ca. 5 Meter breit sind.
Flüsse entstehen oft aus mehreren Bächen. Sie sind mindestens 10 Meter breit und führen Wassermengen von mehr als 1000 Liter in einer Sekunde. Im Gegenteil zu Bächen haben Flüsse geringere Gefälle und geringere Fließgeschwindigkeiten.
Als Strom wird ein großer Fluss bezeichnet. Ströme sind mindestens 500 Kilometer lang und führen Wassermengen von 2000 Liter in einer Sekunde.
Ströme sind zum Beispiel die Donau und der Rhein, sowie der Nil und der Amazonas.
II. Einteilung der Fließgewässer
Fließgewässer kann man von ihrem natürlichen Verlauf von der Quelle bis zum Tieflandfluss in die Bereiche Quellregion (Krenal), Bachregion (Rhitral), Fluss- und Stromregion (Potomal) und Brackwasserregion gegliedert.
Im allgemeinen Sprachegebrauch spricht man von Oberlauf, Mittellauf und Unterlauf.
Der Oberlauf ist gleichzusetzen mit der Bachregion und der Mittel- und Unterlauf mit der Flussregion.
1. Abiotische und Biotische Faktoren
Im Flussverlauf ändern sich die abiotischen Faktoren und dadurch auch die Zusammensetzung der Biozönose.
Abiotische Faktoren
Strömung:
Bis zur Mündung nimmt die Strömung des Fließgewässers immer mehr ab und der Fluss wird breiter und träger.
Bodenbeschaffenheit:
Je nach der Neigung des Geländes und der Wassermenge ist die Strömung stärker oder schwächer.
Bei starker Strömung wird Material vom Ufer und von der Gewässersohle abgetragen. So wird Kies und Sand mitgeführt.
Wenn die Fließgeschwindigkeit schwächer ist, lagert sich das Kies und der Sand ab. Dadurch finden ständig Veränderungen statt und der Flusslauf ändert sich.
Flache Flüsse fließen in Schlangenlinien (Mäander). Diese Mäander entstehen durch niedrige Neigung des Geländes und Ausweichung von Hindernissen.
In Gebirgen kommen Mäander nur sehr selten vor, denn dort ist der Verlauf von Bächen und Flüssen ziemlich gerade.
Temperatur:
In der Quellregion bleibt die Temperatur immer konstant. In der Fluss- und Stromregion variiert sie je nach Jahreszeit.
Sauerstoff:
Der Sauerstoffgehalt wird von der Wassertemperatur, der Fließgeschwindigkeit und von den Turbulenzen beeinflusst.
In der Quellregion ist er noch sehr gering, aber im Oberlauf nimmt er schnell zu.
Biotische Faktoren:
In Fließgewässern leben viele verschiedene Lebewesen.
Die Tiere sind in Körperbau und Verhalten an ihren Lebensraum angepasst.
Damit sie von der Strömung nicht mitgenommen werden, haben sie alle verschiedene Techniken.
Da sich die Lebewesen unterschiedlich ernähren gibt es verschiedene Ernährungstypen.
Zerkleinerer zerkleinern Teile aus Pflanzen und Falllaub. Diesen Ernährungstypen findet man vor allem in der Bachregion.
Weidegänger, wie Schneckenarten und Eintagsfliegenlarven schaben den Algenaufwuchs von Substraten ab. Weidegänger leben vor allem in der Fluss- und Stromregion.
Vor allem im Unterlauf findet man Filtrierer, welche von Mikroorganismen leben.
Libellenlarven und räuberische Fischarten gehören zu den Räubern. Sie fangen gezielt andere Tiere.
2. Quelle
Alle Fließgewässer haben ihren Ursprung in Quellen. Dabei kann das Wasser in unterschiedlichen Formen aus dem Boden treten. Es kann als Fließquelle, Tümpelquelle, Sumpfquelle und Thermalquelle aus dem Boden treten.
Fließquelle:
Dabei kommt das Wasser als Bach aus einem Hang. Diese kommen zum Beispiel in Karstgebieten häufig vor.
Tümpelquelle:
Bei einer Tümpelquelle tritt das Wasser am Grunde einer Vertiefung aus.
Sumpfquelle:
Hier kommt das Wasser aus einem moorigen Gebiet aus dem Boden und sammelt sich zu einem Ablauf.
Thermalquelle:
Bei Thermalquellen ist das Wasser bis zu 40°C heiß.
In der Quellregion ist der Gehalt an Sauerstoff relativ gering, denn der Sauerstoff wird erst durch die Turbulenzen des sich bewegenden Wassers eingebracht.
In der Quellregion hat das Wasser noch die Temperaturen des Grundwassers von 2°C bis 8°C.
Durch die niedrigen Temperaturen kann sich Sauerstoff sofort lösen.
Der hohe Gehalt an Kohlenstoffdioxid ist gut für die Pflanzenproduktion.
Typische Pflanzen in Quelltümpeln sind die Brunnenkresse oder das Quellmoos.
Da die Temperatur während dem gesamten Jahr konstant bleibt, siedeln kaltstenotherme Tiere wie der Strudelwurm oder die Quellschnecke an. In der Quellregion leben jedoch keine Fische.
Oft wird die Quellregion auch aus Feuersalamanderregion bezeichnet.
3. Bachregion
In der Bachregion ist die Strömung sehr ausgeprägt. So wird viel Sauerstoff hinein gestrudelt. Durch den hohen Sauerstoffgehalt fühlen sich Tiere mit hohem Sauerstoffbedürfnis wohl, wie zum Beispiel Bachforellen, Bachflohkrebse und Eintagsfliegenlarven.
Die Bachregion wird oft Salmonidenregion genannt, da dort viele Äschen und Forellen vorkommen und diese zur Gruppe der Salmoniden gehören.
Die Insektenlarven ernähren sich von dem Laub der umliegenden Wälder.
Das Wasser hat eine Fließgeschwindigkeit von drei Meter pro Sekunde. Bei der hohen Fließgeschwindigkeit werden Geröll und Steine vom Untergrund abgetragen.
So entsteht eine strömungsarme Grenzschicht, in der sich manche Wassertiere aufhalten können. (Bild 1)
Hakenkäfer, Eintagsfliegen-Larven und Steinfliegen-Larven heften sich mit Saugscheiben oder Krallen am Untergrund fest. Durch eine stromlinienförmige Gestalt wird verhindert, dass die Fliegenlarven von der Strömung mitgenommen werden.
Viele Köcherfliegen-Larven spinnen Steinchen in ihre Köcher ein oder befestigen die Gehäuse an der Unterseite von Steinen.
Flussnapfschnecken saugen sich mit ihrer breiten Kriechsohle am Untergrund fest.
Falls die Tiere trotz dieser Haltevorrichtungen von der Strömung mitgenommen werden, dann drehen sie sich so, damit ihr Kopf gegen die Strömung gerichtet ist und schwimmen wieder Stromaufwärts.
Damit in den oberen Regionen eines schnell fließenden Baches immer Tiere leben, fliegen die Insekten bei der Eiablage in Richtung Quelle.
Durch die Strömung befindet sich am Anfang der Bachregion wenig Nahrung. Deshalb ernähren sich viele der festsitzenden Tiere von Muscheln und Schwämmen oder bilden wie die Köcherfliegenlarve zum Auffangen von Partikeln kleine Netze.
4. Fluss- und Stromregion
In dieser Region ist das Gefälle gering, sowie auch die Strömung. Das Gewässer ist deutlich breiter und tiefer als in der Bachregion.
Auch der Sauerstoffgehalt ist in der Bachregion höher.
Es entstehen immer mehr Bereiche, die einem stehenden Gewässer ähneln. In solchen stillen Buchten kann es zu Temperaturschichtung kommen.
Der Untergrund besteht in diesem Bereich aus Kies und Sand.
Die meisten, in dieser Region lebenden Fische gehören zu den Karpfenartigen, wie zum Beispiel Barben, Rotfeder, Aale, Zander oder Karpfen.
Diese Region heißt daher auch Barbenregion.
Flüsse sind Wanderstraßen für Fische wie zum Beispiel Lachse. Diese laichen im Oberlauf der Fließgewässer und als ziehen als Ausgewachsene in Richtung Meer.
Durch Flusssysteme können sich auch Pflanzen und Tiere ausbreiten, welche es zuvor nicht gab. Ein Beispiel dafür ist zum Beispiel die Wandermuschel, die sich in den letzten 150 Jahren in ganz Europa ausgebreitet hat und davor nur in der Donau und anderen Zuflüssen des Schwarzen Meeres beheimatet war.
5. Brackwasserregion
Nach der Fluss- und Stromregion mündet der Fluss mit geringer Strömungsgeschwindigkeit ins Meer. Dabei bildet das Süßwasser aus dem Fluss mit dem Salzwasser aus dem Meer Brackwasser.
Das Wasser ist sauerstoffarm und besteht hauptsächlich aus Schlick.
Das langsam fließende Wasser kann im Sommer über 20°C erreichen.
In der Brackwasserregion leben Flundern und Kaulbarsche.
Darum wird diese Region auch Kaulbarschregion genannt.
III. Nahrungsnetz in der Fluss- und Stromregion
Die Produzenten des Nahrungsnetzes sind Wasserpflanzen, pflanzlicher Aufwuchs und pflanzliches Plankton. Sie bilden fotosynthetisch organische Substanz.
Die Erstkonsumenten ernähren sich von der pflanzlichen Biomasse. Die Konsumenten erster Ordnung sind in der Fluss- und Stromregion Schnecken, Wasserflöhe und Stechmückenlarven.
Zweitkonsumenten wie Libellenlarven, Gelbrandkäfer und Rotaugen werden wiederum von den Konsumenten dritter Ordnung gefressen.
Die Drittkonsumenten sind Fische wie Zander, Hechte, Rapfen und Flussbarsche.
Die Endkonsumenten des Nahrungsnetzes sind der Höckerschwan und die Blässralle.
Abgestorbene und ausgeschiedene organische Stoffe werden von den Destruenten wie Wasserasseln oder Ringelwürmern gefressen und von Bakterien und Pilzen in Mineralstoffe zersetzt.
So stehen die Mineralstoffe wieder den Produzenten zur Verfügung.
Auch die Destruenten werden on Konsumenten höherer Ordnung wieder gefressen.
IV. Eingriffe durch den Menschen
1. Aufstauungen von Bächen
Zum Hochwasserschutz, zur Energiegewinnung oder als Trinkwasserspeicher werden Fließgewässer oft aufgestaut. Doch das hat gravierende Folgen für das Ökosystem.
Denn so verlangsamt sich die Fließgeschwindigkeit und das ruhige Wasser kann sich schneller erwärmen. Dadurch sinkt der Sauerstoffgehalt.
Wenn sich diese abiotische Faktoren verändern, so können viele Lebewesen nicht mehr leben.
2. Giftstoffe aus der Landwirtschaft
Aus landwirtschaftlich genutzten Flächen kann der Regen Giftstoffe, wie Phosphate, Nitrate und Ammoniumsalze aus Pflanzenschutzmitteln und Dünger in das Gewässer spülen.
Dadurch kommt es zu starkem Pflanzenwachstum und der Sauerstoffgehalt bleibt nicht konstant.
Denn tagsüber wird er durch die Fotosynthese erhöht und nachts durch die Zellatmung sinkt er stark ab.
3. Luftverschmutzung - Saurer Regen
Schwefeloxide von Heizungen, Fahrzeugmotoren und Kraftwerken bilden mit dem Regenwasser Säuren. Durch den sauren Regen ändert sich der pH- Wert.
So kann der pH- Werte von 6,5 auf 4,5 absinken.
Für die Lebewesen spielt die Säurekonzentration eine große Rolle. So können zum Beispiel Eintagsfliegenlarven oder auch Bachforellen wegen dem niedrigen pH-Wert nicht mehr leben.
In vielen Bächen kommen diese Tiere schon nicht mehr vor.
In den vergangenen Jahren wurde erkannt, welche Gefahren durch Eingriffe durch den Menschen entstanden sind. Deshalb werden viele Gewässer renaturiert.
V. Selbstreinigung eines Fließgewässers
Durch Einleitung von Abwasser gelangen organische Substanzen aus Fäkalien, Speiseresten und Haushaltschemikalien in das Wasser.
Wenn es in einen Bach eingeleitet wird, trübt sich dieser. Doch das Wasser bleibt nicht trüb, weil sich Fließgewässer auch selbst reinigen können:
Zuerst zersetzen viele Mikroorganismen stickstoff- und schwefelhaltige Anteile und bauen sie zu Nitrat und Phosphat ab.
Für diesen Abbau benötigen sie viel Sauerstoff aus dem Wasser.
Bei Sauerstoffmangel zersetzen Bakterien ohne Sauerstoff Eiweiße zu Ammoniumsalzen. Außerdem entstehen Gase wie Methan und giftiger Schwefelwasserstoff.
Bei diesem Fäulnisprozess entsteht giftiger Faulschlamm, der sich dann am Gewässergrund absetzt. Auf dem Faulschlamm bilden sich Kolonien von Schwefelbakterien.
Die Schwefelbakterien oxidieren Schwefelwasserstoff zu Sulfat.
Kurz nach der Einleitungsstelle des Abwassers kann man viele Wimpertierchen entdecken, welche sich von Bakterien ernähren.
Im Faulschlamm kommen auch Schlammröhrenwürmer und Zuckmückenlarven vor. Diese mehrzelligen Organismen setzen Bestandteile des Abwassers um. So wird das Wasser nach einiger Entfernung wieder klarer und durch die entstandenen Mineralstoffe (Phosphate und Nitrate) können sich Algen wieder vermehren und so wieder Sauerstoff bilden.
Nach dem Vorgang der Selbstreinigung ist der Bach zwar wieder klar, aber der ursprüngliche Zustand des Baches wird nicht mehr vollständig erreicht.
Die Selbstreinigung hängt sehr stark vom Verlauf des Gewässers ab. Wenn durch einen schnell fließenden Gebirgsbach, Sauerstoff in das Wasser kommt, so kann diese Selbstreinigung recht rasch geschehen.
VI. Gewässergüte eines Fließgewässers
Die Gewässergüte zeigt die Qualität eines Gewässers hinsichtlich der Belastung mit leicht abbaubaren Stoffen und somit dem Sauerstoffhaushalt.
Die Abnahme des Sauerstoffgehaltes hat unterschiedliche Folgen für die Lebewesen.
Generalisten, wie Bachflohkrebse und Wasserasseln, können Schwankungen des Sauerstoffgehaltes tolerieren.
Tiere mit hohem Sauerstoffbedarf können nur überleben, wenn über 8 mg/l Sauerstoff im Wasser vorhanden ist. Diese Tiere, wie Steinfliegenlarven nennt man Spezialisten.
1. Bestimmung der Gewässergüte
Zur Bestimmung der Gewässergüte gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Anhand der Anzahl der Spezialisten kann man die Gewässergüte bestimmen. Kommen viele Spezialisten in einem Abschnitt des Fließgewässers vor, so befindet sich der Bach in einem sehr guten Zustand.
Durch die biologische Untersuchung anhand der Leitorganismen erhält man ein Bild über den langfristigen Zustand der Wassers.
2. Man kann die Gewässergüte auch mit Hilfe von Analysen bestimmen.
Mit den Analysen kann man den Sauerstoffgehalt und die Belastung mit Phosphor- oder Stickstoffverbindungen messen.
Der Vorteil von einer solchen Analyse, ist dass sie sehr genau sind. Aber sie liefern nur Ergebnisse zu dem Zeitpunkt der Messung.
2. Gewässergüteklassen
Bundesweit erfolgt die Einteilung der Gewässergüte in sieben Güteklassen:
Güteklasse I:
Das Wasser ist unbelastet bis sehr gering belastet, sauerstoffgesättigt und nährstoffarm.
Es hat einen geringen Gehalt an Bakterien und ist mäßig dicht mit Algen, Moosen, Strudelwürmern und Insektenlarven besiedelt.
Wenn es im Sommer kühl ist, ist es ein gutes Laichgewässer für Salmoniden (Lachsfische).
Diese Güteklasse haben nur Quellbäche und sehr gering belastete Oberläufe in von Menschen unbeeinträchtigten Gebieten der Alpen und der Mittelgebirgen.
Güteklasse I - II:
Das Wasser ist gering belastet. Die anorganische und organische Nährstoffzufuhr ist gering.
Dieser Gewässerabschnitt ist dicht und in großer Artenvielfalt besiedelt.
Hier leben zum Beispiel Äschen und Bachforellen.
Auch bei diesen Gewässern handelt es sich um Gebirgs- und Mittelgebirgsbächen oder auch vereinzelt in Quellregionen im Flachland.
Güteklasse II:
In diesem Fall ist das Wasser mäßig belastet und die Sauerstoffversorgung ist hoch.
Es ist artenreich und es kommen Tiere wie Barben, Äschen, Hecht und Flussbarsche vor.
Die organische Belastung ist relativ niedrig. Daher ist die Sichttiefe leicht getrübt.
Der Gewässerboden ist gelb/braun und die Bakterienanzahl ist gering. Es leben unter 100.000 Bakterien pro cm³.
Güteklasse II – III:
Dieser Gewässerabschnitt ist kritisch belastet. Der Sauerstoffgehalt ist sehr gering.
Durch Sauerstoffdefizit ist es möglich dass es zu Fischsterben kommt.
Das Wasser ist trüb und gelegentlich kommt Faulschlamm vor.
Dort leben Tiere, wie Egel und Wasserasseln. Auch Grünalgenkolonien kommen häufig vor.
Güteklasse III:
Das Wasser ist stark verschmutzt und hat eine organisch starke Verschmutzung.
Der Sauerstoffgehalt ist meist niedrig. Die Sichttiefe ist getrübt und örtlich gibt es Faulschlamm.
Es kommen Tiere wie Wimpertiere, Egel und Wasserasseln vor.
Diese starken Verschmutzungen deuten auf Abwassereinleitungen hin.
Güteklasse III - IV:
Hier ist das Wasser sehr stark verschmutzt. Durch die sehr starke Verschmutzung mit organischen sauerstoffzehrenden Stoffen, ist es ein Gewässerabschnitt mit eingeschränkten Lebensbedingungen. Deshalb leben hier auch keine Tiere mehr.
Das Wasser ist aber von Zuckmückenlarven, Schlammröhrenwürmern und Wimpertierchen dicht besiedelt.
Diese Verschmutzung ist ein Hinweis auf massive Abwassereinleitungen.
Güteklasse IV:
Das Wasser ist übermäßig verschmutzt. Der Sauerstoffgehalt ist sehr gering oder ist gar nicht vorhanden.
Es leben nur Bakterien, Geißeltierchen und freilebende Wimpertierchen.
Bei dem Gewässerboden ist nur die oberste Schicht hell und ansonsten schwarz. Außerdem kommt es zu erheblichen Geruchsbelästigungen.
Bei diesem Gewässerabschnitt handelt es sich um völlig mit Abwasser verunreinigte Gewässerabschnitte oder um Gräben und Bäche, welche erst mit der Einleitung von Abwasser beginnen.
3. Gewässergüte in Baden-Württemberg
Auf Gewässergütekarten werden die Güteklassen in verschiedenen Farben dargestellt:
Klasse I: dunkelblau
Klasse I – II: hellblau
Klasse II: dunkelgrün
Klasse II – III: gelbgrün
Klasse III: gelb
Klasse III – IV: orange
Klasse IV: rot
Auf dieser Karte von Baden-Württemberg kann man sehen, dass die meisten Gewässerabschnitte eine gute Wasserqualität haben.
57 % der Fließgewässer haben die Güteklasse II, 26 % Güteklasse I – II, 11,5 % die Güteklasse II – III, 5 % die Güteklasse I und nur 0,5 % die Güteklasse III.
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