Was ist Limnologie?
Limnologie ist das Studium von Binnengewässern, einschließlich Seen, Teichen, Flüssen und Bächen, unter Verwendung von Messinstrumenten, um Umweltveränderungen und Wechselwirkungen zwischen Umweltfaktoren zu messen. Die Limnologie umfasst Komponenten der Chemie, Physik und Biologie.
Merkmale der Wasserqualität
Die Wasserqualität wird durch verschiedene Faktoren bestimmt, unter anderem durch die Nährstoffkonzentrationen, die Klarheit des Wassers (Secchi-Scheibentiefe), die Cyanobakterienarten und -dichte sowie die Zooplanktonarten.
Trophischer Zustandsindex
Die Gesundheit eines Sees kann weitgehend durch die Nährstoffkonzentrationen und die Klarheit des Wassers bestimmt werden. Der Index des trophischen Zustands umfasst drei Hauptkategorien (oligotroph, mesotroph und eutroph), die durch die Gesamtphosphor- und Gesamtstickstoffkonzentrationen, die Secchi-Scheibentiefe (Wasserklarheit) und die Chlorophyll-a-Konzentration bestimmt werden. Oligotrophe Seen weisen sehr niedrige Nährstoffkonzentrationen auf, was bedeutet, dass die Pflanzen nicht gut wachsen. Eutrophe Seen haben sehr hohe Nährstoffkonzentrationen, insbesondere Stickstoff und Phosphor, und daher eine hohe biologische Produktivität (übermäßiges Pflanzen- und Algenwachstum)
Connecticut DEEP Trophische Kategorien
Der saisonale Zyklus: Schichtung und Durchmischung
In Seen und Teichen, die relativ tief sind (im Allgemeinen mehr als 3 Meter), unterliegt das Wasser jahreszeitlichen Zyklen der thermischen Schichtung und Durchmischung. Kühles Wasser ist schwerer als warmes Wasser, was bedeutet, dass sich im Sommer das Wasser an der Oberfläche erwärmt und leichter wird, so dass es über dem schwereren kühlen Wasser „schwimmt“, das auf den Grund sinkt. Der Bereich, in dem sich die Temperatur zwischen den warmen und kühlen Schichten schnell ändert, wird als Sprungschicht bezeichnet. Im Herbst kühlen kalte Luft und Wind das Oberflächenwasser ab, das schwerer wird und in der Wassersäule absinkt, wobei es sich mit dem Bodenwasser vermischt, das den ganzen Sommer über kühl war. Im Winter, wenn sich auf der Oberfläche des Sees Eis bildet, bleibt das Wasser darunter gemischt, allerdings mit leichten Temperaturschwankungen. Direkt unter dem Eis befindet sich kaltes Wasser, während am Seegrund Wasser mit einer Temperatur von etwa 4 Grad Celsius verbleibt. Im Frühjahr ist das Wasser des schmelzenden Eises kälter als das übrige Wasser im See, so dass dieses kältere, schwerere Wasser auf den Seegrund sinkt und sich das Oberflächenwasser erwärmt, was zu einer sommerlichen Schichtung der Wassersäule führt.
Woher kommen die Nährstoffe?
Es gibt zwei Hauptquellen für Nährstoffe in Seen: die Nährstoffbelastung aus dem Einzugsgebiet und die interne Belastung.
Nährstoffbelastung aus dem Einzugsgebiet
Die häufigsten Quellen für die großflächige Nährstoffbelastung in einem Einzugsgebiet sind die Landwirtschaft, Kläranlagen, Feuchtgebiete und die großflächige Bebauung mit undurchlässigen Oberflächen.
In einem unbebauten Einzugsgebiet versickert der Regen in den Boden und wird im Boden zurückgehalten, bevor er von der Landvegetation genutzt wird. Fällt der Regen jedoch auf undurchlässige Flächen wie Pflaster und Dächer, fließt das Wasser über die Oberfläche in die Abflussbecken und nimmt dabei Nährstoffe auf, bevor es direkt in den See fließt.
Belastung von innen
Im Sommer verbrauchen die Organismen den Sauerstoffvorrat im kalten Wasser am Seegrund, wodurch das Wasser anoxisch (sauerstoffarm) wird. Wenn das Wasser am Seeboden anoxisch (sauerstoffarm) ist, kann das Bodensediment den angesammelten Phosphor nicht zurückhalten, so dass dieser Phosphor ins Wasser freigesetzt wird. Die Diffusionsgeschwindigkeit und die daraus resultierende Konzentration im Wasser hängen von mehreren Faktoren ab: der Konzentration des verfügbaren Phosphors im Schlamm, der Dauer des Sauerstoffmangels im Wasser über dem Schlamm, der Intensität der Sauerstoffschuld im Wasser und der Oberfläche des anoxischen Schlamms. Im Herbst beginnt das Oberflächenwasser abzukühlen und vermischt sich mit dem Bodenwasser, und die Nährstoffe, die im Sommer im anoxischen Wasser eingeschlossen waren, werden in der Wassersäule vermischt.
Lichtdurchlässigkeit und die Litoralzone
Pflanzen brauchen Licht für die Photosynthese und können daher nur in Gewässern überleben, die flach genug sind, damit das Licht bis zum Grund vordringen kann. Je klarer der See ist, desto tiefer kann das Licht eindringen.
