Vorlesung 15

Question 1

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Benennen Sie die zwei Lebensräume des Gewässers.

Answer 1

Zwei Lebensräume:

• Benthal: Gewässerboden; gliedert sich in sonnendurchflutetes, sommerwarmes Litoral und dunkles, kaltes Profundal
  
  • (Gliederung der Binnengewässer, Tiefenbereich der Meere weiter unterteilbar)
• Pelagial: freies Wasser.

Makrophyten

• freischwimmend (pelagisch)
• oder festsitzend (benthisch).
• Pelagische Lebensweise für Makrophyten nachteilig (sind Wind und Strömungen ausgeliefert, können an ökologisch ungünstige Orte befördert werden)
  
  • Mehrheit der aquatischen Makrophyten ist ortsfest.

Question 2

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Unterscheiden Sie die Trophogene von der Kompensaionsebene und Tropholytischen Zone.

Answer 2

Produktionsbiologische Zonen des Pelagials:

• Trophogene Zone (Nährschicht):
  
  • Primärproduzenten erzeugen durch Photosynthese mehr O2 und Biomasse, als durch eigene Zellatmung und Atmung der heterotrophen aeroben Organismen verbraucht wird.
• Kompensationsebene:
  
  • O2-Produktion und O2-Verbrauch der Atmung halten sich die Waage.
• Tropholytische Zone (Zehrschicht):
  
  • (fast) keine Photosynthese mehr möglich. Heterotrophe Organismen verbrauchen O2 und Biomasse, die aus der trophogenen Zone nach unten absinkt. Absinkende Algen veratmen ihre Vorräte und sterben ab.

Question 3

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Was ist das Phytal? Wie ist es strukturiert?

Answer 3

• Von Makrophyten bewachsener, ufernaher Teil des Benthals: Phytal. Umfasst auch das Ökoton von der Land- zur Wasservegetation (nicht dauernd vom Wasser bedeckt).
• Gliederung des Phytals:
  
  • Sublitoral: Boden liegt ständig unter Wasser.
  • Eulitoral (Litoral i. e. Sinne): umfasst den Bereich normaler Schwankungen des Wasserspiegels → Brandungszone, Gezeitenzone.
  • Supralitoral: Boden nur in unregelmäßigen Abständen überschwemmt (z. B. Sturmflut), Pflanzenwelt vom Gewässer nur noch mittelbar beeinflusst → Spritzwasserzone.
  • Profundal, Aphytal: Tiefenzone. Frei von Pflanzenwuchs, da zu wenig Licht für Photosynthese.

Question 4

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Nennen Sie Lebensformen der Gewässervegetation.

Answer 4

• Helophyten: in stark vernässtem Boden wurzelnde Pflanzen, die aber ihre Blätter und Blüten überwiegend im Luftraum entwickeln.
  
  • litorale Helophyten (Uferpflanzen)
    
    • auch unter Wasser liegende Organe assimilationsfähig
      → können weit in Gewässer vordringen
    • assimilieren nur über Wasser, untergetauchte Blätter sterben ab → Röhrichtpflanzen
  • Helophyten im eigentlichen Sinn (Sumpfpflanzen)
    
    • Wurzelboden ist für Wochen oder Monate pro Jahr nicht vom Wasser bedeckt, aber lange Überflutungen werden vertragen.
    • Vermitteln zu den Landpflanzen.
    • z.B. Eupatorium cannabinum, Sparganium erectum
• Hydrophyten: leben teilweise oder ganz unter Wasser.
  
  • pelagisch (freischwimmend)
    
    • Photosyntheseorgane haben Kontakt zum Luftraum = Hemihydrophyten
    • z.B. Pistia stratlotes, Lemna minor
    • untergetaucht (submers), höchstens Blüten über Wasser = Euhydrophyten
    • z.B. Urticularia vulgaris
  • benthisch (festsitzend)
    
    • untergetaucht (submers), höchstens Blüten über Wasser = Euhydrophyten
    • z.B. Zostera marina
    • Photosynthese teils über, teils unter Wasser (Schwimmblattpflanzen) = Hemihydrophyten
    • z.B. Victoria amazonica

Question 5

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Beschreiben Sie die Anpassungen der Pflanzen an das Milieu Wasser.

Answer 5

O2 löst sich nur in geringen Mengen, fehlt oft an der Bodenoberfläche wegen Zersetzung organischer Substanzen.

• Anpassungen:
• submerse Blätter oberflächenvergrößert, zart, dünn, fedrig zerschlitzt, Epidermiszellen dünnwandig, Cuticula hauchdünn oder fehlend, keine Stomata;
• Aerenchyme der Helophyten und Hemihydrophyten führen in weiten Intercellularen den submersen Teilen Luftsauerstoff zu;
• Submerse können tagsüber bei der Photosynthese anfallendes O2 für die Atmung während der Nacht speichern.

CO₂ ist in genügender Menge gelöst, diffundiert aber sehr langsam.

• Anpassungen:
• Chloroplasten in der Epidermis (Diffusionsweg reduziert);
• submerse Blätter nutzen neben CO2 auch Hydrogencarbonat-Ionen HCO3 und scheiden OH- aus → pH ↑ → zur Pufferung Deprotonierung von HCO3-
  
  • → Carbonat-Ionen bilden mit Ca2 + Calciumcarbonat CaCO3 (Kalk)
  • → fällt auf der Pflanzenoberfläche aus und bildet graubraune Krusten („biogene Entkalkung“ des Wassers).

Question 6

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Beschreiben Sie die Zonierung der Makrophytenvegetation eine eutrophen Sees.

Answer 6

1. Sumpfpflanzen-Gürtel (Seggengürtel) = Euliteral
   
   • Ausschließlich Helophyten, dazwischen evtl. Pioniere der Gehölzvegetation.
   • Ökoton zwischen Bruchwald und Röhricht.
2. Röhricht-Gürtel (Schilfgürtel) = (oberer Teil des Sublitorals, bis ca. 2 m Wassertiefe)
   
   • Hochwüchsige Helophyten
   • (Nemorale Zone: Grasartige, Tropen: auch Araceae u. a.),
   • dazwischen benthische Hydrophyten.​
3. Schwimmblattpflanzen-Gürtel (Seerosen-Gürtel)
   
   • bis ca. 5 m Wassertiefe
   • Stets Submerse beigemischt.
   • Auch manche Schwimmblattpflanzen mit Unterwasserblättern (Nuphar).
4. Submersen-Gürtel (Laichkrautgürtel, Characeengürtel)
   
   • (Tauchfluren, Grundrasen)
   • Tiefe abhängig von Reinheit des Wassers. In großen Tiefen oft allein von Characeae gebildet (bes. in wenig nährstoffreichen Kalkseen).

Pelagische Schwimmpflanzenbestände

• besiedeln keinen eigenen Bereich;
  werden von Wind und Strömungen in die Sublitoral-Vegetation getrieben;
• gliedern sich als zusätzliche Komponente in den Röhricht- und Schwimmblattgürtel ein.
• Hemihydrophytische Schwimmpflanzen oft mit starker vegetativer Vermehrung (Eichhornia, Lemna, Azolla, Salvinia) → können windgeschützte Gewässer mit dichten Decken überziehen → Beschattung verhindert submerse Vegetation.
• findet sich nur in ± geschützten Uferbereichen;
• größere Seen mit starkem Wellengang → Vegetationsdecke meist stark reduziert, bes. Helophyten.

Question 7

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Beschreiben Sie die Wirtschaftliche Nutzung von Makroalgen.

Answer 7

Lebensmittel

• Extensive Kultur von Braunalgen (Saccharina, Laminaria → Kombu, Undaria → Wakame) und Rotalgen (Porphyra → Nori) für die asiatische Küche.
• Ernte der Riesentange (Kelp) zur Alginat-Gewinnung → Gelier- und Verdickungsmittel, Emulgatoren (E400-405): Diät- und Lightprodukte, Backwaren, Mayonnaisen, Salatsaucen, Speiseeis, Konserven, Suppen, Schmelzkäse…
• Futter für Aquakultur von Abalone-Schnecken (Seeohren, Haliotis spp.)
• Rotalgen
  
  • Europa, Canada: Palmaria (Dulse, Rhodophyta) frisch oder gekocht
  • Gelatine: Agar (vor allem Gelidium; E406), Carrageen (Chondrus,
    Eucheuma, Gigartina; E407) – Marmelade, Babynahrung, Milchprodukte, Eiscreme, Desserts
• Braunalgen
  
  • Alaska: Nereocystis luetkeana (Bull Kelp, Phaeophyceae) entsalzen, aromatisiert und kandiert; Marmelade und Pickles

Weitere Verwendungen:

• Agar für Nährböden, Gelelektrophorese, Abführmittel.
• Alginate in der Medizin (Wundauflagen, Körperabformungen, Medikamente); vielfältige technische Nutzung (Farbstoff-, Textil-, Papierindustrie…).
• Kelp zur Biogas- und Treibstoffgewinnung, als Viehfutter, Dünger und zum Mulchen; früher verascht zur Pottasche- und Iodgewinnung.

Question 8

Die Pflanzenwelt der Gewässer

Das Meer - Was ist Tidenhub?

Answer 8

Ausdehnung des Eulitorals durch den Unterschied zwischen Hoch- und
Niedrigwasser (Tidenhub) bestimmt

• Helgoland Ø 2,3 m,
• Maximum 12-15 m und darüber in Buchten (Saint-Malo/Bretagne, Bristol Channel/England-Wales, Penschina-Busen/Kamtschatka).
• Hoher Tidenhub + flaches Gelände: Eulitoral nimmt große Flächen ein.
• In abgeschlossenen Randmeeren Gezeiten reduziert (Tidenhub westliche Ostsee ca. 30 cm);
• Eulitoral umfasst kaum mehr als die Brandungszone.

Question 9

Die Pflanzenwelt der Gewässer. b. Das Meer

Was ist ein Kelp?

Answer 9

• „Algenwälder“ („kelp forests“) besonders ausgeprägt an den Westküsten Nordamerikas und Patagoniens.
• Riesentange
• Nutzung:
  
  • Alginat-Gewinnung (Gelier- und Verdickungsmittel, Emulgatoren…)
  • Lebensmittel
  • Gewinnung von Biogas- und Treibstoffgewinnung, als Viehfutter, Dünger, Mulchen

Question 10

Die Pflanzenwelt der Gewässer b. Das Meer

Was ist die Sargassosee?

Answer 10

• Pelagische Makrophyten-Vegetation von geringer Bedeutung, tritt nur an einer Stelle in großer Menge auf: Sargassosee (3 Mio. km2, im Wirbelschatten des Antillen- bzw. Golfstroms).
• Gewaltige, an der Wasseroberfläche treibende Massen aus Sargassum fluitans und S. natans (Phaeophyceae).
• Christoph Columbus beschrieb das Phänomen der Sargassosee, als seine Flotte, von Tangmassen in der windstillen See eingeschlossen, nicht vorankam und Meuterei drohte. Auch älteren Seefahrern waren die treibenden Pflanzen schon bekannt