Gliederung See

Gliederung des Pelagial im See

Das Pelagial umfasst den gesamten Wasserkörper des Sees, und wird weiter in das Epilimnion, das Metalimnion und das Hypolimnion gegliedert.

Epilimnion

Der lichtdurchflutete Teil des Pelagials, das Epilimnion ist besonders wichtig als der Lebensraum des Phytoplanktons und wird daher auch als Nährschicht bezeichnet.

Metalimnion

Das Metalimnion zeichnet sich aus, durch dessen starken Temperaturabfall innerhalb dieser Schicht. Der obere Teil des Metalimnions ist wärmer, als das darunter liegende Wasser, da die Sonnenstrahlen noch relativ weit ins Wasser hereinstrahlen können. Der untere Teil kriegt kein Sonnenlicht mehr ab und hat somit eine geringere Temperatur. Deshalb wird das Metalimnion auch als Sprungschicht oder Kompensationsebene bezeichnet.

Hypolimnion

Das Hypolimnion, auch als Tiefenschicht bezeichnet, hat eine Durchschnittstemperatur von 4 °C. Da keine Sonnenstrahlen in diese Schicht mehr gelangen, erwärmt sich diese Schicht auch nicht.

Gliederung des Benthals im See

Das Benthal umfasst die gesamte Landmasse, die den See an den Seiten sowie unter ihm umgibt. Es besteht aus der bewachsenen Uferzone, dem Litoral und der Tiefenzone, dem Profundal. Das Litoral ist der Teil des Benthals, in dem sauerstoffproduzierende Pflanzen im Ufergürtel siedeln.

Das Litoral kann weiterhin nach den Arten der besiedelnden Pflanzen in weitere Zonen unterschieden werden. Außerhalb am Rand des Sees findet sich zuerst die Bruchwaldzone, in der oft Erlen, Weiden und Birken zu finden sind. Darauf folgt die mit Sauergräsern bewachsene Feuchtfläche, genannt Seggenried. Je nach See, ist diese Zone nicht immer vorhanden, weshalb Du sie in der oberen Abbildungen auch nicht sehen kannst.

Direkt am Ufer des Sees befindet sich die Röhrichtzone, auf welche die Schwimmblattzone folgt. Die letzte Zone des Litorals ist die Unterwasserpflanzenzone. Dort befinden sich Tauchblätter und Algen, weshalb diese Zone oft weiterhin in die Zonen Tauchblattzone und Tiefalgenzone unterschieden wird.

Gliederung See – die Kompensationsebene

Die Kompensationsebene des Sees stellt eine Abgrenzung des Epilimnions und des Hypolimnions, sowie des Litorals und des Profundals dar. Im oberen Abschnitt hast Du diese Ebene bereits unter dem Namen Metalimnion kennengelernt.

Damit das Epilmimnion und das Hypolimnion, sowie das Litoral und das Profundal voneinander abgegrenzt werden können, wird ein Umweltfaktor benötigt, in dessen Ausprägung sich diese Bereiche unterscheiden. Wie Du bereits gelernt hast, unterscheiden sich diese Zonen besonders im Eintrag von Licht und damit in der Photosyntheseleistung.

Die Kompensationsebene liegt auf der Gewässertiefe, ab der durch Lichtmangel keine Photosyntheseprozesse mehr ablaufen können. Somit stellt die Kompensationsebene den Übergang zwischen den Zonenpaaren dar. Diese Ebene ist jedoch nicht als starr anzusehen. Durch die Einwirkung von biotischen- und abiotischen Umweltfaktoren über den Jahresverlauf variiert auch die Lage der Kompensationsebene und damit auch die Zonierung des Benthal und des Pelagial.

Gliederung des Sees nach der Primärproduktion

Im Ökosystem See befindet sich oberhalb der Kompensationsebene, also im Litoral und im Pelagial, die Nährschicht des Sees. Sie wird auch trophogene Zone genannt. Hier kommen sauerstoffproduzierende Pflanzen im Ufergürtel und Phytoplankton in der Freiwasserzone vor, da ausreichend Licht für die Primärproduktion einfällt. Damit überwiegt die Gesamtheit sauerstoffproduzierender Prozesse gegenüber den sauerstoffzehrenden Prozessen (z. B. Zellatmung) in dieser Zone. Es wird also mehr Sauerstoff produziert, als verbraucht wird.

Im Gegensatz zu der Nährschicht steht die Zehrschicht, auch tropholytische Zone genannt. Sie besteht aus Profundal und Hypolimnion und es findet keine Photosynthese durch Produzenten statt. Hier leben aerobe- und anaerobe Destruenten, welche abgesunkene organische Materialien zersetzen.

Gliederung See – Ökosystem: die zeitliche Gliederung

Wie Du am Anfang des Artikels gelernt hast, kann ein See in verschiedene räumlich einigermaßen stabile Bereiche gegliedert werden. Allerdings verändert sich die Intensität der abiotischen Umweltfaktoren in unseren mitteleuropäischen Breiten über den Jahresverlauf. Dies hat zur Folge, dass sich auch die Umweltbedingungen im Ökosystem See regelmäßig verändern. Man spricht von einer zeitlichen Gliederung des Ökosystems.

Für die thermische Schichtung im See sind die Umweltfaktoren Licht, Wind und Wasser von Bedeutung. Der Licht- und damit Energieeintrag in das Ökosystem See, sowie die über das Jahr unterschiedlich stark wehenden Winde, verändern die thermischen Schichtungen des Sees im Verlauf der Jahreszeiten.

Eine ebenfalls wichtige Rolle spielt die Dichteanomalie des Wassers, ohne die das Leben in den aquatischen Ökosystemen der Welt nicht möglich wäre.

Wie sich die verschiedenen Jahreszeiten auf das Ökosystem See auswirken, erfährst du in den folgenden Abschnitten.

Sommerstagnation des Sees

Im Sommer führt die starke Sonneneinstrahlung zur Erwärmung des Oberflächenwassers. Das erwärmte Wasser hat eine geringere Dichte als das darunter liegende kältere Wasser, sodass sich eine gleichwarme obere Wasserschicht ausbildet, das Epilimnion.

Epilimnion in der Sommerstagnation

Innerhalb des Epilimnions kann das Wasser aufgrund der gleichen temperaturbedingten Dichte zirkulieren. Man spricht dabei von einer Teilzirkulation im Epilimnion. Ausschlaggebend für diese Teilzirkulation ist der Wind, der die Wasseroberfläche in Bewegung versetzt.

Metalimnion in der Sommerstagnation

Unter dem Epilimnion befindet sich die Sprungschicht, auch Metalimnion genannt. Sie liegt in der Wassertiefe, in der das erste Mal ein Temperaturunterschied zum Epilimnion nachgewiesen werden kann. In dieser Schicht ist weniger Sauerstoff angereichert, da weniger Licht bis in diese Schicht reicht. Daraus resultiert eine geringere Photosyntheseleistung und die Zellatmung der Organismen überwiegt. Das Epilimnion bildet das Bindeglied zu der kühleren Tiefenschicht dem Hypolimnion.

Hypolimnion in der Sommerstagnation

Im Hypolmnion überwiegen in Summe Zellatmungsprozesse gegenüber der Primärproduktion durch Photosynthese, da kein Licht einfällt. Es kann jedoch trotzdem etwas mehr Sauerstoff vorhanden sein als in der Sprungschicht, da sich Gase in kälterem Wasser besser lösen. Hier ist die Dichte des Wassers am höchsten - die Temperatur beträgt hier bis zu 4°C (kann im Sommer aber auch etwas wärmer sein).

Herbstvollzirkulation des Sees

Im Herbst kommt es durch die nachlassende Strahlungsintensität zu einer kontinuierlichen Abkühlung des Epilimnions. Die Temperaturunterschiede zwischen dem Epilimnion und dem Hypolimnion werden regelmäßig kleiner. Damit verringern sich auch die Dichteunterschiede und die im Sommer noch stabile Schichtung löst sich langsam auf. Die vormals separaten Schichten können nun durchmischt werden.

Allerdings reichen die Angleichungen der Dichten alleine nicht aus, um einen großen Wasserkörper zu durchmischen. Den Anstoß zur vollständigen Mischung des Pelagial geben die im Herbst stärker werdenden Winde. Diese Zirkulation wird auch Herbstvollzirkulation genannt. Sie bedingt einen regen Stofftransport von Ionen und Gasen und eine gleichmäßige Temperatur im gesamten See.

Winterstagnation des Sees

Nachdem im Herbst der gesamte Wasserkörper zirkuliert hat, kühlt das Oberflächenwasser im Winter immer weiter ab. Die starken Herbstwinde nehmen an Intensität ab und das Oberflächenwasser wird weniger in Bewegung versetzt. Es bildet sich eine Eisschicht. Die Eisschicht verhindert eine weitere Bewegung der Wasseroberfläche und damit die Zirkulation des Wassers. Man spricht von der Winterstagnation des Sees.

Da Wasser durch seine Dichteanomalie bei 4 °C seine höchste Dichte besitzt, sinkt Wasser, das sich an der Wasseroberfläche seinem Gefrierpunkt nähert, nicht weiter ab, sondern bleibt an der Wasseroberfläche. Daher friert ein See von oben nach unten und nicht umgekehrt.

Frühlingsvollzirkulation des Sees

Durch vermehrte Sonneneinstrahlung wird die Eisdecke erwärmt und bricht letztendlich im Frühling auf. Wird der Eispanzer entfernt, erwärmt sich das Oberflächenwasser und sinkt ab. So gleichen sich die Temperaturen zwischen Wasseroberfläche und den unteren Wasserschichten an. Es kommt wie im Herbst zu einer Vollzirkulation des Wasserkörpers, der durch Winde angetrieben wird.

Gliederung See – Sauerstoffgehalt im See

Besonders wichtig für viele Prozesse im See ist der Sauerstoffgehalt und dessen Verteilung innerhalb der verschiedenen Zonen.

Der Sauerstoffgehalt spielt beispielsweise eine Rolle bei der Primärproduktion über Photosynthese und bei der Destruktion von organischem Material in anorganische Stoffe. Sollte dieser Abbau anaerob, das heißt in Abwesenheit von Sauerstoff stattfinden, so entstehen meist giftige Stoffe, wie Ammoniak, Methan und Schwefelwasserstoff. Unter aeroben Bedingungen würden beim Abbau organischer Materialien lediglich "harmlose" Stoffe entstehen, die sich nicht negativ auf den See auswirken.

Sauerstoffverteilung in der räumlichen Gliederung des Sees

Wie Du bereits gelernt hast, befindet sich der höchste Sauerstoffgehalt in den obersten Schichten des Sees. Hier ist die Sonneneinstrahlung und damit auch die Photosyntheseleistung am höchsten. Gleichzeitig wird das obere Wasser durch Winde gut durchmischt, wobei zusätzlich Sauerstoff angereichert wird. Somit hat das Epilimnion den höchsten Sauerstoffgehalt.

Im Metalimnion sinkt der Sauerstoffgehalt nach unten hin, da hier die Sonneneinstrahlung und proportional dazu die Photosyntheseleistung abnimmt. So ist dieses Wasser kälter als das darüber liegende Wasser und kann sich nicht vermischen. Daher wird auch durch Winde kein Sauerstoff mehr gewonnen.

Im Hypolimnion liegt das kälteste Wasser des Sees (im Sommer). Gase, wie z. B. Sauerstoff, können sich in kaltem Wasser besser lösen. Daher ist der Sauerstoffgehalt in dieser Schicht meist leicht höher, als im wärmeren Metalimnion. In dieser Schicht spielt der Sauerstoffgehalt eine große Rolle, da hier organisches Material von Destruenten in anorganisches Material zersetzt wird. Dafür sind meist aerobe Bedingungen notwendig, sodass keine giftigen Stoffe entstehen und die organischen Materialien abgebaut werden können.

Eutrophierung im See

Ist nicht genügend Sauerstoff in den Tiefen des Sees enthalten, so können weniger organische Materialien in anorganische Stoffe umgewandelt werden. Wenn sich nun mehr und mehr organische Materialien im See anhäufen und der Nährstoffgehalt des Sees steigt, dann kommt es zur Eutrophierung des Sees.

Durch die vermehrte Anreicherung von Nährstoffen, können dort angesiedelte Pflanzen unkontrolliert wachsen. Wenn diese wiederum absterben und zu Boden sinken, wird dort zur Destruktion Sauerstoff benötigt. Ist dieser nicht genügend gegeben, tragen diese Pflanzen zu einer Erhöhung des Nährstoffgehalts bei - so kommt es zu einem Teufelskreis. In Folge der Eutrophierung eines Sees, kann sich der See zu einem Moor entwickeln, bis er letztendlich sogar verlandet.