Die Tiere und Pflanzen, die im Süßwasser leben, nennt man Wasserbewohner. Das Wasser, in dem sie leben, ist frisch, das heißt, es ist weniger salzig als das Meer. Die terrestrische (Land-)Umwelt, die das Süßwasser umgibt, hat einen großen Einfluss auf die dort lebenden Tiere und Pflanzen. Zu den Faktoren, die die Süßwasserumwelt beeinflussen, gehören das Klima, die Bodenzusammensetzung und die Landtiere und -pflanzen in dem Gebiet.
Wie an Land benötigen Wasserpflanzen Kohlendioxid, Nährstoffe (Substanzen wie Phosphat und Stickstoff, die für das Wachstum benötigt werden) und Licht für die Photosynthese, den Prozess, bei dem Pflanzen ihre Nahrung aus Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid herstellen. Wassertiere müssen Sauerstoff einatmen und Nahrung zu sich nehmen. Die physikalischen Bedingungen in der Umgebung eines Gewässers oder Feuchtgebiets (Gebiete, die oft genug mit Wasser bedeckt sind, so dass es die Entwicklung des Bodens steuert) bestimmen die Verfügbarkeit dieser Ressourcen. So hängt beispielsweise die Konzentration von Nährstoffen, Sauerstoff und Kohlendioxid im Wasser davon ab, wie viel Luft ins Wasser gelangt und wie die chemische Zusammensetzung des Bodens in der Nähe ist. Die Sedimente (Sand-, Kies- und Schlickpartikel) im Wasser beeinflussen, wie viel Licht den Grund des Sees oder Flusses erreicht. Die Temperatur des Wassers beeinflusst, wie schnell Tiere und Pflanzen wachsen. Die Beschaffenheit des Gewässerbodens (Sand, Schlamm, Felsen) und die Geschwindigkeit der Strömungen (horizontale Wasserbewegung) bestimmen, welche Arten von Pflanzen und Tieren in einem Gebiet leben und sich vermehren können.
Im Allgemeinen werden Süßwasserumgebungen in zwei Hauptkategorien unterteilt: Lentische Gewässer und lotische Gewässer. Lentische Gewässer sind solche, die in Bewegung sind, wie Flüsse und Bäche. Lotische Gewässer sind stehende Gewässer, wie Seen und Teiche. Manchmal fließen jedoch Flüsse und Bäche in Seen und Teiche und die beiden unterschiedlichen Lebensräume verschmelzen miteinander. Einige Feuchtgebiete können auch viele Merkmale von Süßwasserumgebungen aufweisen.
Leben in Flüssen und Bächen
Flüsse und Bäche zeichnen sich durch mehrere physikalische Merkmale aus. Sie bestehen im Allgemeinen aus Süßwasser, das in eine Richtung fließt. Meistens fließt das Wasser von einem höher gelegenen Gebiet (z. B. einem Gebirge) zu einem niedriger gelegenen Gebiet (z. B. einem Meer). Normalerweise fließt das Wasser anfangs schnell und verlangsamt sich dann flussabwärts. Bäche vereinigen sich oft mit Flüssen, so dass am Ende eines Flusses mehr Wasser als am Anfang vorhanden ist. Wenn Flüsse fließen, erodieren (verschleißen) sie Felsen und nehmen Sedimente auf, wodurch die Flüsse am Ende oft trüber werden. Da sich Flüsse und Bäche von ihrem Anfang bis zu ihrem Ende so stark verändern, gibt es viele verschiedene Arten von Lebensräumen für Tiere. Daher ist die Zahl der Tierarten, die in Flüssen und Bächen leben, größer als die Zahl der Arten, die in Seen und Teichen leben.
Pflanzenleben in Flüssen und Bächen Eine große Herausforderung für Pflanzen, die in Flüssen und Bächen leben, ist es, an Ort und Stelle zu bleiben, besonders in schnellen Strömungen. Pflanzen verfügen über verschiedene Techniken, um den Widerstand (den Sog) des Wassers zu überwinden. Kieselalgen sind eine Art von Algen. Algen sind Meeresorganismen, deren Größe vom mikroskopisch kleinen Phytoplankton bis zum Riesentang reicht und die Chlorophyll enthalten, das gleiche Pigment, das auch Landpflanzen zur Photosynthese verwenden. Kieselalgen meiden Strömungen, indem sie ihre geringe Größe nutzen. Sie wachsen in einer einzigen Schicht auf der Oberfläche von Felsen. Aufgrund der Reibung zwischen der Gesteinsoberfläche und dem Wasser verlangsamt sich die Wasserströmung innerhalb von etwa einem Zehntel Zoll (einem Viertel Zentimeter) von der Gesteinsoberfläche fast bis zum Stillstand. Dieser Bereich wird als Grenzschicht bezeichnet und bietet den Kieselalgen Schutz vor den Kräften der Strömung, die sie sonst stromabwärts ziehen würden.
Zu den typischen großen Flusspflanzen gehören Algen, Moose und Leberblümchen. Diese Pflanzen überwinden den Widerstand des Wassers, indem sie sich mit speziellen Anpassungen an Felsen festhalten. Große Algen heften sich oft mit wurzelartigen Strukturen, den so genannten Holdfasts, an Felsen. Außerdem verankern sich die Pflanzen oft in Schlupfwinkeln zwischen Felsen oder in Wasseransammlungen, um dem Widerstand des Flusswassers zu entgehen.
Flusspflanzen, die in der Strömung leben, haben Techniken entwickelt, um den Kräften des Wassers zu widerstehen. Diese Kräfte würden jede Pflanze mit starren Stämmen oder Blättern schnell brechen. Daher sind Pflanzen, die in Flüssen leben, sehr flexibel, so dass sie sich leicht biegen und mit der Strömung bewegen können.
Tierisches Leben in Flüssen und Bächen Tiere, die in Flüssen und Bächen leben, stehen ebenfalls vor der Herausforderung, dort zu bleiben, wo sie sind. Viele Tiere haben Haken und Saugnäpfe, mit denen sie sich an Steinen festhalten können. Kriebelmückenlarven, die in Bächen im Norden der Vereinigten Staaten und im Süden Kanadas leben, haben Saugnäpfe, mit denen sie sich an Felsen in Bächen festhalten. Eintagsfliegenlarven haben Haken, mit denen sie sich an den auf Felsen wachsenden Algen festhalten.
Andere Tiere haben stromlinienförmige Formen, die den Luftwiderstand minimieren, indem sie dem Wasser wenig Widerstand entgegensetzen. Forellen, die in sauerstoffreichen, schnell fließenden Gewässern sehr häufig vorkommen, sind wie Torpedos geformt. Limikolen sind abgeflachte Weichtiere, die sich an der Oberfläche von Felsen festhalten. Ihre flache Form verringert den Widerstand der Strömung.
Diadrome Fische
Diadrome Fische sind Fische, die in zwei verschiedenen aquatischen Lebensräumen leben. Während eines Teils ihres Lebens leben sie im Süßwasser und während eines anderen Teils ihres Lebens leben sie im Salzwasser. Um vom Salzwasser ins Süßwasser (oder vom Süßwasser ins Salzwasser) zu gelangen, müssen diese einzigartigen Fische drastische Veränderungen durchmachen, die sich auf die Art und Weise auswirken, wie ihre Kiemen Sauerstoff aus dem Wasser aufnehmen. Nur etwa 1 % aller Fische auf der Welt sind diadrom. Zwei Arten von diadromen Fischen sind anadrom und katadrom.
Anadrome Fische sind Fische, die den größten Teil ihres Lebens als Salzwasserfische verbringen und dann zum Laichen ins Süßwasser wandern (periodisch oder saisonal umziehen). Viele Lachsarten, gestreifte Barsche, Störe und Steelhead sind anadrom. Bei den meisten dieser Arten werden die Eier im Süßwasser abgelegt, und nach dem Schlüpfen wandern die Jungfische in die Meere. Bei den meisten Lachsarten wandern die erwachsenen Tiere zurück in die Flüsse, in denen sie geboren wurden, wo sie laichen und dann sterben. Andere anadrome Fische wandern im Laufe ihres Lebens mehrmals zum Laichen ins Süßwasser zurück und kehren zwischen den Laichzeiten ins Meer zurück.
Katadrome Fische sind Fische, die die meiste Zeit ihres Erwachsenenlebens im Süßwasser leben und dann zum Laichen ins Salzwasser wandern. In den Vereinigten Staaten ist die einzige Fischart, die katadrom ist, der amerikanische Aal. Er lebt in den Flüssen entlang der Ostküste der Vereinigten Staaten. Wenn er zum Laichen bereit ist, wandert er Tausende von Kilometern in die Sargassosee in der Nähe der Bermudas. Sobald er das Süßwasser verlässt, frisst er nicht mehr, so dass seine Energiereserven nach dem Laichen aufgebraucht sind und er stirbt.
Tiere, die in Bächen und Flüssen leben, haben interessante Methoden entwickelt, um in den schnell fließenden Gewässern Nahrung zu sammeln. Schnecken, Napfschnecken und Köcherfliegenlarven kratzen mit speziellen Mundwerkzeugen Algen von Steinen. Viele verschiedene Insektenlarven und auch Süßwassermuscheln filtern das Wasser nach kleinen Nahrungsbrocken. Sie haben spezielle Mundwerkzeuge, die wie Bürsten oder Kämme aussehen, mit denen sie das Wasser durchseihen und das essbare Plankton (Tiere und Pflanzen, die mit der Strömung schwimmen), das in ihre Reichweite gelangt, herausziehen.
Flüsse und Bäche sind die Heimat einer großen Anzahl von Fischen. Barsche, kleine und große Seebarsche, Groppen, Karpfen, Hechte und Sonnenbarsche bevorzugen die Teile der Flüsse, in denen das Wasser langsam fließt. Bei diesen Fischen handelt es sich in der Regel um große, sichtbare Raubfische (Tiere, die ein anderes Tier zur Nahrungsaufnahme jagen), die in Tümpeln nach kleineren Fischen und wirbellosen Tieren (Tiere ohne Rückgrat) jagen. Sculpins und Darter bevorzugen die schneller fließenden Abschnitte des Flusses, wo das Wasser einen hohen Sauerstoffgehalt aufweist. Sie nutzen die schnelle Strömung, um Nahrung zu sich zu bringen, anstatt nach ihrer Beute zu jagen. Forellen sind ebenfalls in diesen schneller fließenden Teilen des Flusses zu finden.
Leben in Seen und Teichen
Große Seen werden oft in Zonen unterteilt. Der küstennahe Bereich wird als Litoralzone bezeichnet. Das ist der Teil des Sees, der seicht genug ist, damit Wasserpflanzen wachsen können. Die limnische Zone, auch Epilimnion genannt, ist das uferferne Oberflächenwasser des Sees. (Die Vorsilbe epi bedeutet „an der Oberfläche“ und der Wortstamm limn bedeutet „See“.) Sie reicht so tief hinunter, wie das Sonnenlicht eindringt. Die meisten Pflanzen in dieser Zone sind Phytoplankton (mikroskopisch kleine Pflanzen, die in der Strömung schwimmen). Der tiefe Teil des Sees wird Profundalzone oder Hypolimnion genannt. (Die Vorsilbe hypo bedeutet „unter“.) In dieser Zone gibt es kein pflanzliches Leben, weil es dort kein Licht gibt. Der größte Teil der biologischen Aktivität besteht aus Bakterien, die tote Tiere und Pflanzen zersetzen.
Saisonale Veränderungen in Seen Seen Seen und Teiche werden stark von den Temperaturschwankungen im Laufe der Jahreszeiten beeinflusst. Die folgende Beschreibung ist typisch für einen See in gemäßigtem Klima, der jahreszeitlichen Temperaturschwankungen unterliegt. Tropische Seen (in heißen und feuchten Gebieten) weisen weniger dramatische Temperaturschwankungen auf.
Im Sommer erwärmt die Sonne das Epilimnion. Wärmeres Wasser hat eine geringere Dichte als kälteres Wasser und schwimmt daher auf dem kühleren Wasser im Hypolimnion. Der Bereich zwischen dem warmen Oberflächenwasser und dem kalten Tiefenwasser ist eine Übergangszone, in der sich die Temperatur des Wassers mit zunehmender Tiefe sehr schnell ändert, die so genannte Sprungschicht. Die Sprungschicht wirkt als eine Art Barriere zwischen dem Oberflächen- und dem Tiefenwasser. Im Frühsommer ist das Epilimnion voll von Leben. Das Phytoplankton kann schnell wachsen, weil es viel Licht und Nährstoffe hat und die Wassertemperatur warm ist. Das Zooplankton (Tiere wie Krebse und kleine Fische, die im Wasser schwimmen) ernährt sich wiederum vom Phytoplankton. Dieses Zooplankton ist Nahrung für größere Fische und Vögel.
Im Laufe des Sommers verbraucht das Phytoplankton die Nährstoffe im Epilimnion. Sie beginnen abzusterben und sinken auf den Grund des Sees. Dort zersetzen Zersetzer wie Pilze und Bakterien das tote Phytoplankton und die Tiere und wandeln sie in die Nährstoffe um, die das Phytoplankton für sein Wachstum benötigt. Da die Sprungschicht eine Barriere zwischen dem Boden und der Oberfläche des Sees bildet, stehen diese Nährstoffe dem Phytoplankton im Epilimnion nicht zur Verfügung. Im Hypolimnion, wo Nährstoffe vorhanden sind, kann das Phytoplankton nicht wachsen, weil es dort kein Licht gibt.
Im Herbst kühlt die Lufttemperatur ab, wodurch sich die Oberfläche des Sees abkühlt. Schließlich erreicht die Temperatur im Epilimnion die gleiche Temperatur wie die des Hypolimnions. Die Sprungschicht verschwindet und das nährstoffreiche Wasser aus dem Hypolimnion vermischt sich mit dem Wasser an der Oberfläche des Sees. Dies wird als Herbstumschlag bezeichnet. Zu diesem Zeitpunkt werden die Nährstoffe vom Seeboden im ganzen See vermischt. Da jedoch die Sonneneinstrahlung im Herbst und bis in den Winter hinein abnimmt, kann das Phytoplankton an der Oberfläche nicht sehr schnell wachsen.
Im Winter kühlt die Oberfläche des Sees weiter ab. Das Süßwasser ist bei 4°C (39°F) am dichtesten. Das Eis mit einer Temperatur von 0°C (32°F) ist weniger dicht als das tiefere Wasser und bildet sich daher an der Oberfläche des Sees. Dies bietet Fischen und anderen wirbellosen Tieren Platz zum Leben unter der Eisdecke des Sees. Das Eis wirkt auch wie eine Isolierschicht, die das Wasser darunter vor dem Gefrieren bewahrt.
Im Frühjahr erwärmen sich die Temperaturen und das Eis schmilzt. Schließlich wird der ganze See 4°C warm, und das Wasser am Grund vermischt sich mit dem Wasser an der Oberfläche. Dies wird als Frühjahrsumwälzung bezeichnet. Mit Beginn des Sommers erwärmt sich das Oberflächenwasser und die Sprungschicht trennt das Epilimnion wieder vom Hypolimnion. Durch die Herbst- und Frühjahrsumwälzung stehen die Nährstoffe vom Seeboden dem Phytoplankton im Oberflächenwasser zur Verfügung. Damit ist der See für das schnelle Wachstum des Phytoplanktons im Sommer und aller Tiere, die davon abhängen, gerüstet.
Pflanzenleben in Seen und Teichen Einige der meisten Pflanzen in Seen und Teichen sind die kleinsten. Bei diesem Phytoplankton handelt es sich meist um einzellige Pflanzen, die zu den Algen gehören. Manchmal schließen sie sich zu langen Strängen zusammen, die Kolonien genannt werden. Häufiges Phytoplankton in Seen und Teichen sind Kieselalgen (Diatomeen), die schöne Schalen aus Siliziumdioxid (das gleiche Material, aus dem auch Sand besteht) haben; Dinoflagellaten, die sich durch das Schnappen ihrer Geißeln (lange peitschenartige Zellfortsätze, die einen Organismus vorantreiben können) fortbewegen; und Cyanobakterien, die Bakterien sind, die Photosynthese betreiben.
Zu den größeren Pflanzen in Teichen und Seen gehören große Algen und Moose, Rohrkolben, Schilf, Seerosen, Blasenpflanzen, Weiden und Knopflilien. Diese Pflanzen wachsen oft im Schlamm, wo die Gase, die sie für ihr Wachstum benötigen, wie Sauerstoff und Kohlendioxid, knapp sind. Viele größere Pflanzen haben Stängel, die schwammig sind und Gase aus der Luft in ihre Wurzeln ziehen.
Pflanzen an Land benutzen ihre Wurzeln, um Wasser und Nährstoffe zu sammeln, aber Wasserpflanzen sind von Wasser umgeben, und die Nährstoffe sind im Wasser gelöst. Einige Wasserpflanzen haben ihre Wurzeln aufgegeben. Entengrütze (oder Wasserlinse) und Wassermehl beispielsweise sind kleine erbsengroße Pflanzen, die im Frühjahr und Sommer auf der Oberfläche von Seen und Teichen schwimmen. Sie nehmen Nährstoffe aus dem Wasser auf und produzieren eine Menge Stärke. Im Herbst sind sie so stark mit Nährstoffen belastet, dass sie auf den Grund des Sees sinken. Sie überwintern im Schlamm am Grund des Sees und ernähren sich von ihren Stärkespeichern. Im Frühjahr haben sie so viel Stärke verbraucht, dass sie wieder leicht genug sind, um zu schwimmen. Sie kommen gerade rechtzeitig an die Oberfläche, um das starke Licht des Frühlings und Sommers für die Photosynthese zu nutzen, und beginnen erneut, ihre Stärkespeicher zu verbrauchen. Andere große Pflanzen wie Tausendblatt, Wassersoldat und Wasserhyazinthe schwimmen ebenfalls auf der Oberfläche von Seen und Teichen.
Die Ränder von Seen werden oft in vier Zonen eingeteilt, die sich nach der physikalischen Umgebung und den dort vorkommenden Pflanzenarten richten. Die am weitesten vom Wasser entfernte Zone der Sumpfpflanzen enthält Pflanzen, die ihre Wurzeln im flachen Wasser haben. Zeitweise kann sich das Wasser aus dieser Zone zurückziehen, so dass die Wurzeln der Pflanzen der Luft ausgesetzt sind. Typische Pflanzen in der Sumpfpflanzenzone sind Binsen und Seggen (eine Pflanzenart, die wie ein steifes Gras aussieht). Die nächste Zone ist die Schwimmblattzone und Emergenzzone. Hier trocknet das Wasser nie aus, aber der See ist so flach, dass die Spitzen der Pflanzen aus dem Wasser ragen. Eine typische Pflanze, die in dieser Zone lebt, ist die Seerose, die spezielle gasgefüllte Kammern in ihren Blättern hat, die es ihr ermöglichen, auf der Wasseroberfläche zu schwimmen. In der submersen Pflanzenzone leben die Pflanzen vollständig unter Wasser. In dieser Zone leben Kanadische Wasserpest und viele Moosarten. Die freischwebende Pflanzenzone nimmt die Mitte des Sees ein. Hier schwimmen Pflanzen ohne Wurzeln, wie Wasserlinsen und Wasserlinsen, frei auf der Oberfläche.
Tierisches Leben in Seen und Teichen Zooplankton schwimmt im Epilimnion von Seen und ernährt sich von Phytoplankton und anderem Zooplankton. Normalerweise sind diese Tiere fast durchsichtig, um von ihren Fressfeinden nicht gesehen zu werden. Zum typischen Zooplankton in Seen gehört der Wasserfloh Daphnia, der sich ohne Paarung fortpflanzen kann. Unter normalen Bedingungen sind alle seine Nachkommen weiblich. Wenn die Tiere jedoch gestresst sind, z. B. durch Nahrungsmangel, produzieren sie Männchen. Dadurch wird der Genpool der Population durchmischt und es entstehen Individuen, die Umweltveränderungen besser überstehen können. Ein weiteres typisches Süßwasser-Zooplankton ist der Rädertierchen, das auf seinem Kopf Borsten hat, die es wie Propeller herumwirbelt, um sich durch das Wasser zu bewegen und Beute zu fangen.
Viele Insekten haben Jungtiere, die im Wasser leben. Eintagsfliegen, Köcherfliegen, Stechmücken und Libellen leben alle für eine gewisse Zeit unter Wasser in Seen und Teichen. Sie schwimmen eine Saison lang oder mehrere Jahre lang zwischen den Steinen und Pflanzen auf dem Seeboden. Dann verwandeln sie sich in ihre Erwachsenenform und fliegen aus dem Wasser. Der Seeboden beherbergt auch viele verschiedene Würmer, Muscheln und Krebstiere. Diese Tiere ernähren sich von den Überresten von Pflanzen und Tieren, die von oben auf den Grund des Sees fallen.
Stream Shredders
In manchen Flüssen stammt fast das gesamte Pflanzenmaterial aus Blättern und anderen Pflanzenteilen, die vom Land in den Fluss fallen. Sobald das Blatt auf das Wasser trifft, ist ein Heer von wirbellosen Tieren damit beschäftigt, die Blätter zu zerreißen. Diese Tiere, zu denen auch Insektenlarven und Krebse gehören, werden Schredder genannt und spielen eine Schlüsselrolle in der Ökologie der Flüsse (Beziehung zwischen Organismen und ihrer Umwelt). Die Teile der Blätter, die die Zerkleinerer nicht fressen, werden von Würmern und Schnecken gefressen, die wiederum Nahrung für Fische, Amphibien und Vögel darstellen. Das Zerkleinern der Blätter ist der erste Schritt zur Zersetzung des Pflanzenmaterials. Bakterien und Pilze besiedeln die Pflanzenteile und zerlegen sie in die Nährstoffe, die die Pflanzen im Fluss zum Wachsen brauchen.
Größere Tiere leben in Seen und Teichen. Vor allem Fische, Vögel und Amphibien ernähren sich von den wirbellosen Tieren, die in den Seen leben. Fische wie Bluegills fressen junge Insekten, die auf dem Grund des Sees schwimmen, während Crappies Zooplankton nahe der Oberfläche fressen. Vögel wie Fliegenschnäpper und Grasmücken fliegen in der Nähe der Seeoberfläche und ernähren sich von Insekten, die gerade aus dem Jungtierstadium schlüpfen. Frösche jagen ebenfalls nach Insekten, die in der Nähe des Teiches leben. Wieder andere Vögel und Fische ernähren sich von kleineren Fischen. Barsche, Lachse, Fischadler, Seetaucher und Reiher jagen mit ihrem scharfen Sehvermögen nach Fischen. Biber und Bisamratten sind Säugetiere, die auf das Wasser als Lebensraum angewiesen sind. Sie bauen Dämme und Hütten, die ihnen Schutz vor Raubtieren bieten.
Juli Berwald, Ph.D.
Für weitere Informationen
Bücher
Cunningham, William P., und Barbara Woodworth Saigo. Environmental Science: A Global Concern. Boston: WCB/McGraw-Hill, 1999.
Llamas, Teresa. The Vegetation of Rivers, Lakes, and Swamps. New York: Chelsea House, 1996.
Raven, Peter H., Linda R. Berg, und George B. Johnson. Environment. 2nd ed. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Rowland-Entwistle, Theodore. Rivers and Lakes. Morristown, NJ: Silver Burdett Press, 1987.
Sayre, April Pulley. Lake and Pond. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Sayre, April Pulley. River and Stream. New York: Twenty-First Century Books, 1996.
Websites
„Freshwater Ecosystems.“ Missouri Botanical Gardens.http://mbgnet.mobot.org/fresh (Zugriff am 16. August 2004).