Bodensee Studienfahrt – Vol 4. – Exkursion zum limnologischen Institut Konstanz

Am zweiten Exkursionstag, den 27. September 1016, besuchten wir das limnologische Institut Konstanz. Zu Beginn stand eine theoretische Einführung zur Limonolgie des Bodensees auf dem Plan.

Entstehung und heutiger Zustand

Der Bodensee entstand gegen Ende der letzten Eiszeit vor ca. 15000-16000 Jahren. Die Experten gehen davon aus, dass zu dieser Zeit der Bodensee ca. doppelt so groß und deutlich tiefer war als heute. Vermutlich erstreckte sich der See bis zum heutigen Züricher See und wurde durch Sedimente des Rheins und angrenzender Flüsse gefüllt. Momentan erstreckt sich der Bodensee mit einer maximalen Länge von 63 km und einer Breite von 4 km auf einer Fläche von 535 Quadratkilometer bei einer Tiefe von 254 Meter. Das gesamte Einzugsgebiet erstreckt sich über eine Fläche von 11500 Quadratkilometer, das Deutschland, Schweiz, Liechtenstein, Österreich und Italien umfasst. Im Jahresverlauf sind Wasserstandschwankungen von durchschnittlich 1,5 Metern zu beobachten.

Der Bodensee wird zum Fischfang, Erholung, Tourismus und der Trinkwassergewinnung genutzt. So erhalten Stuttgart und weitere Städte im Norden Teile ihres Trinkwassers aus dem Bodensee, um das eigene Trinkwasser mit dem Bodenseewasser zu verdünnen.

Das Ökosystem beinhaltet neben einer großen Felchen- und Barschpopulation verschiedene Planktonarten sowie amphibische Pflanzen, die in den Bereichen der Wasserstandschwankungen zu finden sind.

Geologische Situation am Bodensee

Der Bodensee ist eine geotektonische Senkungszone, die sich im Zusammenhang mit der Entstehung der Alpen (vor ca. 50 – 70 Mio. Jahre) als Ausgleichsbewegung gebildet hat. In die Senkungszone drang ein flaches Meer ein, in welches die jungen Alpenflüsse ihre Geröll- und Schwebfracht (Molasse) abgelagert haben. Dadurch bedingt ging der Salzgehalt des Flachmeeres zurück, zumal die Verbindung zum Meer unterbrochen wurde.

Der Bodenseeraum ist geologisch auch fünf Eiszeiten geprägt worden. Nördlich vom Bodensee sind dadurch Moränen entstanden, welche die abgeschmolzenen Gletscher zurückgelassen haben. Der Mensch hat die Wälder auf den Moränen abgeholzt, um zur Kultivierung von Apfelbaumkulturen Platz zu schaffen.

Saisonalität des Planktons

Besonders hervorzuheben ist die Saisonalität des Planktons, die ausschlaggebend für die Klarheit und der damit verbundenen Sichttiefe des Wassers ist. Dabei spielen die unterschiedlichen Zirkulationsphasen des Sees eine übergeordnete Rolle. Im Frühjahr und Herbst ist die Vollzirkulation des Sees vorhanden, sodass das Phytoplankton von der Oberfläche in die Tiefe des Sees befördert wird und dort durch Mangel an Licht abstirbt. Dadurch ist die Sichttiefe besonders hoch und kann bis zu 15 Meter betragen.

Im Sommer und im Winter liegt die Stagnationsphase aufgrund der Dichteanomalie des Wassers vor, wodurch nur die oberen Meter durchmischt werden. Hierdurch vermehrt sich das Phytoplankon in dieser Schicht und die Sichttiefe nimmt bis auf wenige Meter ab.

Phosphatproblematik im Bodensee

Der wichtigste produktionsbegrenzende Nährstoff im See ist Phosphat. Durch hohen Einsatz von phosphathaltigen Waschmitteln ab der 1950er Jahre, wurde vermehrt Phosphat in den See eingetragen. Durch den erhöhten Eintrag von Phosphat kann mehr Phytoplankton in kurzer Zeit wachsen. Da die Fischpopulation über die Nahrungskette indirekt mit dem Phytoplankton zusammenhängt, wächst diese ebenfalls leicht verzögert.

Die damit erhöhte Biomasseproduktion führt zu vermehrten abbauenden und damit sauerstoffzehrenden Prozessen in der Bodenregion. Das hat zur Folge, dass zunehmend Eisen(III)phosphat aus dem Seeboden gelöst wird, wodurch eine interne Düngung des Bodensees einsetzten kann. Gleichzeitig werden durch das vermehrte Vorkommen von Cyanobakterien und Algen die Trinkwassergewinnung und der Tourismus gefährdet.

Als Gegenmaßnahmen wurden alle angrenzenden Kläranlagen mit einer 3. Reinigungsstufe, in der das Phosphat chemisch gefällt wird, ausgestattet und die Verwendung von phosphathaltigen Waschmitteln verboten. Hierdurch sank die Barschpopulation und die Phytoplanktonkonzentration. Auf Grund dieser Maßnahmen konnten die Wasserwerte von 1950 wieder erreicht werden.

Untersuchung des Bodensees

Im Rahmen unserer Exkursion sind wir mit dem zugehörigem Forschungsschiff der Universität Konstanz auf den Bodensee gefahren und haben dort eine Untersuchungsreihe durchgeführt.

1. Untersuchung der Sichttiefe mit der Secchi-Scheibe

Die Secchi-Scheibe ist eine von Angelo Secchi im Jahr 1865 entwickeltes Untersuchungsgerät für die einfache Bestimmung der Sichttiefe in Gewässern. Diese hat einen Durchmesser von ca. 30 cm eine weiße Oberfläche und wird an einem Seil in die Tiefe abgesenkt. Sobald die Scheibe nicht mehr zusehen ist, wird die Winde gestoppt und die Sichttiefe kann anhand der Seillänge abgelesen werden.

Zum Zeitpunkt unserer Untersuchung konnte eine Sichttiefe von 4,70m ermittelt werden. Die geringe Sichttiefe lässt darauf schließen, dass zum Zeitpunkt der Untersuchung die Sommerstagnation vorliegt, bei der nur die oberen Wasserschichten eine Zirkulation aufweisen. Dadurch befindet sich eine hohe Konzentration an Phytoplankton in der oberen Wassersäule, wodurch eine geringe Sichttiefe vorhanden ist.

2. Entnahme einer Wasserprobe

Zur Wasserprobenentnahme wird ein nicht gefüllter und geöffneter Wasserbehälter auf die notwendige Wassertiefe abgesenkt und nach Schließen des Behälters wieder an Bord geholt. Dieses Wasser aus der entsprechende Tiefe kann nun mit einer Sichtprobe oder weiteren Verfahren genauer untersucht werden.

Wir haben haben Wasserproben aus zwei bzw. 50 Meter Tiefe entnommen und per Sichtsprobe untersucht. Zusätzlich wurden die Temperaturen des Wassers erhoben.

Das Wasser aus zwei Meter Tiefe war leicht getrübt und vereinzeltes Phytoplankton konnten beobachtet werden. Die Temperatur betrug 19°C. Bei der zweiten Untersuchung des Wassers aus 50 Meter Tiefe konnten keine deutlich sichtbaren Organismen festgestellt werden. Die gemessene Temperatur betrug 6°C.

Auf Grund der vorher festgestellten Sommerstagnation ist keine vollständige Durchmischung der Wasserschichten vorhanden. Durch die Dichteanomalie des Wassers, befindet sich das Wasser mit der Temperatur von 6°C bereits in einer Tiefe von 50 Meter. Die Verteilung der Organismen lässt sich durch die hohe Phytoplanktonkonzentration in den oberen Wasserschichten erklären. Diese sorgt dafür, dass das Licht nicht bis in eine Tiefe von 50 Meter vordringen kann, wodurch hier kein Wachstum des Phytoplanktons möglich ist. Dadurch befindet sich in der Wasserprobe weder Phytoplankton noch hohe Mengen an Zooplankton.

3. Untersuchung der Konzentration von Zooplankton

Zur Untersuchung der Konzentration von Zooplankton wird ein spezielles Netz in die vorgegebene Tiefe abgesenkt und wieder an die Oberfläche gezogen. Die Mikroorganismen werden im Anschluss bestimmt und ausgezählt. Im Rahmen unserer Exkursion haben wird ausschließlich eine Sichtprobe durchgeführt.

Unsere Sichtprobe ergab eine hohe Konzentration an Zooplankton in einer 30 Meter Wassersäule. Auf eine qualitative und quantitative Analyse musste aus Zeitmangel verzichtet werden.