Einstieg: Das Wasserschloss Europas
In der Schweiz entspringen Flüsse, die in vier Meere fliessen: der Rhein in die Nordsee, die Rhone ins Mittelmeer, der Inn über die Donau ins Schwarze Meer und der Ticino über den Po in die Adria. Dazu kommen über tausend Seen und unzählige Bäche. Ein Bergbach im Engadin und der Zürichsee sind beide Gewässer, und doch leben darin ganz verschiedene Tiere und Pflanzen. Woran liegt das?
Erklärung: Gewässer als Ökosystem
Ein Ökosystem besteht aus einem Lebensraum, dem Biotop, und der Gemeinschaft der Lebewesen darin, der Biozönose. Gewässer heissen aquatische Ökosysteme. Man unterscheidet Fliessgewässer (Bäche, Flüsse) und stehende Gewässer (Seen, Weiher).
Abiotische Faktoren
Abiotische Faktoren sind Einflüsse der unbelebten Umwelt:
| Faktor | Bedeutung für die Lebewesen |
|---|---|
| Wassertemperatur | bestimmt, wie viel Sauerstoff gelöst sein kann und wie schnell Lebewesen wachsen |
| Sauerstoffgehalt | alle Tiere im Wasser atmen Sauerstoff, viele brauchen viel davon |
| Strömung | reisst ungeschützte Tiere weg, bringt aber Sauerstoff und Nahrung |
| Licht | Pflanzen und Algen brauchen es für die Fotosynthese |
| Nährstoffe (Nitrat, Phosphat) | Dünger für Algen und Wasserpflanzen |
| Untergrund | Steine, Kies, Sand oder Schlamm bieten verschiedene Verstecke |
| pH-Wert | die meisten Gewässertiere brauchen Werte zwischen etwa 6,5 und 8,5 |
Biotische Faktoren
Biotische Faktoren sind Einflüsse anderer Lebewesen: Räuber und Beute, Konkurrenz um Nahrung und Raum, Parasiten, aber auch Schatten durch Bäume am Ufer oder Laub, das als Nahrung ins Wasser fällt.
Kaltes Wasser, viel Sauerstoff
Wie viel Sauerstoff sich in Wasser lösen kann, hängt stark von der Temperatur ab. Je kälter das Wasser, desto mehr Sauerstoff kann es aufnehmen.
Ein kühler, schnell fliessender Bergbach ist deshalb sehr sauerstoffreich. Wasser, das über Steine sprudelt, nimmt zusätzlich Sauerstoff aus der Luft auf. Im Sommer, wenn Flüsse warm werden, wird der Sauerstoff für manche Fische knapp. Bachforelle und Äsche geraten schon ab etwa 20 bis 23 °C unter Stress.
Bach und See im Vergleich
| Bergbach | See im Mittelland | |
|---|---|---|
| Temperatur | kühl, wenig schwankend | im Sommer oben warm, in der Tiefe kalt |
| Sauerstoff | viel, durch Kälte und Turbulenz | oben viel, in der Tiefe oft wenig |
| Strömung | stark | kaum |
| Nahrung | vor allem Laub und Algenbelag auf Steinen | Plankton im freien Wasser |
| typische Tiere | Steinfliegenlarven, Bachforelle | Wasserflöhe, Felchen, Egli, Hecht |
Die Lebewesen sind an diese Bedingungen angepasst. Viele Larven im Bach sind flach gebaut, haben Haken an den Beinen oder leben an der Unterseite von Steinen, wo die Strömung schwächer ist.
Beispiele
Beispiel 1: Sauerstoff im Sommer Der Hochrhein zwischen Stein am Rhein und Schaffhausen war im Hitzesommer 2018 zeitweise über 27 °C warm. Für Äschen ist eine solche Temperatur selbst tödlich, denn ihr Körper hält diese Wärme nicht lange aus. Dazu kommt: Bei 25 °C kann Wasser höchstens etwa 8,3 mg Sauerstoff pro Liter enthalten, bei 10 °C wären es 11,3 mg. Gleichzeitig brauchen Fische bei Wärme mehr Sauerstoff, weil ihr Stoffwechsel schneller läuft. Im August 2018 starb dort ein grosser Teil der Äschen, mehr als eine Tonne tote Fische wurde geborgen.
Beispiel 2: Ein Faktor, viele Folgen Fällt am Bachufer eine Reihe Bäume weg, erwärmt die Sonne das Wasser stärker. Dadurch sinkt der Sauerstoffgehalt, und Algen wachsen schneller. Gleichzeitig fällt weniger Laub ins Wasser, die Nahrung vieler Larven. Ein einzelner Eingriff verändert also mehrere abiotische und biotische Faktoren.
Merksatz
Ein Gewässer ist ein aquatisches Ökosystem aus Biotop und Biozönose. Abiotische Faktoren wie Temperatur, Sauerstoff, Strömung, Licht und Nährstoffe und biotische Faktoren wie Räuber, Beute und Konkurrenz bestimmen, wer dort leben kann. Kaltes Wasser enthält mehr Sauerstoff als warmes.
Übungen
Grundlagen
- Erkläre die Begriffe Biotop, Biozönose und Ökosystem an einem Bach.
- Ordne als abiotisch oder biotisch: Strömung, Hecht, Wassertemperatur, Laub vom Ufer, Kiesboden, Algen.
- Lies aus dem Diagramm ab: Wie viel Sauerstoff kann Wasser bei 15 °C höchstens enthalten?
Weiter
- Erkläre, warum ein Bergbach mehr Sauerstoff enthält als ein langsam fliessender Fluss im Mittelland.
- Nenne zwei Angepasstheiten von Tieren an die starke Strömung im Bach.
- Begründe, warum ein Hitzesommer für Fische doppelt gefährlich ist.
Knobeln
- In einem Wasserkraftwerk wird Wasser aus einem Bach entnommen und in einer Leitung weitergeführt. Im Bachbett bleibt nur wenig Wasser. Welche abiotischen Faktoren ändern sich dort im Sommer? Welche Folgen erwartest du?
- Warum gibt es in der Tiefe eines Sees im Sommer oft weniger Sauerstoff als an der Oberfläche, obwohl das Wasser dort kälter ist?
Lösungen
- Biotop: der Bach als Lebensraum mit Wasser, Steinen, Strömung und Temperatur. Biozönose: alle Lebewesen im Bach, zum Beispiel Algen, Larven, Bachflohkrebse und Forellen. Ökosystem: Biotop und Biozönose zusammen mit ihren Wechselwirkungen.
- Abiotisch: Strömung, Wassertemperatur, Kiesboden. Biotisch: Hecht, Algen, Laub vom Ufer (es stammt von Lebewesen und dient als Nahrung).
- Etwa 10,1 mg pro Liter.
- Das Wasser des Bergbachs ist kälter und kann mehr Sauerstoff lösen. Ausserdem sprudelt es über Steine und mischt sich ständig mit Luft. Ein langsamer Fluss ist wärmer und wird weniger durchmischt.
- Zum Beispiel: flacher Körper, der wenig Widerstand bietet. Haken oder Krallen an den Beinen. Leben auf der strömungsarmen Unterseite von Steinen. Köcher aus Steinchen als Beschwerung.
- Warmes Wasser kann weniger Sauerstoff lösen. Gleichzeitig steigt der Sauerstoffbedarf der Fische, weil ihr Stoffwechsel bei höherer Temperatur schneller läuft.
- Mit wenig Wasser wird der Bach im Sommer wärmer, die Strömung schwächer und der Sauerstoffgehalt kleiner. Teile des Bachbetts fallen trocken. Folgen: Lebensraum geht verloren, Fische finden weniger Verstecke und können nicht mehr wandern, empfindliche Larven verschwinden. Deshalb schreibt das Gewässerschutzgesetz eine Mindestwassermenge vor, das Restwasser.
- Im Sommer liegt warmes, leichtes Wasser oben, kaltes, schweres unten, und die Schichten mischen sich kaum. In die Tiefe gelangt kein neuer Sauerstoff von der Oberfläche. Gleichzeitig verbrauchen Bakterien, die abgestorbene Algen am Seegrund abbauen, Sauerstoff.