Arbeitsblatt: Gewässerschutz

Gewässerschutz 1 2 3 LEBEWESEN IN IHRER UMWELT 2 1.1 Toleranzbereich .2 1.2 Umweltfaktoren .3 LEBEN IM GEWÄSSER .4 2.1 Verschiedene Gewässer 4 2.2 Anomalie des Wassers 7 2.3 Leben im Weiher .8 2.4 Atmen im Wasser .9 LICHTMIKROSKOP 11 3.1 4 5 Wasserfloh 11 NAHRUNGSBEZIEHUNG IM SEE .12 4.1 Stoffkreislauf im See.12 4.2 Nahrungskette im See 13 4.3 Nahrungsnetz im See 13 4.4 Nahrungsnetz .14 Störungen des Ökosystems .15 Gewässerschutz 1 LEBEWESEN IN IHRER UMWELT 1.1 Toleranzbereich Der Toleranzbereich eines Lebewesens in Bezug auf einen Umweltfaktor umfasst die Werte zwischen dem kleinsten (Minimum) und dem grössten Wert (Maximum), die vom Organismus gerade noch ertragen werden können. Trägt man diese Werte gegen die Intensität der Lebensvorgänge in einem Diagramm auf, erhält man eine Toleranzkurve. Sie ist weitgehend genetisch bestimmt (Reaktionsnorm einer Art). Aus ihr geht der für das Lebewesen günstigste Wert (Optimum) hervor, außerdem kann man einen Bereich eintragen, der von der jeweiligen Art bevorzugt wird (Präferendum). Arten mit einem engen Toleranzbereich können als Bioindikatoren zur Beurteilung von Standorten genutzt werden. Aus Toleranzkurven für Organismen in Reinkultur, d. h. ohne die Konkurrenz anderer Lebewesen, ergibt sich die physiologische Potenz. Der durch Konkurrenz veränderte Toleranzbereich wird als ökologische Potenz bezeichnet. Tiere mit einem engen Toleranzbereich sind kaum in der Lage Schwankungen des Umweltfaktors zu ertragen. Beispiele dafür sind die Bachforelle und der Koala. Gegenüber Temperatur: Die Eier der Bachforelle überleben grundsätzlich nur bei Temperaturen zwischen 7 ºC und 12 ºC! Gegenüber Nahrung: Nahrungsspezialisten wie Koalas sind wesentlich anfälliger für Schwankungen im Nahrungsangebot Allesfresser wie z.B. die Ratten mit grosser Nahrungstoleranz. als 1.2 Umweltfaktoren Abiotische Umweltfaktoren Abiotische Umweltfaktoren umfassen Einwirkungen der unbelebten Natur, wie z.B. Wasser, Licht, Temperatur, Bodenbeschaffenheit (z. B.: Salzgehalt, Wassergehalt), mechanische Einflüsse (Wind, Schnee). Betrachtet man also die Temperaturtoleranzkurve der Bachforelle spricht man von einem abiotischen Umweltfaktor. Biotische Umweltfaktoren Biotische Umweltfaktoren sind alle Einwirkungen auf einen Organismus, die von anderen Lebewesen ausgehen. Sie können innerhalb einer Art (intraspezifisch) und zwischen verschiedenen Arten (interspezifisch) auftreten. Die interspezifischen Wechselwirkungen können neutrale, positive oder negative Einflüsse auf die Populationsdichte haben. Die Prädation (Räuber-Beute-Beziehung) als häufigste und leicht erkennbare Interaktion ist dadurch gekennzeichnet, dass der Räuber (Prädator) seine Beute frisst und sowohl die Beute als auch sich selbst dadurch bestimmten Regulationsmechanismen unterwirft. Je nach Ernährungsweise werden z.B. Herbivoren (Pf1anzenfresser), Carnivoren (Fleischfresser), Omnivoren (Allesfresser) unterschieden. Organismen verschiedener Arten können zum gegenseitigen Vorteil in Form von Symbiosen zusammenleben. Parasiten (,,Schmarotzer) hingegen schädigen ihren Wirt durch Stoffentzug, Zerstörung von Gewebe oder die Abgabe von giftigen Stoffen. Parasiten können sowohl außerhalb (z.B. Läuse, Menschenflöhe) als auch innerhalb des Wirtes (z.B. Bandwürmer) leben. In jedem Biotop leben Organismen, die einen ähnlichen Anspruch an den Lebensraum haben und so miteinander in Konkurrenz um vorherrschende begrenzte Ressourcen (z.B. Nahrung, Geschlechtspartner) stehen. Diese Beziehungen sind ein wichtiger Faktor zur Regulierung der Populationsdichte. Je ähnlicher die Umweltansprüche zweier konkurrierender Arten sind, desto geringer ist die Möglichkeit, dass beide dauerhaft im gleichen Biotop nebeneinander existieren. Die konkurrenzstärkere Art wird die andere verdrängen (Konkurrenz-Ausschluss-Prinzip). Die einfachste Form, diese interspezifische Konkurrenz zu vermeiden, liegt im Abwandern einer Art. Konkurrenten können auch durch Einpassung in neue ökologische Nischen (Nutzungsbereiche) ausweichen, sodass sie weiter im gleichen Biotop vorkommen können. Der Clownfisch („Nemo) lebt z.B. eng mit einer Seeanemone zusammen, die giftige Nesselzellen gegen Fressfeinde besitzt. Da „Nemo immun gegen dieses Gift ist, bietet ihm die Seeanemone Schutz vor Raubfischen. 2 LEBEN IM GEWÄSSER Fast dreiviertel der Erdoberfläche sind vom Wasser bedeckt. Die Gewässer bilden den Speicher für den Wasserkreislauf, durch den ein Leben auf dem Land erst möglich wird. Täglich verdunsten auf der Erde mehr als 1000 km3 Wasser und kehren als Niederschlag zurück. Die Gewässer sind jedoch mehr als ein Speicher riesiger Wassermassen. Unmengen von kleinen, in den oberen Gewässerschichten schwebenden Algen, erzeugen mit Hilfe Abb. 1 Laubfrosch und Algen ihres Chlorophylls den Hauptanteil des Sauerstoffs der Erde. Die Algen produzieren außerdem Biomasse, die als Nahrungsgrundlage für tierisches Leben im Wasser dient und letztlich auch Voraussetzung für die wirtschaftliche Nutzung der Gewässer durch den Menschen ist. Durch die zunehmende Gewässerverschmutzung in den letzten Jahrzehnten wird das gesamte Leben auf der Erde bedroht. Gewässerschutz tut not! Maßnahmen zum Schutz der Gewässer setzen jedoch voraus, daß wir über die Lebewesen und Lebenszusammenhänge im Gewässer informiert sind. Nur aufgrund dieses Wissens lassen sich Gefahren für den Lebensraum Gewässer erkennen und abwenden. 2.1 Verschiedene Gewässer See Seen sind ständig mit Wasser gefüllte Vertiefungen der Erdoberfläche, die durch Quellen, Fliessgewässer und Niederschläge gespeist werden und meist einen getrennten Zu-und Abfluss aufweisen. Auch Talsperren („Staumauer) zählt man wegen ihrer Ausdehnung üblicherweise zu den Seen, obwohl sie künstlich angelegt wurden Abb. 2 Vierwaldstättersee und daher eher zu den Teichen zu rechnen wären. Seebecken entstehen auf verschiedene Weise: Sie können beispielsweise tektonischen Ursprungs sein und auf Einbrüche in der Erdkruste zurückgehen (Karst-, Grabenbruch-und Erdfallseen). Vulkanischen Ursprungs sind solche Seen, die sich in den Explosionstrichtern erloschener Vulkane angestaut haben (Kraterseen, Maare). Schliesslich haben die letzten Eiszeiten durch Gletscherschurf grosse Beckenbereiche ausgehobelt oder durch Moränen mit Dämmen abgeriegelt (Voralpenseen). Seen können im Laufe längerer Zeiträume durch Materialimporte und Sedimentation verlanden. Die Zwischenstationen sind verschiedene Moortypen. Ein See ist ein aquatisches Ökosystem mit vielen verschiedenen Teillebensräumen. Räumlich kann man ihn gliedern in den Bodenraum und die Freiwasserzone. Die Uferzone stellt den obersten Bereich des Bodenraums dar und zeigt zwischen den Hochund Niedrigwasserlinien eine charakteristische Abfolge von Pflanzengesellschaften [Abb. 6]: In der äusseren Randzone umgibt den See ein Bruchwald mit Erlen und Weiden. Seewärts folgt der Röhrichtgürtel, in dem ausser Schilf oder Rohrkolben auch Schwertlilien, Seggen und andere hochwüchsige pflanzen von grasähnlichem Wuchs vertreten sind. Recht übergangslos schliesst sich daran der Gürtel der Schwimmblattpflanzen mit See-und Teichrosen oder Wasser-Knöterich an. Der Abb. 3 Seerosen tiefere, aber noch durchlichtete Bereich ist die Wohnzone der Tauchblattpflanzen wie Wasserschraube, Hornkraut, Tausendblatt und vielen Laichkrautarten. Die oberen Wasserschichten in die genügend Licht für die Fotosynthese eindringen kann, nennt man Aufbau-oder Nährzone. Im Freiwasserraum entspricht ihr das Epipelagial (lichtdurchflutete Wasserschicht des Meeres oder eines Sees, die von der Wasseroberfläche bis in eine Tiefe von 200 Metern reicht) -hier leben wolkenweise die Planktonalgen, die ebenso wichtige Träger der Primärproduktion sind wie die im Boden verwurzelten Pflanzen. Die tieferen, nicht mehr belichteten Bereiche eines Sees nennt man Abbauzone. Graureiher stehen oft lange Zeit völlig reglos am· Rande des Röhrichts im flachen Wasser und lauern auf Beute. Sie fangen zwar Fische (vorzugsweise kranke oder schwache Exemplare) ernähren sich aber ebenso von Schnecken, Fröschen und Mäusen. Insofern ist der häufig verwendete Artname Fischreiher irreführend. Während die Reiher bei ihrem Nahrungserwerb nur die Flach- Abb. 5 Graureiher wasserbereiche in Ufernähe abschöpfen können die schwimmfähigen Vögel auch das Nahrungsangebot der Freiwasserzone nutzen. Die Stockenten halten sich ebenfalls noch in Ufernähe auf, weil sie als Gründelenten („Köpfchen in das Wasser, Schwänzchen in die Höh) von der Wasseroberfläche aus den Gewässergrund erreichen müssen. Reiherenten gehören zu den Tauchenten. Sie können von der Wasseroberfläche auf 3-4 abtauchen, um am Grund nach Nahrung zu suchen. Teichhühner, die zu den Rallen gehören, haben keine Schwimmhäute zwischen den Zehen, daher sind sie an tragfähige Blätter gebunden, um „auf dem Wasser laufen zu können. Abb. 4 Reiherente () Weiher – See – Teich oder Tümpel Weiher nennt man flache, stehende Gewässer. Man findet Pflanzen in allen Gürteln, das Wasser ist überall gleich warm. Seen sind dagegen wesentlich tiefer als Weiher und wie diese auch natürlich entstanden. Am Grund wachsen keine Pflanzen, da ihnen das notwendige Licht fehlt. Im Sommer ist das Wasser oben warm, während es in den tiefen Schichten 4 C kalt ist. Teiche sind im Unterschied zu Weiher oder See künstlich angelegt, meist durch Anstauen eines Baches. Die Wasserhöhe lässt sich oft durch einen Zu-und Abfluss regulieren. Tümpel nennt man landläufig kleine, sehr flache, stehende Gewässer. Sie trocknen ab und zu aus. Aufgaben 1) Talsperren sind künstlich angelegte Wasserspeicher. Gehören sie nun zu den Seen oder Teichen? Begründe deine Entscheidung. 2) Wie kann man einen See von einem Weiher unterscheiden? 3) Warum bleibt in den tieferen Wasserschichten das Wasser auch im Sommer kalt? 4) Der abgebildete See ist in vier Gürtel eingeteilt. Ordne die auf dieser Doppelseite genannten Pflanzen der vier Pflanzengürtel zu (Abb.6 Einteilung der Pflanzengürtel). 5) Lege in deinem Heft eine Tabelle an. Suche für jeden Pflanzengürtel weitere Pflanzenund Tierarten. 6) Seen sind häufig Naturschutzgebiete. Begründe. Abb. 6 Einteilung der Pflanzengürtel 2.2 Anomalie des Wassers Die nachfolgenden Abbildungen zeigen die Temperaturverhältnisse in einem See während des Sommers und im Winter. 1. Beschreibe die dargestellten Temperaturverhältnisse im Sommer und im Winter. 2. Erkläre mithilfe der folgenden Tabelle die Temperaturschichtung für beide Jahreszeiten. Temperatur in C Dichte g/cm3 0 2 0,99987 0,99997 4 1,0000 5 10 0,99999 0,99973 Abhängigkeit der Dichte des Wassers von der Temperatur. 18 0,99862 20 0,99823 2.3 Leben im Weiher Weiher sind Flachgewässer. Während im tieferen See das Pflanzenleben auf die Uferzone und das Oberflächenwasser beschränkt ist, gedeihen im durchlichteten Weiher überall Pflanzen. Gemessen an der Wassermenge ist der Weiher dicht mit Pflanzen besiedelt und bietet somit die Voraussetzungen für ein arten- und zahlenreiches Tierleben. Alle Lebewesen eines Weihers sind in vielfältiger Beziehung voneinander abhängig und miteinander verbunden. Der Weiher ist ein abgegrenzter Lebensraum (Biotop), in dem Pflanzen und Tiere eine Lebensgemeinschaft (Biozönose) bilden. Der Weiher ist wie der Wald ein Ökosystem. Aufgabe: a) Nimm dir einen Urknall 5/6, schlag ihn auf der Doppelseite 6/74 auf und lies den Text „Wohnen im Wasser gut durch. b) Schreibe die Fragen 1 bis 5 aus der Rubrik „Denkmal in dein Heft und versuche sie gleich zu beantworten. c) Beschreibe den Begriff Plankton. 2.4 Atmen im Wasser Wasserlebende Organismen haben unterschiedliche Verfahren entwickelt, wie sie an den lebensnotwendigen Sauerstoff gelangen. 1. Ordne die Abbildungen der Tierarten jeweils einem Tex zu. Schneide dazu die Tiere aus und klebe sie in die dafür vorbereiteten Felder. Ihr Körper ist abgeflacht und stromlinienförmig, sie besitzen kräftige Ruderbeine; alle 15-20 Minuten werden die unter den Flügeldecken liegenden Luftvorräte aufgefüllt, indem sie das Hinterleibsende über die Wasseroberfläche halten. Tracheen übernehmen den Transport von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid. Im Kopfbereich befinden sich Atemöffnungen (Stigmen). Von ihnen gehen Tracheen aus, die ins Körperinnere führen, sich dort stärker verzweigen und schließlich alle Körperzellen mit Sauerstoff versorgen. Bei diesen Tieren erfolgt der Gasaustausch über Lungen. Da der Sauerstoffgehalt des Wassers nur ca. 1/30 des Sauerstoffgehaltes der Luft beträgt, ist es für die meisten Lungenatmer unmöglich, einen längeren Zeitraum unter Wasser zu verbringen. Sie leben als unbeholfene Schwimmer im äußersten Uferbereich und sitzen meist reglos an Wasserpflanzen so dicht unter dem Wasserspiegel, dass die vom Ende des Hinterleibs ausgehende Atemröhre etwas über die Wasseroberfläche hinausragt. Sie entnehmen den Sauerstoff somit direkt aus der Luft. Hier liegt die einfachste Form der Sauerstoffaufnahme vor. Mit ihrem Kopfteil stecken sie im Schlamm, mit dem Hinterende strudeln sie sich durch ständiges Bewegen frisches Wasser zu. Über die dünne Haut erfolgt der Gasaustausch. Ihr Blut ist stark hämoglobinhaltig, so dass sie trotz des geringen 02-Gehaltes am Gewässerboden genug Sauerstoff aufnehmen können. Sie besitzen je nach Art faden-oder blattförmige Außenkiemen; für den Gasaustausch muss das Wasser der Kiemenumgebung ständig erneuert werden. Bei Außenkiemen genügt hierfür die natürliche Wasserströmung oder die Fortbewegung der Tiere. Sie nehmen mit der dicht behaarten Bauchseite Luftbläschen auf, indem sie das Ende des Hinterleibes aus dem Wasser strecken. Dadurch entsteht ein Auftrieb, der dazu führt, dass das Tier stets in Rückenlage schwimmt. Diese Tiere besitzen Innenkiemen mit stark vergrößerter Oberfläche und intensiver Durchblutung. Das Kohlenstoffdioxid wird an das Wasser abgegeben, der im Wasser gelöste Sauerstoff geht direkt ins Blut über. 3 LICHTMIKROSKOP Mit einem Mikroskop kann man sehr kleine Dinge und Strukturen optisch vergrößert darstellen. Im Folgenden werden die wichtigsten Bestandteile eines Mikroskops in einer anschaulichen Grafik dargestellt: Abbildung von Lichtmikroskop.net Begriffe: Stativ, Objekthalter, Okular, Tubus, Grobtrieb, Feintrieb, Blende, Lichtquelle, Mikroskop-Fuss, Objekttisch, Revolverkopf, Objektive, Objektträger 3.1 Wasserfloh Wasserflöhe leben in Seen und Teichen. Sie reagieren empfindlich auf Schadstoffe im Wasser und lassen über die Beeinträchtigung ihrer Bewegungsfähigkeit eine Aussage über Giftstoffe im Wasser zu. Aus diesem Grund werden sie als Zeigerorganismen Bioindikatoren bezeichne 4 NAHRUNGSBEZIEHUNG IM SEE 4.1 Stoffkreislauf im See 1. Erkläre die Begriffe „Produzenten, „Konsumenten und „Destruenten! 2. Trage die Begriffe in die passenden Bereiche des Sees ein! Begriffe: Produzent (Algen, Wasserpest), Nahrung O2, Destruenten (Pilze, Bakterien), tot. organisches Material (2x), Mineralstoffe CO2, Konsumenten (Wasserfloh, Frosch) Produzenten: Konsumenten: Destruenten: 4.2 Nahrungskette im See Sortiere Arten (z.B. die aus dem Film) in die Nahrungspyramide ein! 4.3 Nahrungsnetz im See 1. In der Natur kommen nicht nur Nahrungsketten vor. Meistens sind mehrere Ketten zu einem Nahrungsnetz verbunden. Welchen Vorteil hat ein solches Netz gegenüber einer einfachen Nahrungskette? 2. Verbinde die auf dem Arbeitsblatt „4.4 Nahrungsnetz vorgegebenen Pflanzen und Tiere so, dass sich ein möglichst umfassendes Nahrungsnetz ergibt. Gib die Fress-Beziehung zwischen jeweils zwei Arten durch einen Pfeil an, dessen Pfeilspitze immer von der Beute zum Räuber zeigt ( wird gefressen von). 4.4 Nahrungsnetz 5 Störungen des Ökosystems Die Abbildung zeigt einen naturbelassenen, ,,gesunden See, in dem sich alle Organismen in einem biologischen Gleichgewicht befinden. Heute sind solche Seen nur noch selten anzutreffen, da durch Eingriffe des Menschen diese empfindlichen Systeme erheblich verändert worden sind. Freizeit Hobby Industrie Verkehr/Erschliessung Haushalte Landwirtschaft 1. Nenne zu den vorgegebenen Oberbegriffen Beispiele, die das Eingreifen des Menschen in das Ökosystem See belegen. Trage deine Beispiele an entsprechender Stelle ein. 2. Fertige eine Tabelle nach folgendem Muster an, und erläutere die Auswirkungen bzw. Konsequenzen des menschlichen Eingriffs. Eingriff Verkehr/Erschliessung Auswirkungen Uferbefestigung, Begradigung Strassenbau Konsequenzen Verlust an Laich-,Versteck- und Nahrungsräume vieler Fisch- und Amphibienarten