Man unterscheidet stehende Gewässer anhand ihrer Tiefe und Grösse. Sie werden beeinflusst durch Sonnen-/ Lichteinstrahlung, Wind, Lufttemperaturen und von verschiedenen von aussen eingetragenen Nährstoffen. Diese Einflüsse bestimmen gemeinsam die Abläufe im Wasser und sind somit auch mitverantwortlich für den Fischbestand.
Aufgrund der Dichteeigenschaften des Wassers, weisen ausreichend tiefe und stehende Gewässer, zu bestimmten Tages/Jahreszeiten eine Temperaturschichtung des Wassers auf. In Europa weisen stehende Gewässer eine dimiktische Wasserzirkulation auf. Das heisst, die Gewässer durchmischen sich zweimal im Jahr vollständig (Vollzirkulation). In Seen mit geringerer Tiefe kann die Sprungschicht (Metalimnion) bis zum Grund des Sees reichen und die Ausbildung einer kalten Tiefenschicht (Hypolimnion / 4°C) ausbleiben. In Flachen Seen und Teichen entfällt die Sprungschicht (Metalimnion), so dass das Gewässer nur aus der warmen Oberflächenschicht (Epilimnion) besteht und täglich bis zum Grund durchmischt wird. Dennoch bildet sich auch hier im Tagesrhythmus eine Temperaturschichtung aus, die meist durch nächtliche Temperaturunterschiede hervorgerufenen Strömungen (Konvektion) zusammenbricht.
Im Frühjahr hat das Wasser überall die gleich Temperatur von 4°C. Durch die Sonneneinstrahlung und die Aussentemperaturen erwärmen sich die oberflächennahen Wasserschichten. Durch Wind und nächtliche Temperaturunterschiede hervorgerufene Strömungen (Konvektion) wird der Wasserkörper vollständig und gleichmässig durchmischt Frühjahrszirkulation (Vollzirkulation). Die Durchmischung sorgt für einen ausreichend hohen Sauerstoffgehalt auch am Grund des Gewässers. Im Anschluss an die Frühjahrszirkulation bildet sich eine Temperaturschichtung aus. Sonnenlicht wird absorbiert und erwärmt das Wasser entsprechend seiner mit der Tiefe abnehmenden Intensität. Winde und durch nächtliche Temperaturunterschiede hervorgerufene Strömungen (Konvektionen) verteilen die Wärme weiter in die Tiefe. Die Umwälzung des Wasserkörpers (Zirkulation) findet nur noch innerhalb der sich ausgebildeten warmen Oberflächenschicht (Epilimnion / Teilzirkulation) statt, dessen Dicke im Frühsommer stetig abnimmt und im Spätsommer und Herbst bei abnehmender Wärme des Sees wieder zunimmt, bis sie wieder in der Herbstzirkulation (Vollzirkulation) die gesamte Seetiefe umfasst.
Der Gewässerkörper weist im Sommer bei ausreichender Tiefe drei Schichten auf:
Epilimnion: Die wärmere Oberflächenschicht in einem geschichteten See während der Stagnation oberhalb der Sprungschicht (Metalimnion).
Metalimnion: Die Sprungschicht, in der die Temperatur über mehrere Tiefenmeter hinweg ständig abnimmt.
Hypolimnion: Der kältere Tiefenwasserbereich in einem geschichteten See, mit einer Temperatur von 4°C, bei der das Wasser seine maximale Dichte aufweist. Während der Stagnation (in der Stagnationsphase ist der Wasserkörper eines Sees stabil in Schichten unterschiedlicher Temperatur getrennt), können in der Regel die Wasserschichten nicht durch Windeinfluss destabilisiert werden.
Im Herbst kühlt das Oberflächenwasser (Epilimnion) ab, verdichtet sich und sinkt ab. Mit ihm senkt sich auch die zunehmend engräumigere Temperatursprungschicht. Unterstützt durch die Herbststürme kommt es zur Vollzirkulation. Im Winter stagniert die Umwälzung (Zirkulation) und es bildet sich eine Winter-/Temperaturschichtung aus. Wenn sich eine Eisschicht auf der Seeoberfläche gebildet hat, ist der Antrieb für eine Umwälzung (Zirkulation) durch den Wind ausgeschaltet. Wenn das Oberflächenwasser (Epilimnion) auf Grund der Lufttemperatur oder von Vereisung Temperaturen zwischen 0°C und 4°C hat, bildet sich eine stabile Schichtung. Das kältere und weniger dichte Oberflächenwasser liegt nun auf dem Tiefenwasser (Hypolimnion), dem wärmeren und bei 4°C dichtesten Wasser. Anfangs Jahr beginnt mit der Frühjahrszirkulation (Vollzirkulation) der Kreislauf von neuem.
Fachbegriffe aus der Limnologie
Benthal: Bodenzone eines Gewässers
Benthos (Benthon): Lebensgemeinschaft des Gewässerbodens
dimiktisch: in einem dimiktischen See treten im Jahresverlauf (meist Frühjahr und Herbst) zwei Zirkulationen auf, bei denen die vertikalen Wasserschichten durchmischt werden
Epilimnion: die wärmere Oberflächenschicht in einem geschichteten See während der Stagnation oberhalb des Metalimnions
Fluid: alle Gase und Flüssigkeiten sind Fluide
Frühjahrszirkulation: (auch Vollzirkulation genannt), im Frühjahr erwärmt sich das Oberflächenwasser. Frühjahrsstürme sorgen für eine vollständige Durchmischung des Sees
Herbstzirkulation: (auch Vollzirkulation genannt), im Herbst kühlt das Oberflächenwasser ab, verdichtet sich und sinkt ab. Mit ihm senkt sich auch die zunehmend engräumigere Temperatursprungschicht. Unterstützt durch die Herbststürme kommt es zur Vollzirkulation
Hypolimnion: der kältere Tiefenwasserbereich in einem geschichteten See während der Stagnation unterhalb des Metalimnions, mit einer Temperatur von 4°C, bei der das Wasser seine maximale Dichte aufweist
inverse Schichtung: im Gegensatz zur Stagnation im Sommer schichtet sich bei Eisbedeckung über einem ca. 4 °C kalten Wasserkörper eine noch kältere Wasserschicht ein. Bei 4 °C besitzt Wasser seine grösste Dichte
Konvektionströmungen: (auch Thermische Konvektion genannt), sind eine durch temperaturbedingte Dichteunterschiede angetriebene zyklische Strömung in Fluiden
Limnologie: Lehre von den stehenden und fliessenden Gewässern auf dem Festland
Litoral: Uferzone eines Gewässers. Durchlichteter Bereich des Benthals vom Ufer bis zu einer Wassertiefe, in der Algen und Höhere Pflanzen aus Lichtmangel nicht mehr wachsen können
Metalimnion: Fachausdruck für Sprungschicht, in der die Temperatur über mehrere Tiefenmeter hinweg ständig abnimmt
Pelagial: Freiwasserzone eines Gewässers
Schichtungsverhältnisse in einem See: in Seen, die eine bestimmte Tiefe aufweisen (je nach Lage und Windexposition mindestens 4 - 5 m tief), bilden sich im Laufe des Jahres mit zunehmender Wassertemperatur eine wärmere Oberflächenschicht (Epilimnion) und eine kältere Tiefenwasserschicht (Hypolimnion) aus. Diese beiden Wasserkörper werden durch die Sprungschicht (Metalimnion) voneinander getrennt. Auf die Phase der Stagnation folgt zum Herbst hin, wenn sich die Temperaturen der Wasserschichten angleichen, die Zirkulation, wobei der Wasserkörper wieder homogen durchmischt wird. Im Winter bei Eisbedeckung kann eine inverse Schichtung auftreten, bei der über dem 4 °C kalten Wasser (maximale Dichte) eine noch kältere Schicht aufliegt. Im Frühjahr folgt meist eine weitere Phase der Zirkulation. Die meisten Seen in den gemäßigten Breiten zirkulieren zwei Mal pro Jahr und werden als dimiktisch bezeichnet
Sommerstagnation: (auch Teilzirkulation genannt), im Sommer erwärmt sich das Oberflächenwasser, das Tiefenwasser bleibt kalt, es bildet sich eine Temperatursprungschicht aus. Es findet nur noch im Epilimnion eine Zirkulation statt und seine Temperatur stabilisiert sich
Sprungschicht: die Sprungschicht trennt das wärmere Epilimnion vom kälteren Hypolimnion. In ihr finden die stärksten Temperatur Änderungen statt. Sie hat je nach Tiefe des Sees nur eine geringe vertikale Ausdehnung (s. auch Schichtungsverhältnisse in einem See)
Stagnation: während der Stagnationsphase ist der Wasserkörper eines Sees stabil in Schichten unterschiedlicher Temperatur getrennt. Die wärmere Oberflächenschicht (Epilimnion) wird durch die Sprungschicht (Metalimnion) von der kälteren Tiefenwasserschicht (Hypolimnion) getrennt. Die Wasserschichten können durch Windeinfluss in der Regel nicht destabilisiert werden. Auf die Stagnation folgt die Zirkulation
Umwälzung: stehende Gewässer haben die Eigenschaft unterschiedliche, stabile Wasserschichten auszubilden. Dies hängt mit der Dichte des Wassers zusammen, die mit steigender Temperatur abnimmt. Im Sommer findet sich z.B. eine warme „Leichtwasserschicht“ an der Oberfläche (Epilimnion), während das kältere, schwerere Tiefenwasser unten bleibt (Hypolimnion). Dazwischen liegt eine dünne Wasserschicht, die „Sprungschicht“, innerhalb derer die Temperatur rasch abnimmt. Diese Schichtung ist in Seen während des Sommerhalbjahres sehr stabil – ein Durchmischung der Schichten findet während dieser Zeit nicht statt. Die Umwälzung des Wasserkörpers ist aber von großer Bedeutung für die Sauerstoffversorgung der tieferen Gewässerzonen und somit für die dort lebenden Organismen
Wasserzirkulationen: im Sinne der Limnologie sind die durchmischenden Übergangsphasen zwischen Stagnationszuständen einer stabilen Temperaturschichtung in Seen. Sie spielen eine bedeutende Rolle im Ökosystem See. In einem typischen hinreichend tiefen See der gemässigten Zone ergibt sich im Lauf eines Jahres folgender Ablauf:
Durch die Sonneneinstrahlung erwärmt sich die obere Schicht (Epilimnion). Sie wird von der untersten Schicht, dem (Hypolimnion) mit seinen nur 4°C, getrennt durch eine Sprungschicht mit steilem Temperaturgradienten (Metalimnion). Diese temperaturbedingte Dichteschichtung des Sees verhindert den Wasseraustausch zwischen den Tiefenstufen
Winterstagnation: (keine Zirkulation), im Winter sinkt die Temperatur des Oberflächenwassers unter 4° C und verliert damit an Dichte. Es entwickelt sich eine instabile Temperaturverteilung (unter 4° C kaltes Oberflächenwasser / über 4° C kaltem Tiefenwasser). Wenn Eis die Seeoberfläche bedeckt, wird die Temperaturschichtung stabilisiert
Zirkulation: grossräumige Umwälzung des Wasserkörpers eines Sees von der Oberfläche bis zum Grund bei Temperaturgleichheit. Die Wasserbewegung wird durch Wind angetrieben
Quellenangaben: Die für die Ökologie der Seen relevanten Informationen stammen vom: KLS Team
Ich danke dem Team für diese interessanten Informationen! Im weiteren möchte ich mich bei meinem Freund Gerhard (Reverend) für die Grafiken bedanken!
