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Fließgewässer

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 Q2 Biologie
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Zonierung und Strukturierung
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Q2 Biologie Fließgewässer Zonierung und Strukturierung Aufgabe: 1. Geben Sie in der Abbildung „Zonierung eines Fließgewässers" auf Seite 2 die verschiedenen Zonen des Fließgewässers an und charakterisieren Sie diese stichpunktartig. 2. Beschreiben Sie, welcher Zusammenhang zwischen der Temperatur, dem Sauerstoffgehalt, der Strömungsgeschwindigkeit und der Sedimentierung besteht. Von der Quelle zur Mündung In den Bergen entspringt ein Bach und fließt tal- abwärts. Während das Wasser nahe der Quelle schnell und lebhaft strömt, fließt es weiter flussabwärts immer langsamer, bevor der Fluss ins Meer mündet. Wie wirkt sich die Strömung auf das Leben in einem Fließgewässer aus? FLIESSGEWÄSSER Im Verlauf des Fließgewäs- sers von seiner Quelle bis zur Mündung verän- dern sich die abiotischen Faktoren wie beispiels- weise Temperatur und Sauerstoffgehalt des Wassers. Durch die kontinuierliche Änderung vieler Faktoren kann man ein Fließgewässer von der Quelle bis zur Mündung in verschiedene nahtlos ineinanderübergehende Zonen gliedern. . ZONIERUNG EINES FLIESSGEWÄSSERS Nahe der Quelle eines Baches ist das Gefälle groß. Die starke Strömung und Verwirbelung des Wassers führt zu einem hohen Sauerstoff- gehalt, wozu auch die niedrige Temperatur bei- trägt. Im felsigen Bachbett und in der starken MODELLSCHULE OBERSBERG MSO . 1 Strömung finden nur wenige Lebewesen Halt. Im folgenden Oberlauf des Flusses herrscht durch das meistens noch hohe Gefälle eine starke Strömung. Das Wasser ist sauerstoffreich und kalt, das Flussbett grob steinig. Im oberen Bereich des Oberlaufs lebt die stark sauerstoff- bedürftige Bachforelle. Man nennt diese Zone daher auch Forellenregion. Weiter flussabwärts nehmen das Gefälle...

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und der Sauerstoffgehalt ab. Hier sind häufig Äschen zu finden, weshalb dieser Bereich Äschenregion heißt. Im Mittellauf tritt der nun breiter gewordene Fluss in flachere Landschaften ein. Das Gefälle nimmt ab, mit ihm auch die Strömung und der Sauerstoffgehalt. Im Mittellauf beginnt der Fluss seitwärts mehr Platz zu beanspruchen, wodurch unterschiedlich stark durchströmte Bereiche, einzelne kleine Inseln und Kiesbänke entstehen. Im Mittellauf findet man daher eine große Vielfalt an Lebensräumen. Nach der charakteristischen Fischart bezeichnet man diesen Flussabschnitt als Barbenregion. 25. März Q2 Biologie Fließgewässer Zonierung und Strukturierung Im Unterlauf des Flusses fließt das Wasser nur noch langsam und wärmt sich durch die Sonne leichter auf. Wegen der geringen Strömungs- geschwindigkeit können sich auf dem Boden Sand und feiner Kies absetzen, sodass Wasser- pflanzen Halt finden. Der Fluss fließt in flache- ren Landschaften mit vielen Windungen, den Mäandern. Die typische Fischart, die mit dem hier deutlich sauerstoffärmeren Wasser zu- rechtkommt, ist der Brachsen. Diese Zone wird deshalb Brachsenregion genannt. In der Nähe der Mündung des Flusses ins Meer wird der Einfluss des Meerwassers immer stär- ker erkennbar, sogar Salz lässt sich im Fluss- wasser nachweisen. Der Fluss fließt im flachen Gefälle nur noch sehr langsam und ist vergleichsweise warm und sauerstoffarm. Der Bodengrund besteht aus Sand und Schlamm. Hier leben Fischarten, die an den schwanken- den Salzgehalt des Wassers angepasst sind, zum Beispiel der Kaulbarsch oder die Flunder. Der Mündungsbereich eines Flusses heißt da- her auch Kaulbarsch-Flunder-Region. Im Gegensatz zum Ökosystem See sind die abio- tischen Faktoren Sauerstoffgehalt und Tempe- ratur des Ökosystems Fließgewässer also we- sentlich von der Strömung abhängig. Auch das Flussbett wird von der Strömung bestimmt. Je langsamer der Fluss fließt, desto feineres Mate- rial kann sich am Grund als Sediment absetzen. . LEBENSRAUMVIELFALT Neben dieser Grob- gliederung gibt es auch eine kleinräumige Gliederung eines Fließgewässers, die ebenfalls von der Strömung abhängig ist. Schnell und langsam durchströmte Bereiche oder tiefe und flache Bereiche wechseln sich ab. Kleine Insel- chen oder Totholz unterbrechen stellenweise seinen Lauf. Neben dieser Strukturvielfalt eines Fließgewässers gibt es auch noch jahreszeit- liche Veränderungen wie Hoch- und Niedrig- wasser oder Eisbildung. Diese Vielfalt an Lebensbedingungen und Lebensräumen in Fließgewässern führt zu einer besonders artenreichen Tier- und Pflanzenwelt. Biosphäre, Ausgabe A2, S.264/265 * direkt an der Quelle: 0₂ - Gehalt entspricht Quelle Flussbett: felsig + flach Temperatur niedrig <10° Fließgeschwindigkeit starke Strömung Sauerstoffgehalt: hoch * Nährstoffgehalt: niedrig dem niedrigsten Werten des Grundwasser Oberlauf Flussbett: grob steinig Temperatur: 10 -20°C Fließgeschwindigkeit stark Sauerstoffgehalt: hoch, 0₂-reich Nährstoffgehalt: niedrig Mittellauf Flussbett: Insel /Kiesbanke, Sand Temperatur: 15 - 20°C Fließgeschwindigkeit Stromung nimmt ab Sauerstoffgehalt: leicht abnehmend Nährstoffgehalt: mittel Unterlauf Flussbett: Sand /feiner Kies Temperatur: um die 20°C Fließgeschwindigkeit Lang sam Sauerstoffgehalt: gering Nährstoffgehalt: mineralstoffreich Mandung Flussbett: Sand/Schlamm Temperatur: um die 20°C Fließgeschwindigkeit sehv Lang sam Sauerstoffgehalt: sauerstoffarm Nährstoffgehalt: hoch 02 Zonierung eines Fließgewässers 2 MODELLSCHULE OBERSBERG MSO bevorzugte Fischart: Kaum Lebewesen Region: Quelle bevorzugte Fischart: Forelle Asche Region: Forellenregion bevorzugte Fischart: Barben Barbenregion Region: bevorzugte Fischart: Brachsen Brachsenregion Region: bevorzugte Fischart: Kaulbarsch Flunder Region: Kaulbarsch-Flunder-Region 25. März Q2 (1) Quelle 2 Forellen-und Äschenregion Leitarten Feuer- abiotische Faktoren Gefälle Wasserführung/Wasser- trübung/Nährstoffgehalt biotische Faktoren salamander nimmt stetig ab nimmt stetig zu Bodenart max. Temperatur Sauerstoffgehalt gering Fels, Steine < 10 °C Produktion/Respiration Hauptnahrungsquelle Falllaub für Wirbellose Ernährungstypen überwiegend (Makrobenthos) Zerkleinerer Produktion < Respiration Quelle 3 Barbenregion Bachforelle, Äsche Gliederung eines Fließgewässers Steine, Kies < 15 °C hoch mit geringen Tages- und Jahres- amplituden Falllaub und Aufwuchsalgen überwiegend Zerkleinerer Produktion < Respiration 2 Oberlauf Barbe Brachsenregion Kies, Sand, Feinsediment > 15 °C hoch mit ausgeprägten Tages- und Jahresamplituden zerkleinertes Falllaub (Fein- detritus) und Aufwuchsalgen überwiegend Weidegänger und Sedimentfresser/Filtrierer Produktion = Respiration Mittellauf Quelle: Grüne Reihe. Materialien SII. Ökologie. Braunschweig Schroedel: 2009. Brachsen Sand, Feinsediment < 20 °C geringer Phytoplankton überwiegend Sedi- mentfresser/Filtrierer Produktion > Respiration 4 Unterlauf 5 Mündungsbereich Kaulbarsch, Flunder Sand, Feinsediment > 20 °C geringer Phytoplankton überwiegend Sedi- mentfresser/Filtrierer Produktion > Respiration 5 Mündungsbereich MODELLSCHULE OBERSBERG BAD HERSFELD MSO Q2 Ufervegetation PRODUZENTEN TIS Tiere KONSUMENTEN (CO₂) (CO₂) Fließrichtung Stoffumsetzungen und Nahrungs- beziehungen im Fließgewässer 02 02 Wasserpflanzen + Algen PRODUZENTEN 0.80... Tote organische Substanz CO₂ Durace 0₂ Mineralstoffe MODELLSCHULE OBERSBERG Bakterien DESTRUENTEN ::: $ % 0 BAD HERSFELD MSO Je Was dise 1. Trage mit Pfeilen die Wechselbeziehungen im Ökosystem Fließgewässer ein. 2. Vergleiche Ort der Entstehung und des Verbrauchs der Nahrungsstoffe. Kann man von einem geschlossenen Kreislauf sprechen? Q2 Stoffumsetzungen und Nahrungs- beziehungen im Fließgewässer Was wir bislang wissen: MODELLSCHULE OBERSBERG BAD HERSFELD MSO Wesentliches Merkmal von Ökosystemen ist ein ständiger Stoff- und Energiefluss. PRODUZENTEN (grüne Pflanzen) wandeln bei der Photosynthese mithilfe von Sonnenlicht energiearme, anorganische Stoffe in energiereiche, hochmolekulare, organische Stoffe, ihre Biomasse, um. Diese dient wiederum als Nahrung für die KONSUMENTEN (Tiere), wobei es in einem Nahrungsnetz mehrere Konsumentenstufen (Primär-, Sekundär- und Tertiärkonsumenten) geben kann. Tote organische Substanz der Konsumenten und Produzenten (Ausscheidungsprodukte, Pflanzenteile, Tierleichen) wird von den DESTRUENTEN (vor allem Bakterien und Pilze) mehr oder minder vollständig abgebaut, also wieder in anorganische Substanz überführt. In den meisten Ökosystemen entstehen so weitgehend in sich geschlossene Stoffkreisläufe - eine Art natürliches Recycling. Die Stoffe werden über das Nahrungsnetz am gleichen Ort zwischen Produzenten, Konsumenten und Destruenten weitergereicht und dabei ständig verändert. Sie kehren jedoch immer wieder in eine niedermolekulare Ausgangsform zurück. Seen sind Beispiele für geschlossene Ökosysteme. Sie sind auch ohne Nährstoffzufuhr von außen lebensfähig. Eine stoffliche Abhängigkeit von außen besteht nicht. A Sonderfall Fließgewässer - Spirale statt Stoffkreislauf Die Fließgewässer dagegen sind offene Ökosysteme: Aufgrund ihrer engen Land-Wasser- Vernetzung und der einseitig gerichteten Strömung ist der Stoffhaushalt stark von der umgebenden Landschaft dem Einzugsgebiet abhängig, wobei die Abhängigkeit im Längsverlauf kontinuierlich abnimmt. Unter natürlichen Bedingungen wird der Mineralstoffgehalt durch die geologischen Verhältnisse des Einzugsgebietes geprägt. Das Nährstoffangebot ist von der Ufervegetation abhängig. Die Stoffe werden mit der Strömung flussabwärts transportiert und oft weit entfernt von ihrem Herkunftsort und geraume Zeit nach ihrer Entstehung umgesetzt. Statt eines Stoffkreislaufes muss man daher in Fließgewässern eher von einer stromabwärts führenden Stoffspirale (vgl. Abbildungen) sprechen, die mit dem Blatt- und Totholzeintrag in die Oberläufe beginnt. Die Nährstoffproduktion für die Konsumenten und Destruenten der Oberläufe findet also außerhalb des Gewässers statt (ALLOCHTHONER Nährstoffeintrag). Das Pflanzenmaterial wird im Gewässer umgesetzt und liefert die Nahrungsgrundlage für die Organismen weiter unten liegender Gewässerabschnitte. Erst allmählich siedeln sich mit abnehmender Strömung im Gewässerverlauf auch Algen und Wasserpflanzen als gewässerinterne Produzenten an. Die AUTOCHTHONE Nährstoffproduktion nimmt kontinuierlich zu, bis sie im Unterlauf fast vollständig im Gewässer stattfindet. Insgesamt kommt es durch den einseitigen Transport zu einer Nährstoffanreicherung im Längsverlauf. Der Stoffhaushalt im Fließgewässer ist ein komplexes Zusammenspiel physikalischer, biologischer und chemischer Vorgänge.

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und der Sauerstoffgehalt ab. Hier sind häufig Äschen zu finden, weshalb dieser Bereich Äschenregion heißt. Im Mittellauf tritt der nun breiter gewordene Fluss in flachere Landschaften ein. Das Gefälle nimmt ab, mit ihm auch die Strömung und der Sauerstoffgehalt. Im Mittellauf beginnt der Fluss seitwärts mehr Platz zu beanspruchen, wodurch unterschiedlich stark durchströmte Bereiche, einzelne kleine Inseln und Kiesbänke entstehen. Im Mittellauf findet man daher eine große Vielfalt an Lebensräumen. Nach der charakteristischen Fischart bezeichnet man diesen Flussabschnitt als Barbenregion. 25. März Q2 Biologie Fließgewässer Zonierung und Strukturierung Im Unterlauf des Flusses fließt das Wasser nur noch langsam und wärmt sich durch die Sonne leichter auf. Wegen der geringen Strömungs- geschwindigkeit können sich auf dem Boden Sand und feiner Kies absetzen, sodass Wasser- pflanzen Halt finden. Der Fluss fließt in flache- ren Landschaften mit vielen Windungen, den Mäandern. Die typische Fischart, die mit dem hier deutlich sauerstoffärmeren Wasser zu- rechtkommt, ist der Brachsen. Diese Zone wird deshalb Brachsenregion genannt. In der Nähe der Mündung des Flusses ins Meer wird der Einfluss des Meerwassers immer stär- ker erkennbar, sogar Salz lässt sich im Fluss- wasser nachweisen. Der Fluss fließt im flachen Gefälle nur noch sehr langsam und ist vergleichsweise warm und sauerstoffarm. Der Bodengrund besteht aus Sand und Schlamm. Hier leben Fischarten, die an den schwanken- den Salzgehalt des Wassers angepasst sind, zum Beispiel der Kaulbarsch oder die Flunder. Der Mündungsbereich eines Flusses heißt da- her auch Kaulbarsch-Flunder-Region. Im Gegensatz zum Ökosystem See sind die abio- tischen Faktoren Sauerstoffgehalt und Tempe- ratur des Ökosystems Fließgewässer also we- sentlich von der Strömung abhängig. Auch das Flussbett wird von der Strömung bestimmt. Je langsamer der Fluss fließt, desto feineres Mate- rial kann sich am Grund als Sediment absetzen. . LEBENSRAUMVIELFALT Neben dieser Grob- gliederung gibt es auch eine kleinräumige Gliederung eines Fließgewässers, die ebenfalls von der Strömung abhängig ist. Schnell und langsam durchströmte Bereiche oder tiefe und flache Bereiche wechseln sich ab. Kleine Insel- chen oder Totholz unterbrechen stellenweise seinen Lauf. Neben dieser Strukturvielfalt eines Fließgewässers gibt es auch noch jahreszeit- liche Veränderungen wie Hoch- und Niedrig- wasser oder Eisbildung. Diese Vielfalt an Lebensbedingungen und Lebensräumen in Fließgewässern führt zu einer besonders artenreichen Tier- und Pflanzenwelt. Biosphäre, Ausgabe A2, S.264/265 * direkt an der Quelle: 0₂ - Gehalt entspricht Quelle Flussbett: felsig + flach Temperatur niedrig <10° Fließgeschwindigkeit starke Strömung Sauerstoffgehalt: hoch * Nährstoffgehalt: niedrig dem niedrigsten Werten des Grundwasser Oberlauf Flussbett: grob steinig Temperatur: 10 -20°C Fließgeschwindigkeit stark Sauerstoffgehalt: hoch, 0₂-reich Nährstoffgehalt: niedrig Mittellauf Flussbett: Insel /Kiesbanke, Sand Temperatur: 15 - 20°C Fließgeschwindigkeit Stromung nimmt ab Sauerstoffgehalt: leicht abnehmend Nährstoffgehalt: mittel Unterlauf Flussbett: Sand /feiner Kies Temperatur: um die 20°C Fließgeschwindigkeit Lang sam Sauerstoffgehalt: gering Nährstoffgehalt: mineralstoffreich Mandung Flussbett: Sand/Schlamm Temperatur: um die 20°C Fließgeschwindigkeit sehv Lang sam Sauerstoffgehalt: sauerstoffarm Nährstoffgehalt: hoch 02 Zonierung eines Fließgewässers 2 MODELLSCHULE OBERSBERG MSO bevorzugte Fischart: Kaum Lebewesen Region: Quelle bevorzugte Fischart: Forelle Asche Region: Forellenregion bevorzugte Fischart: Barben Barbenregion Region: bevorzugte Fischart: Brachsen Brachsenregion Region: bevorzugte Fischart: Kaulbarsch Flunder Region: Kaulbarsch-Flunder-Region 25. März Q2 (1) Quelle 2 Forellen-und Äschenregion Leitarten Feuer- abiotische Faktoren Gefälle Wasserführung/Wasser- trübung/Nährstoffgehalt biotische Faktoren salamander nimmt stetig ab nimmt stetig zu Bodenart max. Temperatur Sauerstoffgehalt gering Fels, Steine < 10 °C Produktion/Respiration Hauptnahrungsquelle Falllaub für Wirbellose Ernährungstypen überwiegend (Makrobenthos) Zerkleinerer Produktion < Respiration Quelle 3 Barbenregion Bachforelle, Äsche Gliederung eines Fließgewässers Steine, Kies < 15 °C hoch mit geringen Tages- und Jahres- amplituden Falllaub und Aufwuchsalgen überwiegend Zerkleinerer Produktion < Respiration 2 Oberlauf Barbe Brachsenregion Kies, Sand, Feinsediment > 15 °C hoch mit ausgeprägten Tages- und Jahresamplituden zerkleinertes Falllaub (Fein- detritus) und Aufwuchsalgen überwiegend Weidegänger und Sedimentfresser/Filtrierer Produktion = Respiration Mittellauf Quelle: Grüne Reihe. Materialien SII. Ökologie. Braunschweig Schroedel: 2009. Brachsen Sand, Feinsediment < 20 °C geringer Phytoplankton überwiegend Sedi- mentfresser/Filtrierer Produktion > Respiration 4 Unterlauf 5 Mündungsbereich Kaulbarsch, Flunder Sand, Feinsediment > 20 °C geringer Phytoplankton überwiegend Sedi- mentfresser/Filtrierer Produktion > Respiration 5 Mündungsbereich MODELLSCHULE OBERSBERG BAD HERSFELD MSO Q2 Ufervegetation PRODUZENTEN TIS Tiere KONSUMENTEN (CO₂) (CO₂) Fließrichtung Stoffumsetzungen und Nahrungs- beziehungen im Fließgewässer 02 02 Wasserpflanzen + Algen PRODUZENTEN 0.80... Tote organische Substanz CO₂ Durace 0₂ Mineralstoffe MODELLSCHULE OBERSBERG Bakterien DESTRUENTEN ::: $ % 0 BAD HERSFELD MSO Je Was dise 1. Trage mit Pfeilen die Wechselbeziehungen im Ökosystem Fließgewässer ein. 2. Vergleiche Ort der Entstehung und des Verbrauchs der Nahrungsstoffe. Kann man von einem geschlossenen Kreislauf sprechen? Q2 Stoffumsetzungen und Nahrungs- beziehungen im Fließgewässer Was wir bislang wissen: MODELLSCHULE OBERSBERG BAD HERSFELD MSO Wesentliches Merkmal von Ökosystemen ist ein ständiger Stoff- und Energiefluss. PRODUZENTEN (grüne Pflanzen) wandeln bei der Photosynthese mithilfe von Sonnenlicht energiearme, anorganische Stoffe in energiereiche, hochmolekulare, organische Stoffe, ihre Biomasse, um. Diese dient wiederum als Nahrung für die KONSUMENTEN (Tiere), wobei es in einem Nahrungsnetz mehrere Konsumentenstufen (Primär-, Sekundär- und Tertiärkonsumenten) geben kann. Tote organische Substanz der Konsumenten und Produzenten (Ausscheidungsprodukte, Pflanzenteile, Tierleichen) wird von den DESTRUENTEN (vor allem Bakterien und Pilze) mehr oder minder vollständig abgebaut, also wieder in anorganische Substanz überführt. In den meisten Ökosystemen entstehen so weitgehend in sich geschlossene Stoffkreisläufe - eine Art natürliches Recycling. Die Stoffe werden über das Nahrungsnetz am gleichen Ort zwischen Produzenten, Konsumenten und Destruenten weitergereicht und dabei ständig verändert. Sie kehren jedoch immer wieder in eine niedermolekulare Ausgangsform zurück. Seen sind Beispiele für geschlossene Ökosysteme. Sie sind auch ohne Nährstoffzufuhr von außen lebensfähig. Eine stoffliche Abhängigkeit von außen besteht nicht. A Sonderfall Fließgewässer - Spirale statt Stoffkreislauf Die Fließgewässer dagegen sind offene Ökosysteme: Aufgrund ihrer engen Land-Wasser- Vernetzung und der einseitig gerichteten Strömung ist der Stoffhaushalt stark von der umgebenden Landschaft dem Einzugsgebiet abhängig, wobei die Abhängigkeit im Längsverlauf kontinuierlich abnimmt. Unter natürlichen Bedingungen wird der Mineralstoffgehalt durch die geologischen Verhältnisse des Einzugsgebietes geprägt. Das Nährstoffangebot ist von der Ufervegetation abhängig. Die Stoffe werden mit der Strömung flussabwärts transportiert und oft weit entfernt von ihrem Herkunftsort und geraume Zeit nach ihrer Entstehung umgesetzt. Statt eines Stoffkreislaufes muss man daher in Fließgewässern eher von einer stromabwärts führenden Stoffspirale (vgl. Abbildungen) sprechen, die mit dem Blatt- und Totholzeintrag in die Oberläufe beginnt. Die Nährstoffproduktion für die Konsumenten und Destruenten der Oberläufe findet also außerhalb des Gewässers statt (ALLOCHTHONER Nährstoffeintrag). Das Pflanzenmaterial wird im Gewässer umgesetzt und liefert die Nahrungsgrundlage für die Organismen weiter unten liegender Gewässerabschnitte. Erst allmählich siedeln sich mit abnehmender Strömung im Gewässerverlauf auch Algen und Wasserpflanzen als gewässerinterne Produzenten an. Die AUTOCHTHONE Nährstoffproduktion nimmt kontinuierlich zu, bis sie im Unterlauf fast vollständig im Gewässer stattfindet. Insgesamt kommt es durch den einseitigen Transport zu einer Nährstoffanreicherung im Längsverlauf. Der Stoffhaushalt im Fließgewässer ist ein komplexes Zusammenspiel physikalischer, biologischer und chemischer Vorgänge.