Meromiktisches Gewässer

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Als meromiktisches Gewässer bezeichnet man in der physikalischen Limnologie – und auch Ozeanographie – ein stehendes Gewässer, in dem die vertikale Wasserzirkulation nicht über das ganze Tiefenprofil stattfindet. Das Phänomen wird Meromixis genannt.

Grundlagen[Bearbeiten]

Das Mixis-System (Durchmischung) ist ein System der Klassifikation der Stillgewässer. Hier stehen die meromiktischen Gewässer (griechisch meros ‚Teil‘) zwischen den holomiktischen (durchmischenden) und amiktischen (nicht durchmischenden) Typen. In ihnen findet Durchmischung nur in bestimmten, voneinander getrennten Zonen statt. Dadurch bilden sich Zonen verschieden alten Wassers aus. Das unterscheidet meromiktische Gewässer von anderen geschichteten Wasserkörpern, etwa dimiktischen oder oligomiktischen Typen, die sich zumindest einmal jährlich – erstere saisonell, zweitere unregelmäßig – vollständig durchmischen.

Der Begriff der Meromixis wurde vom Österreicher Ingo Findenegg 1935 geprägt[1][2][3] und von G. Evelyn Hutchinson 1937 wesentlich erweitert.[4]

Mechanismen[Bearbeiten]

Die regulär zirkulierende obere Schicht wird Mixolimnion (‚mischendes Wasser‘) genannt, der Tiefenwasserbereich Monimolimnion. Im Mixolimnion bildet sich oft eine reguläre – permanent oder intermittierend – mischende Schichtung mit Epilimnion (Oberflächenwasser), Metalimnion (Sprungschicht) und auch einem Hypolimnion (Tiefenschicht) aus, nur überlagert diese das Monimolimnion, sodass sich eine charakteristische Trennschicht ausbildet.

Es kommen vor allem zwei Ursachen in Frage.

Meromiktische Gewässer bilden meist einen stabilen Zustand, der nur durch Ausnahmsereignisse aufgehoben werden kann. Das Mixolimnion versorgt das Monimolimnion regelmäßig mit Nachschub an kaltem oder angereichertem Wasser. Die beiden Prozesse kommen auch in Kombination vor, andererseits können hochsaline Monimolimnia auch bei warmem Tiefenwasser stabil bleiben. Begünstigend sind zum Beispiel eine kleine Wasseroberfläche im Verhältnis zur Tiefe, wo durch in windgeschützte Lage kaum Angriffsfläche für den Wind entsteht. Ein Sonderfall ist etwa der Ödensee, Steiermark, der durch kalte unterirdische Höhlenzuflüsse meromiktisch wird: Es fließt nur das warme Oberflächenwasser ab, die Tiefe bleibt chemisch geschichtet.[6][7]

Das Mixolimnion verliert ständig durch Sedimentation Biomasse und damit Nährstoffe an das Monimolimnion. Dadurch bilden sich im Tiefenwasser oft anaerobe (sauerstofffreie) Verhältnisse aus. Bekanntes Beispiel ist das Schwarze Meer, das größte meromiktische Becken der Erde, das in der Tiefe für höhere Lebewesen unbewohnbar ist.[8] Auch Methan, Ammonium, Schwefelwasserstoff und ähnliche Stoffwechselendprodukte können sich so anreichern.

Ein Beispiel für ein eigenständiges Biotop, durch ein meromiktisches Gewässer bedingt, ist der Ongeim'l Tketau (Jellyfish Lake) in Palau, ein abgeschnittener Meeresrest mit seiner Quallen- und Seeanemonenpopulation im Mixolimnion, einer schwebende Matte des Chromatium-Bakteriums an der dünnen, hochsauren Chemokline und dem anoxischen Tiefenwasser.

Neben natürlichen Prozessen können auch anthropogene Ereignisse zur Ausbildung meromiktischer Seen führen. Beispiele sind der Luganersee und Zugersee, zwei randalpine Talungsseen, durch Eutrophierung aus der Landwirtschaft und Abwässern seit den 1950ern, der Tagebausee Merseburg-Ost 1b (Raßnitzer See), oder der Traunsee im Salzkammergut durch jahrhundertelange industrielle Einleitungen aus den Salinen Bad Ischl und Ebensee. In solchen Fällen ist Frage aktueller Forschung, ob und wie man die „unnatürlichen“ Meromixis aufheben könnte.[9]

Ammonium-Verteilung im Mono Lake (in Mikromol nach Wassertiefe, 1982–1988)

Es kann in normalerweise oligomiktischen Seen auch zu meromiktischen Episoden kommen. So sind am Hallstättersee im Salzkammergut durch Chloride aus dem Salzbergbau (durch Bergwerksgebrechen) Phasen unterbrochener Durchmischung aus den Jahren 1971–1975, 1981–1988 und seit 2006 untersucht,[10] oder im Mono Lake, USA, in den 1980ern und 1990ern durch starken Oberflächenzufluss von Süßwasser in den See, der durch vorherige Wasserentnahme einen stark angereicherten Salzgehalt aufwies.

In Stauseen – ohne Grundablass – findet sich oft beim Erststau durch anaerobe Zersetzung der überstauten Biomasse Meromixis ein, die sich meist erst nach ein, zwei Jahrzehnten stabilisiert. Aus diesem Grund wird heute möglichst zumindest der Wald geschlägert, optimalerweise der Mutterboden abgetragen.[11] Dasselbe findet auch bei der natürlichen Neubildung von Seen etwa durch Abschnürungen vom Salzwasser oder bei durch Massenbewegungen verlegten Talungen statt.

Durch spezielle Bedingungen kann es auch zu zumindest teilweisen Zirkulationsvorgängen in das Monimolimnion kommen, wodurch giftige Abbauprodukte von Mikroorganismen zu Fischsterben führen kann. Bekannt ist auch der Kohlenstoffdioxid-Ausbruch des Kratersees Nyos in Kamerun nach Erdbeben (1986, 1800 Todesopfer).

Meromixis rückt auch zunehmend in den Fokus der Paläoklimatologie, weil in der Tiefe ungestörte Sedimentation stattfindet, wodurch gut erhaltene Klimaarchive entstehen.[12] Auch wird vermutet, dass viele ergiebige Fossillagerstätten unter den sauerstoffarmen Bedingungen meromiktischer Süßwasserseen oder Lagunen entstanden sind.[13]

Literatur[Bearbeiten]

  • Anu Hakala: Meromixis as a part of lake evolution – observations and a revised classification of true meromictic lakes in Finland., In: Boreal Environmental Research Vol. 9, S. 37–53, 2004 (pdf, borenv.net).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Meromiktische Seen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Ingo Findenegg: Limnologische Untersuchungen im Kärntner Seengebiete. Ein Beitrag zur Kenntnis des Stoffhaushaltes in Alpenseen. In. Internationale Revue der Gesamte Hydrobiologie Bd. 32, 1935, S. 369–423.
  2. Anu Hakala: Meromixis as a part of lake evolution – observations and a revised classification of true meromictic lakes in Finland., In: Boreal Environmental Research Vol. 9, S. 37–53, 2004 (pdf, borenv.net).
  3. Honorarprofessor Dr. Dr. h. c. Ingo Findenegg zum Gedächtnis. In: Carinthia II; 164./84. Jahrgang. 1974, abgerufen am 10. Mai 2013 (PDF; 1,0 MB).
  4. G. Evelyn Hutchinson: A contribution to the limnology of arid regions. In: Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences Vol. 33, 1937, S. 47–132; Angabe nach Hakala 2004.
  5. Meromiktischer See, Eintrag in GeoDataZone, geodz.com
  6. K. Stundl: Limnologische Untersuchungen an einigen steirischen Seen. In: MittNatVerSt 83, 1953, Abschnitt Ödensee (Meereshöhe 780 m, Seefläche 20 ha), S. 175 ff (ganzer Artikel S. 171–184; pdf, landesmuseum.at, dort S. 5).
  7. Ausführlichere Diskussion in Amt der Steiermärkischen Landesregierung, Fachabteilungsgruppe Landesbaudirektion: 1. Steirischer Seenbericht, Universitätsbibliothek Graz, 2008, Der Ödensee, 7.2 Sauerstoff, S. 81 (pdf, umwelt.steiermark.at; online, literature.at).
  8. John L. Ingraham, Roberto Kolter: March of the Microbes: Sighting the Unseen. Neuauflage, Harvard University Press, 2012, ISBN 978-067405403-5, S. 28 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
    Deswegen gibt es in der Donau auch keine natürlichen Aalvorkommen, da dieser in seiner marinen Lebensphase als Tiefseefisch lebt.
  9. Vgl. Christian Holzner: Untersuchung der Tiefenwassererneuerung in meromiktischen Seen mittels transienter Tracer und numerischer Modellierung. Diplomarbeit Eidgenössische Technische Hochschule – Departement Umweltnaturwissenschaften, Zürich 2001 (pdf, library.eawag.ch).
  10. Harald Ficker, Hubert Gassner, Daniela Achleitner, Robert Schabetsberger: Limnologische Auswirkungen von Soleeinleitungen auf den Hallstättersee Vortrag. Bericht in Treffen der SIL AUSTRIA, 26.–28. Oktober 2009 in Salzburg, S. 14 (pdf, protozoology.com).
  11. Ulrich Maniak: Hydrologie und Wasserwirtschaft. Springer DE, 2005, ISBN 978-354027839-9, S. 534 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  12. Vgl. Anu Hakala: Paleoenvironmental and paleoclimatic studies on the sediments of Lake Vähä-Pitkusta and observations of meromixis. Dissertation University of Helsinki, 2005 (pdf, oa.doria.fi, https).
  13. Vgl. David M Martill, Günter Bechly, Robert F. Loveridge: The Crato Fossil Beds of Brazil: Window Into an Ancient World. Cambridge University Press, 2007, ISBN 978-113946776-6, insb. S. 59 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).