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E-Book

Einführung in die Limnologie

AutorJürgen Schwoerbel, Heinz Brendelberger
VerlagSpektrum Akademischer Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl348 Seiten
ISBN9783827414984
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis31,10 EUR
"Dieses bewährte Kurzlehrbuch der Süßwasserkunde beschreibt die Systemeigenschaften der Gewässer und schildert die Zusammenhänge zwischen den klimatischen, geologischen und physikalisch-chemischen Faktoren sowie dem Stoffhaushalt und den aquatischen Tier- und Pflanzengemeinschaften. Ein umfangreiches Kapitel ist der angewandten Limnologie und ihren aktuellen Problemen (Abwasserbehandlung, Gewässerbelastung und Gewässertherapie, Flußausbau und Hochwassergefahr, Gewässerversauerung, Ökotoxikologie) gewidmet.

Die 9. Auflage wurde gründlich durchgesehen und aktualisiert. Sie richtet sich wiederum an Studierende der Limnologie, Biologie, Hydrologie, Wasserwirtschaft und Ingenieurwissenschaften sowie an alle diejenigen, für die Kenntnisse der Gewässerkunde von Bedeutung sind, um ökologische Entscheidungen treffen zu können.

Als Ergänzung zu diesem Buch ist von Jürgen Schwoerbel der Band Methoden der Hydrobiologie"" erschienen.

Die Autoren

Jürgen Schwoerbel , geb. 1930 in Duisburg. Studium der Zoologie, Botanik, Limnologie und Geologie an den Universitäten Innsbruck und Freiburg. Seit 1971 Professor für Limnologie an der Universität Freiburg, seit 1980 auch an der Universität Konstanz. Begründer und Autor des ""Lehrbuchs der Limnologie"" in 8 Auflagen. Herausgeber der ""Süßwasserfauna von Mitteleuropa"". Verstorben am 22.11.2002.

Heinz Brendelberger, geb. 1955 in Karlsruhe. Studium der Limnologie, Zoologie, Biochemie und Bodenkunde an den Universitäten Freiburg, Kiel und Köln. Seit 1999 Professor für Limnologie und Zoologie an der Universität Kiel. Forschungsschwerpunkt: Trophische Interaktionen im Plankton und Benthos stehender und fließender Gewässer."  

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Leseprobe
6 Lebensgemeinschaften im Gewässer (S. 49-50)

6.1 Leben im Süßwasser

Das Leben der Organismen im Süßwasser ist durch die folgenden Bedingungen geprägt:

1. die hohe Dichte des Mediums,
2. die Salzarmut des Mediums,
3. die hohe Lösungsfähigkeit des Wassers für anorganische und organische Stoffe,
4. die Ausbildung vertikaler Faktorengradienten im Gewässer,
5. kurze Existenz der Lebensräume,
6. enge Verbindung zu terrestrischen Lebensräumen.

Zu 1: Die Dichte des Wassers ist 775-mal größer als die der Luft, entsprechend höher ist der Auftrieb der Organismen im Wasser. Wegen des nur wenig höheren spezifischen Gewichtes der Organismen von 1,05 erweist sich dasWasser für sie als ein sehr tragfähiges Milieu. Das hat 2 Konsequenzen:

a) Der gesamte Freiwasserraum eines Gewässers kann von Organismen dauernd besiedelt werden,

b)Stützgewebe und Stützorgane sind als solche unbedeutend und werden in den Dienst der Fortbewegung gestellt.

Die Bewegung imWasser erfordert mehr Energie als in der Luft, weil der hydrodynamische Widerstand mit der Dichte und der Viskosität des Mediums zunimmt. Hierzu vgl. z.B. Nachtigall (1977).

Zu 2: Die Gewebe und Körperflüssigkeiten der Süßwasserorganismen enthalten eine viel höhere Elektrolytkonzentration und eine andere Elektrolytzusammensetzung als das Süßwasser.

Da sie stets hypertonisch gegenüber dem Medium sind (Abb. 6.1) und die Elektrolytzusammensetzung immer beibehalten, sind sie zur Osmoregulation (Regulation des Wasserhaushaltes) und zur Ionenregulation (Regulation der Ionenzusammensetzung im Körper) befähigt. Folgende Leistungen der Süßwassertiere sind dabei wichtig:

a) Ausscheidung großer Mengen salzarmen Urins und renale Resorption der Elektrolyte.

b)Verminderung des Wassereinstroms durch wasserundurchlässige Membranen (z.B. Insekten, vgl. S. 28).

c) Selektive Aufnahme von Elektrolyten aus dem Wasser entgegen dem Konzentrationsgefälle über „Chloridzellen"" (Komnick 1977).

d)Gewinnung der Salze teilweise aus der Nahrung.

Zu 3: Die umfassende Fähigkeit des Wassers zur Lösung von Gasen und Feststoffen führt im Zusammenhang mit Wasserströmungen zur Verteilung von Nährstoffen, Sauerstoff etc. im Gewässer und zur Ausbildung von Stoffgradienten (vgl. Kap. 7). Pflanzen und Mikroorganismen können gelöste Stoffe über die gesamte Körperoberfläche aufnehmen. Die von Organismen abgegebenen organischen und anorganischen Substanzen werden wegen ihrer Löslichkeit im Wasser sofort wieder in den Stoffumsatz einbezogen. Das gilt auch für jene Substanzen, die aus toten Organismen durch Autolyse und mikrobiellen Abbau freigesetzt werden (vgl. Abschnitt 8.4). Hierbei spielen freie und gebundene Exoenzyme eine bedeutende Rolle (Overbeck und Chr´ost 1990, Chr´ost 1991).

Alarm-, Lock-, Duft- und andere fernwirkende Stoffe (Ökomone) spielen auch im Gewässer eine bedeutende Rolle. Zusammenfassende Übersichten liegen von Larsson und Dodson (1993) für das Zooplankton, von Dodson et al. (1994) für das Zoobenthos der Seen und Fließgewässer vor (vgl. Abb. 6.2). Die Pheromone wirken intraspezifisch in erster Linie auf Artgenossen. Hierher gehören die Sexuallockstoffe, die natürlich besonders streng spezifisch sind. Bei Cladoceren, Copepoden und Rotifera sind offenbar Glycoproteine paarungsauslösend (Snell und Carmona 1994, Carmona und Snell 1995). Die „Schreckstoffe"" (Alarm-Pheromone) der schwarmbildenden Cypriniden (Weißfische, z.B. Elritzen) führen bei Artgenossen zu charakteristischen Verhaltensweisen, die den Schwarm vor einem Fressfeind warnen und schützen. Die Stoffe sind in „Riesenzellen"" der Epidermis der Fische gespeichert und gelangen bei einer Bissverletzung sofort ins Wasser. Die Schwarmgenossen werden dadurch alarmiert und fügen sich (im Licht) zu einem kompakten Schwarm zusammen oder (im Dunkeln) fliehen einzeln."
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhalt8
1 Stellung der Limnologie im System der Naturwissenschaften10
2 Geschichtliche Entwicklung der Limnologie13
3 Wasserkreislauf, Einteilung, Alter und Genese der Binnengewässer18
4 Struktur und physikalische Eigenschaften des Wassers35
4.1 Eigenschaften des Wassers35
4.2 Wassermolekül und Aggregatbildung35
4.3 Dichte und Dichteanomalie des Wassers36
4.4 Adhäsion und Kohäsion38
4.5 Oberflächenspannung39
4.6 Viskosität und kinematische Zähigkeit39
4.7 Wärmeeigenschaften des Wassers40
4.8 Dielektrizitätskonstante41
5 Physikalische Verhältnisse im Gewässer42
5.1 Das Strahlungsklima im Gewässer42
5.2 Wärmehaushalt der Gewässer46
5.2.1 Wärmehaushalt der Seen46
5.2.2 Wärmehaushalt der Fließgewässer50
5.3 Wasserbewegung und Austausch in Gewässern52
6 Lebensgemeinschaften im Gewässer59
6.1 Leben im Süßwasser59
6.2 Gliederung und Lebensgemeinschaft der Seen63
6.2.1 Das Pelagial64
6.2.2 Das Litoral74
6.2.3 Neuston und Pleuston79
6.2.4 Das Profundal80
6.3 Moore83
6.4 Phytotelmen85
6.5 Fließgewässer86
6.6 Temporäre Gewässer96
6.7 Grundwasser102
7 Stoffhaushalt der Gewässer I110
7.1 Einführung110
7.2 Die im Wasser gelösten Gase und Feststoffe111
7.3 Die im Wasser gelösten Gase112
7.3.1 Löslichkeit der Gase im Wasser112
7.3.2 Sauerstoffgehalt und Sauerstoffhaushalt der Gewässer113
7.3.3 Kohlendioxid, Kohlensäure und Karbonate117
7.3.4 Methan und Schwefelwasserstoff120
7.3.5 Stickstoff120
7.4 Im Wasser gelöste Feststoffe121
7.4.1 Löslichkeit fester Stoffe im Wasser121
7.4.2 Verbindungen des Stickstoffs122
7.4.3 Verbindungen des Phosphors123
7.4.4 Verbindungen des Schwefels125
7.4.5 Eisen und Mangan127
7.4.6 Silicium (Kieselsäure)128
7.5 Organische gelöste Stoffe im Gewässer (DOM, DOC)128
7.6 Sediment und Stoffhaushalt131
7.7 Stoffhaushalt der Fließgewässer133
8 Stoffhaushalt der Gewässer II (Produktion, Konsumption, Destruktion)136
8.1 Übersicht136
8.2 Produktion (Primärproduktion)137
8.2.1 Pflanzliche Produktion138
8.2.1.1 Abhängigkeit der Produktion von Außenfaktoren139
8.2.1.2 Zeitliche und räumliche Verteilung der Produzenten147
8.2.2 Phototrophe Bakterien154
8.3 Konsumption (Sekundärproduktion)156
8.3.1 Konsumentenketten156
8.3.2 Stoff-und Energiehaushalt der Konsumenten166
8.3.3 Primärkonsumption169
8.3.3.1 Technik der Nahrungsaufnahme169
8.3.3.2 Planktische Filtrierer169
8.3.3.3 Sessile Filtrierer175
8.3.3.4 Weidegänger177
8.3.3.5 Zerkleinerer (Shredder)177
8.3.3.6 Sediment- und Detritusfresser179
8.3.4 Sekundärkonsumption180
8.3.5 Stofftransport und Energiefluss durch die Konsumentenkette183
8.4 Destruktion und die Rolle der Bakterien im Gewässer185
8.4.1 Lebensbedingungen für Gewässerbakterien185
8.4.2 Übersicht über physiologische Gruppen von Gewässerbakterien188
8.4.3 Abbau der organischen Substanz195
8.4.4 Zusammensetzung der gelösten organischen Substanz, mikrobieller Abbau und Exoenzyme196
8.4.5 Die Rolle der Bakterien und der „Microbial Loop“203
8.4.6 Dynamik und Verteilungsmuster204
8.4.7 „hot spots“ und „lake snow“209
8.4.8 Aktuelle Forschung und Methodik211
8.5 Destruktion und die Rolle der Pilze214
8.6 Stofftransport und Energiefluss in aquatischen Ökosystemen217
8.7 Ökosystemforschung226
9 Angewandte Limnologie228
9.1 Abwasser und Abwasserbehandlung228
9.1.1 Herkunft und Zusammensetzung des Abwassers228
9.1.2 Abwasserreinigung233
9.1.2.1 Mechanische Reinigungsverfahren233
9.1.2.2 Biologische Abwasserreinigung234
9.1.2.3 Die dritte Reinigungsstufe242
9.1.2.4 Schlammbehandlung und weiterführende Maßnahmen der Abwasserreinigung245
9.2 Belastete Gewässer246
9.2.1 Selbstreinigung der Fließgewässer247
9.2.2 Indikatororganismen und Saprobiensysteme249
9.2.3 Die Eutrophierung der Gewässer259
9.2.4 Gewässertherapie262
9.2.5 Biomanipulation266
9.3 Flussauen und Hochwassergefahr267
9.4 Gewässerversauerung271
9.5 Water borne diseases275
9.5.1 Schistosomiasis276
9.5.2 Onchozerkose277
9.6 Ökotoxikologie278
9.6.1 Verhalten der Pestizide im Gewässer279
9.6.2 Bioakkumulation283
9.6.3 Biotestverfahren285
Glossar287
Literaturverzeichnis295
Index337

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