Abiotische Faktoren im Längsverlauf

Die verschiedenen Ernährungstypen des Fließgewässers und ihre Nahrung Benötigtes Vorwissen Die verschiedenen Ernährungstypen des Fließgewässers und ihre Nahrung Fachbegriffe: Abiotische Faktoren, Lebensgemeinschaften, Ernährungstypen, CPOM, FPOM, Phytoplankton, MakrophytenProduzenten Fachbegriffe, die noch nicht im Glossar stehen werden nun aufgenommen! Powerpoint- Präsentation: Folie 1 Ernährungstypen Zerkleinerer: Die Zerkleinerer beißen größere Teile, meist aus Makrophyten oder allochthonem Laub, heraus und zerkleinern diese. Weidegänger: Weidegänger schaben oder raspeln den Algenaufwuchs von Substraten ab. Als Schabewerkzeuge dienen „Bürsten“ oder „Rechen“ an den Mundwerkzeugen oder die Raspelzunge (Radula) der Schnecken. Sammler: Sammler nehmen gezielt Nahrungspartikel auf, ohne sie durch besondere Verhaltensweisen zu erbeuten. Es gibt unter ihnen viele Übergänge zu anderen Ernährungstypen. Die Einteilung in Ernährungstypen wird zu den Sammlern hin unscharf. Zu den Sammlern zählen auch die Filtrierer und die Substratfresser. Räuber: Räuber fangen gezielt andere Tiere als Nahrung, wobei ihre Fangstrategien sehr unterschiedlich sind. (Quelle: Schönborn 1992) Fachbegriffe Abiotische Faktoren: Die Umwelt eines jeden Lebewesens umfasst abiotische Faktoren (nichtlebende chemische und physikalische Umweltbedingungen), wie Temperatur, Licht, Wasser und Nährstoffe. Lebensgemeinschaft: Die Gesamtheit aller Organismen, die in einem bestimmten Gebiet leben; eine Ansammlung von Populationen verschiedener Arten, die nahe genug beisammen leben, um miteinander in Wechselbeziehung treten zu können. Im besprochenen Zusammenhang wir die Lebensgemeinschaft als ökölogische Funktion verstanden, die sich aus verschiedenen Ernährungstypen zusammensetzt. CPOM: (coarse particulate organic matter) Grobparticulärer Detritus (>1mm) FPOM: (fine particulate organic matter) Feinparticulärer Detritus (< 1mm) Phytoplankton: Algen und photosynthetische Bakterien, die passiv im Pelagial (Freiwasserbereich) einer aquatischen Umgebung driften. Makrophyten: Wasserpflanzen, deren Wurzeln oder Körper sich die meiste Zeit im Jahresverlauf unter Wasser befinden. Produzenten: Pflanzen und andere photosynthetisierende Organismen. (Quelle: Campbell/ Reece 2003) 2

Abiotische Faktoren im Längsverlauf Powerpoint- Präsentation: Folie 3 vgl. M1 Die Informationen werden zu den nun folgenden Folien noch einmal explizit analog zum Inhalt der einzelnen Folien angegeben. Oberlauf: In den Fließgewässeroberläufen der Gebirgsregionen herrschen aufgrund des hohen Gefälles hohe Fließgeschwindigkeiten. Die Abtragungsprozesse (Erosion) überwiegen, so dass im Laufe der Zeit enge Täler entstanden sind, in denen der Bach mehr oder weniger gestreckt verläuft. Die Gewässersohle ist steinig, teilweise mit größeren Felsblöcken (große Korngröße) oder anstehendem Fels. Die Fließgewässer im Bereich des Oberlaufs sind meist flach und wenig breit. Entsprechend können die am Ufer stehenden Bäume das Gewässer vollständig beschatten (Kronenschluss der Bäume über dem Gewässer); der Wasserkörper ist schlecht belichtet. Deshalb kommen als Wasserpflanzen höchstens ein paar Moosarten vor; Phytoplankton (frei schwebende Algen) fehlt vollständig. Auch der Algenaufwuchs auf den Steinen ist als Folge der Beschattung schlecht entwickelt. Die Nährstoffe für die Lebewesen werden hauptsächlich von außen eingetragen (allochthoner Nährstoffeintrag). Die uferbegleitende Vegetation spielt dabei eine herausragende Rolle, denn die Nährstoffe gelangen durch deren Bestandsabfälle, wie Falllaub oder Früchte, in das Gewässer (Herkunft). Zerkleinerer beißen größere Teile aus dem allochthonen Laub heraus und zerkleinern diese so, dass Grobdetritus (CPOM) entsteht (Qualität). Das Wasser ist klar und nicht getrübt. Mittellauf: Beim Eintreten in flachere Landschaften nehmen das Gefälle und damit die Fließgeschwindigkeit ab. Der Fluss verliert mit der Fließgeschwindigkeit auch an Schleppkraft. Feinkörnigeres Substrat kann sich ablagern. Es herrscht ein Gleichgewicht zwischen Erosion und Sedimentation (Ablagerung). Sowohl die Tiefe als auch die Breite des Flusses steigen an. Dies führt dazu, dass der Fluss je nach Exposition zur Sonne mittelmäßig bis gut belichtet ist und sich Wasserpflanzen und das Phytoplankton gut entwickelnkönnen. Durch das im Fließgewässer auftretende Phytoplankton und durch die Makrophytenbestände, die Primärproduzenten sind, nimmt der Anteil der im Gewässer gebildeten Nährstoffe (autochthoner Energieeintrag) mehr und mehr zu (Herkunft). Der allochthone Eintrag von Nährstoffen verliert gleichzeitig zunehmend an Bedeutung. Der im Oberlauf durch die Zerkleinerer entstandene Grobdetritus dient Weidegängern als Nahrung und wird von diesen zu Feindetritus (FPOM) umgewandelt (Qualität). Durch den zunehmenden Anteil an feinpartikulärem organischem Material (FPOM) steigt der Grad der Trübung. Unterlauf: Im Unterlauf bis zur Mündung fließt das Wasser dann durch flaches Land. Durch das geringe Gefälle haben die Flüsse und Bäche des Tieflands eine geringe Fließgeschwindigkeit. Es überwiegen Sedimentationsvorgänge und die Korngröße ist gering. Bei den großen Flüssen besteht diese überwiegend aus Sand und größeren Anteilen organischen Materials (Schlamm), welches Substratfressern als Nahrung dient. Durch Seitenerosion entstehen weite Mäander mit Abtrag an den Prall- und Anlandungen an den Gleitufern. Die Gewässer sind sehr breit und tief. Die Gewässersohle ist aufgrund der weiter zunehmenden Trübung beschattet und es entwickelt sich dort kaum noch Algenaufwuchs. Die Ufervegetation spielt eine geringe Rolle. Allerdings gibt es große Mengen von allochthonem FPOM. (Quelle: Vereinigung Deutscher Gewässerschutz e.V. 2008) Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 3

Abiotische Faktoren im Längsverlauf OBERLAUF MITTELLAUF UNTERLAUF Gefälle Fließgeschwindigkeit Korngröße Powerpoint- Präsentation: Folie 4 Gefälle, Fließgeschwindigkeit und Korngröße in Ober-, Mittel- und Unterlauf: Vom Ober- über den Mittel- zum unterlauf nehmen die drei Faktoren immer weiter ab. Dabei bedingt das Gefällt die Fließgeschwindigkeit und diese wiederum die Korngröße. Oberlauf: In den Fließgewässeroberläufen der Gebirgsregionen herrschen aufgrund des hohen Gefälles eine hohe Fließgeschwindigkeiten. Die Erosion überwiegt, so dass im Laufe der Zeit enge Täler entstanden sind, in denen der Bach mehr oder weniger gestreckt verläuft. Die Gewässersohle ist steinig, teilweise mit größeren Felsbrocken (große Korngröße). Mittellauf: Beim Eintreten in flachere Landschaften nehmen das Gefälle und damit die Fließgeschwindigkeit ab. Der Fluss verliert mit der Fließgeschwindigkeit auch an Schleppkraft, wodurch auch die Korngröße abnimmt. Unterlauf: Im Unterlauf bis zur Mündung fließt das Wasser dann durch flaches Land. Das Gefälle ist gering. Sedimentationsvorgänge überwiegen. Durch Seitenerosion entstehen weite Mäander mit Abtrag an den Prall- und Anlandungen an den Gleitufern. Flüsse und Bäche des Flachlandes haben eine geringe Fließgeschwindigkeit, womit der Fluss kaum noch Schleppkraft hat und die Korngröße in diesen Bereichen sehr gering ist. Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 4

Abiotische Faktoren im Längsverlauf Oberlauf Mittellauf Unterlauf Gefälle Breite und Tiefe Powerpoint- Präsentation: Folie 5 Breite und Tiefe im Ober-, Mittel- und Unterlauf: Im Verlauf von der Quelle zur Mündung nehmen die Breite und die Tiefe des Fließgewässers zu. Oberlauf: Die Fließgewässer sind im Bereich des Oberlaufs nicht sehr breit und nicht sehr tief. Mittellauf: Tiefe und Breite des Fließgewässers steigen an. Unterlauf: Der Flussunterlauf ist tief und breit. Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 5

Abiotische Faktoren im Längsverlauf Oberlauf Mittellauf Unterlauf Gefälle Breite und Tiefe Belichtung Powerpoint- Präsentation: Folie 6 Belichtung im Ober-, Mittel- und Unterlauf: Im Verlauf von der Quelle zur Mündung steigt der Belichtungsgrad des Fließgewässers zunehmend an. Oberlauf: Durch die geringe Breite des Fließgewässers bildet die Uferbegleitende Vegetation im Bereich des Oberlaufs einen nahezu vollständigen Kronenschluss, wodurch das Gewässer nicht gut belichtet werden kann. Mittellauf: Mit zunehmender Breite ist kein vollständiger Kronenschluss mehr vorhanden. Der Belichtungsgrad ist je nach Exposition des Gewässers zur Sonne mittelmäßig bis gut belichtet. Unterlauf: Mit einer Breite von über 15m ist kein Kronenschluss mehr über dem Gewässer vorhanden. Dadurch werden Fließgewässer im Bereich des Unterlaufs gut belichtet. Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 6

Abiotische Faktoren im Längsverlauf Oberlauf Mittellauf Unterlauf Gefälle Breite und Tiefe Belichtung Trübung Powerpoint- Präsentation: Folie 7 Trübung im Ober-, Mittel- und Unterlauf: Der Grad der Trübung nimmt an der Quelle bis zur Mündung stetig zu. Oberlauf: Wasserpflanzen und Phytoplankton kommen nicht vor. Daher ist im Oberlauf, je nach Einzugsgebiet, keine oder kaum Trübung vorhanden. Mittellauf: Der Anteil an FPOM nimmt stetig zu, womit der Grad der Trübung ansteigt. Unterlauf: Wasserpflanzen und Phytoplankton können sich aufgrund der geringen Strömung gut entwickeln, wodurch es zu einer zunehmenden Trübung kommt. Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 7

Aufgabe 1: a) Diskutieren Sie im Plenum über die Ihnen vorgestellten abiotischen Faktoren. b) Beschreiben Sie, wie sich diese auf das Nahrungsangebot im Längsverlauf eines Fließgewässers auswirken.

Umweltfaktoren im Längsverlauf Oberlauf Mittellauf Unterlauf Gefälle Breite und Tiefe Belichtung Trübung Powerpoint- Präsentation: Folie 9 Neue Fachbegriffe: Allochthon (allochthonus): Von außen in das Ökosystem eingetragen, z.B. Fallaub in das Gewässer. Autochthon (autochthonus): Aus dem Ökosystem stammend bzw. innerhalb des Ökosystems produziert. (Quelle: Schwoerbel/ Brendelberger 2005) Herkunft und Qualität der Nahrung in Ober-, Mittel- und unterlauf: Oberlauf: Die Nährstoffe für die Lebewesen werden hauptsächlich von außen eingetragen (allochthoner Nährstoffeintrag). Die uferbegleitende Vegetation spielt dabei eine herausragende Rolle, denn die Nährstoffe gelangen durch deren Bestandsabfälle, wie Falllaub oder Früchte, in das Gewässer (Herkunft). Zerkleinerer beißen größere Teile aus dem Laub heraus und zerkleinern diese so, dass Grobdetritus (CPOM) entsteht (Qualität). Mittellauf: Durch das im Fließgewässer auftretende Phytoplankton und durch die Makrophytenbestände, die Primärproduzenten sind, nimmt der Anteil der im Gewässer gebildeten Nährstoffe (autochthoner Energieeintrag) mehr und mehr zu (Herkunft). Der allochthone Eintrag von Nährstoffen verliert gleichzeitig zunehmend an Bedeutung. Der im Oberlauf durch die Zerkleinerer entstandene Grobdetritus dient Sammlern als Nahrung und wird von diesen zu Feindetritus (FPOM) umgewandelt (Qualität). Unterlauf: Bei den großen Flüssen besteht diese überwiegend aus Sand und größeren Anteilen organischen Materials (Schlamm), welches Substratfressern als Nahrung dient. Die Gewässer sind sehr breit und tief. Die Gewässersohle ist aufgrund der weiter zunehmenden Trübung beschattet und es entwickelt sich dort kaum noch Algenaufwuchs. Die Ufervegetation spielt eine geringe Rolle. Allerdings gibt es große Mengen von allochthonem FPOM. Nahrung allochthon, grob autochthon, fein Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf 9

Aufgabe 2: Fassen Sie die Ergebnisse Ihrer Diskussion tabellarisch zusammen! Oberlauf Mittellauf Unterlauf Abiotik Gefälle Fließ- geschwindigkeit Körngröße Belichtung Trübung Breite und Tiefe Nahrungs- angebot Herkunft Qualität

Fassen Sie die Ergebnisse Ihrer Diskussion tabellarisch zusammen Fassen Sie die Ergebnisse Ihrer Diskussion tabellarisch zusammen! Lösung zu Aufgabe 2: Oberlauf Mittellauf Unterlauf Abiotik Gefälle Groß Abnehmend Gering Fließ- geschwindigkeit Hoch Abnehmend Gering Körngröße Groß Abnehmend Gering Belichtung Gering (durch weitgehenden Kronenschluss) Mittel bis gut (kein vollständiger Kronenschluss) Gut an der Oberfläche (kein Kronenschluss), reduziert in der Tiefe (Trübung zunehmend). Trübung Weitgehend klar Leicht trüb bis trüb Getrübt Breite und Tiefe Schmal und flach Breiter (bis 6m) und flach bis tief Sehr breit (>15m) und sehr tief Nahrungs- angebot Herkunft Allochthon (Ufervegetation) Allochthon und aut- ochthon (z.B. Makro- phytenbestände, Phytobenthos) Weitgehend autochthon (Phytoplankton) Qualität Weitgehend CPOM Zunahme von FPOM, etwas CPOM Viel FPOM 11

GA: 3-4 Personen/Gruppe: Aufgabe: a) Fertigen sie ein Poster an, welches die %-Anteile der verschiedenen Ernährungstypen (Zerkleinerer, Weidegänger, Sammler und Räuber) für den Ober-, Mittel-, und Unterlauf bildhaft darstellt und erklärt! Zeit: 30 Minuten b) Bereiten Sie sich auf eine 2-3 minütige Präsentation vor. Ziehen Sie bei der Bearbeitung Ihre Überlegungen über die Ernährungstypenverteilung der verschiedenen Fließgewässerbereiche die Ihnen bekannten abiotischen Faktoren mit ein. Quelle Mündung Oberlauf Mittellauf Unterlauf

Das „River Continuum Concept“ Die Bedingungen ändern sich im Längsverlauf kontinuierlich. Keine Einteilung von „Zonen“ Änderung der Nahrungsbedingungen reflektiert in den Ernährungstypen der Makrozoobenthosfauna (MZB) Fortführung der Längszonierung (abiotischen Umweltfaktoren) auf funktionale und physiologische Merkmale (Ernährungstypen) 14