Das Ökosystem See
In dieser Lektion lernst du, wie ein See aufgebaut ist und welche Lebewesen in seinen Zonen leben. Du verstehst, warum sich das Wasser im Sommer in Schichten teilt, im Herbst und Frühjahr umwälzt und warum Fische im Winter nicht erfrieren.
- Fach: Biologie
- Klasse 8
- Thema: Ökologie
- Dauer: 19 Min
- Niveau: Mittel
Ein See ist mehr als Wasser
Ein See ist ein Ökosystem: Lebewesen und unbelebte Umwelt wie Licht, Temperatur und Sauerstoff wirken ständig zusammen. Vom Ufer zur Mitte hin unterscheidet man mehrere Zonen. In der Uferzone wachsen Schilf und Rohrkolben, weiter draußen Seerosen mit Schwimmblättern und unter Wasser Tauchpflanzen wie die Wasserpest. Im Freiwasser schwebt das Plankton: winzige Algen als Produzenten und Kleinkrebse wie Wasserflöhe, die sie fressen. Am Grund leben Destruenten, die abgestorbene Reste zersetzen.
Licht ist im See der entscheidende Faktor. Nur in der oberen Schicht, der Nährschicht, reicht es für Fotosynthese. Hier entsteht Sauerstoff und Biomasse. In der Tiefe, der Zehrschicht, ist es zu dunkel. Dort wird nur verbraucht: Bakterien bauen herabsinkende tote Algen ab und benötigen dafür Sauerstoff. Deshalb ist das Tiefenwasser im Sommer oft sauerstoffarm, während das Oberflächenwasser reich an Sauerstoff ist.
Eine Besonderheit von Wasser erklärt den Jahreslauf: Wasser hat bei 4 °C seine größte Dichte. Ein typischer Fehler ist die Annahme, das kälteste Wasser liege immer unten. Im Winter ist es umgekehrt: Am Grund sammelt sich 4 °C warmes Wasser, darüber liegt kälteres, und oben schwimmt das Eis. Die Eisschicht isoliert zusätzlich, sodass der See nicht bis zum Grund zufriert und Fische dort überleben.
Sommerstagnation oder Vollzirkulation?
Über das Jahr wechselt ein tiefer See zwischen Phasen, in denen die Wasserschichten stabil übereinanderliegen (Stagnation), und Phasen, in denen der Wind das gesamte Wasser durchmischt (Zirkulation).
Die Umwälzung ist lebenswichtig: Sie bringt Sauerstoff in die Tiefe und Mineralstoffe vom Grund nach oben, wo die Algen sie brauchen.
Sommerstagnation
Im Sommer erwärmt die Sonne die Oberfläche stark; warmes, leichtes Wasser liegt über kaltem, schwerem Tiefenwasser.
Beispiele
- Oben 20 °C warmes Wasser, in der Tiefe etwa 4 bis 6 °C
- Beim Tauchen spürt man eine plötzliche Kältegrenze, die Sprungschicht.
- Am Grund wird der Sauerstoff knapp.
Signalwörter
- deutliche Temperaturschichtung
- Sprungschicht verhindert Durchmischung
- oben viel, unten wenig Sauerstoff
- Mineralstoffe sammeln sich am Grund
Vollzirkulation
Im Frühjahr und Herbst hat das ganze Wasser etwa 4 °C, gleiche Dichte überall – der Wind kann den See vollständig umwälzen.
Beispiele
- Herbst: Oberflächenwasser kühlt auf 4 °C ab und sinkt.
- Frühjahr: Eis schmilzt, Wasser erwärmt sich auf 4 °C.
- Nach der Umwälzung vermehren sich Algen stark.
Signalwörter
- einheitliche Temperatur von etwa 4 °C
- Wind durchmischt den ganzen See
- Sauerstoff gelangt in die Tiefe
- Mineralstoffe gelangen nach oben
| Merkmal | Sommerstagnation | Vollzirkulation |
|---|---|---|
| Temperatur | oben warm, unten kalt | überall etwa 4 °C |
| Durchmischung | Sprungschicht verhindert sie | Wind durchmischt den ganzen See |
| Sauerstoff in der Tiefe | wird knapp | wird aufgefüllt |
| Jahreszeit | Sommer | Frühjahr und Herbst |
Beispiel: Fischsterben erklären
In einem nährstoffreichen See sterben im Spätsommer Fische in der Tiefe. Erkläre die Ursache.
Gegeben:
- Viel Dünger aus Feldern gelangt in den See.
- Es ist Spätsommer, der See ist geschichtet.
Gesucht:
Ursache des FischsterbensLösung:
- Viele Mineralstoffe führen zu einer starken Vermehrung von Algen.
- Abgestorbene Algen sinken in die Zehrschicht.
- Bakterien zersetzen sie und verbrauchen dabei den Sauerstoff im Tiefenwasser.
- Wegen der Sommerstagnation kommt kein neuer Sauerstoff nach unten.
Die Fische in der Tiefe ersticken an Sauerstoffmangel. Man spricht von einem „umkippenden“ See durch Überdüngung. Erst die Herbstumwälzung, wenn sich das gesamte Wasser wieder auf 4 °C angleicht und durchmischt, bringt neuen Sauerstoff in die Tiefe und beendet die kritische Phase.
Typische Fehler zum Ökosystem See
Der häufigste Fehler betrifft, wie beschrieben, die Temperaturschichtung im Winter. Ein zweiter Fehler ist die Annahme, Fotosynthese finde im ganzen See gleichmäßig statt. Tatsächlich ist sie strikt an Licht gebunden und läuft praktisch nur in der oberen Nährschicht ab, in trüben Seen manchmal nur in den obersten ein bis zwei Metern.
Auch die Umwälzung wird oft falsch verstanden: Sie ist kein einmaliges Ereignis, sondern findet regelmäßig zweimal im Jahr statt, im Frühjahr und im Herbst, jeweils wenn die Temperatur im ganzen See einheitlich bei etwa 4 °C liegt. Nur dann hat das Wasser überall dieselbe Dichte, und der Wind kann es vollständig durchmischen.
Der See im Alltag: Baden, Angeln, Umweltschutz
Wer im Sommer in einem See schwimmt, spürt die Sprungschicht oft selbst: Die Füße geraten plötzlich in deutlich kälteres Wasser, obwohl die Oberfläche warm ist. Das ist genau die Grenze zwischen der warmen, durchmischten Oberflächenschicht und dem kühlen Tiefenwasser. Angler nutzen dieses Wissen ebenfalls: Im Hochsommer stehen viele Fische bevorzugt an der Sprungschicht, wo genug Sauerstoff und angenehme Temperaturen zusammentreffen.
Auch für den Umweltschutz ist das Ökosystem See wichtig. Wäscht Regen zu viel Dünger von Feldern in einen See, führt das zur bereits beschriebenen Überdüngung mit Algenblüten und möglichem Fischsterben. Deshalb gibt es an vielen Gewässern Randstreifen ohne Düngung, und Kläranlagen entfernen Phosphate und Nitrate aus dem Abwasser, bevor es in Flüsse und Seen gelangt.
Jetzt bist du dran
Warum friert ein tiefer See im Winter nicht bis zum Grund zu?
Noch nicht. Das schwerste Wasser hat 4 °C und liegt am Grund. Kälteres Wasser und Eis sind leichter, bleiben oben und schützen den See vor weiterer Abkühlung.
Das Wichtigste in Kürze
- Ein See gliedert sich in Uferzone, Freiwasser und Bodenzone mit typischen Lebewesen.
- In der lichtreichen Nährschicht wird Sauerstoff produziert, in der dunklen Zehrschicht verbraucht.
- Im Sommer ist der See geschichtet, im Frühjahr und Herbst wird er vollständig umgewälzt.
- Überdüngung kann zu Sauerstoffmangel und Fischsterben führen.
- Die Umwälzung findet nur statt, wenn das Wasser überall etwa 4 °C hat und damit gleiche Dichte.
- Typischer Fehler: Im Winter liegt nicht das kälteste, sondern 4 °C warmes Wasser am Grund.
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Häufige Fragen zu Das Ökosystem See
- Was ist ein Ökosystem See?
- Ein See ist ein Ökosystem, in dem Lebewesen wie Algen, Fische und Bakterien mit unbelebten Faktoren wie Licht, Temperatur und Sauerstoffgehalt zusammenwirken. Er gliedert sich in Zonen: Uferzone mit Schilf und Seerosen, Freiwasser mit Plankton und eine Bodenzone mit Destruenten. Alle Bereiche beeinflussen sich gegenseitig, etwa über den Nährstoff- und Sauerstoffkreislauf.
- Warum schichtet sich das Wasser im See im Sommer?
- Im Sommer erwärmt die Sonne die Oberfläche stark, warmes Wasser ist leichter und bleibt oben, während kälteres, schwereres Wasser in der Tiefe bleibt. Zwischen beiden Schichten bildet sich eine Sprungschicht, die eine Durchmischung verhindert. Dadurch kann kein Sauerstoff von oben in die Tiefe gelangen, was dort im Spätsommer zu Sauerstoffmangel führen kann.
- Was ist die Vollzirkulation in einem See?
- Die Vollzirkulation ist die vollständige Durchmischung des Seewassers, die im Frühjahr und im Herbst stattfindet. Zu diesen Zeiten hat das gesamte Wasser eine einheitliche Temperatur von etwa 4 °C und damit überall dieselbe Dichte. Der Wind kann das Wasser dann von oben bis unten umwälzen und bringt so Sauerstoff in die Tiefe und Mineralstoffe an die Oberfläche.
- Warum frieren Seen im Winter nicht bis zum Grund zu?
- Wasser hat bei 4 °C seine größte Dichte. Im Winter sammelt sich deshalb 4 °C warmes Wasser am Grund des Sees, während kälteres Wasser und schließlich Eis darüber liegen. Die Eisschicht wirkt zusätzlich isolierend und schützt das darunterliegende Wasser vor weiterer Abkühlung, sodass Fische in der Tiefe überleben können.
- Was ist der Unterschied zwischen Nähr- und Zehrschicht?
- Die Nährschicht ist die obere, lichtdurchflutete Zone eines Sees, in der Algen Fotosynthese betreiben und Sauerstoff produzieren. Die Zehrschicht liegt darunter, ist zu dunkel für Fotosynthese und dient vor allem dem Abbau: Bakterien zersetzen dort herabsinkende tote Reste und verbrauchen dabei Sauerstoff. Im Sommer kann der Sauerstoff in der Zehrschicht deshalb knapp werden.
- Was passiert bei einem Fischsterben durch Überdüngung?
- Gelangen zu viele Nährstoffe wie Phosphat oder Nitrat in einen See, vermehren sich Algen stark. Sterben diese Algen ab, sinken sie in die Zehrschicht, wo Bakterien sie zersetzen und dabei viel Sauerstoff verbrauchen. Weil die Sommerschichtung eine Durchmischung verhindert, kann kein neuer Sauerstoff nachkommen, und Fische in der Tiefe ersticken. Man nennt diesen Vorgang Eutrophierung.
- Warum spürt man beim Schwimmen im See eine plötzliche Kältegrenze?
- Diese Kältegrenze ist die Sprungschicht, die im Sommer warmes Oberflächenwasser von kühlerem Tiefenwasser trennt. Weil sich beide Schichten wegen der unterschiedlichen Dichte kaum vermischen, kann der Temperaturunterschied auf wenigen Metern Wassertiefe mehrere Grad betragen. Taucher und Schwimmer spüren diesen Sprung deshalb sehr deutlich.
- In welcher Klasse behandelt man das Ökosystem See?
- Das Ökosystem See ist ein typisches Thema der Ökologie im Biologieunterricht der Mittelstufe, meist in Klasse 7 oder 8. Dort werden Zonierung, Nahrungsbeziehungen und die jahreszeitliche Schichtung besprochen. Aufbauend darauf werden in höheren Klassen oft Themen wie Eutrophierung und menschliche Einflüsse auf Gewässer vertieft.
Wiederhol diese Fragen später mit deinem Lernkarten-Trainer.
Das solltest du vorher können
- Nahrungsketten und Nahrungsnetze
- Fotosynthesein Arbeit
Das kommt als Nächstes
- Das Ökosystem Wald
- Stoffkreisläufein Arbeit