Benutzer:Ehrenstein/Sauerstoff See

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Aufgabe für die Gruppe Sauerstoff, biologischer Sauerstoffbedarf und Licht[Bearbeiten]

Sauerstoff: Aeorob und Anaerob?[Bearbeiten]

Wenn man sich mit dem Thema Sauerstoff bzw. Sauerstoffgehalt im See beschäftigt, wird man schnell feststellen, dass dieser abiotische Faktor mit anderen Kreisläufen (Stickstoffkreislauf, Phosphorkreislauf und Kohlenstoffkreislauf) in Verbindung steht.

Vor allem der Unterschied des aeroben und anaeroben Abbaus hängt maßgeblich mit dem Vorhandensein oder der Abwesenheit des Sauerstoffs zusammen.

Im Folgenden wird erklärt, was es mit diesen beiden Begriff auf sich hat und warum sie so eng mit den verschiedenen Stoffkreisläufen zusammenhängen.

Der Abbau im Kohlenstoffkreislauf:

1. Der aeorobe Abbau: Hier ist Sauerstoff vorhanden, der für den Abbau der toten Biomasse durch die Destruenten zur Verfügung steht. Deshalb kann Kohlenstoffdioxid entstehen (siehe Kohlenstoffkreislauf).

2. Der anaerobe Abbau: Da kein Sauerstoff vorhanden ist, wird der Detritus durch bestimmte Bakterien zersetzt, wobei Methan, ein giftiges Gas, entsteht.


Der Abbau im Sickstoffkreislauf:

1. Der aeorobe Abbau: Unter diesen Bedingungen können organische Stickstoffverbindungen zu Nitrat umgewandelt werden (Nitrifikation).

2. Der anaerobe Abbau: Hier werden organische Sticktoffverbindung in Ammoniak bzw. Ammoniumionen zersetzt.


Der Abbau im Phosphatkreislauf:

1. Der aeorobe Abbau: Phosphationen können zu Eisen(III)-Phosphat reagieren. (--> Phosphatfalle)

2. Der anaeorbe Abbau: Phosphationen, die als Eisen(III)-Phosphat gebunden waren, werden wieder gelöst

Der Sauerstoffgehalt in den einzelnen Bereichen des Sees[Bearbeiten]

Zunächst einmal muss an dieser Stelle erwähnt werden, dass der See sich im Jahresverlauf in verschiedenen Stadien befindet. Im Folgenden wird versucht, die Aussagen soweit wie möglich zu verallgemeinern, jedoch ist der meiste Bezug in der Sommerstagnation zu finden.


Im Epilimnion ist der Sauerstoffgehalt des Wassers im Verhältnis zu anderen Schichten sehr hoch. Anhängig ist er von der Wassertemperatur, der Durchmischung des Wassers durch den Wind (Wellen), sowie dem Licht. Letzteres ist für die Fotosynthese unerlässlich und hat somit einen sehr großen Einfluss auf den Sauerstoffgehalt. Mit bedacht werden müssen hier jedoch auch andere Faktoren, wie z. B. eine Trübung des Wassers, welche eine geringere Lichtintensität zur Folge hat. Ebenfalls mit einbezogen werden müssen vorkommende Organismen, die ebenfalls den Sauerstoffgehalt mit beeinflussen können.


Im Metalimnion (Bereich der Sprungschicht) nimmt der Sauerstoffgehalt sehr stark ab. Dies hängt zum Beispiel mit der geringeren Strahlungsintensität des Lichts zusammen, die wiederum die Fotosynthese beeinflusst. Auch muss bedacht werden, dass hier die Durchmischung durch den Wind kaum noch stattfindet.


Im Hypolimnion ist der Sauerstoffgehalt niedrig (Sommer!), die Temperatur konstant bei 4°C und es herrscht Dunkelheit. Nur anerobe Bakterien können unter diesen Umständen zersetzten (siehe oben).


In Bezug auf die biotischen Faktoren werden die genannten Schichten als trophogene Zone, Kompensationszone und tropholytische Zone bezeichnet.


Möchte man nun einen Bezug zwischen beiden Faktoren setzten, kann dies wie folgt geschehen: (kommt noch)

Der See: Eutroph oder doch oligotroph?[Bearbeiten]

1. Was macht den oligotrophen See aus?

Der oligothrophe See ist meist sehr tief und sein Volumen im Verhältnis zu seiner Oberfläche sehr groß. Beginnt man bei der Frühlingszirkulation, so ist davon auszugehen, dass der gesamte See zirkuliert und ein ausgeglichen hoher Sauerstoffgehalt im See herrscht. Auch die in geringen Mengen vorhandenen Nährsalze werden im See ,,durchmischt" und gelangen somit auch in die oberen Schichten.

Kommt der See nun in die Phase der Sommerstagnation, steht für die Pflanzen (und das Phytoplankton) ein begrenztes Nährsalzangebot zur Verfügung. Folglich ist auch das Pflanzenwachstum begrenzt. Das Wasser bleibt klar und es entsteht nur eine geringe Menge Detritus. Diese geringe Menge Detritus wird nun beim Absinken unter ausschließlich aeroben Bedngungen von den Destruenten zersetzt (durch die Frühlingszirkulation ist ausreichend O2 für die Zehrung der Destruenten im See vorhanden). Bei diesem aeroben Abbau des Detritus kommt es zu einer Fixierung der Phosphationen. Durch diese Fixierung werden dem See somit die Phosphationen entzogen und stehen nicht mehr als Nährsatz zur Verfügung (Phosphatfalle, siehe Phosphatkreislauf).

Auch bei der folgenden Herbstzirkulation bleiben die Phosphationen fixiert. Geht man nun den Zyklus des Sees weiter, wird man feststellen, dass sich im oligotrophen See ein Gleichgewicht zwischen O2-Gehalt und dem Anteil der Biomasse einrichtet. Das Nährsalzangebot als limitierender Faktor in Kombination mit einem hohen Sauerstoffgehalt sorgen für die eingeschränkte Biomasseproduktion und den anschließenden aeroben Abbau.

Der Irrtum, dass die Fotosynthese der ausschlaggebende Faktor für den Sauerstoffgehalt im See darstellt kann am oligotrophen See widerlegt werden. Wichtiger ist der Einfluss des Windes, sowie der Diffussion.


2. Was macht den eutrophen See aus?

Im Gegensatz zum oligotrophen See haben eutrophe Seen ein eher flaches Becken. Da die Wassermenge verglichen mit tiefen Seen also relativ gering ist, kann auch nur eine geringe Menge Sauerstoff gelöst werden. Dies hat zur Folge, dass während der Stagnationsphasen der Detritus oftmals nur anaerob abgebaut werden kann.

Als Konsequenz resultiert daraus, dass zum einen mehrere Giftstoffe ins Wasser gelangen (Methan, Ammoniumion, etc.), zum anderen, dass die Phosphatfalle umgekehrt wird. Das bedeutet, dass der (meist) minimierende Faktor in großen Maßen vorhanden ist. Da das Pflanzenwachstum nun kaum mehr eingeschränkt ist, können Algen und Phytoplankton sich ungestört vermehren. Kennzeichnend für den Überschuss an Pflanzen im eutrophen See ist daher die grüne Farbe.

Sauerstoffquiz[Bearbeiten]

Viel Spaß und Erfolg bei unserem Sauerstoffquiz!

  

Der Sauerstoffgehalt im oligotrophen See ist..

...zu allen Zeiten gleichbleibend. Er steht für die Zersetzung des Detritus immer in ausreichendem Maße zur Verfügung.
...sehr hoch, da wenig Detristus abgebaut werden muss. Zudem findet viel Fotosynthese statt.
.. ist hoch, da wenig Nährsalze zur Verfügung stehen. Das begrenzt die Produktion von Biomasse, sodass in diesem Seetyp ein Gleichgewicht von abzubauender Biomasse und vorhandenem Sauerstoff entstehen kann.



  

Wie ist der Anstieg der Phytoplanktonmenge in einem oligotrophen See im Frühling zu begründen?

Mit dem Einsetzen der Frühjahrszirkulation kommt wieder Sauerstoff in alle Bereiche des Sees. Daher kann der Detritus aerob abgebaut werden und somit stehen dem Phytoplankton wieder Nährsalze zur Verfügung.
Durch die Frühjahrszirkulation gelangen die Nährstoffe des in der Winterstagnation aerob abgebauten Detritus wieder in die trophogene Schicht, wo sie dem Phytoplankton wieder zur Verfügung stehen.
Die Lichtintensität steigt im Frühling. Erst dadurch können Pflanzen die für sie lebenswichtige Photosynthese betreiben.


  

Ist der Mineralstoffgehalt in einem oligotrophen See während des Herbsts und Winters eher hoch einzuschätzen?

ja
nein
weder noch




  

Warum? :P

Dadurch, dass Sauerstoff ganzjährig in allen Schichten vorhanden ist, kann abgestorbenes Plankton immer, und durch die Tiefe auch vollständig, aerob abgebaut werden. Im Herbst/Winter ist jedoch nicht so viel Phytoplankton im See vorhanden, um die Nährstoffe abzubauen. Somit ist der Mineralstoffgehalt HOCH.
Durch das hohe Absterben des Planktons im Herbst, können die Destruenten nicht mehr alles abbauen und der Detritus setzt sich als Sediment am Grund ab und ist somit zunächst aus dem Nährstoffkreislauf raus. Hinzu kommt der Sauerstoffmangel im Hypolimnion während der Winterstagnation, wodurch Detritus nicht mehr aerob abgebaut werden kann. Somit ist der Mineralstoffgehalt NIEDRIG.
Der Mineralstoffgehalt ist WEDER HOCH NOCH NIEDRIG. Zwar fällt im Herbst mehr Detritus an, doch setzt sich das, was zuviel ist als Sediment ab. Somit wird die gleiche Menge zersetzt, wie im Frühling/Sommer. Zudem bleiben während der Winterstagnation die Mineralstoffe vorhanden, anstatt vom Phytoplankton aufgenommen zu werden. Somit besteht nicht die Gefahr, dass der Mineralstoffgehalt fällt.