Arbeitsblatt: Experimentieren Wasser

PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 1 Gewässerbiologie Bioforum Experimentierkurs Biologie Kurt P. Frischknecht PHSG 2008 PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick Überblick Gewässerbiologie K. Frischknecht 2 I-35 1. Einleitung: Eigenschaften des Wassers und Konsequenzen [Theorie] 2. Gewässer: Eine Kurzcharakterisierung [Theorie] E1: Untersuchung eines Fliessgewässers: Gewässergütebeurteilung mit Indikatororganismen E2: Untersuchung eines Fliessgewässers: Die chemische Gewässergütebeurteilung E3: Untersuchung eines Fliessgewässers: Die mikrobiologische Gewässergütebeurteilung E4: Untersuchung eines Fliessgewässers: Die Bestimmung von Süsswasserplankton 2 4 10 23 28 32 Gewässerbiologie 1. Einleitung Eigenschaften des Wassers und Konsequenzen Wasser: Lebensquell für Körper und Geist. Für alles Leben auf dieser Erde ist Wasser unentbehrlich. Der Mensch muss täglich zwei bis drei Liter Flüssigkeit zu sich nehmen. Er selbst besteht zu 60 bis 70% aus Wasser. Damit die normalen Körperfunktionen aufrechterhalten bleiben, darf dieser Gehalt nicht wesentlich unterschritten werden. Wer gar keine Flüssigkeit mehr zu sich nehmen kann, stirbt innert einer Woche. Wasser ist aber nicht nur ein unentbehrliches Lebensmittel. Es weckt auch seelische und geistige Kräfte und fasziniert die Menschen seit jeher. Kinder spielen gern mit Wasser. Manch geöffneter Wasserhahn in Küche oder Bad hat dort schon zu Überschwemmungen geführt. Bald geht die Entdeckungsreise weiter zum Brunnen, an den Bach, ans Seeufer oder gar ans Meer. Im Sandhaufen oder am Strand werden Landschaften geformt, Seen gestaut und mit der Giesskanne Bäche geschaffen. Zuviel Wasser zerstört das gestaltete Werk jedoch innerhalb von Sekunden. Die Auseinandersetzung mit dem Element Wasser geht auch im Erwachsenenalter weiter. Sie hat in vielen Erzählungen und Gedichten, in Gemälden, Liedern und Musikwerken und philosophischen Werken ihren Niederschlag gefunden. Vom Himmel kommt es, zum Himmel steigt es, und wieder nieder zur Erde muss es, ewig wechselnd [J. W. Goethe] Panta rhei (Alles fliesst) [Heraklit] Prägendes Wasser. Gewässer prägen nicht nur die Landschaften der Erde, sondern auch die Menschen, die sie besiedeln. Bewohnerinnen von niederschlagsarmen Gegenden und Wüstengebieten erfahren die Lebensnotwendigkeit des Wassers Tag für Tag. Für Menschen, die in weiten Flussebenen mit häufigen Überschwemmungen leben, ist es oft auch bedrohend. In der Schweiz ist genügend Trink- und Abb. 2.1: Der Wasserkreislauf. Jährliche Menge in 100 km3 [Quelle: PHILIPP, 2005]. Brauchwasser eine Selbstverständlichkeit. Dürre ist etwas, das auf die Sommermonate beschränkt ist und nur in wenigen Gebieten vorkommt. Ausgetrocknete Bäche haben selten natürliche Ursachen. Wasser ist eigenartig und einzigartig: Transport- und Reaktionsmedium des Lebens. Der auffälligste Kreislauf in unserer Umwelt ist der des Wassers (Abb. 2.1): als Regen oder Schnee ist er hautnah zu spüren. Der Wasserkreislauf wirkt auch als PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 3 Transportmittel für die Feststoffkreisläufe. Die Besonderheiten des Wassers machen es zum herausragenden Stoff in vielen Lebens- und Umweltvorgängen (Tab. 4.1). Wesentlich ist, dass sein Kreislauf überall kurzgeschlossen ist. So wird ein Teil des Regenwassers schon während des Versickerns von den Pflanzen wieder aufgenommen, teilweise sogar direkt durch ihre Oberfläche. Verdunstendes Wasser aus dem Boden und den Organismen kann lokal wieder zur Wolkenbildung und zum Niederschlag beitragen. Dabei spielen von der Meeresoberfläche mitgerissene Salz-teilchen (Versprühung) eine wichtige Rolle als Kondensationskerne. Übrigens regnet nur ein Viertel des über den Meeren verdunsteten Wassers über dem Festland aus. Selbst-verständlich würde der Wasserkreislauf auch ohne Organismen ablaufen. Die Pflanzen und Tiere haben sich erst im Verlaufe der Evolution aktiv eingeschaltet. Eigenschaft Besonderheit Biologisch-Ökologische Bedeutung Schmelz- und Siedepunkt Liegen im Bereich normaler irdischer Temperaturen. Wasser ist die einzige chemische Verbindung, die auf der Erde gleichzeitig in allen Zustandsformen vorkommt: fest als Eis, flüssig als Wasser und gasig als Wasserdampf. Lebewesen haben sich an zwei Zustandsformen angepasst: Wasser (Pflanzen, Tiere, Planktonorganismen) und Eis (Bakterien). Alle Organismen geben Wasserdampf zur Wärmeregulation ab (Transpiration). Spezifisches Gewicht Wasser bei 4 0C am schwersten (1,000 g/cm3). Wasser dehnt sich beim Gefrieren aus. Seen frieren von oben nach unten zu: Die leichtere Eisdecke schwimmt an der Oberfläche, während darunter z.B. die Seen und Weiher als Lebensräume erhalten bleiben. Im Frühjahr und Herbst wird das Wasser eines Sees umgeschichtet; Nachschub von Sauerstoff in die Tiefe. Ausweichmöglichkeiten für die Bewohner des Sees in die Tiefe bei starkem Frost; Sprengwirkung bei der Verwitterung (Bodenbildung), Förderung der Bodengare* bei winterlichen Barfrösten* durch Lockerung des Oberbodens Spezifische Wärmekapazität Wasser hat die grösste spezifische Wärmekapazität aller bekannten Flüssigkeiten (ausser flüssigem Wasserstoff; 4,187 kJ/kg.grad bei 15 0C). Ozean und Seen als Wärmespeicher. Ausgleichende klimatische Wirkung. Langsame Reaktionen auf Temperaturschwankungen der Luft. Die Wasserlebewesen sind darum viel geringeren täglichen und saisonalen Schwankungen ausgesetzt. Verdampfungswärme Wasser hat die grösste Verdampfungswärme aller Flüssigkeiten (2281,9 kJ/kg). Kühlender Effekt der Transpiration bei Pflanze, Tier und Mensch Wärmeleitung Wasser hat zwar die grösste Wärmeleitfähigkeit aller Flüssigkeiten (ausser Quecksilber), gesamthaft gesehen aber immer noch eine sehr geringe (Wasser 0,0057, Eis 0,024 J/cm.s.grad). Wichtige Eigenschaft für Energiehaushalt bei Pflanze und Tier. Ausnützung geringer Wärmemengen. Wärmetransport im Wasser erfolgt durch Bewegung. Dielektrische Konstante Wasser hat die höchste dielektrische Konstante* aller Substanzen (, 80,08 bei 20 0C), d.h. ist ein sehr guter elektrischer Leiter. Wasser löst eine Vielzahl von Stoffen. Gelöste Substanzen bleiben in Lösung in einem weiten Temperaturbereich. Wichtig für Stoffwechselvorgänge und ihre Stabilität. Oberflächenspannung Wasser hat die grösste Oberflächenspannung aller Flüssigkeiten (Wasser gegen feuchte Luft: 73,0 dyn/cm bei 18 0C; Olivenöl: 33; Seifenlösung: 25). Wasser wird in porösem Boden für die Pflanzen in verfügbarer Form zurückgehalten und folgt nicht nur der Gravitation. Wassertransport bis in höchste Baumkronen (grosse Kohäsionskraft). Chemische Stabilität Wasser ermöglicht mit Säuren oder Basen gepufferte Lösungen, die gegen Säure- oder Basenzufuhr lange stabil bleiben. Wasser ist schwer zersetzbar (vgl. Energieaufwand für Trennung von Wasser in Wasserstoff/ Sauerstoff). Pufferung erhält Gewässer-Ökosysteme stabil gegen Fremdeinflüsse. Meerwasser z.B. ist ein sehr stabiles Milieu bei pHBereichen zwischen 7,5 und 9 (an der Küste). Meer als Herd der Evolution. Regulator der Atmosphäre. PHSG-Biologie 3. Sem. Chemische Eigenschaften EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Kleinste Teilchen aus Molekülen. Wassermolekül ist ein Dipol. Dipole bilden Wasserstoffbrücken: verantwortlich für zwischenmolekulare Kräfte. Polarität verursacht Kapillarwirkung. Base (Protonenfänger: H2O H- ---- H3O [Hydronium-Ion]) oder Säure (Protonenspender: H2O ----- H OH- [Hydroxid-Ion]) Überblick K. Frischknecht 4 Gutes Lösungsmittel, für Stoffwechselreaktionen entscheidend. H-Brücken stabilisieren Proteine und Erbsubstanz DNA, führen zur G---C und A---T-Komplementarität. Kapillarkräfte für pflanzlichen Wasserferntransport wichtig. Milieufunktionen. Tab. 4.1: Wasser, ein ganz besonderer Stoff. 2. Gewässer: Eine Kurzcharakterisierung 2.1. Stehende Gewässer (Abb. 4.1) Stagnation/Zirkulation. Von entscheidender ökologischer Bedeutung für einen See ist die Dichteanomalie des Wassers: Es schmilzt bei 0 0C, erreicht die höchste Dichte aber erst bei 4 0C. Flüssiges Wasser hat auch eine grössere Dichte als Wasser im Festzustand (Eis). Aufgrund der Schwerkraft befindet sich in einem See die Wasserschicht mit der grössten Dichte zuunterst, die Schicht mit der kleinsten Dichte zuoberst (Dichtestratifikation). Im Sommer sinkt die Temperatur nirgends unter 4 0C. Das Oberflächenwasser ist am wärmsten, hat die kleinste Dichte und bleibt zuoberst (Sommerstagnation). Während der Sommerstagnation zeigt der Temperaturverlauf mit zunehmender Tiefe einen typischen Verlauf: in der oberflächennahen Schicht [Epilimnion], wo der Hauptanteil der einfallenden Strahlung absorbiert wird, ist die Temperatur relativ hoch und ziemlich konstant. In der darunterliegenden Sprungschicht [Metalimnion] fällt die Temperatur stark ab. Das Tiefenwasser [Hypolimnion] weist eine konstant tiefe Temperatur auf. Im Herbst wird das Oberflächenwasser kühler und dichter und sinkt deshalb ab (Herbstzirkulation). Im Winter bleibt die kälteste Schicht zuoberst und vereist unter Umständen, das dichtere 4 0C warme Wasser bleibt vor dem Gefrieren geschützt (Winterstagnation). Im Frühjahr erwärmt sich mit der steigenden Lufttemperatur das Wasser. Die oberste Wasserschicht erreicht den Temperaturanstieg auf 4 0C schneller als die Schicht darunter und sinkt ab. Das geht so weiter, und die Wassermassen setzen sich wieder in Bewegung (Frühjahrszirkulation). Der Jahresverlauf der Temperatur führt also zu einer zweimaligen Zirkulation der Wassermassen im See. Phytoplankton. Zur Lebensgemeinschaft eines Sees gehört das Plankton ( Organismen, die im Wasser schweben). Die wich- Abb. 4.1: Der See im Wechsel der Jahreszeiten ECKHARD, 2005]. [Quelle: tigsten Produzenten im See sind Cyanobakterien (Blaualgen) und echte Algen, die beide das Phytoplankton bilden. Die Dichte des Algenplasmas ist mit 1042 kg/m3 kaum grösser als die des PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 5 Wassers, zudem verhindern Form und Grösse der Algen zu grosse Absinkverluste: je kleiner die Form, desto grösser die Oberfläche im Verhältnis zur Masse, desto grösser ist also der Reibungswiderstand. Im Uferbereich tragen auch höhere Pflanzen zur Produktion von Biomasse bei. In den oberflächennahen Schichten ist die Produktion grösser als die Atmung, die Nettoproduktionsrate ist positiv. Organische Substanz sinkt aber in die tieferen Wasser und wird von heterotrophen Organismen verzehrt. Die Atmung ist dort in der Regel höher als die Produktion von neuer Biomasse (negative Nettoproduktionsrate). Zooplankton. Das Zooplankton umfasst Protozoen (Einzeller), Hohltiere, Rädertiere, Kleinkrebse, Insekten- und Muschellarven. Die meisten Zooplankter sind kleiner als 2 mm. Sie ernähren sich von Algen und Detritus (totem organischem Material) oder auch von kleinerem Zooplankton. Oft helfen ihnen Wimpern und Ruderfüsse gegen das Absinken (vgl. Abb. 5.1). Abb. 5.1: Planktonorganismen. Phytoplankton (1-5). I: Fenster-Kieselalge (Zellen 30-140 :m lang), 2: Weberschiffchen-Kieselalge (40-120 :m lang), 3: warziges Zackenrädchen (Zellen bis 40 :m), 4: sechsarmiger Dornenstern (40-70 :m breit), 5: geschwänzte Gürtelalge (Zellen 11-15 :m lang). Zooplankton (6-8). 6: Wimpertierchen (Ranzentierchen, um 100 :m), 7: Wasserflöhe/Daphnien (Langdornwasserfloh (bis 2,5 mm), 8: Hüpferling (2-3 mm). Phosphorkreislauf. In nährstoffarmen (oligotrophen) Seen ist Phosphor der am Bedarf gemessen knappste Nährstoff: Wenn er aufgebraucht ist, kann die Biomasse nicht weiter zunehmen, selbst wenn alle anderen Nährstoffe reichlich vorhanden sind (sogenannter Minimumfaktor). Ein Teil des organisch gebundenen Phosphors wird bereits im Epilimnion wieder mineralisiert, PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 6 der Rest sinkt mit totem organischem Material ins Hypolimnion. Dort wird er mineralisiert und als unlösliches Eisen(lll)Phosphat teilweise im Sediment gebunden. Während der Frühjahrszirkulation gelangt aber mineralisierter Phosphor aus dem Tiefenwasser wieder ins Oberflächenwasser. Weil Phosphor in einem See Minimumfaktor ist, wirkt eine zusätzliche Phosphorzufuhr als Überdüngung (sogenannte Eutrophierung) und löst eine Kaskade von Folgewirkungen aus: Die Primärproduktion steigt, viele Algen und andere organische Stoffe sinken in die Tiefe. Dort setzt ein enormes Wachstum von Mikroorganismen ein, die dieses zusätzliche organische Material fressen und veratmen, bis im Extremfall der limitiert vorhandene Sauerstoff aufgezehrt ist. Die übrigen Organismen ersticken dann oder können nur noch an der Seeoberfläche existieren. Wahrscheinlich wird bei Sauerstoffmangel zudem unlösliches Eisen(lll)-Phosphat im Sediment zu löslichem Eisen(ll)-Phosphat reduziert, das so ins Wasser zurückgelangt und den Teufelskreis zusätzlich anheizt. Die Eutrophierung war vor allem in den 70er und 80er Jahren ein vordringliches Umweltthema in der Schweiz. Dank dem Phosphat-Verbot in den Waschmitteln und dank der Ausfällung von Phosphat bei der Abwasserreinigung (3. chemische Reinigungsstufe) konnte aber weitgehend wieder der Zustand der 60er Jahre erreicht werden. Kleinere Mittellandseen sind aber noch heute so stark belastet, dass sie künstlich belüftet werden müssen. Dazu gehören der Baldeggersee (seit 1983 belüftet), der Sempachersee (seit 1984 belüftet) und der Hallwilersee (seit 1985 belüftet). Neben den (natürlichen) Seen gehören Stauseen, Teiche und Weiher, Altwässer von Flüssen sowie Tümpel und Gräben zu den stehenden Gewässern. 2.2. Fliessgewässer (Abb. 6.1) Strömungsverhältnisse. Von besonderer Bedeutung für Fliessgewässer sind nicht nur die mittleren Strömungsgeschwindigkeiten, sondern auch die kleinräumigen Strömungsverhältnisse: Das Wasser wird an der Flusssohle abgebremst, direkt über dem Sediment steht es still. Unmittelbar darüber befindet sich eine langsame, nicht turbulente Strömung. Diese beiden Schichten bilden die 0,3 bis 4 mm hohe Grenzschicht. Unmittelbar hinter den Steinen der Flusssohle befinden sich Zonen, in denen das Wasser zwar rotiert, aber nicht fliesst. In diesen sogenannten Totwasserbereichen und in der Grenzschicht finden viele Organismen ihren Lebensraum. Abb. 6.1: Gliederung eines Fliessgewässers [Quelle: ECKHARD, 2005]. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 7 Produzenten. Die Produzenten der Fliessgewässer sind festsitzende Algen und höhere Pflanzen. Auf steinigem Substrat, auf grösseren Wasserpflanzen und auf Schlamm bilden sich dünne Schichten aus Bakterien und verschiedenen Algenarten (sog. Aufwuchs). Viele Aufwuchsalgen sind mit einem Stiel oder einer Gallerthülle am Untergrund verankert. Einige besiedeln normalerweise Totwasserbereiche und werden bei Hochwasser weitgehend abgeschwemmt. Moose sind auf einen hohen Gehalt an gelöstem CO2 angewiesen. Deshalb besiedeln einige Arten auch Wasserfälle (sogar den Rheinfall), wo besonders viel atmosphärisches Gas in Blasen mitgerissen wird. Von Bedeutung ist zudem die Produktion der Ufervegetation, von der in grossen Mengen Blätter in einen Bach gelangen können. Konsumenten. Die Insekten sind die wichtigsten Konsumenten in Fliessgewässern. Wie alle Insekten sind sie Luftatmer (Tracheensystem): Entweder nehmen sie über Kiemen oder über die Körperoberfläche das im Wasser gelöste Gas in die Tracheen auf, oder sie holen regelmässig Luft an der Wasseroberfläche. Die meisten verbringen nur ihr kurzes Erwachsenenstadium an Land. Für die Larven am Grunde des Fliessgewässers gilt es, von der Strömung nicht mitgerissen zu werden. Zum einen spielen Umrissfläche und Form in Strömungsrichtung eine wichtige Rolle (Frontwiderstand), zum andern ist die gesamte benetzte Körperoberfläche von Bedeutung (Reibungswiderstand). Kleine Tiere in der nicht turbulenten Grenzschicht sind von kugeliger oder halbkugeliger Gestalt (geringere Oberfläche pro Volumen bedeutet geringeren Reibungswiderstand). Grössere, längliche Tiere minimieren vor allem den Frontwiderstand. Trotz solcher Anpassungen ist von ihnen Kraftaufwand nötig, um nicht weggeschwemmt zu werden. Fast alle Fliessgewässertiere sind deshalb robust und kräftig. Die Köcherfliegenlarven zum Beispiel leben mit ihrem Hinterteil in einem massiven Gehäuse aus Sand oder Steinchen (Abb. 7.1). Andere Tiere verankern sich mit saugnapfähnlichen Strukturen oder mit Seidenfäden. Abb. 7.1: Insektenlarven in Fliessgewässern (1-4) und weitere Besiedler eines Steines im Bach (5-11). 1: Steinfliegenlarve (Perlodes); 2: Köcherfliegenlarve (Rhyacophila); 3: Köcherfliegenlarve (Silo); 4: Eintagsfliegenlarve (Rhitrogena); 5: Schneckenegel (Glossiphonia); 6: Mützenschnecke (Ancylus); 7: Larve und Puppe einer Lidmücke (Liponeura); 89: Larve und Puppe einer Kriebelmücke (Simulium); 10: Kokon des Hundeegels (Herpobdella); 11: Strudelwurm (Polycelis) [Quelle: KALBE, 1985]. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 8 Chemismus. Auch für die chemischen Eigenschaften eines Fliessgewässers ist die Strömung von grosser Bedeutung: Das Wasser wird ständig und rasch durchmischt, Nährstoffe werden laufend nachgeliefert. Der Gasaustausch mit der Atmosphäre ist intensiv und führt zu einer ständigen Sauerstoffzufuhr. Erst bei langsamer Strömung, grosser Wassertiefe und starker Sauerstoffzehrung fällt der Sauerstoffgehalt unter die Sättigungsgrenze. Selbstreinigungskraft. Werden dem Fliessgewässer energiereiche organische Substanzen (Fallaub, Abwässer) zugegeben, sind die heterotrophen Organismen nicht mehr auf autotrophe Wasserlebewesen angewiesen und können sich zusätzlich vermehren. Solange genügend Sauerstoff vorhanden ist, vermögen die Reduzenten damit fertig zu werden (Selbstreinigungskraft der Gewässer). Bei besonders intensivem Abbau organischer Substanz kann aber auch im Fliessgewässer der Sauerstoffgehalt stark sinken. Mit zunehmender Belastung des Gewässers verändert sich die gesamte Biozönose, die Artenvielfalt der Insekten sinkt (vgl. Abb. 8.1). Abb. 8.1: Verschiedene Verschmutzungszonen eines Fliessgewässers mit verschiedenen, den Verschmutzungsgrad anzeigenden Bewohnern (Bioindikatoren) [Quelle: ECKHARD, 2005]. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 9 Miniglossar Barfrost Bodengare Dielektrische Konstante Epilimnion Frost ohne Schneedecke. Zustand des Bodens mit den günstigsten physikalischen und chemischen Eigenschaften für den Pflanzenwuchs. Garer Boden ist dunkel wegen Humusreichtums, besitzt eine lockere Krümelstruktur und ist durch intensive Tätigkeit der Bodenorganismen gekennzeichnet. Charakterisiert den isolierenden Stoff zwischen isolierten Leitern. Je grösser, desto besser leitend. Oberflächenschicht eines Gewässers. Literatur ENGELHARDT, W.: Was lebt in Tümpel, Bach und Weiher? Pflanzen und Tiere unserer Gewässer. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH, Stuttgart, 14. Aufl., 315 S. (2003). [ISBN: 3-440-06638-X]. SCHÖNENBERGER, A.: Faszinierendes Leben im Wasser. Eine Unterrichtshilfe des SBN. SBN/Schweizerischer Bund für Naturschutz, Basel, 1. Aufl., 22. S. (1993) SCHWAB, H.: Süsswassertiere. Ein ökologisches Bestimmungsbuch. Ernst Klett Schulbuchverlag, Stuttgart, 1. Aufl., 320 S. (1995). [ISBN: 3-12-125530-4]. SOMMER, U.: Algen, Quallen, Wasserfloh. Die Welt des Planktons. Springer-Verlag, Berlin, 1. Aufl., 192 S. (1996). [ISBN: 3-540-6030707-7]. STREBLE, H., KRAUTER, D.: Das Leben im Wassertropfen. Mikroflora und Mikrofauna des Süsswassers. Ein Bestimmungsbuch. FranckhKosmos Verlags-GmbH, Stuttgart, 10. Aufl., 429 S. (2006). [ISBN: 3-440-10807-4]. VGL/Schweiz. Vereinigung für Gewässerschutz und Lufthygiene (Hrsg.): Neue Wege im Gewässerschutz. Wasser umweltgerecht nutzen. VGL, Zürich, 71 S. (1995). [ISBN-Nr.: 3-9520841-0-7] WALDER, P., WEBER, H.U., WOKER, H.: Gewässerbiologie und Gewässerschutz. Leitfaden für Lehrer. Buwal/Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern, 71 S. (1989) [Vertrieb: EDMZ, 3000 Bern. Best.Nr. 319.730d] Spitzenbücher PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 10 EXP 1 Untersuchung eines Fliessgewässers Gewässergütebeurteilung mit Indikatororganismen ÖKOLOGIE/ ZOOLOGIE Sagen uns die Wasserbewohner etwas aus über die Sauberkeit des Gewässers Aufwand: gering Material: gering Zeit: mittel/ hoch Experimenttyp: S-I-Stufe Anspruch: mittel Einleitung Bioindikation Verschiedene Tierarten zeichnen sich durch unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen abiotischen Faktoren (z. B. Licht, Temperatur, Sauerstoff, Nährstoff- oder Salzgehalt) aus: so sind z. B. marine Organismen an Lebensräume mit relativ hohem Salzgehalt angepasst und können in Brack- oder Süsswasser oftmals nicht überleben. Einige Organismen zeigen in ihrer Anpassung relativ weite Grenzen und tolerieren einen recht breiten Bereich verschiedener Umweltbedingungen sie sind euryök; andere Organismen sind im Hinblick auf einen oder mehrere Faktoren an eng begrenzte Lebensbedingungen angepasst und ertragen nur einen sehr kleinen Schwankungsbereich solche an enge Grenzen adaptierte Arten nennt man stenök. Nur diese letzteren eignen sich als Zeigerorganismen: Kommen stenöke Formen in einem Lebensraum vor, deutet ihr Auftreten auf Lebensraumverhältnisse in eben diesen für die Tiere typischen Grenzen hin. sie sind damit Indikatoren bzw. Bioindikatoren für die ihnen zuträglichen Umweltbedingungen Je nachdem, wie solche Bioindikatoren eingesetzt oder untersucht werden, unterscheidet man Zeigerarten (Bioindikatoren im engeren Sinne), Monitorarten und Testorganismen. Zeigerarten sind Tiere, Pflanzen und Bakterien, die durch ihr natürliches Vorhandensein in einem Lebensraum auf dessen Beschaffenheit hinweisen. Monitorarten werden zum Nachweis bestimmter Stoffe (insbesondere von Schadstoffen) dem Lebensraum (z. B. einem Fliessgewässerabschnitt) entnommen (oder speziell zugesetzt) und auf das Vorkommen von Schadstoffen hin untersucht; so werden z.B. Muscheln aufgrund ihrer Eigenschaft, Schwermetalle oder chlorierte Kohlenwasserstoffe anzureichern, zum Nachweis für diese Stoffe herangezogen. Sie werden dazu getötet und die Menge von Schadstoffen in ihren verschiedenen Geweben bestimmt. Testorganismen werden in Biotests eingesetzt, um die Wirkung eines Schadstoffes (z. B. Einsatz unterschiedlicher Konzentrationen) zu prüfen (in diesen Bereich gehören die gemeinhin zu Tierversuchen herangezogenen Tierarten: z. B. Mäuse, Ratten, Schweine, Forellen etc.). Diese Tests werden also nicht im eigentlichen Lebensraum der Tiere, sondern in Laboratorien durchgeführt. Für den Nachweis verschiedener Schadstoffe im Süsswasser (z.B. im Trinkwasser) werden u. a. sogenannte Daphnien-Tests herangezogen: Wasserflöhe (Daphnien) werden in die zu untersuchenden Wasserproben gegeben und ihre Überlebensrate bestimmt; ihre Empfindlichkeit gegenüber verschiedenen Giftstoffen ist ein guter Anzeiger dafür, dass solche Stoffe in der Wasserprobe vorkommen (die genaue Bestimmung von Art und Menge der Giftstoffe erfolgt im Anschluss im chemischen Labor). Zusammenfassende Wertung: Die biologische Gewässergüteuntersuchung mit Hilfe von Indikatororganismen ermöglicht eine schnelle Abschätzung der Wasserqualität und ihrer langfristigen Veränderung; sie kann aber keine Aussage zu Art und Umfang der Verschmutzung oder sonstiger Umweltveränderung geben. Bestimmung der Wasserqualität von fliessenden Gewässern Die folgende Methode beruht auf der Erfassung der Artenzahl von wirbellosen Tieren und des Vorkommens von 8 Charakterformen (oder von Ersatzzeiger-Formen) von wirbellosen Tieren (Lassleben-Methode). Wirbellose Tiere geben vor allem Auskunft über die sog. Saprobie ( allgemeine Belastung mit abbaubaren organischen Stoffen) von fliessenden Gewässern. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 11 Die günstigste Zeit für die Untersuchung von fliessenden Gewässern mit biologischen Methoden ist Spätherbst bis Frühsommer. In dieser Zeit sind die wirbellosen Tiere am besten bestimmbar. Im Hochsommer und Frühherbst verlassen viele Insekten nach ihrer Metamorphose als erwachsene Tiere das Wasser, und die neue Nachkommenschaft ist noch schlecht entwickelt. Als tierische Zeigerorganismen werden eingesetzt (vgl. Abb. der Wirbellose Tiere des Süsswassers, S. 13-15): Steinfliegen (Plecoptera): meist zwei schmale Hinterleibsanhänge keine seitlichen Kiemen am Hinterkörper (genügend gelöster Sauerstoff im Wasser!) Eintagsfliegen: drei lange, dünne Schwanzanhänge (Ausnahme: Epeorus mit 2 Schwanzanhängen) dünnhäutige Tracheenkiemenblättchen oder fäden am Hinterleib (— bereits Hinweis auf Toleranz gegenüber weniger gelöstem Sauerstoff) Köcherfliegen: freilebende Köcherfliegen: mit weissen Kiemenbüscheln am Hinterleib Hinterleib abgeknickt zur Körperlängsachse Kräftiger Körperbau mit grossen Mundwerkzeugen (Räuber!). in Köchern lebend: Köcher aus kleinen charakteristischen Steinchen. Käfer: nur Hakenkäfer und Hakenkäferlarve sowie Bachtaumelkäfer geeignet: Bachtaumelkäfer mit behaarter Oberseite Hakenkäfer mit langen Krallen, langsam am Grund laufend (nicht schwimmend!). Typische Anzeiger der Gewässergüteklasse bis I-II. Zweiflügler: artenreich, schwierig zu bestimmen (vgl. Abb.!) Ausnahmen: Netzflügel-Mücke Zuckmückenlarve Rattenschwanzlarve. Krebse: Bachflohkrebs, Wasserassel, Flusskrebs: Flohkrebse sind praktisch in allen Fliessgewässern mit ausreichendem Sauerstoff- und Kalkgehalt zu finden, fehlen allerdings in Fliessgewässern mit hoher Chloridbelastung ( 500 mg/L). O2-Mindestgehalt: ca. 4 mg/L (im schlechtesten Falle Güteklasse II-III, aber auch in besseren Gewässern (vgl. Abb.!). Egel: Egel findet man in mässig bis stark verschmutzten Gewässern (Güteklassen II bis III). Wenigborster: Schlammröhrenwurm. Weichtiere: Schnecken, Muscheln. Muscheln zeigen sehr unterschiedliche Ansprüche, sind häufig jedoch Anzeiger für mässig belastetes bzw. sauberes Wasser. Fische: Nur begrenzt verwendbare Bioindikatoren. Pflanzliche Zeigerorganismen: Pflanzen geben häufig den Trophiegrad an, sind also Indikatoren für den Nährstoffgehalt. Bsp.: oligotrophe (nährstoffarme) Gewässer mit Armleuchteralge und Gefärbtes Laichkraut (Potamogeton coloratus), eutrophe EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE PHSG-Biologie 3. Sem. Plattwürmer: Überblick K. Frischknecht 12 (nährstoffreiche) Gewässer mit Flutendem Hahnenfuss (Ranunculus fluitans). z.B. Bachplanarie. Einige Formen sind Vertreter sauberer Gewässer. Fazit: Für schulische Zwecke ist nur eine einfache Bioindikationsmethode sinnvoll, die sich auf wenige, sicher bestimmbare Formen beschränkt. Ziel Mit einer einfachen Gewässergütebeurteilungsmethode mit Indikatororganismen soll das Interesse am Lebensraum Fliessgewässer geweckt und ein erster Einblick in die vielfältigen Lebensformen und Anpassungserscheinungen gewonnen werden. Mit einfachen Geräten werden Bachorganismen gefangen. Mit dem folgenden Bestimmungsschlüssel werden die Tiere ohne Bestimmung der Art zur Beurteilung der Gewässergüte herangezogen (sog. Zählform). Die Beurteilung der Gewässergüte ist damit hinreichend genau. Material Glaswaren/Geräte/ Materialien weisse Kunststoffschalen, kleines Sieb, z.B. Teesieb grosses Sieb, z.B. Haushaltssieb, Pinsel, Federstahlpinzetten, Blockschälchen, Pasteurpiptten mit Pipettenhütchen, oder auch Transferpipetten, Binokular, Lupen, evtl. Bestimmungsschlüssel, Schnappdeckelgläser Bioindikation im Rahmen des GLOBE-Internetprogramms: Praxisunterlagen hier !! Verbrauchsmaterial wasserfeste Faserschreiber, Bleistift, feste Schreibunterlage Chemikalien Biologische Objekte Fliessgewässerfauna Durchführung 1. Vorbereitungen: 1.1: Auswahl der Untersuchungsstelle: Als Untersuchungsstelle (Standort) kommen irgendwelche Stellen eines fliessenden Gewässers in Frage. Es empfiehlt sich die vorherige Erkundung des Standortes. 1.2: Beschreibung der Untersuchungsstelle: Zur genauen Beschreibung der Untersuchungsstelle gehören folgende Informationen: 1. eindeutige Ortsangabe 2. Landschaftscharakterisierung 3. Bewuchs 4. Tiere 5. Wassercharakterisierung 6. Uferbeschaffenheit und Vegetation (Aufsicht) 7. Sohlen- und Uferbeschaffenheit, Vegetation (Querprofil) 8. landschaftsökologische Bachbeurteilung (Nr. 2-5: Bachbeschreibung: siehe Protokollhilfe 1 Bachbeschreibung, Nr. 6: siehe Protokollhilfe 2, Nr. 7: siehe Protokollhilfe 3, Nr. 8: siehe Protokollhilfe 4). PHSG-Biologie 3. Sem. 2. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 13 Sammeln von wirbellosen Tieren: 2.1: Wichtige Hinweise: Tierumgang: Der Umgang mit Tieren hat achtsam zu erfolgen. Die allgemeinen und evtl. lokalen Bestimmungen zum Arten- und Naturschutz sind zu beachten. Nach Beendigung der Untersuchung ist unbedingt darauf zu achten, dass alle Tiere wieder an den entnommenen Stellen zurück ins Wasser gesetzt werden! Tierhaltung: Die meisten Bachorganismen haben einen hohen Sauerstoffbedarf, der nur in kaltem Wasser befriedigt werden kann (Bsp.: O2-Löslichkeit bei 30, 20, 10 und 0 0C: 7.5, 8.8, 10.9 und 14.2 mg O2/L). Die Proben dürfen deshalb nicht längere Zeit in der Sonne stehen. Eine Kühlung mit Eiswürfeln oder unter dem kühlen fliessenden Wasser im Schulhaus ist kurzfristig möglich. 2.2: Probeentnahme: Steiniger Untergrund: Es werden 10 faustgrosse Steine ( 6 cm) rasch aus dem Wasser gehoben: dabei wird ein Sieb stromabwärts hinter jeden Stein gehalten, um von der Strömung abgetrieben Tiere einzufangen. Der aufgehobene Stein wird nun nach wirbellosen Tieren abgesucht: Mit Pinzette und Pinsel werden sie in Untersuchungsschalen gebracht, wobei die Räuber freilebende Köcherfliegen) separat gesammelt werden. Kleinkiesiger/sandiger Untergrund (0.6 6 cm): Ein Haushaltsieb wird 10mal mässig mit einer Flussgrundprobe gefüllt, bzw. Probe ausgraben. Die Proben werden mit kreisenden Bewegungen so gespült, dass der Siebrand stets ein wenig aus dem Wasser ragt. Das Sieb wird nach jeder Probenahme nach wirbellosen Tieren abgesucht. Die Tiere werden mit einem feinem Pinsel oder mit einer Pipette in die entsprechenden Schalen (Nichträuber, Räuber) gebracht. Starker Pflanzenbewuchs: Ein Haushaltsieb wird 10mal gegen den Strom durch die Pflanzen gezogen. Das Sieb wird nach jeder Probeentnahme nach wirbellosen Tieren abgesucht und mit einem feinen Pinsel bzw. einer Pinzette in die entsprechenden Schalen (Nichträuber, Räuber) platziert. 2.3: Auswertung: Mit Hilfe der Suchtafel „Bestimmung der biologischen Gewässergüte (Bioindikation) auf Seite 13 erfolgt die Auswertung in 3 Schritten: 1. Anspruchsvollste Leitform (aus 8 Charakter-Formen bzw. Grundtypen [A-H, siehe S. 14]): Unter den gefangenen Tieren wird die anspruchsvollste Leitform (A B C D E F G H) herausgesucht und in der Suchtafel die entsprechende Spalte markiert (S. 13). Bei den Spalten A, und muss man berücksichtigen, ob von der Leitform eine Art (n) oder mehrere Arten (N) vorhanden sind! 2. Zählformen: Im 2. Schritt wird festgestellt, wieviele Zählformen (einschliesslich der Leitformen!) insgesamt gefunden wurden und markiert die betreffende Zeile (ganz rechts in der Suchtafel S. 13; siehe auch S. 15 zur Unterscheidung der Leit- und Zählformen. Begriff Zählform: Grobe Vereinfachung: alle Nicht-Leitformen, d.h. rein optisch ohne Hilfsmittel wie Bestimmungsliteratur oder Stereomikroskop, wie als verschiedene Arten in separate kleine Kunststoffschalen aussortieren und als sog. Zählformen zählen. Zählformen sind also alle gefundenen Tierarten einschliesslich der Leitformen. Je mehr Arten gefunden werden, desto besser ist die biologische Gewässergüte. 3. Gewässergüte: Die beiden Linien der Leitformen (senkrecht) und Zählformen (horizontal) schneiden sich in einem der 7 schrägen Ablesefelder ------ biologische Gewässergüte! PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 14 Abschätzung der biologischen Gewässergüte (Bioindikation) Beispiel für Auswertung: 1. Leitform: Hinweis: Larven von einer Steinfliegenart gefunden — umkreisen, bei mehr als einer Steinfliegenart — umkreisen 2. Zählformen: Anzahl unterscheidbarer Typen [ Zählformen inkl. Leitform] —entsprechende Zahl bei den Zählformen umkreisen 3. Gewässergüte: Schnittpunkt aus 1.2. — Gewässergüteklasse 1 Zählform, 2 oder 2 Zählformen innerhalb einer Leitformgruppe. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 15 Leitformen (Übersicht) für die Beurteilung der Gewässergüte sind: Steinfliegenlarven (A) und bestimmte Köcherfliegenlarven (B) mit Gehäusen kleiner als 1.5 cm benötigen sehr viel Sauerstoff und können nur in ganz sauberen Bächen existieren. Eintagsfliegenlarven (C) und der Bachflohkrebs (D) brauchen sauberes Wasser, kommen aber mit weniger Sauerstoff aus. Wasserassel (E) und Rollegel (F) finden in mässig verschmutzten Gewässern ein reiches Nahrungsangebot und damit optimale Lebensbedingungen, auch wenn hier der Sauerstoffgehalt des Wassers im Sommer manchmal stark abnimmt. Rote Zuckmückenlarven (G) sind so spezialisiert, dass ihnen in stark verschmutzten Gewässerbereichen auch noch geringste Sauerstoffmengen zum Überleben ausreichen. Die Rattenschwanzlarve (H) ist auf den Sauerstoff im Wasser nicht angewiesen, denn sie besitzt ein Atemrohr und atmet damit Luftsauerstoff! Sie kann sogar in Jauchegruben leben. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick Leit- und Zählformen für die Beurteilung der Gewässergüte sind: Erkennungshilfen wirbelloser Kleintiere in Bach und Fluss [Quelle: ENGELHARDT, mod., 2003]. K. Frischknecht 16 PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Erkennungshilfen II wirbelloser Kleintiere in Bach und Fluss [Quelle: ENGELHARDT, mod., 2003]. Überblick K. Frischknecht 17 PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Erkennungshilfen III wirbelloser Kleintiere in Bach und Fluss [Quelle: ENGELHARDT, mod., 2003]. Überblick K. Frischknecht 18 PHSG-Biologie 3. Sem. Protokollhilfe 1: EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Bachbeschreibung Überblick K. Frischknecht 19 PHSG-Biologie 3. Sem. Protokollhilfe 2: EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 20 Uferbeschaffenheit und Vegetation (Aufsicht) PHSG-Biologie 3. Sem. Protokollhilfe 3: EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick Sohlen- und Uferbeschaffenheit, Vegetation (Querprofil) K. Frischknecht 21 PHSG-Biologie 3. Sem. Protokollhilfe 4: EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Landschaftsökologische Bachbeurteilung Bewertung: Je näher der Mittelwert bei 1.0 ist, desto natürlicher ist der Bach. Überblick K. Frischknecht 22 PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Untersuchung eines Fliessgewässers Die chemische Gewässergütebeurteilung Überblick K. Frischknecht 23 EXP 2 GEWÄSSERCHEMIE Einleitung Vergleich biologische und chemische Wassergütebestimmungen. Die Gewässergüte kann sowohl über physikalische und chemische Messwerte als auch über die für die Güteklassen typischen Wasserorganismen bestimmt werden. Der Vorteil der biologischen Gewässergütebestimmung liegt darin, dass die Auswirkungen auf die Organismen auch noch längere Zeit nach der Einleitung belastender Substanzen festgestellt werden können. Dagegen gibt die chemische Analyse eine präzise Auskunft über die Wasserinhaltsstoffe zum Zeitpunkt der Probenahme. Fundierte Methoden für die Bestimmung der biologischen Gewässergüte liegen nur für Fliessgewässer vor. Ausserdem lässt sich in Fliessgewässern ein schlechter Gütezustand durch eine Bestandsaufnahme mit blossem Auge sichtbarer Phänomene wie Bildung von Faulschlamm, schwarze Steinunterseiten, Algenblüten und Aufwuchs von Mikroorganismen beschreiben. Chemisch-physikalische Wassergütebestimmungen. Für ein Gewässer sind auch physikalische Grössen von Bedeutung. Temperatur, Sauerstoffgehalt, pH-Wert, Gehalt an organischen, abbaubaren Substanzen und Nährstoffgehalte sind die Grössen, die in den meisten Fällen zur Beurteilung des Belastungszustandes und des Trophiegrades herangezogen werden. Für die Messung von Temperatur, Leitfähigkeit, Sauerstoffgehalt und pH-Wert werden meist elektrische Messgeräte eingesetzt. Die pH-Messung kann aber auch mit Teststreifen durchgeführt werden. Nährstoffgehalte können mit Schnelltests ebenfalls draussen am Gewässer direkt gemessen werden. Es lässt sich eine Genauigkeit bis 0,1 mg/L erreichen, die in den meisten Fällen ausreicht. Im folgenden werden Einsatzmöglichkeit und Aussagekraft der wichtigsten chemischen und physikalischen Messgrössen beschrieben: Temperatur [Einheit: C]. Die Temperatur beeinflusst sowohl die Photosynthese als auch die Abbauvorgänge im Wasser. Bei Fliessgewässern werden je nach sommerlichen Höchsttemperaturen sommerkalte und sommerwarme Fliessgewässer unterschieden. Als sommerkalt gelten Fliessgewässer mit Temperaturen bis 16 C, maximal 20 C in extrem heissen Sommern. Fliessgewässer mit höheren Temperaturen gelten als sommerwarm. Sauerstoffgehalt [Einheit: mg/L oder Sättigung]. Der Sauerstoffgehalt bestimmt häufig, ob eine Art in einem Gewässerabschnitt vorkommen kann oder nicht. Wieviel Sauerstoff sich im Wasser löst, hängt stark von der Wassertemperatur ab; mit steigender Temperatur löst sich immer weniger Sauerstoff! In Stillgewässern ist wegen der Temperaturschichtung die Messung eines Tiefenprofils sinnvoll. Eine Sauerstoffelektrode wird ins Wasser getaucht. Sauerstoffelektroden sind mit einem Temperaturmessfühler ausgerüstet, so dass beide Grössen gleichzeitig gemessen werden können. Am Ende der Sommerstagnation, wenn das sauerstoffarme oder -freie Tiefenwasser mit dem Oberflächenwasser vermischt wird, kann es in nährstoffbelasteten Seen zu kritischen Situationen für die Tierwelt, insbesondere für die Fische, kommen. In Fliessgewässern spielt der Sauerstoffeintrag aus der Luft eine wesentliche Rolle. Deshalb kommt es in den turbulent fliessenden Oberläufen nur bei starker Verschmutzung zu kritischen Sauerstoffgehalten, während in den langsam fliessenden Unterläufen auch bei mässiger Belastung der Sauerstoff stellenweise fehlen kann. Der Sauerstoffhaushalt von Fliessgewässern kann mit einer Tagesgangmessung während eines klaren Sommertages gut beurteilt werden: in gering belasteten Fliessgewässern liegt der Sauerstoffgehalt immer um den Sättigungsbereich. In kritisch belasteten Fliessgewässern dagegen kommt es durch die Produktion der Algen und anderer Wasserpflanzen tagsüber zu starker Übersättigung (120%), während nachts die Atmungsprozesse zu Sauerstoffmangel führen können CO2 OH-. Daher haben solche Gewässer oft einen vergleichsweise hohen pH-Wert bis 8,5. Eine starke Sauerstoffübersättigung aus der Pflanzenproduktion geht also häufig mit einem hohen pH-Wert einher und zeigt eine kritische Situation für die Wasserorganismen an. Ein hoher pH-Wert kann zum Aussterben bzw. Abwandern von Arten führen. Biochemischer Sauerstoffbedarf [BSB; Einheit: mg O2/L]. Je mehr abbaubare, organische Substanzen im Wasser vorhanden sind, desto mehr Sauerstoff wird für deren Abbau benötigt. Dieser Sauerstoffverbrauch kann bestimmt werden: Zunächst wird in einer frisch entnommenen Wasserprobe der Sauerstoffgehalt gemessen. Dann wird das Wasser bei 20 C ständig gerührt. Nach 2 Tagen (BSB2) oder nach 5 Tagen (BSB5) wird der Sauerstoffgehalt wiederum gemessen und aus beiden Werten berechnet, wieviel Sauerstoff verbraucht wurde. Die Differenz des Sauerstoffgehaltes zu Beginn und am Ende gibt die Sauerstoffzehrung in mg/L an. In einem unbelasteten Gewässer liegt der BSB5 immer unter 1 mg/L. Stickstoff [Einheit: mg/L]. Stickstoff ist ein wichtiger Pflanzennährstoff. Die bei Gewässeruntersuchungen erfassten Verbindungen umfassen Gesamtstickstoff (Total-N), Ammoniumstickstoff (NH4-N), Nitrit (NO2--N) und Nitrat (NO3- -N). Der Gesamtstickstoff umfasst alle Stickstoffverbindungen und ist somit für die Bestimmung der Nährstoffbelastung von Gewässern gut geeignet. Ammoniumstickstoff tritt vor allem bei Sauerstoffmangel und in Abwassereinleitungen auf. Hohe Ammoniumgehalte ( 1 mg/L) weisen auf problematische Güteverhältnisse hin. Nitrit entsteht vorwiegend durch Oxidation von Ammonium. In unbelasteten Gewässern ist Nitrit praktisch nicht nachweisbar (0,1 mg/L sind stets Hinweise auf Gewässerbelastungen. Nitrit ist ein starkes Fischgift und als Ausgangssubstanz für krebserregende Stickstoffverbindungen äusserst bedenklich. Nitrat ist die vollständig oxidierte Form des Stickstoffs und im Gewässer nur in höheren Konzentrationen als Pflanzennährstoff PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 25 problematisch (Veralgung von Gewässern). Werte über 4mg/L N03--N in Fliessgewässern weisen auf kritische Gewässerbelastungen hin. Wegen der möglichen Reduktion zu Nitrit gelten im Trinkwasser Werte 25mg/L als bedenklich. Phosphat PO43- [Einheit: mg/L]. Phosphat ist ein Pflanzennährstoff, der bereits in geringen Konzentrationen eine stark düngende Wirkung hat. Es kommt in der Natur nur in geringen Mengen vor. Meist sind alle anderen für das Pflanzenwachstum notwendigen Stoffe vorhanden, und Phosphat stellt den begrenzenden Faktor dar. So führen bereits geringe Phosphoreinträge zu einem beschleunigten Wachstum von Algen und anderen Pflanzen. Bereits 0,1 mg/L können zu einer deutlichen Beeinträchtigung eines Fliessgewässers führen, in Stillgewässern gelten bereits 0,05mg/L als bedenklich. Ziel Mittels chemischen Schnelltests soll das momentane Zustandsbild eines Fliessgewässers erfasst werden. Im Vergleich zur biologischen Wassergütebestimmung soll überprüft werden, ob eine Korrelation zwischen dem biologischen und dem chemischen Ansatz besteht. Material Glaswaren/Geräte/ Materialien Probeentnahmegefässe: in Testsystemen enthalten! Zusätzlich: Winkler-Flaschen bzw. Flaschen mit Stopfen, Kühltaschen Leitfähigkeitsmessgerät, Thermometer bzw. Temperaturmessgerät, Magnetrührer mit Magnetstäbchen Verbrauchsmaterial in Testsets enthalten, Linsoft Chemikalien Testsysteme der Firma Macherey-Nagel: Visocolor für pH, O2, N-Verbindungen und Phosphat. Testsysteme der Firma MERCK: Merckoquant, Aquamerck, Aquaquant für pH, O2, N-Verbindungen und Phosphat Biologische Objekte Fliessgewässerproben: Probeentnahme möglichst unmittelbar vor der Analytik. Analytik: vor Ort oder im Labor (Proben kühl transportieren, im Kühlschrank lagern, möglichst rasch verarbeiten!) Durchführung 1. Entnahme von Wasserproben aus Fliessgewässern: Die Wasserprobe muss unterhalb der Gewässeroberfläche entnommen werden. Die Schöpfflaschen (aus Glas oder Polyethylen) werden zunächst mehrfach mit dem Probewasser ausgespült. Bei der Wasserentnahme in die Winklerflaschen für die Sauerstoff-Bestimmung muss dringend geachtet werden, dass das Wasser gleichmässig-ruhig, ohne zu blubbern, in die Flasche läuft. 2. Wasseranalytik vor Ort/im Labor: 2.1: Physikalische Parameter: Temperatur: wird mit einem Thermometer oder elektronischen Temperaturmessgerät festgestellt: Thermometer bzw. Thermoelement ca. 1 min ins Wasser halten, anschliessend rasch ablesen. Leitfähigkeit: Messeinrichtung nach Angaben des Geräteherstellers betriebsbereit machen; bei Temperatur des Probemediums messen, evtl. bei der auf 20 0C temperierten Probe wiederholen (verlässlicherer Wert). 2.2: Chemische Parameter: Die Bestimmung des pH-Wertes, des Sauerstoffs (O2), des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB2 oder BSB5), des Phosphats (PO43-) und der Stickstoffverbindungen (Nitrat NO32-, Nitrit NO2- und Ammonium NH4) erfolgt mit Hilfe von EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE PHSG-Biologie 3. Sem. Überblick K. Frischknecht 26 Schnelltests (Visocolor [Macherey-Nagel] oder Aquamerck (bzw. Merckoquant-, Aquaquant- und Microquant-Testsysteme [Merck]). Diese Testsysteme enthalten sämtliche Gefässe, Chemikalien und die genauen Arbeitsanweisungen! 3. Auswertung: 3.1: 3.2: 3.3: 3.4: Daten zusammenstellen (Protokollblatt Physikalisch-chemische Gewässeruntersuchung) Vergleich mit Tabelle Gewässergüteklassen Vergleich der physikalisch-chemischen Daten mit der biologischen Gewässergütebeurteilung Interpretation der Resultate (vgl. Tab. S. 27). Protokoll chemisch-physikalische Gewässeruntersuchung Chemisch-physikalischer Parameter Temperatur [0C] El. Leitfähigkeit [:S/cm] pH-Wert [--] Sauerstoff [mg O2/L] Messwerte Kriterien für Wert*: Güteklasse Klasse*: Sauerstoffsättigung [%] BSB2 [mg O2/] O2 1. Tag: O2 2. Tag: BSB2: BSB5 [mg O2/] O2 1. Tag: O2 5. Tag: BSB5: Ammonium** [mg NH4/L] Nitrat** [mg NO3-/L] Nitrit** [mg NO2-/L] Phosphat [mg PO43-/L] *: cf. Tab. 27.1 und Tab. 27.2! **: es gibt Testsysteme und Tabellen mit Richtwerten, die sich nur auf den Stickstoffteil beziehen (Bsp. Nitrat-N: 1 mg Nitrat [ NO3-] entspricht 0,226 mg Stickstoff [ NO3-- N, bzw. N]; Umrechnung: Nitratwert durch 4.4 dividieren) EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE PHSG-Biologie 3. Sem. K. Frischknecht 27 Überblick Interpretation: Güteklasse O2-Minimum [mg/L] PO43--P [mg/L] Saprobienindex unbelastet bis gering belastet 1,0 1,5 1 Spuren 8 - II gering belastet 1,5 1,8 1-2 um 0,1 8 0,03 0,09 (0,06) II mässig belastet 1,8 2,3 2-6 0.3 6 0,10 0,48 (0,21) kritisch belastet 2,3 2,7 5 10 4 0,15 0,66 (0,30) III stark verschmutzt 2,7 3,2 7 13 0.5 bis mehrere mg/L 2 0,47 1,24 (0,78) III IV sehr stark verschmutzt 3,2 3,5 10 20 mehrere mg/L 1,25 II III BSB5 [mg/L] NH4 -N [mg/L] Grad Verschmutzung 0,03 IV übermässig 3,5 4,0 15 mehrere 25 Leitfähigkeit [:S/cm] --- 200-800 200 pH-Wert [--] kein nachteiliger pH-Wert 6.8 8.2 8,5 Sauerstoff [mg O2/L] --- --- Sauerstoffsättigung [%] 30 --- BSB5 [mg O2/L] 0 0 0 0,1 0,1 Ammonium NH4-NNH3-N [mg/L N] stehende Gewässer: 4 mg O2/L --2 bis 4 (bei natürlicherweise wenig belasteten Gewässern gilt der untere Wert) 10o C: 0,2 10o C: 0,4 Nitrat [mg NO3-/L] 25 (bei Trinkwassernutzung) 0 25 40 Nitrit [mg NO2-/L] --- bis 0,01 0,1 Phosphat [mg PO43-/L] --- 0 0,05 Tab. 27.2: Kriterien zur Beurteilung von Fliessgewässern und zum Vergleich von Trinkwasser (Stand 2004*). 1,0 PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 28 EXP 3 Untersuchung eines Fliessgewässers Die mikrobiologische Gewässergütebeurteilung ÖKOLOGIE/ HYGIENE Wie steht es mit der Hygiene des Wassers Darf man es sogar trinken Aufwand: mittel Material: mittel/hoch Zeit: mittel/ hoch Experimenttyp: S-I-Stufe Anspruch: mittel Einleitung Die bakteriologische Wasseruntersuchung ist die wichtigste Prüfmethode zur Beurteilung der Hygiene. Bakterien (Keime) sind vermehrungsfähig. Die von krankheitserregenden Keimen ausgehende Gefahr ist daher sehr viel grösser und unüberschaubarer als die Gefahr, die von giftigen Stoffen im Wasser ausgeht. Letztere können durch Verdünnung mit einwandfreiem Wasser auf eine dem Menschen ungefährliche Konzentration gebracht werden. Bei Keimen kann dieses Prinzip nicht angewendet werden. Jedes Wasser enthält Keime. An der Erdoberfläche findet man in 1 Erdboden rund 25 Milliarden lebender Einzelbakterien. Für die laufende Wasserüberwachung werden zwei Kriterien benutzt: 1. KBE: Die Bestimmung der Koloniezahl, d.h. die Bestimmung der auf einem bestimmten Nährmedium vermehrungsfähigen Keime (KBE: Kolonie-bildender Einheiten), und 2. EC: Der Nachweis von Indikatorkeimen, d.h. Keimen, die aus Darm von Mensch und Tier stammen und auf eine fäkale Verunreinigung des Wassers und damit auf erhöhte Wahrscheinlichkeit der Anwesenheit von Krankheits- und Seuchenerregern schliessen lassen. Eine plötzliche Erhöhung der Koloniezahl kann zum Beispiel bei Grundwasser auf eine Überforderung der Filtrationskraft des Bodens (Regenperiode, Schneeschmelze) oder auf mangelnde Entkeimung hindeuten, in einem Oberflächengewässer auf eine Verunreinigung durch Abwasser. Als Fäkalienindikatorkeim wird hauptsächlich das Bakterium Escherichia coli benutzt. E. coli wird in grosser Zahl im Darminhalt des Menschen und warmblütiger Tiere angetroffen. Ihr Nachweis im Wasser gilt als Zeichen einer fäkalen Verunreinigung mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen: pathogene Mikroorganismen, Seuchengefahr, Übertragungsgefahr. Wenngleich nur etwa 10% aerob wachsende Bakterien im menschlichen Stuhl vorhanden sind knapp 2% davon sind Colibakterien und etwa 0.5% Enterokokken scheidet der Mensch doch täglich etwa 500 Billionen (5 10 14) bis zur einer Trillion (10 15) Colibakterien aus. Daneben wird auch gelegentlich auf andere coliforme Bakterien und auf Enterokokken (Streptokokken) geprüft. Die coliformen Bakterien können fäkalen Ursprungs sein, ihr Hauptvermehrungsort haben sie jedoch im Abwasser und Oberflächenwasser; ihr Nachweis im Wasser gilt so lange als Zeichen einer fäkalen Verunreinigung, bis ihre nicht-fäkale Herkunft gesichert ist. Alle diese Indikatorkeime lassen sich auf geeigneten Nährböden selektiv, d.h. unter Unterdrückung anderer Keime, vermehren. Ziel In verschiedenen Wasserproben sollen die hygienischen Parameter KBE und EC erfasst und die mikrobielle Wasserqualität anhand von Richtzahlen beurteilt werden. Damit soll die Bedeutung von mikrobiologisch-einwandfreiem Wasser für unsere Gesundheit unterstrichen werden. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 29 Material Glaswaren/Geräte/ Materialien Petrischalen steril, Drigalski-Glasspatel, sterile Probeentnahmegefässe (z.B. RG mit Alukappe, EMK), kleine Bechergläser, Kühltaschen Leitfähigkeitsmessgerät, Thermometer bzw. Temperaturmessgerät, Magnetrührer mit Magnetstäbchen Verbrauchsmaterial Pasteurpipetten mit Gummihütchen, Zündhölzchen Chemikalien Nähragar (oder: Agar-Agar und Nährbouillon), ENDO-Agar für E. coli-Nachweis, Ethanol abs., Ethanol 70%ig Biologische Objekte verschiedene Wasserproben, z.B. aus Fliessgewässer, Stillgewässer, Abwasser, Badewasser, Trinkwasser, Regenwasser Durchführung 1. Probeentnahme: Es werden verschiedene Wasserproben in sterilen, beschrifteten Gefässen (z.B. Reagenzgläser, Erlenmeyerkolben) unmittelbar vor der Koloniezahlbestimmung entnommen und bis zur KBE-Bestimmung im Kühlschrank aufbewahrt. 2. Vorbereitung: 2.1: Pipettenentkeimung: Zur raschen Entkeimung wird zunächst eine Pasteurpipette mit 70%igem Ethanol mehrfach gespült und mit der letzten Alkoholfüllung während ca. 1 min im Alkoholbehälter stehen gelassen. 2.2: Nähragar: Die zur Bestimmung der Koloniezahlen bereitgestellten Nähragarplatten werden beschriftet: 1: Name(nkürzel), 2: Datum, 3: Wasserprobe, 4: Volumen (0,05 mL), 5: Nährbodentyp (z.B. NA für Nähragar, ENDO für ENDO-Agar). 3. Probenauftrag: Mit der nach 2.1 entkeimten Pipette wird dreimal Probenwasser aufgesogen und in ein separates Gefäss wieder verworfen; erst von der 4. aufgesogenen Probe wird genau ein sich von der im 450-Winkel gehaltenen Pasteurpipette selbst ablösender Tropfen ( 0.05 mL Probevolumen !) auf die entsprechend beschriftete Agarplatte gebracht. Hinweis: Bei zu erwartendem sehr hohen Keimgehalt müssten die Proben zunächst mit sterilem Leitungswasser verdünnt werden, z.B. 1 mL Probe auf 9 mL steriles Verdünnungswasser, entspr. Verdünnung 1 10, etc. 4. Ausplattieren: Mit einem mit absolutem Alkohol flambierten Drigalski-Glasspatel, der zur Abkühlung unter dem Deckel der Agarplatte ca. 1/2 Minute belassen wurde, wird die Wasserprobe auf der Agaroberfläche gleichmässig verteilt (ausplattiert). 5. Bebrütung: Während ca. 2 bzw. 5 Tagen wird die Petrischale bei 36 0C bzw. 20 0C im Dunkeln inkubiert. 6. Auswertung: 6.1: Koloniezahl KBE (Kolonie-bildenden Einheiten) auszählen (bewachsene und gut verschlossene Petrischale gegen das Licht halten, mit wasserfestem Faserschreiber abpunkten) und auf 1 mL Probe umrechnen: bei einem Probevolumen von 1 Tropfen 0,05 mL ausgezählten KBE-Wert mit 20 multiplizieren: KBE 20 Koloniezahl/mL (Bei Verdünnung entsprechenden Verdünnungsfaktor berücksichtigen, z.B. 1 10 Verdünnung ------ KBE 20 10 Koloniezahl/mL). 6.2: Gefundene Koloniezahlen mit entsprechenden Qualitätskriterien vergleichen (siehe Tab. 30.1) und kommentieren. 6.3. Schlussfolgerung(en) ziehen. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE PHSG-Biologie 3. Sem. Güteklasse CH-Toleranzwert aerobe Keime [KBE/mL] Überblick CH-Toleranzwert Kommentar Escherichia coli [EC/100 mL] n.n.: nicht nachweisbar K. Frischknecht 30 nach SR 817.0 Bundesgesetz über Lebensmittel und Gebrauchsgegenstände (Stand: 07.05.2002) Trinkwasser Grenzwerte: Höchstmengen zum Schutz der Gesundheit zwingend erforderlich Toleranzwerte: tiefer als Grenzwerte wenn technisch machbar; Werte Toleranzwert: Qualität vermindert, aber nicht gesundheitsgefährdend Trinkwasser unbehandelt: an der Fassung im Verteilernetz abgefüllt in Behältnisse 100 300 100 n.n. n.n. n.n. Trinkwasser behandelt: nach der Behandlung im Verteilernetz abgefüllt in Behältnisse 20 300 100 n.n. n.n. n.n. von Trinkwasser für den menschlichen Gebrauch (1998): KBE/22 oC: 100/1 mL, KBE/37 oC: 10/1 mL; EC: 0/100 mL. EC nach EG-Norm (3.11.98): 0/100 mL Mineralwasser und Quellwasser: an der Quelle abgefüllt 100 n.n. n.n. n.n. EC nach EG-Norm (3.11.98): 0/100 mL KBE nach deutscher Verordnung über die Qualität Eis: als Zusatz zu Speisen oder Getränken 300/mL n.n. Oberirdische Gewässer Saprobienindex I II II II III III III IV IV bis 500 500 1500 1000 5000 10000 75000 je nach Autor leicht variierende Werte! Interpretationshilfe: Verunreinigung ist bei 1500 1000 5000 10000 75000 0.5 109 I: I-II: II: II-III: III: III-IV: IV: sehr gering gering mässig mässig stark stark sehr stark aussergewöhnlich stark Badewasser Badeseen (Naturbäder) übrige Bäder (Beckenwasser) Qualitätsklassen bis D: A: 100 D: 100 Salmonellen 1000 nach Kt. SG: Bäderverordnung 21.11.2000 Bewertung: A,B: keine Beanstandung, keine Empfehlung C: zu beanstanden, nicht tauchen, nach Baden gründlich duschen D: zu beanstanden, vor dem Baden wird abgeraten n.n. Tab. 30.1: Mikrobiologische Qualitätskriterien zur Beurteilung von Wasser Gewässern (Stand 2004*). Beurteilung Badewasser: A, B: eine gesundheitliche Beeinträchtigung ist nicht zu erwarten/Empfehlung: keine C: eine gesundheitliche Beeinträchtigung ist nicht zu erwarten/Empfehlung: nicht tauchen, nach dem Baden gründlich duschen, mit Kleinkindern nicht als Badestelle nutzen D: eine gesundheitliche Beeinträchtigung ist möglich/Empfehlung: Vom Baden wird abgeraten. *: bei Änderungen: siehe auf dem Fk-Bioforum unter dem Stichwort Wasserhygiene PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 31 Protokoll bakteriologische Gewässeruntersuchung Probenbezeichnung ausplattiertes Volumen [mL] KBE/Petrischale KBE/mL KBE/100 mL PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Die Bestimmung von Süsswasserplankton Überblick K. Frischknecht 32 EXP 4 ZOOLOGIE/ PFLANZEN Ein ästhetischer Genuss mit ökologischen Gibt es überhaupt Leben in einem Wassertropfen Aufwand: mittel Material: gering Zeit: gering/mittel Experimenttyp: S-I-Stufe Anspruch: gering Einleitung Plankton: schwebendes Leben Zackenrädchen [Pediastrum] Der Name Plankton leitet sich aus dem Griechischen ab und heisst soviel wie umherirrend. Er wurde von Homer für den in Stürmen ziellos umhergetriebenen Odysseus geprägt. Heute wird unter dem Planktonbegriff die Gesamtheit der im Wasser freischwebenden Tiere und Pflanzen zusammengefasst. Treffend wird mit dem Wort aber auch die Lebensweise der Orga-nismen des freien Wassers charakterisiert, sind sie doch den Strömungen und Turbulenzen gleich dem griechischen Helden hilflos ausgesetzt. Sie werden durch Wind und Wellen davongetragen, in Buchten zusammengetrieben, in die Tiefen oder an die Oberfläche verfrachtet, ohne nennenswerte Eigenbewegungen entgegensetzen zu können. Sie sind zum Schweben gebaut, wozu sie lange Schwebefortsätze besitzen. Sie vergrössern ihren Auftrieb durch Koloniebildung und haben mit Gas gefüllte Vakuolen oder Zellen. Das Plankton scheint hilflos zu sein, tatsächlich ist es aber eine ausserordentlich erfolgreiche Organismenwelt, die sich ungemein schnell vermehren, an die unterschiedlichen ökologischen Bedingungen anpassen und so das freie Wasser aller grösseren und kleineren stehenden Gewässer, aber auch die Weltmeere erobern konnte. Tierisches Plankton heisst Zooplankton, pflanzliches Phytoplankton. Je nach der Grösse der Organismen unterscheidet man Ultraplankton ( 5 :m), Nanoplankton (5 50 :m), Mikroplankton (50 500 :m), Mesoplankton (0,5 1 mm), Makroplankton (1 5 mm) und Megaplankton ( 5 mm). Man erkennt aus diesen Angaben, dass der Fang des Planktons gewisse Schwierigkeiten bereitet und dass seine Untersuchung fast ausnahmslos mit dem Mikroskop erfolgen muss. Bedeutung des Planktons Ohne Zweifel spielt das Phytoplankton für das Ökosystem der meisten Süssgewässer eine bedeutende Rolle: Es dient einem grossen Teil des Zooplanktons als Nahrung, das Zooplankton ist seinerseits lebensnotwendige Nahrung für die meisten Fische, in vielen Ländern (z.B. Uganda im tropischen Afrika) sind Fische die wichtigste Eiweissquelle für die menschliche Ernährung. Man kann sich fragen, was denn eigentlich die Beschäftigung mit dem Plankton bringt? Die Planktonanalyse spielt heute eine Rolle bei der Beurteilung eines Gewässers, zum Beispiel bei der Beurteilung der Abwasserklärung, der Verunreinigung durch Industrieabwässer und bei der Überwachung der Seen. Planktonuntersuchungen sind aber nicht nur nützlich, sondern bieten auch interessante Beobachtungsmöglichkeiten unter dem Mikroskop: Ästhetik: sich über die unglaubliche schöne, bizarre, unerwartete Formenfülle wundern und freuen Ökologie: Einblicke in z.B. Nahrungsketten (Rädertiere auf Beutejagd), Anpassungen an die Umweltbedingungen Toxikologie: die Giftwirkungen von Chemikalien beobachten Biodiversität: die Merkmale der Gruppen studieren, vergleichen, Formen klassifizieren, bestimmen Dynamik: die Jahreszyklen in einem Gewässer oder einzelner Formen beobachten. PHSG-Biologie 3. Sem. EXPERIMENTIERKURS BIOLOGIE: GEWÄSSERBIOLOGIE Überblick K. Frischknecht 33 Ziel Mittels mikroskopischer Beobachtung soll ein Einblick in die faszinierende Welt des Wassertropfens gewonnen werden. Neben der reinen Freude des Betrachtens sollen auch Einblicke in die vielfältigen Anpassungen an das schwebende Leben im Wasser gewonnen werden, stellvertretend für die vielen anderen Anpassungsmechanismen von Organismen je an ihre spezifische Welt. Material Glaswaren/Geräte/ Materialien Planktonnetz (mit z.B. MÜLLER-Gaze Nr. 12 100 :m Maschenweite), Mikroskop inkl. Zubehör, Stereolupe, Blockschälchen, verschliessbares Glasgefäss für Planktontransport, kleines Glasgefäss für konzentrierte Planktonprobe, evtl. Bestimmungsliteratur Verbrauchsmaterial Transfer- oder Pasteurpipette mit Gummihütchen, Objektträger, Deckgläschen, Linsoft Chemikalien Methylenblau (1%ig), Neutralrot (1:1000) Biologische Objekte Planktonproben aus Süsswasser: See, Tümpel oder Weiher Durchführung 1. Beschaffung des Planktons: 1.1: Planktonzug: Das Planktonnetz wird mit Hilfe einer Leine oder eines langen Stockes vom Ufer aus, noch besser von einem Boot aus durch das freie Wasser gezogen. In dem kleinen Metall- bzw. Kunststoffbecher, in den das Planktonnetz mündet, sammeln sich die eingefangenen Planktonorganismen. Der Inhalt des Bechers wird periodisch in ein grösseres Glasgefäss umgeschüttet und dann möglichst rasch ins Labor transportiert. 1.2: Beobachtungen: Nach mehrmaligem Fang mit dem Planktonnetz wird das Plankton im Glasgefäss von blossem Auge untersucht. Was fällt auf? Beobachtungen notieren! 2. Konzentrieren der Planktonprobe: Das Probenmaterial muss in den meisten Fällen vor der lichtmikroskopischen Untersuchung verdichtet werden: Dazu wird der Inhalt des Glasgefässes nochmals in das Planktonnetz gekippt und unten im Planktonbecher aufgefangen. Dieses konzentrierte Material wird in ein kleines Gefäss umgeschüttet. 3. Mikroskopieren des Planktonfangs: 3.1: Lichtmikroskop: Bevor man eine Probe aus der Flasche saugt, soll die Flasche etwa 15 min ruhig stehen bleiben: Dabei sinken viele Planktonorganismen zu Boden, wo man sie mit einer Pipette leicht aufsaugen kann. Man pipettiert einen nicht zu grossen Tropfen auf den Objektträger und