Selbstreinigung von Fließgewässern - Ökologische Aspekte

Inhaltsverzeichnis

Ökologische Aspekte der Fließgewässer

I Einleitung

II Aufteilung eines Fließgewässers

III Ökologie eines Fließgewässers
III.I Stofflhaushalt von Fließgewässern
III.II Im Wasser gelöste Gase
III.III Gelöste Feststoffe im Wasser
III.IV Biogene Stoffkreisläufe/Stoffhaushalt

IV Selbstreinigungsprozess

V Eutrophierung als Ursache von Gewässerbelastungen

Quellenangaben

Ökologische Aspekte der Fließgewässer

I Einleitung

„Fließgewässer sind eine sehr heterogene Gruppe von oberflächlichen Abflussgerinnen, die von ihrem Ursprung, den Quellregionen, mit meist abnehmendem Gefälle die Landschaft durchziehen und in den Meeren unter Ausbildung einer charakteristischen Übergangszone des limnischen Flussystems zum marinen Küstenbereich münden.“ (Günter Gunkel 1996) Mit dieser Definition erfasst der Autor Günter Gunkel zwar die morphologischen und teilweise auch physikalischen Aspekte von Fließgewässern, jedoch vernachlässigt er die ökologischen Faktoren eines Fließgewässers, mit welchen ich mich in dieser Ausarbeitung beschäftigen werde. Ein besonderes Augenmerk möchte ich dabei auf den Prozess der Selbstreinigung von Fließgewässern legen, da dieses Thema aus ökologischer Sicht betrachtet zum einen sehr interessant ist und zum anderen durch neueste Untersuchungsergebnisse einiger ins Abwasser gelangender Stoffe (Kohlenstoffverbindungen mit hormonähnlichen Eigenschaften) auch wieder in den gesellschaftlichen aktuellen Blickpunkt gerät.

II Aufteilung eines Fließgewässers

Wie der Name Fließgewässer schon erahnen lässt stellt die Strömung eine zentrale Eigenschaft dieses Gewässertyps dar, welche ihn von anderen Binnengewässern unterscheidet. So gibt es bedingt durch diesen Faktor, anders als bei Seen, keinen vertikalen Gradienten, da die Strömung das Wasser in Fließgewässern ständig durchmischt . Das heißt, um es zu verdeutlichen, dass das Wasser in „Bodennähe“ (sprich am Gerinnebett); auch Benthal genannt die annähernd gleiche Zusammensetzung besitzt wie das so genannte Pelagial (Freiwasser). Berücksichtig man jedoch auch das Licht in Bezug auf die Zusammensetzungen von Pelagial und Benthal, so muss man einräumen, dass durchaus ein vertikaler Gradient in Fließgewässern zu finden ist. Dieser Aspekt wird jedoch meistens bei der Einteilung bzw. Zonierung dieser Gewässertypen vernachlässigt, da dieser nur bei sehr großen und tiefen Flüssen (wie z.B. bei der Elbe) eine Rolle spielt. Aufgrund dieses Faktors Strömung unterteilt man ein Fließgewässer ökologisch betrachtet nach dessen Längsschnitt in Oberlauf, Mittellauf und Unterlauf. Jeder dieser drei Zonen weißt unterschiedliche aber gleichzeitig charakteristische Faktoren auf welche sich direkt auf deren einzelne ökologische Zusammensetzungen des dort befindlichen Wassers auswirken. So z.B. ist der Oberlauf

meistens durch seine Quellregion gekennzeichnet welche wiederum durch den Quelltyp bestimmt werden. „Die Verschiedenartigkeit der Quellen und die unterschiedlichen Qualitäten (Regenwasser, nährstoffreiches Schichtwasser, protonenreicher Moorabfluß, nährstoffarmes Grundwasser) führen bereits zu erheblichen Unterschieden…..(Günter Gunkel 1996). So ist zum Beispiel eine Quellregion, welche von einer Quelle mit Grundwasser gespeist wird nährstoffarm, da dieses Grundwasser im Regelfall eine sehr lange Zeit unterirdisch verbracht hat und somit nur einen geringen Sauerstoffgehalt besitzt. Dieser geringe Sauerstoffgehalt des Grundwassers ist dafür verantwortlich, dass wiederum nur wenige angepasste Organismen in diesem Wassertypus leben können und dieser somit also nährstoffarm bezeichnet werden kann. Auf die stofflichen und organischen Zusammensetzungen der Fließgewässer werde ich noch tiefergreifend in dieser Arbeit eingehen. Aufgrund der Tatsache, dass in Quellregionen meistens nur ein leichtes Gefälle vorherrscht und das Quellwasser eher in kleinen Bächen oder Rinnsalen abfließt, besitzt das dortige Wasser auch nur eine geringe Strömung und auch nur wenige Turbulenzen. Dies wiederum ist dafür verantwortlich, dass das Wasser in dieser Region als sauerstoffarm bezeichnet wird, da dieses ja nicht aus der Atmosphäre mit Hilfe starker Strömungen und somit den daraus resultierenden Turbulenzen in das dortige Gewässersystem gelangen kann.

Der Oberlauf allerdings wird durch ein starkes Gefälle geprägt und die hohe Fließgeschwindigkeit führt, aufgrund der zuvor erörterten Faktoren, zu einem erhöhten Sauerstoffgehalt des Wassers und gleichzeitig zu einer ausgeprägten Tiefenerosion des Flussbettes. Auch hier gibt es aufgrund der veränderten stofflichen Zusammensetzung charakteristische vorherrschende Organismen und anorganische Substanzen welche die Eigenschaften des Oberlaufes charakterisieren. Auf die einzelnen Stoffe werde ich im Laufe dieser Arbeit Bezug nehmen.

Im Mittellauf eines Flusses nimmt das Gefälle wieder ab und somit lässt auch die Erosionskraft nach, welches zu einer Sedimentation der im Oberlauf mitgeführten Gerölle und Schwebstoffe führt. Dadurch steigen jedoch die Turbulenzen in diesem Abschnitt des Gewässers an und es kommt vermehrt zu einem Sauerstoffeintrag aus der Atmosphäre. Die Ausbildung Typischer Formen in den einzelnen Gewässerabschnitten (so wie in diesem Fall die Ausbildung von Auen usw.) werden in dieser Arbeit vernachlässigt.

Der Unterlauf eines Flusses wird auch wieder durch die Sedimentation dominiert und besitzt eine meistens noch geringere Strömungskraft als im Mittellauf. Dies hat wiederum zur Folge, dass sich das dort befindliche Wasser erwärmen kann und durch den vielen Stofftransport in

den obigen Flussabschnitten es als nährstoffreich bezeichnet wird. Durch diese günstigen Faktoren bilden sich vermehrt Algen und die Intension der Primärproduktion beginnt. Der

Sauerstoffgehalt wird dabei nun durch Produktion und Respiration (Veratmung durch Organismen) bestimmt. Dazu jedoch mehr im weiteren Verlauf meiner Arbeit.

Ich habe mich in dieser Arbeit mit der Einteilung eines Fließgewässers in verschieden Längszonen befasst, da diese für den gesamten ökologischen Prozess der Selbstreinigung eine gewichtige Rolle spielen. So wird sich später in dieser Arbeit heraus stellen, dass auch dieser Prozess an die einzelnen Zonen eines Fließgewässers angepasst ist und auch selbst Zonen ausbildet. Die sehr weitgreifenden morphologischen Aspekte dieser Einteilungskriterien habe ich jedoch nicht bearbeitet, da dies den Rahmen meiner Ausarbeitung sprängen würde und im Eigentlichen einer eigenständigen Hausarbeit bedarf.

III Ökologie eines Fließgewässers

Das ökologische System eines Fließgewässers wird als offen beschrieben, da es zusätzlich zu seinem „internen Stoffkreislauf“ durch zahlreiche äußere Einflussfaktoren bestimmt wird. Unter einem ökologischen System versteht man zunächst einmal die Vernetzung einzelner stofflicher und organischer Kreisläufe untereinander; innerhalb eines Bezugsystems. Ich möchte nun, soweit es die Ausarbeitung meines Themas erlaubt einzelne ökologische Bestandteile und Faktoren eines Fließgewässers näher betrachten und deren Einflussvermögen auf die Eigenschaften eines solchen Gewässersystems veranschaulichen.

III.I Stofflhaushalt von Fließgewässern

„Stoffhaushalt ist die Summe des Stoff-und Energieumsatzes in einem Ökosystem.“ (Jürgen Schwoerbel 1999). Anhand des Stoffhaushaltes von Gewässersystem lassen diese sich wunderbar Kategorisieren bzw. bezüglich ihrer einzelnen physikalischen aber auch ökologischen Eigenschaften beurteilen. Anders als bei terrestrischen Ökosystemen lässt sich der Stoffhaushalt nicht allein auf die Feststellung der in ihm gelösten Inhaltsstoffe, deren räumlicher Schichtung und zeitlicher Verteilung beschränken. In aquatischen Systemen spielen vor allem kleinste Organismen in den verschiedensten Stoffkreisläufen eine fundamentale Bedeutung für das jeweilige Ökosystem. Zwar stellen in Fließgewässern die eben angesprochenen Mikroorganismen größenmäßig betrachtet einen sehr geringen Prozentsatz im Vergleich zu den sonstigen mitgeführten Stoffen dar, aber ihr biologische Leistungen sind auch für dieses Gewässersystem unabdingbar und effizient von Nöten.

Nach Schwoerbel sind die Grundlagen eines jeden Stoffhaushaltes von Gewässern folgende:

1. Das Wasser als Lösungs-und Transportmittel
2. Die gelösten und partikulären Stoffe im Wasser
3. Die Organismen im Gewässer

Im Folgenden möchte ich also näher auf die einzelnen Bestandteile und Stoffe der Fließgewässer eingehen, wobei ich natürlich nur solche näher betrachten werde, welche speziell für den Selbstreinigungsprozess relevant sind, da die Arten- und Stoffvielfalt eines solchen großen ökologischen Systems nur schwer zu beschreiben ist.

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