| Blaualgenblüten
in der Wakenitz
Ein Origini-Comenius-Projekt von Schülern und Lehrern
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Allgemeine Informationen über Blaualgen
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Blaualgen gehören
ihrem Zellaufbau nach nicht zu den Algen, sondern sind Bakterien, die zur
Photosynthese fähig sind. Diese Photosynthese läuft nach dem
Muster ab, das die "höher" entwickelten Algenarten, Moose, Farne
und Samenpflanzen praktizieren. Das bedeutet, dass mit Hilfe der Energie
des Sonnenlichtes Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff gespalten
wird. Der Sauerstoff wird - so weit nicht zur eigenen Atmung genutzt
- abgegeben; der Wasserstoff wird mit Kohlenstoffdioxid zu Zucker verbunden.
Erdgeschichtlich waren sie wahrscheinlich die Erfinder dieses Photosynthesetyps
und mit seiner Entstehung vor etwa 3 Milliarden Jahren veränderte
sich die Zusammensetzung der Atmosphäre unseres Planeten allmählich,
indem sie immer sauerstoffreicher wurde (von weit unter 1% damals auf etwa
20 % heute). Ohne diese Sauerstoffanreicherung hätte sich die Lebewesen
in der heute bekannten Form sicher nicht entwickeln können.
Die Chloroplasten, das sind die Zellorganellen, in denen die Photosynthese bei den oben erwähnten Algen, Moosen, Farnen und Blütenpflanzen betrieben wird, sind - dafür sprechen alle Indizien - in die Zellen dieser Organismen eingebaute Blaulagen (so genannte Endosymbionten). Die meisten heute lebenden Blaualgen sind blaugrün gefärbt (daher der Name für diese Gruppe von Organismen), eine Mischfarbe, die aus den auch bei allen höheren Pflanzen vorhandenen Photosynthesefarbstoffen Chlorophyll a und b sowie dem blauen Pigment Phycocyanin entsteht. Einige Blaualgen besitzen zusätzlich den roten Farbstoff Phycoerythrin, der je nach Konzentration zu einer roten Gesamtfarbe oder zu verschiedenen Mischfarben führen kann. Blaualgen haben keine Geißeln zur Fortbewegung, viele fädige Formen können jedoch kriechende und schwingende Bewegungen ausführen (Schwingalgen!). Blaualgen vermehren sich ausschließlich ungeschlechtlich durch Querteilung ihrer Zellen. Bei allen Formen teilt sich nur die innerste Wandschicht. Die äußeren Schichten bleiben ungeteilt, vergrößern sich nach der Teilung noch etwas und umgeben dann konzentrisch Zellen und Kolonien. Nahezu alle Blaualgen leben im
Süßwasser und sind dort Bestandteil des Planktons, der im Wasser
schwebenden Lebensgemeinschaft. Ihre Einzelzellen sind klein (0,001 - 0,02
mm). Einige Formen neigen jedoch zur Koloniebildung und sind dann mit dem
bloßen Auge sichtbar. Besonders auffällig werden sie, wenn sie
sich in Massen entwickeln. Solche Massenentwicklungen werden als Blüten
bezeichnet und sind zurückzuführen auf ein Überdüngung
(Eu- bis Hypertrophierung) des betreffenden Gewässers.
Die Kolonien werden durch Ausscheidung einer Gallerthülle zusammengehalten. Bei fädigen Formen sind diese Hüllen scheidenförmig. Der Schleim verschiedener Arten kann Hautreizungen hervorrufen und beim Verschlucken giftige Wirkungen entfalten. Die blütenbildenden Blaualgen
sind gekennzeichnet durch den Besitz eines besonderen Merkmals: der Gasvakuolen.
Diese Gasvakuolen sind kleine, regelmäßig aufgebaute, druckfeste Bläschen in den Zellen, die den betreffenden Arten - nach Art eines U-Bootes - ein Aufsteigen an die lichtreiche und warme Oberfläche des Gewässers und damit eine optimale Photosynthese ermöglichen. In der sommerlichen Deckschicht des Gewässers sind allerdings die pflanzlichen Nährstoffe Nitrat und Phosphat, die zur Protein- und Nukleinsäuresynthese benötigt werden, sehr schnell aufgebraucht, die Blaualgen bilden dann verstärkt den Vielfachzucker Glykogen. Dieser macht sie schwerer als der durch die Gasvakuolen erzeugt Auftrieb und sie sinken ab. In der dunklen Tiefenschicht nutzen sie den Vorteil der hier reichlich auftretenden Nährsalze Nitrat und Phosphat, die sie inkorporieren. Da sie in der Tiefe jedoch das gespeicherte Glykogen veratmen, überwiegt allmählich wieder der Auftrieb. Mit neuen Nährsalzreserven an der Oberfläche angelangt, können sie sich vermehren. Auf diese Weise nutzen sie die Vorteile des Licht- und Temperaturangebots in geringen Tiefen und des Nährsalzangebots in größeren Tiefen. Dies ist ein Grund für ihre Fähigkeit zur Massenentwicklung. Es kommen zwei weitere Gründe hinzu. A: In speziellen Zellen, den so genannten
Heterocysten, können viele fädige Blaualgen aus elementarem,
im Wasser gelösten Stickstoff, die für die Eiweiß- und
Nukleinsäuresynthese notwendigen Verbindungen aufbauen. Diesen Vorgang
bezeichnet man als Stickstofffixierung. Alle anderen pflanzlichen Planktonorganismen
sind auf Nitrat und Ammonium zur Synthese der oben genannten Verbindungen
und damit auch zu ihrer Vermehrung angewiesen. Nitrat und Ammonium können
unter guten Photosynthesebedingungen bei sommerlichem Wetter schnell aufgezehrt
sein, während der Stickstoff unbegrenzt aus der Luft nachgeliefert
werden kann. Dies verschafft den Blaualgen einen deutlichen Konkurrenzvorteil.
Die Stickstofffixierung kann nur in Abwesenheit von Sauerstoff ablaufen,
so dass es zu einem Konflikt zwischen der Photosynthese, bei der Sauerstoff
freigesetzt wird, und der Fixierung von Stickstoff kommen muss. Die Lösung
des Problems lag in der evolutiven Entwicklung der oben genannten der Heterocysten.
Diese speziellen Zellen führen keine Photosynthese durch und geben somit auch keinen Sauerstoff ab. Allerdings scheiden sie organische Verbindungen in ihre unmittelbare Umgebung aus. Diese werden von Bakterien, die an der Oberfläche der Heterocysten siedeln, veratmet. Auf diese Weise - man könnte von einer Symbiose zwischen diesen Bakterien und den Hetrocysten sprechen - schaffen die Bakterien eine Zone ohne bzw. mit sehr geringen Mengen Sauerstoff und schaffen so die Voraussetzungen zur Stickstofffixierung. B: Die langen, fädigen Kolonien sind für das tierische Plankton nicht fressbar. Da dieses für ihre ein- oder wenig zelligen Konkurrenten nicht gilt, können sie sich bei starkem Fraßdruck durch die Zooplankter anreichern.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Im Phytoplankton der Wakenitz
finden sich hauptsächlich fädige oder anders gestaltete Blaualgen
kolonien, die auf Grund der Überdüngung dieses Gewässers
im Frühjahr und Sommer zu Massenentwicklungen kommen.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Ein großer Teil
der Blaualgen benötigt hohe Nährsalzgehalte im Wasser. Dies gilt
insbesondere für den Pflanzennährstoff, der häufig das Wachstum
von photosynthetisch aktiven Organismen begrenzt, das Phoshat. Mit der
Stickstoffversorgung haben viele Blaualgen keine Versorgungsprobleme (aber
energetische Verluste), da sie in Heterocysten zur Stickstofffixierung
in der Lage sind (siehe Kapitel: Informationen über Blaualgen). Ihr
massenhaftes Auftreten ist deshalb ein eindeutiges Symptom für die
Überdüngung der Wakenitz.
Woher kommt der Überschuss an düngendem Phosphat? Die Wakenitz besitzt ein Wassereinzugsgebiet,
das etwa 270 Quadratkilometer groß ist. Davon sind 10 % Wald, 8 %
überbaute und 81 % landwirtschaftlich genutzte Fläche. Der Rest
von 1 % sind natürliche Biotopformationen. Der hohe Anteil landwirtschaftlich
genutzter Flächen ist sicher Hauptquelle der Nährsalzflut in
die Wakenitz.
Der hohe Anteil konventionell genutzter landwirtschaftlicher Flächen ist heute sicher Hauptquelle der Nährsalzflut in die Wakenitz, welche sich über die in den Ratzeburger See und in die Wakenitz selbst einmündenden Bäche und Grabensysteme sowie über das Grundwasser in sie ergießt. Hinzu kommen natürlich noch Stickstoffbelastungen aus der Luft sowie ausgespülte Düngemittel aus angrenzenden Gartenanlagen. Das nachfolgende Bild zeigt ein frisch
mit Blaukorn - einem phoshat- und nitrathaltigen Kunstdünger - behandeltes
Feld östlich des Ratzeburger Sees. Es unterstreicht eindrücklich,
welche enormen Mengen an Kunstdüngern Jahr für Jahr auf die Felder
aufgebracht werden. Von diesen Mengen landet keineswegs alles in den angebauten
Pflanzen. Ein großer oder größerer Teil versickert in
den Boden oder wird mit dem Boden bei genügend starken Regenfällen
abgeschwemmt.
Nach länger andauernden Regenfällen zeigt sich diese Abspültätigkeit auch in einer deutlichen Trübung des Wakenitzwassers. Regelmäßige Messungen einiger chemisch-physikalischer Parameter der Wakenitz und der ihr Wasser zutragenden Nebenbäche zeigen eindeutig den Nährsalzeintrag über diese Bäche in den Fluss. Die Herkunft dieser Düngesalze ist wiederum zurückzuführen auf die intensive Landwirtschaft in der unmittelbaren und weiteren Nachbarschaft dieser Bäche. Da diese zum größten Teil ihrer natürlichen Ufervegetation beraubt sind, fehlen Pufferzonen zur biologischen Festlegung der aus den Äckern oder dem Grünland ausgespülten Düngemitteln. Die Messstellen sind folgender Skizze
vom Verlauf der Wakenitz zu entnehmen:
Am 16.09.2001 ergaben sich an den Messstellen
1 - 12 die im Folgenden aufgeführten Messwerte:
Die Darstellung der Leitfähigkeits-
und Phosphatwerte in Form von Säulendiagrammen verdeutlicht die obige
Aussage vom Nährsalzeintrag über die in die Wakenitz einmündenden
Bäche.
Der Leitfähigkeitswert erfasst alle Nährsalzionen im Wasser, ist also ein Summenparameter. Es fällt auf, dass alle Nebenbäche jeweils höhere Werte aufweisen als die Wakenitz selbst. Allerdings steigt der Leitwert der Wakenitz tendenziell vom Ober- zum Unterlauf an. Dieselben Tendenzen gelten für die Phophatwerte. Ein Vergleich mit den Leitfähigkeits-
und Phosphatmesswerten vom 01.06.1998 zeigt, dass diese Nährsalzbelastungen
auch in diesem Jahr vorhanden waren und es ist davon auszugehen, dass diese
schon seit Jahrzehnten besteht.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Eine erste
Folge der zunehmenden Nährsalzbelastung war die Einstellung der Trinkwasserversorgung
Lübecks aus dem Wakenitzwasser. Die Reinigung wurde zu aufwändig.
Weitere Folgen sind Sperrungen der Badestellen der Wakenitz sowie Vergiftung des Wassers.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
