{"id":2085,"date":"2004-07-30T09:48:27","date_gmt":"2004-07-30T09:48:27","guid":{"rendered":""},"modified":"2014-12-20T17:15:44","modified_gmt":"2014-12-20T16:15:44","slug":"aquat-kosysteme-seen-teil-3-stoffkreislufe-und-das-problem-eutrophier","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/aquat-kosysteme-seen-teil-3-stoffkreislufe-und-das-problem-eutrophier\/","title":{"rendered":"Aquat. \u00d6kosysteme \u2013 Seen, Teil 3: Stoffkreisl\u00e4ufe und das Problem Eutrophier"},"content":{"rendered":"

\"\"Hier folgt nun der dritte Teil des \u00f6kologischen Kompendiums \u00fcber stehende Gew\u00e4sser. In diesem Teil steht die Chemie im Vordergrund, nicht die Biologie, denn wir wollen uns mit den Kreisl\u00e4ufen der wichtigsten N\u00e4hrstoffe im Wasser vertraut machen. Unter den Bedingungen eines eutrophierten (\u00fcberd\u00fcngten) Gew\u00e4ssers kommt es zu einigen Folgeerscheinungen, die ebenso interessant wie durch unser aller Handeln am Gew\u00e4sser beeinflussbar sind.<\/P>Halten wir uns aber nicht mit langen Vorreden auf, sondern st\u00fcrzen uns mitten hinein in die Thematik, die im dritten Teil vor allem etwas f\u00fcr die wirklich Interessierten sein wird. Es wird ziemlich ins Detail gehen, ich hoffe aber, dass f\u00fcr alle die eine oder andere interessante Information oder Erkl\u00e4rung vorhanden sein wird.

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1. Atomare Makro-N\u00e4hrelemente und ihre molekularen Verbindungen, eine \u00dcbersicht…<\/FONT><\/B><\/P>
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Organismen ben\u00f6tigen die N\u00e4hrelemente, \u00fcberwiegend in Form molekularer Verbindungen, f\u00fcr Wachstum (Aufbauprozesse) Stoffwechselprozesse (Umbau, Metabolismus) und Abbauprozesse (Katabolismus), manche davon in gr\u00f6\u00dferen Mengen (Makro-N\u00e4hrelemente), andere in sehr geringen Mengen (Mikro-N\u00e4hrelemente).<\/P>
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Die Liste der Makro-N\u00e4hrelemente ist kurz: C, H, O, N, S, P….Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Diese treten in stehenden Gew\u00e4ssern in einigen wenigen charakteristischen Verbindungen (Molek\u00fclen) auf, die das zentrale Thema dieses dritten Kompendiums sein sollen.<\/P>
\"Die<\/FONT>
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Wir erinnern uns gemeinsam noch einmal daran, dass die photoautotrophe Algenzelle(die Zucker aus Lichtenergie (photo), Wasser und CO2 aufbaut und somit selbstversorgend (autotroph) ist)Grundlage f\u00fcr jedes tierische Leben ist, das Leben der Verwerter der pflanzlichen Aufbauleistung, der heterotrophen Organismen.<\/P>
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Was ist eigentlich interessant an Stoffkreisl\u00e4ufen? Seen verlanden im Laufe der Zeit, sie sind keine geschlossenen \u00d6kosysteme….sondern wandeln sich final zu Land\u00f6kosystemen um! <\/P>
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Die Stoffe, die periodisch eingetragen werden, k\u00f6nnen meist nicht vollst\u00e4ndig abgebaut werden, die Bilanz ist Jahr f\u00fcr Jahr negativ…somit werden die Seen immer flacher und irgendwann im Laufe der Zeit erobern Pflanzen das einstige Seenbecken….das ist der nat\u00fcrliche Alterungsproze\u00df eines Sees, der zu folgenden Nachfolge-\u00d6kosystemen f\u00fchrt: Seggenried, der in einen Bruchwald hin\u00fcberf\u00fchrt oder Moorbildung (Stichwort f\u00fcr die Sonderform Schwingrasen: eine Pflanzendecke, die sich vom Ufer her immer weiter in den See hineinschiebt). Tr\u00f6stlich f\u00fcr uns, dass solche Vorg\u00e4nge sehr viel Zeit ben\u00f6tigen…viele Menschenleben.<\/P>
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Die Kreisl\u00e4ufe, die zu besprechen sein werden, sollen folgende sein: der Kohlenstoff-, Stickstoff, Schwefel- und Phosphor-Kreislauf….zuerst besprechen wir aber den pH-Wert:<\/p>\n

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2. pH-Wert<\/FONT><\/B><\/P>
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Zuerst einmal m\u00fcssen wir f\u00fcr die weiteren Ausf\u00fchrungen den Begriff pH-Wert kl\u00e4ren, denn dieser ist evtl. nicht jedem gel\u00e4ufig, das Verst\u00e4ndnis aber grundlegend f\u00fcr die weiteren Ausf\u00fchrungen.<\/P>
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pH hei\u00dft ausgeschrieben potentia hydrogenii, die Macht oder Kraft des Wasserstoffes….chemisch wird er in einer Skala von 0 bis 14 angegeben.<\/P>
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0 ist die st\u00e4rkste S\u00e4ure<\/STRONG> (Magens\u00e4ure: etwa 1, \u201esaure Reaktion\u201c)
7 ist der Neutralpunkt<\/STRONG>
14 ist die st\u00e4rkste Base<\/STRONG> (=Lauge, \u201ealkalische Reaktion\u201c)<\/P>
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Zur Verdeutlichung und genaueren Einstufung von pH-Werten schauen wir auf die nachfolgende Grafik, die uns die F\u00e4rbung eines Universalindikator-Papieres nach Eintauchen in eine zu untersuchende L\u00f6sung zeigt:<\/P>
\"Der<\/FONT>
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Wie kommt aber die \u201eKraft des Wasserstoffes\u201c zustande?<\/P>
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Das liegt an der Tatsache, dass 2 Wassermolek\u00fcle miteinander interagieren bzw. dissoziieren:<\/P>
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2 H2O —> H3O+ OH-
<\/STRONG>(eigentlich: H2O —> H+ + OH-)<\/P>
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Die freien H+-Ionen sorgen f\u00fcr eine saure Reaktion, das freie Hydroxid-Ion (OH-) f\u00fcr eine basische Reaktion, hier gleichen sie sich aber mengenbedingt zur Neutralit\u00e4t aus. Diese Reaktion nennt sich die Autoprotolyse des Wassers (gr. autos=selbst, gr. lysis=Aufl\u00f6sung).<\/P>
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Wenn wir z.B. einen Liter destilliertes Wasser bei 25 Grad C. betrachten, reagiert aber nur ein winziger Bruchteil der Wassermolek\u00fcle nach obiger Reaktionsgleichung: n\u00e4mlich genau 10 hoch minus 7 mol\/l.<\/P>
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Das ist eine ziemlich krumme Zahl, die den Wissenschaftlern etwas unhandlich erschien, daher entschlossen sie sich, die Zahl anders darzustellen, n\u00e4mlich in der negativ dekadischen, logarithmischen Schreibweise.<\/P>
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Der negative dekadische Logarithmus von 10 hoch minus 7 ist: 7<\/B>, und das ist unser neutraler pH-Wert f\u00fcr destilliertes Wasser<\/B>.<\/P>
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Nun haben wir prinzipiell unser R\u00fcstzeug beisammen, um zu den Stoffkreisl\u00e4ufen \u00fcberzugehen…<\/p>\n

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3.\u00a0 Kohlenstoffkreislauf<\/FONT>\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 <\/B><\/P>
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Die beiden wichtigsten Kohlenstoff-Verbindungen sind zum einen Kohlendioxid (CO2) mit seinen gel\u00f6sten Formen in Wasser, zum anderen CH4 (Methan), das zusammen mit H2S (Schwefelwasserstoff) auch als sog. Faulgas bezeichnet wird.<\/P>
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CO2 wird von Pflanzen f\u00fcr die Photosynthese ben\u00f6tigt, wird aber auch bei Abbauprozessen frei oder von vielen Organismen ausgeatmet (als gasf\u00f6rmiges Endprodukt des Stoffwechsels).<\/P>
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CO2 befindet sich nat\u00fcrlich in der Atmosph\u00e4re, der gr\u00f6\u00dfte CO2-Speicher der Erde sind aber die Weltmeere, hier wird 50 mal mehr CO2 einbehalten und gebunden….die wichtigsten Reaktionen von CO2 in Wasser sind auch f\u00fcr unseren S\u00fc\u00dfwasser-Modellsee gleich. CO2 l\u00f6st sich besser als O2 oder N2 in Wasser, die L\u00f6slichkeit selbst ist temperaturabh\u00e4ngig.<\/P>
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CO2 diffundiert passiv ins Wasser oder wird bei Regenf\u00e4llen aus der Atmosph\u00e4re eingetragen, somit haben wir unsere ersten Reaktionen:<\/P>
\"Die<\/FONT>
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Zuerst reagiert Wasser mit Kohlendioxid zu Kohlens\u00e4ure (Gleichung 1).
Diese dissoziiert zu einem positiven Wasserstoff-Ion und einem negativ geladenem Hydrogencarbonat-Ion (Gleichung 2).
Bei sehr hohen pH-Werten dissoziiert das negativ geladene Hydrogencarbonat-Ion weiter zu einem doppelt negativ geladenen Carbonatrest und einem positiv geladenen Wasserstoff-Ion (Gleichung 3).<\/P>
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Grunds\u00e4tzlich ruft der CO2-Eintrag ins Gew\u00e4sser also eine leicht saure Reaktion hervor (wegen der freien H+-Ionen!).<\/P>
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Bitte beachtet 2 Dinge: die pH-Abh\u00e4ngigkeit der Reaktionen zum einen, die Umkehrbarkeit der Reaktionen (Doppelpfeil) zum anderen! <\/P>
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In unserem Gew\u00e4sser befinden sich Ca2+-Ionen (Calcium-Ionen), die \u201egern\u201c Hydrogenkarbonate oder Carbonatreste einfangen:\u00a0 dabei entsteht Ca(HCO3)2 (Calciumhydrogenkarbonat) oder CaCO3 (Kalk) \u2013 je nach im Gew\u00e4sser vorherrschenden pH-Wert (s. Abbildung oben)!<\/P>
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Das Calciumhydrogencarbonat (auch als sog. Karbonath\u00e4rte bezeichnet) ist das Puffersystems<\/B> des Sees, es gew\u00e4hrleistet, dass eine hohe Menge chem. gebundenes CO2 im See gespeichert werden kann sowie durch Umkehr der Reaktionen eine erneute Bereitstellung von CO2 im ungebundenen Zustand, ist also zugleich die Kohlendioxidreserve des Systems. Die wichtigste Funktion des Puffers ist es aber, den pH-Wert im See ann\u00e4hernd stabil<\/B> zu halten und somit f\u00fcr stabile Lebensbedingungen f\u00fcr die Organismen des \u00d6kosystems zu sorgen!<\/P>
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Das Ausf\u00e4llen von Kalk haben einige von euch durch Beobachtung bestimmt schon einmal erkennen k\u00f6nnen: auf den Bl\u00e4ttern von Wasserflanzen bilden sich wei\u00dfe \u00dcberz\u00fcge, die auch weiter grundw\u00e4rts absinken k\u00f6nnen \u2013 die sog. Seenkreide<\/B>. Kalk ist sehr schwer l\u00f6slich \u2013 es sei denn, in CO2-haltigem Wasser.<\/P>
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Mindestens am bzw. sicher im Grund (Sediment) ist wegen der erh\u00f6hten Abbauaktivit\u00e4t der Mikroorganismen CO2 als deren Endprodukt auf jeden Fall wieder vorhanden, somit kann der ausgef\u00e4llte Kalk abermals in L\u00f6sung gehen:<\/P>
\"L\u00f6sung<\/FONT>
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Viele Wasserpflanzen bedienen sich aber auch direkt am Hydrogenkarbonat HCO3-, um ihren CO2-Bedarf f\u00fcr die Photosynthese zu decken….dabei verbleibt dann ein OH- (Hydroxidion), d.h.: photosynthetische<\/B> Aktivit\u00e4t<\/B> bedeutet stets ein Ansteigen des pH-Werts<\/B>! Ein \u201enormales\u201c Gew\u00e4sser mit \u201enormaler\u201c Photosyntheseaktivit\u00e4t wird also einen pH-Wert um etwa 8 aufweisen.<\/P>
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Nun zum Methan: wenn zur Zeit der Sommerstagnation nur noch wenig oder gar kein Sauerstoff grundw\u00e4rts gerichtet zur Verf\u00fcgung steht, herrschen reduzierende Eigenschaften, denn Sauerstoff f\u00fcr Oxidationsprozesse steht nicht mehr oder nicht ausreichend zur Verf\u00fcgung. Das Kohlenstoff-Atom verbindet sich mit 4 Wasserstoff-Atomen zum CH4, dem gasf\u00f6rmigen Methan.<\/P>
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Jeder von euch kennt die Blasen, die ohne Gr\u00fcndelaktivit\u00e4t von Friedfischen vom Gew\u00e4ssergrund her aufsteigen: das sind meist Methan-Blasen, die sich aus dem Sediment heraus abgeschn\u00fcrt haben und zur Oberfl\u00e4che steigen.<\/P>
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Fassen wir noch einmal kurz zusammen:
Das Calciumhydrogencarbonat ist ein Puffersystem und eine CO2-Reserve f\u00fcr unser stehendes Gew\u00e4sser. Es steht im Gleichgewicht zum im Wasser gel\u00f6sten CO2, der sogenannten Gleichgewichtskohlens\u00e4ure<\/B>. Wenn dem Wasser des Sees CO2 durch Photosynthese oder Temperaturerh\u00f6hung entzogen wird, kann CaCO3 (Kalk, Seenkreide) ausfallen, weil durch hohe Photosyntheseleistungen der pH-Wert tendentiell ins Basische (Alkalische) ansteigt. Das Gleichgewicht von gel\u00f6stem CO2, Hydrogencarbonat und Kalk ist, wie aus den ersten drei Gleichungen von 1.2 ersichtlich, pH-abh\u00e4ngig<\/B>. Je h\u00e4rter, also kalkreicher, unser Seewasser ist, umso pH-stabiler ist das gesamte \u00d6kosystem. Und das ist nicht unwichtig…<\/P>
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Im letzten Teil des Artikels werden wir noch einmal auf den Kohlenstoff-Kreislauf zur\u00fcckkommen und einige Auswirkungen unter dem Aspekt der Eutrophierung besprechen.<\/p>\n

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4. Stickstoffkreislauf<\/FONT><\/B><\/P>
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Wir sehen recht schnell, dass nur 5 Bindungsverh\u00e4ltnisse von Stickstoff zu besprechen sind, die zugrundeliegenden Reaktionen sind sehr viel einfacher als beim Kohlenstoff-Kreislauf.<\/P>
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Im einzelnen sind dies N2, NO2- (Nitrition), NO3- (Nitration), NH4+ (Ammonium-Ion) und N2O (Distickstoffoxid).<\/P>
\"Der<\/FONT>
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Wir m\u00fcssen zuerst einen Startpunkt zum Besprechen der Grafik festlegen, nehmen wir einfach den schematischen Flusseinlauf links oben.<\/P>
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Dieser bringt Ammonium und Nitrat ins Wasser, die haupts\u00e4chlichen Pflanzenn\u00e4hrstoffe auf Stickstoff-Basis. \u00dcber Niederschl\u00e4ge (rechts oben) gelangt \u00fcber das Absp\u00fclen von Ufern ein weiterer Anteil dieser Verbindungen in das Wasser unseres Sees.<\/P>
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Direkt daneben sehen wir, wie N2, atmosph\u00e4rischer Stickstoff, ins Gew\u00e4sser eingetragen und genutzt wird. Zum einen diffundiert er passiv ins Gew\u00e4sser, zum anderen wird er direkt der Atmosph\u00e4re entzogen oder dem Wasser nach Diffusion entnommen. Nur wenige Organismen sind imstande, N2 direkt ohne vorhergehende Umsetzungen zu verwerten. Diesen Trick beherrschen am Ufer Frankia, ein Schlauchpilz, der eine symbiotische Beziehung mit Erlenwurzeln unterh\u00e4lt, im Seewasser selbst verschiedene Blaualgen-Arten (Synonym: Cyanobakterien) und ein paar Bakterien. <\/P>
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Es gibt also nur sehr wenige Organismen, die N2 in Reinform assimilieren k\u00f6nnen. Das merken wir uns erst mal, wir kommen am Ende des Artikels noch einmal darauf zur\u00fcck…<\/P>
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Nun gehen wir die Zahlen 1-4 zu den Reaktionen kurz durch:<\/P>
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1) Ammonifikation<\/STRONG>: organische Stickstoffverbindungen werden bakteriell zu NH4+ abgebaut oder von Organismen mehr oder weniger direkt abgeschieden (Kot, Harn)
2) Nitrifikation<\/STRONG>: NH4+ wird in zwei Schritten \u00fcber Nitrit zu Nitrat oxidiert. Den ersten Schritt f\u00fchren Bakterien der Gattung Nitrosomonas aus, den zweiten Bakterien der Gattung Nitrobacter. Nur bei St\u00f6rungen kann sich Nitrit anreichern, das fischtoxisch wirkt.
3) Denitrifikation<\/STRONG>: Nitrat (NO3-) wird \u00fcber den Zwischenschritt Nitrit (NO2-) zu Stickstoffoxiden (N2O, NO) reduziert, darauffolgend zu N2, das wieder in die Atmosph\u00e4re austreten kann.
4) Nitratammonifikation<\/STRONG>: Nitrat (NO3-) wird \u00fcber den Zwischenschritt Nitrit (NO2-) zu Ammonium reduziert (NH4+).<\/P>
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Soweit die Reaktionsschemata…..wenn ihr jetzt noch einen letzten Blick darauf werft, wo die Reaktionen im Gew\u00e4sser ablaufen, habt ihr den Stickstoff-Kreislauf in den wichtigsten Schritten bereits intus…<\/P>
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Kleine Hilfe noch: im Epilimnion (Oberfl\u00e4chenwasser) gibt es noch Sauerstoff, es herrschen also oxidative Bedingungen….unter dem Grenzbereich Sprungschicht gibt es wenig oder gar keinen Sauerstoff, also haben wir hier reduzierende Bedingungen.<\/P>
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Die nachfolgende Grafik fasst das Wichtigste noch einmal komprimiert zusammen:<\/P>
\"Der<\/FONT>
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Ich glaube, das haben wir jetzt, oder….?<\/P>
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Schreiten wir weiter zum…<\/p>\n

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5. Schwefelkreislauf<\/FONT><\/B><\/P>
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Den gestalten wir knackig kurz. Uns sollen nur die beiden Verbindungen Sulfation (SO4–) und das Faulgas Schwefelwasserstoff (H2S) interessieren.<\/P>
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Unter oxidativen Bedingungen wird Schwefel als Abbauprodukt von organischem Material zu Sulfationen hochoxidiert, unter reduzierenden Bedingungen geht unser Schwefelatom die Verbindung zum H2S, dem Faulgas Schwefelwasserstoff, ein. Ich bin mir sicher, dass ihr selbst wisst, in welchen Gew\u00e4sserabschnitten die Reaktionen stattfinden…knapper Hinweis: die beschriebenen Schritte werden von verschiedenen Bakteriengattungen durchgef\u00fchrt.<\/P>
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Somit ist schon der Weg frei f\u00fcr den:<\/p>\n

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6. Phosphor-Kreislauf<\/FONT><\/B><\/P>
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Auch diesen werden wir m\u00f6glichst knapp halten, aber zus\u00e4tzlich noch mit ein paar Fakten anreichern. Denn: dieser Kreislauf ist sehr wichtig…und es geht fast nur um die hochoxidierte Verbindung Phosphation (PO4–).<\/P>
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Unter nat\u00fcrlichen, wir m\u00fcssen leider sagen vom menschlichen Wirken befreiten Umst\u00e4nden, ist der Phosphatgehalt sehr gering…vor unserem geistigen Auge sehen wir einen oligotrophen See. Der nat\u00fcrliche Phosphatgehalt stammt aus Verwitterungen phosphathaltigen Gesteins (vor allem Apatit).<\/P>
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Nun kommen wir selbst in Spiel: zum einen verst\u00e4rken wir Erosions-Erscheinungen durch landwirtschaftliche Ma\u00dfnahmen, zum anderen gibt es auch heute noch Einleitungen von Haushalts- und F\u00e4kal-Abw\u00e4ssern.<\/P>
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Jeder Mensch scheidet pro Tag etwa 2g organisch gebundenes Phosphat ab…bis Ende der 70er Jahre kam dieselbe Menge aus Waschmittel-R\u00fcckst\u00e4nden hinzu…also 4g pro Person und Tag.<\/P>
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Heute sind wir gl\u00fccklicherweise weiter….und unsere Phosphateintr\u00e4ge in aquatische \u00d6kosysteme sinken best\u00e4ndig.<\/P>
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In kurzen Worten festzuhalten ist, dass das Vorhandensein von Phosphaten im Seewasser der<\/B> limitierende Faktor<\/B> f\u00fcr Wachstumsprozesse ist…Nitrate stehen erst an zweiter Stelle.<\/P>
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Der Phosphatkreislauf ist eng mit dem Eisen-Kreislauf verbunden, schauen wir uns das an:<\/P>
\"Der<\/FONT>
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Zum einen haben wir einen epilimnischen Kreislauf, der zeitlich sehr kurz angesetzt ist. Jedes dort befindliche Phosphat (PO4–, das Orthophosphation) wird 10-40 mal pro Jahr umgesetzt….gebunden, freigesetzt, gebunden, freigesetzt usw…jeweils mit dem individuellen Ableben von Organismen und der Aufnahme durch noch lebende verbunden.<\/P>
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Der l\u00e4ngerfristige geochemische Kreislauf ist der interessantere…und hier kommt Eisen (Fe) ins Spiel:<\/P>
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Je nachdem, ob im Hypolimnion und in Sedimentn\u00e4he noch Sauerstoff vorhanden ist, treten Eisen-Ionen inverschiedenen Zust\u00e4nden auf: bei O2-Mangel als leicht wasserl\u00f6sliches Fe++-Ion (reduzierte Form), bei vorhandenem Sauerstoff als quasi unl\u00f6sliches Fe+++-Ion (oxidierte Form)…<\/P>
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Wenn oxidative Bedingungen herrschen, f\u00e4llt grundw\u00e4rts Eisenphosphat (FePO4) aus (die sog. Phosphatfalle)…sinkt der O2-Gehalt aber unter 10% S\u00e4ttigung, steht \u00fcber dem Sediment eine phosphathaltige N\u00e4hrstoffbr\u00fche, die bei schweren Gewittern oder St\u00fcrmen wieder ins Epilimnion gelangen kann. Auch \u00fcber aufsteigende Methanblasen kann Phosphat mitgerissen werden und ins Oberfl\u00e4chenwasser gelangen (die sog. Methankonvektion).<\/P>
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Den Zustand der Sauerstoffversorgung in eurem Gew\u00e4sser zur Sommerzeit k\u00f6nnt ihr leicht bestimmen, nehmt einfach mal eine Bodenprobe an einer tieferen Stelle:<\/P>
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–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 ist sie schwarz<\/STRONG>, besteht die Deckschicht aus Eisensulfid (FeS), kein O2 vorhanden, stammt aus der Reaktion mit H2S<\/STRONG>
–\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 ist sie r\u00f6tlich<\/STRONG>, besteht die Deckschicht aus ausgef\u00e4lltem Fe+++<\/STRONG>…r\u00f6tlich-braune F\u00e4rbung, das sog. Ocker-gyttja<\/P>
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So….jetzt h\u00e4tten wir das eigentlich geschafft….zuletzt fassen wir alle Einzelheiten der verschiedenen Kreisl\u00e4ufe noch mal zusammen, besprechen Auswirkungen und leiten vern\u00fcnftige Verhaltensweisen am Gew\u00e4sser f\u00fcr uns ab….somit ist es Zeit f\u00fcrs ….<\/p>\n

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7. Fazit unter Ber\u00fccksichtigung der Ph\u00e4nomene Eutrophierung und \u00dcbers\u00e4uerung von Gew\u00e4ssern<\/FONT><\/B><\/P>
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Nun endlich zur Anwendung des neugewonnenen Wissens….wie kommt es zum Ph\u00e4nomen der \u00dcbers\u00e4uerung und wie kann entgegengewirkt werden?<\/P>
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Ganz einfach: die \u00dcbers\u00e4uerungs-Ph\u00e4nomene sind vor allem aus skandinavischen Gew\u00e4ssern bekannt….dort bedingt h\u00e4ufig die geologische Substanz der Seebecken, dass zu wenig Kalk vorhanden ist, somit nur eine geringe Karbonath\u00e4rte des Wassers vorliegt. Das bedeutet nichts weiter, als dass nicht-menschlich bedingt keine vern\u00fcnftige Hydrogenkarbonat-Pufferung des Systems vorliegt (s. Kohlenstoff-Kreislauf).<\/P>
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Die S\u00e4uerung kommt dadurch zustande, dass industrielle Abgase (vor allem Schwefeloxide SOx) mit Regenf\u00e4llen ins Gew\u00e4sser gesp\u00fclt werden und sp\u00e4testens dort zu Schwefliger S\u00e4ure (H2SO3) oder Schwefels\u00e4ure (H2SO4) reagieren…dagegen hilft Kalken. (s. 2. Kohlenstoffkreislauf).<\/P>
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\u00a0So….nun sind wir fast an den Schluss des dritten Teils des Kompendiums angelangt….und nun verbinden wir endlich die gesamten sperrigen Fakten zu einem Gesamtbild….nun nehmen wir uns die Vorg\u00e4nge bei<\/B> Eutrophierung<\/B> vor!<\/P>
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Eutrophierung heisst \u00dcberd\u00fcngung…also liegen vor allem die Pflanzen-N\u00e4hrstoffe Phosphat, Ammonium und Nitrat in \u00fcberh\u00f6hten Mengen vor…<\/P>
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Nun kommen wir zu den Folgeerscheinungen…..und jetzt wird\u2019s hart….f\u00fcrs stehende Gew\u00e4sser und auch f\u00fcr uns Angler.<\/P>
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Wir fangen mit dem Kohlenstoffkreislauf an…Eutrophierte Gew\u00e4sser weisen erh\u00f6hten Pflanzenbestand auf (vor allem Algen), diese Gemeinschaft entzieht dem Wasser immer mehr Gleichgewichtskohlens\u00e4ure, der pH-Wert steigt immer mehr an…<\/P>
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Bekommt dem Gew\u00e4sser nicht wirklich gut…in den oberen (produzierenden) Schichten geht der pH in die H\u00f6he, CO2 ist Mangelware, Nitrat und Phosphat sowieso…und Sauerstoff perlt durch die extrem hohe Photosyntheseleistung geradezu in die Atmosph\u00e4re aus.<\/P>
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Ohne CO2 fehlt aber ein essentieller Grundbaustein f\u00fcr die Photosynthese…eine Flaschenhalssituation entsteht….die Algen sterben ab, sinken zum Grund….und ihr Abbau sorgt f\u00fcr weiteren Sauerstoffschwund.<\/P>
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In kalkreichen Gew\u00e4ssern wird das abgepuffert (pH bis 8) … in kalkarmen Gew\u00e4sern steigt der pH-Wert flink auf 9 an…ist der Hydrogencarbonatpuffer erst mal aufgebraucht, gibt es eine problematische Reaktion, die Hydrolyse des Kalks: dabei entsteht Calciumhydroxid Ca(OH)2, um CO2 freipressen zu k\u00f6nnen….wenn diese Verbindung dissoziiert, steigt der pH bis 11 an…<\/P>
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Damit es aber keine Missverst\u00e4ndnisse gibt: ph11 wird nur in kalkarmen Gew\u00e4ssern erreicht….schaut im Sommer also nicht sofort missmutig auf euer eutrophes Vereinsgew\u00e4sser, ohne Informationen \u00fcber die Qualit\u00e4t des Puffersystems eingezogen zu haben.<\/P>
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Nun sitzt ihr aber doch grad an solch einem Gew\u00e4sser und angelt sommerlich auf 2-3m Tiefe, eben in der photosynthetisch aktiven Schicht….Schneidergarantie!<\/P>
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Ihr mutet den Fischen ein Durchschwimmen von verd\u00fcnnter Natronlauge zu, um zu eurem K\u00f6der zu finden…(s. 1. Grafik zum pH-Wert).<\/P>
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Mit dem Stickstoffkreislauf sieht\u2019s nicht besser aus: entweder reichert sich durch St\u00f6rung der Nitrifikations-Gleichung das Zwischenprodukt Nitrit an (NO2, fischtoxisch, vgl. Gleichung 2 zu 3. Stickstoffkreislauf) oder bei hohem pH-Wert, den wir ja wegen der hohen Photosynthese-Leistung vorzuliegen haben, dissoziiert das Ammonium-Ion zur Base Ammoniak…<\/P>
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Auch hier werden sich unsere Fische uninteressiert zeigen: wieder pH11….doppelte Schneidergarantie (wenn es, siehe oben, bereits im Puffer-System aussetzt…).<\/P>
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Die Fische stehen in einem solchen Fall nat\u00fcrlich tiefer….und von dort unten setzt ihnen wom\u00f6glich noch der fortschreitende Sauerstoffschwund zu…der Bereich mit akzeptablen Lebensbedingungen wird immer enger…<\/P>
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Aus eutrophierten Seen ist euch das Ph\u00e4nomen der Algenbl\u00fcte bekannt, vor allem der Blaualgenbl\u00fcte. Warum eigentlich gerade Blaualgen?<\/P>
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Unser Gew\u00e4sser ist ja prinzipiell \u00fcberd\u00fcngt, also hoch mit N\u00e4hrstoffen angereichert, die f\u00fcr pflanzliches Wachstum zur Verf\u00fcgung stehen. Also explodieren die Bestandsdichten der verschiedenen Algen f\u00f6rmlich, betreiben sehr flei\u00dfig Photosynthese und Vermehrung….und pl\u00f6tzlich fehlen die notwendigen N\u00e4hrstoffe: Nitrat und Ammonium sind aufgebraucht, Phosphat ist nicht mehr vorhanden, der Hydrogencarbonat-Vorrat ist aufgebracht…mehrfache Flaschenhalssituation!<\/P>
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Viele Algen sterben ab und sinken zu Boden…dort sorgt ihr Abbau f\u00fcr weiteren Sauerstoffschwund.<\/P>
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Unsere Blaualgen (Synonym: Cyanobakterien) aber greifen tief in ihre Trickkiste. Sie sind nicht auf Ammonium oder Nitrat als Stickstoffquelle angewiesen, sie beherrschen die N2-Fixierung, ein bedeutsamer Vorteil gegen\u00fcber den anderen Algengruppen.<\/P>
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Nun fehlt ihnen eigentlich nur noch Phosphat….das befindet sich nicht mehr in den oberen Gew\u00e4sserschichten des Epilimnions, sondern in Grundn\u00e4he. Da der N\u00e4hrstoffhaushalt des Sees gest\u00f6rt ist, liegt Eisen in Grundn\u00e4he nicht in der oxidierten dreiwertigen, sondern in der reduzierten zweiwertigen Form vor, kann also die Phosphationen nicht mehr binden: die nat\u00fcrliche N\u00e4hrstofffalle des Sees funktioniert nicht mehr!<\/P>
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Und nun f\u00fchren die Blaualgen einen zweiten wesentlichen Trick durch: sie tauchen durch die Sprungschicht hinunter ins Hypolimnion und bedienen sich dort in der N\u00e4hrstoffbr\u00fche. Aufgenommenes Phosphat wird in Blaualgenzellen in sog. Phosphatgranula gespeichert. Wenn gen\u00fcgend N\u00e4hrstoffe aufgenommen sind, steigen die Blaualgen einfach wieder auf ins Epilimnion, dem Licht entgegen, das essentielle Bedingung f\u00fcr Photosynthese ist.<\/P>
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F\u00fcr alle anderen Algen bedeutet ein Absinken unter die Sprungschicht das Todesurteil, sie gehen direkt in den Bestandsabfall \u00fcber. Deshalb finden sich an solchen Algenzellen h\u00e4ufig bizarr anmutende Schwebeforts\u00e4tze, diese dienen nur dem Zweck, das passive Absinken in die Todeszone zu verlangsamen und nicht zuviel Energie f\u00fcr aktive Schwimmbewegungen zu vergeuden. Nur Blaualgen beherrschen den Hypolimnion-Trick, der sie den expliziten N\u00e4hrstoffmangel in den oberen produktiven Schichten des Gew\u00e4ssers \u00fcberwinden l\u00e4sst.<\/P>
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Und so entstehen in \u00fcberd\u00fcngten Gew\u00e4ssern h\u00e4ufig Blaualgenbl\u00fcten…und dann steht das Gew\u00e4sser bereits ganz knapp vor dem endg\u00fcltigen Umkippen…<\/P>
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Unter genannten Aspekten ist es mehr als sinnvoll, zus\u00e4tzliche N\u00e4hrstoffeintr\u00e4ge in unsere Gew\u00e4sser zu verhindern.<\/P>
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Dies wird in gro\u00dfem Rahmen durchgef\u00fchrt (Verzicht auf Stickstoff-D\u00fcngung auf landwirtschaftlich genutzten Fl\u00e4chen, fachgerechte Entsorgung von Haushalts- und F\u00e4kalabw\u00e4ssern etc.).<\/P>
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Aber auch jeder von uns kann einen eigenen Beitrag dazu leisten. Als erstes ist hier der Verzicht auf jegliches Anf\u00fcttern beim Angeln zu nennen, sollte dies nicht akzeptabel sein (warum auch immer), so sparsam Anf\u00fcttern wie nur eben m\u00f6glich.<\/P>
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Die zweite M\u00f6glichkeit ist Biomassenentnahme, denn damit gelangen organisch gebundene N\u00e4hrstoffe ebenfalls aus dem Stoffkreislauf des Sees heraus. Die Verwertung gefangener Fische ist eine m\u00f6gliche Ma\u00dfnahme, die Entnahme pflanzlicher Biomasse eine wesentlich sinnvollere.<\/P>
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Nennen wir noch eine Fausformel, um oligotrophe und eutrophe Seen voneinander abzugrenzen:<\/P>
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Bei oligotrophen Seen halten sich Bruttoprim\u00e4rproduktion und Respiration (Atmung) die Waage, also entstehen keine Ablagerungen nicht zersetzbaren Materials. Bei eutrophen Seen ist die Bruttoprim\u00e4rproduktion h\u00f6her als die Respiration: das bedeutet, dass sich im Durchschnitt j\u00e4hrlich eine 2mm-dicke Schicht auflagert, die nicht mehr abgebaut werden kann. Dies ist die durch Eutrophierung bedingte beschleunigte Seenalterung….<\/P>
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\u00dcberlegt euch doch einmal in euren Vereinen, ob im Rahmen der Gew\u00e4ssers\u00e4uberung nicht auch pflanzliche Biomasse entnommen werden k\u00f6nnte. Am Ufer k\u00f6nnte eigens zu dem Zwecke angepflanztes Rohr geschnitten werden, auf dem Gew\u00e4sser k\u00f6nnten ein paar Boote mit Rechen z.B. den Bestand der Kanadischen Wasserpest (Elodea canadensis) ausd\u00fcnnen, die es so gut wie \u00fcberall gibt. Es d\u00fcrfte kaum ein Problem sein, ein paar Bootsladungen mit ihr voll zu bekommen…Schwimmendes Laub k\u00f6nnte ebenfalls eingesammelt werden, abgebrochene \u00c4ste aus dem Wasser entfernt werden…oder sogar umgest\u00fcrzte B\u00e4ume. Alles vern\u00fcnftige Beitr\u00e4ge zur Gew\u00e4sserpflege … ohne jetzt noch die Abbauwege cellulosehaltiger Materialien ins Spiel bringen zu wollen …<\/P>
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Und so sieht sie aus, die Kanadische Wasserpest, ein nicht-einheimischer Invasor:
Elodea canadensis<\/A><\/P>
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Die Wasserpest ist so schnellw\u00fcchsig, dass man sich sogar vorstellen k\u00f6nnte, sie in abgegrenzten Bereichen (Bassins) absichtlich zur N\u00e4hrstoffentnahme zu halten und zu nutzen. Dann lie\u00dfe sich zwischendurch schnell mal ein Boot f\u00fcllen, ohne gro\u00dfartig den Rechen schwingen zu m\u00fcssen …<\/P>
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So, das war\u2019s….hoffe, der dritte Teil ist nicht zu detailreich geworden und ihr hattet ein wenig Spa\u00df beim Lesen. Wie immer bitte ich um reichlich Feedback, konstruktive Kritik und Anregungen…. aus freien St\u00fccken w\u00fcrde ich ansonsten so langsam zu Flie\u00dfgew\u00e4ssern \u00fcbergehen.<\/P>
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Wegen des bevorstehenden Schwedenurlaubs ab Mitte August wird ein weiterer Artikel eh einige Zeit dauern…denn vor Ort werde ich mich weniger mit Theorie besch\u00e4ftigen, vielmehr Praxis am Fisch pflegen…und zwar offline!<\/P>
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In diesem Sinne…Petri euch allen und:<\/P>
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Ein Prost auf unsere eigenen Stoffkreisl\u00e4ufe…<\/P>
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\u00a0<\/P><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Hier folgt nun der dritte Teil des \u00f6kologischen Kompendiums \u00fcber stehende Gew\u00e4sser. In diesem Teil steht die Chemie im Vordergrund, nicht die Biologie, denn wir wollen uns mit den Kreisl\u00e4ufen der wichtigsten N\u00e4hrstoffe im Wasser vertraut machen. Unter den Bedingungen eines eutrophierten (\u00fcberd\u00fcngten) Gew\u00e4ssers kommt es zu einigen Folgeerscheinungen, die ebenso interessant wie durch unser … <\/p>\n

Read more\u2026<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":2086,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[13],"tags":[],"featured_image_urls":{"full":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"thumbnail":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"medium":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"medium_large":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"large":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"1536x1536":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"2048x2048":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"thxpress-featured-image":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"400x250-crop":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false]},"post_excerpt_stackable":"

Hier folgt nun der dritte Teil des \u00f6kologischen Kompendiums \u00fcber stehende Gew\u00e4sser. In diesem Teil steht die Chemie im Vordergrund, nicht die Biologie, denn wir wollen uns mit den Kreisl\u00e4ufen der wichtigsten N\u00e4hrstoffe im Wasser vertraut machen. Unter den Bedingungen eines eutrophierten (\u00fcberd\u00fcngten) Gew\u00e4ssers kommt es zu einigen Folgeerscheinungen, die ebenso interessant wie durch unser aller Handeln am Gew\u00e4sser beeinflussbar sind.Halten wir uns aber nicht mit langen Vorreden auf, sondern st\u00fcrzen uns mitten hinein in die Thematik, die im dritten Teil vor allem etwas f\u00fcr die wirklich Interessierten sein wird. Es wird ziemlich ins Detail gehen, ich hoffe aber, dass…<\/p>\n","category_list":"Gew\u00e4sser-Tipps<\/a>","author_info":{"name":"dietel","url":"https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/author\/dietel\/"},"comments_num":"10 Kommentare","featured_image_urls_v2":{"full":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"thumbnail":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"medium":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"medium_large":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"large":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"1536x1536":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"2048x2048":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"thxpress-featured-image":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false],"400x250-crop":["https:\/\/www.barsch-alarm.de\/news\/wp-content\/uploads\/vbimport\/10911737070_stillwasser.jpg",145,109,false]},"post_excerpt_stackable_v2":"

Hier folgt nun der dritte Teil des \u00f6kologischen Kompendiums \u00fcber stehende Gew\u00e4sser. In diesem Teil steht die Chemie im Vordergrund, nicht die Biologie, denn wir wollen uns mit den Kreisl\u00e4ufen der wichtigsten N\u00e4hrstoffe im Wasser vertraut machen. Unter den Bedingungen eines eutrophierten (\u00fcberd\u00fcngten) Gew\u00e4ssers kommt es zu einigen Folgeerscheinungen, die ebenso interessant wie durch unser aller Handeln am Gew\u00e4sser beeinflussbar sind.Halten wir uns aber nicht mit langen Vorreden auf, sondern st\u00fcrzen uns mitten hinein in die Thematik, die im dritten Teil vor allem etwas f\u00fcr die wirklich Interessierten sein wird. 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