Zeigerorganismen: Gewässergüte bestimmen

Einstieg: Tiere als Messgeräte

Ein Teststreifen zeigt den Nitratgehalt nur in dem Moment, in dem du misst. Wurde am Vortag Gülle in den Bach geschwemmt, hast du es vielleicht verpasst. Die Larven unter den Steinen dagegen leben viele Monate im Bach. Fehlen empfindliche Arten, war das Wasser irgendwann zu schlecht für sie. Deshalb untersuchen die Kantone die Kleintiere am Bachgrund, das Makrozoobenthos, als langfristiges Mass für die Wasserqualität.

Erklärung: Zeigerorganismen

Zeigerorganismen (auch Leitorganismen) sind Lebewesen, die nur unter bestimmten Bedingungen vorkommen. Ihre Anwesenheit oder ihr Fehlen zeigt an, wie es um ein Gewässer steht. Die wichtigste Bedingung ist der Sauerstoff. Gelangen viele organische Stoffe ins Wasser, etwa ungeklärtes Abwasser oder Gülle, bauen Bakterien sie ab und verbrauchen dabei Sauerstoff. Empfindliche Tiere verschwinden, unempfindliche nehmen zu.

Güteklassen

Für die Schule genügt eine Einteilung in vier Güteklassen:

Güteklasse	Zustand	typische Zeigertiere
I	unbelastet bis gering belastet	Steinfliegenlarven, viele Eintagsfliegenlarven, Strudelwürmer
II	mässig belastet	Köcherfliegenlarven, Bachflohkrebse, Eintagsfliegenlarven
III	stark belastet	Wasserasseln, Egel
IV	übermässig belastet	rote Zuckmückenlarven, Schlammröhrenwürmer

Einige Erkennungsmerkmale:

• Steinfliegenlarve: flach, zwei Schwanzfäden, Kiemen meist unauffällig.
• Eintagsfliegenlarve: meist drei Schwanzfäden, Kiemenblättchen seitlich am Hinterleib.
• Köcherfliegenlarve: lebt oft in einem selbst gebauten Köcher aus Steinchen, Sand oder Pflanzenteilen.
• Bachflohkrebs: seitlich abgeflacht, liegt oft auf der Seite, bis 2 cm lang.
• Wasserassel: von oben abgeflacht, ähnlich einer Kellerassel.
• Rote Zuckmückenlarve: rot durch Hämoglobin, das ihr hilft, auch bei wenig Sauerstoff zu überleben.
• Schlammröhrenwurm: dünner roter Wurm, der im Schlamm in einer Röhre steckt.

Ein einfacher Güteindex

Du zählst die gefundenen Tiere und ordnest jedem Zeigertier seine Güteklasse $s$ zu. Wie häufig eine Art ist, bewertest du mit einer Häufigkeitszahl $h$: 1 = Einzelfund (1 bis 2 Tiere), 3 = häufig (3 bis 10 Tiere), 5 = massenhaft (mehr als 10 Tiere). Der Index ist der gewichtete Mittelwert:

$G = \frac{\sum (s \cdot h)}{\sum h}$

Ein Wert nahe 1 bedeutet sauberes, einer nahe 4 stark belastetes Wasser. Die Fachleute der Kantone verwenden genauere, genormte Verfahren mit viel mehr Arten. Das Prinzip ist aber dasselbe.

Beispiele

Beispiel 1: Waldbach

Tier	$s$	gefunden	$h$	$s \cdot h$
Steinfliegenlarve	1	6	3	3
Eintagsfliegenlarve	2	14	5	10
Köcherfliegenlarve	2	4	3	6
Bachflohkrebs	2	20	5	10
Summe			16	29

$G = \frac{29}{16} \approx 1{,}8$

Der Bach ist gering bis mässig belastet. Die Steinfliegenlarven zeigen, dass genug Sauerstoff vorhanden ist.

Für die Eintagsfliegenlarve wurde hier $s = 2$ eingesetzt, weil die gefundenen Arten nicht genauer bestimmt wurden und Eintagsfliegenlarven in Klasse I und II vorkommen.

Beispiel 2: Bach unterhalb einer Einleitung Gefunden: viele Wasserasseln ($s = 3$, $h = 5$), einige rote Zuckmückenlarven ($s = 4$, $h = 3$), ein Bachflohkrebs ($s = 2$, $h = 1$).

$G = \frac{3 \cdot 5 + 4 \cdot 3 + 2 \cdot 1}{5 + 3 + 1} = \frac{29}{9} \approx 3{,}2$

Der Bach ist hier stark belastet. Empfindliche Arten fehlen ganz.

Merksatz

Zeigerorganismen zeigen durch ihr Vorkommen die Gewässergüte über eine längere Zeit an. Steinfliegenlarven stehen für sauberes, sauerstoffreiches Wasser, rote Zuckmückenlarven und Schlammröhrenwürmer für stark belastetes. Mit Güteklasse und Häufigkeit lässt sich ein einfacher Güteindex berechnen.

Übungen

Grundlagen

1. Was ist ein Zeigerorganismus? Nenne zwei Beispiele für sauberes und zwei für stark belastetes Wasser.
2. Woran unterscheidest du eine Steinfliegenlarve von einer Eintagsfliegenlarve?
3. Warum zeigen Zeigerorganismen den Zustand eines Baches über eine längere Zeit an als ein Teststreifen?

Weiter

4. Berechne den Güteindex: Köcherfliegenlarven 8 Tiere, Bachflohkrebse 25 Tiere, Wasserasseln 2 Tiere.
5. Erkläre, warum rote Zuckmückenlarven in sauerstoffarmem Wasser überleben können.
6. Warum führt Gülle, die in einen Bach gelangt, zu Sauerstoffmangel, obwohl Gülle selbst keinen Sauerstoff verbraucht?

Knobeln

7. In einem Bergbach findet eine Klasse fast keine Tiere, obwohl das Wasser sehr sauber ist. Nenne zwei mögliche Gründe.
8. Ein Bach hat den Index 1,9, aber der Nitrat-Teststreifen zeigt einen hohen Wert. Wie lassen sich beide Ergebnisse vereinbaren?

Lösungen

1. Ein Lebewesen, das nur unter bestimmten Umweltbedingungen vorkommt und dadurch diese Bedingungen anzeigt. Sauber: Steinfliegenlarve, Eintagsfliegenlarve, Strudelwurm. Stark belastet: rote Zuckmückenlarve, Schlammröhrenwurm, Wasserassel.
2. Die Steinfliegenlarve hat zwei Schwanzfäden und keine auffälligen Kiemenblättchen am Hinterleib. Die Eintagsfliegenlarve hat meist drei Schwanzfäden und seitliche Kiemenblättchen.
3. Die Tiere leben Monate bis über ein Jahr im Bach. Gab es in dieser Zeit eine Belastung, sind empfindliche Arten verschwunden, auch wenn das Wasser am Messtag wieder sauber ist. Ein Teststreifen misst nur den Moment.
4. Köcherfliegenlarven: $s = 2$, $h = 3$, also 6. Bachflohkrebse: $s = 2$, $h = 5$, also 10. Wasserasseln: $s = 3$, $h = 1$, also 3. $G = 19 : 9 \approx 2{,}1$. Mässig belastet.
5. Das Hämoglobin in ihrem Körper bindet Sauerstoff sehr gut, so wie in unserem Blut. Damit können sie auch geringe Mengen Sauerstoff aus dem Wasser nutzen.
6. Gülle enthält viele organische Stoffe. Bakterien bauen diese ab und vermehren sich dabei stark. Für den Abbau verbrauchen sie den im Wasser gelösten Sauerstoff.
7. Zum Beispiel: Die Strömung ist so stark, dass das Suchen schwierig ist und Tiere aus dem Kescher gespült werden. Ein Hochwasser hat kurz vorher den Bachgrund umgelagert. Unterhalb eines Wasserkraftwerks kann ein starker Wechsel des Wasserstands (Schwall und Sunk) die Tiere wegspülen. Ausserdem ist sehr kaltes, nährstoffarmes Wasser oft arm an Nahrung.
8. Der Index zeigt vor allem die Belastung mit organischen Stoffen und den Sauerstoffgehalt. Nitrat stammt oft aus Dünger und verbraucht keinen Sauerstoff, weil es nicht wie organische Stoffe von Bakterien abgebaut werden muss. Ein Bach kann also viel Nitrat enthalten und trotzdem genug Sauerstoff für empfindliche Tiere haben. Nitrat ist trotzdem unerwünscht: Es gelangt ins Grundwasser, aus dem viel Trinkwasser stammt, und trägt in Meeren zur Überdüngung bei. In Schweizer Seen begrenzt dagegen meist das Phosphat das Algenwachstum.