Lexikon der Geographie: limnische Ökosysteme
limnische Ökosysteme, vom Süßwasser geprägte Ökosysteme; nehmen knapp 2 % der Festlandsflächen ein. Sie zeichnen sich durch eine Sonderstellung ihrer Biozönosen aus, die auf die anomalen physikalisch-chemischen Eigenschaften des Wassers als Lebensraum zurückgeht. Da die Dichte des Wassers etwa um den Faktor 780 größer als die der Luft ist, erhöht sich der Auftrieb entsprechend, sodass leicht ein Schwebezustand erreicht oder ein Absinken verhindert werden kann. Dadurch wird der gesamte Freiwasserraum und nicht nur der Gewässerboden besiedelbar, wobei die Tragfähigkeit des Wassers außerdem den Verzicht auf vorrangig tragende Funktionen der Stützorgane erlaubt. Wasser ist ein gutes Lösungsmittel für Gase wie für Feststoffe. Sauerstoffaufnahme ist daher über die Haut oder mittels spezieller Atmungsorgane möglich; Pflanzennährstoffe können über die gesamte Körperoberfläche aufgenommen werden. Auch viele Protisten und manche Tiere nehmen gelöste organische Stoffe aus dem Wasser auf, und ausgeschiedene Stoffe können unmittelbar wieder in den Stoffkreislauf des Ökosystems eingehen. Bei vielen Wassertieren spielt dabei die Osmoseregulation eine wichtige Rolle, d.h. die Fähigkeit, negentropisch den osmotischen Zustand der Körperflüssigkeit unabhängig vom umgebenden Medium aufrecht zu erhalten.
Auch das Gewässerklima weist grundlegende Unterschiede zum Klima terrestrischer Ökosysteme auf. Die Albedo von Wasserkörpern ist geringer; in Mitteleuropa beträgt sie im Sommer im Mittel 3%, im Winter 14% der Globalstrahlung. Der Infrarotanteil der Strahlung wird überwiegend in der obersten 1-m-Schicht absorbiert, auch der Rotbereich ist in klarem Wasser in 15 m Tiefe praktisch ausgelöscht. Grün wird weniger als Rot, am wenigsten der Blauanteil absorbiert, sodass selbst in 140 m Tiefe noch 1 % des Oberflächenwertes vorhanden ist. Die absorptive Energiespeicherung verteilt sich daher im aquatischen Bereich über große Volumina, während sie sich in terrestrischen und semiterrestrischen Böden auf die obersten Millimeter beschränkt. In Verbindung mit dem konvektiven Wärmetransport im Wasserkörper und der hohen spezifischen Wärme des Wassers von 4,182 Jg-1 grad-1 ist damit die Möglichkeit der Speicherung großer Energiemengen und entsprechend einer starken Dämpfung der diurnen und saisonalen Temperaturschwankungen gegeben. In getrübtem Wasser ändern sich die Verhältnisse insofern, als sich streuende Partikel (Plankton, Detritus, Humusstoffe) selektiv auf den UV- und Blaubereich auswirken und in der Tiefe Grünlicht dominiert.
Entsprechend der Größe und Geometrie des Wasserkörpers wie der Energieflüsse im See und zwischen diesem und seinem Umland entwickeln Seen spezifische Turbulenz- und Durchmischungsmuster, die einen ebenso starken Einfluss auf die Biozönosen ausüben wie die chemischen Zustandsgrößen. Entsprechend dem Mischungsverhalten bzw. dem Auftreten einer thermisch oder chemisch bedingten Schichtung werden Seen klassifiziert nach der Zahl der Vollzirkulationen, die der Wasserkörper im Laufe eines Jahres durch Windeinwirkung bei gleichmäßiger Temperatur (Homothermie) aufweist: a) warm oder kalt monomiktische Seen mit winterlicher bzw. sommerlicher Homothermie; b) dimiktische Seen mit Vollzirkulation im Herbst und Frühjahr und c) polymiktische Seen, d.h. flache Seen mit häufiger, z.T. täglicher Vollzirkulation; d) meromiktische Seen, die aufgrund ihrer Tiefe und Masse oder zu geringer Windwirkung oder einer starken chemischen Schichtung nicht vollständig umgewälzt werden. Geschichtete Seen weisen während der sommerlichen Stagnationsphase eine Gliederung des Wasserkörpers in eine relativ geringmächtige, gut durchlüftete und durchsonnte, unter Windeinfluss gut durchmischte warme Oberflächenschicht (Epilimnion) auf, die durch eine Schicht sprunghafter Temperaturabnahme (Sprungschicht, Metalimnion) von dem gleichmäßig kühlen und – bei eutrophen Seen – sauerstoffarmen Tiefenwasser (Hypolimnion) getrennt ist ( Abb. 1 und 2).
Das Mischungsverhalten ist von wesentlicher Bedeutung für die Entwicklung der Biozönosen in den unterschiedlichen Lebensräumen eines Sees. Unterschieden werden: a) das Pelagial, d.h. der Freiwasserbereich mit den planktischen Lebensgemeinschaften (Phyto-, Zoo- und Bakterioplankton) und dem Nekton (freibeweglichen Tieren); b) das Litoral, d.h. der durchlichtete Teil des Benthals mit Anbindung an das Umland; c) das Benthal, d.h. der Gewässergrund mit den Lebensgemeinschaften des Benthons und d) das Interstitial, d.h. das Lückensystem des Benthals.
Bezüglich der Nährstoffverhältnisse werden unterschieden: oligotroph=nährstoffarm und daher gering produktiv, mesotroph=mäßig produktiv, eutroph=nährstoffreich und hoch produktiv, polytroph=übermäßig nährstoffreich und daher extrem produktiv. Unter eutrophen Bedingungen haben Cyanobakterien normalerweise bessere Konkurrenzbedingungen und setzen sich aufgrund ihrer höheren Fitness im Phytoplankton durch. Im Zooplankton dominieren Klein- und Kleinstfiltrierer, zu denen Rotatorien (Rädertierchen) und kleine Cladoceren (Wasserflöhe) gehören. Bei der Fischfauna werden infolge des lange Zeit sauerstofffreien Hypolimnions in eutrophen, schichtenden Seen die im Freiwasser laichenden Coregnonus-Arten (Maränen, Felchen, Renken) durch die am Ufer laichenden Cypriniden (Karpfenfische) ersetzt. In oligotrophen Gewässern – aber selbst in nährstoffreichen Seen und Gerinnen – wird der Stoffumsatz zu einem erheblichen Teil durch Pikoplankton (0,2-2 μm Zellgröße) bestimmt.
In Fließgewässern werden Struktur und Funktion der Biozönosen durch Fließgeschwindigkeit, Lichtintensität und Temperatur, chemische Ökofaktoren wie Nährstoffe und abgestorbene Biomasse sowie biotische Interaktionen geprägt.
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limnische Ökosysteme 1: limnische Ökosysteme 1: Saisonale Redoxdynamik des Belauer Sees (Schleswig-Holstein) mit Angabe der wichtigsten Reaktionen.
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limnische Ökosysteme 2: limnische Ökosysteme 2: Morphologische und hydrologische Gliederung des Einzugsgebietes des Belauer Sees, Schleswig-Holstein (1-11=Grundwasseranstromsektoren).
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