Algen (Phytoplankton) und Zooplankton im Schwimmteich

Schwimmteich sind Ökosysteme, in dem weitgehend die gleichen Prozesse ablaufen wie in flachen Seen oder Teichen und Weihern. Neben einem natürlichen Badespaß bieten Schwimmteiche deshalb auch für viele andere Wasserpflanzen und Wassertiere einen guten Lebensraum. Die meist winzig kleinen Lebewesen im Freiwasser helfen dabei, dass eine gute Wasserqualität erhalten bleibt. Algen produzieren z.B. den Sauerstoff, den alle Tiere im Wasser zum Leben brauchen. Viele andere Tiere wie z.B. die Wasserflöhe, die zu den Kleinkrebsen gehören, ernähren sich wiederum von den Algen und sorgen dafür, dass sich nicht zu viele Algen entwickeln und das Wasser klar bleibt. Auch Schnecken, Insektenlarven, Egel, Wasserasseln u.a. halten die Biologie im Schwimmteich in „Schwung“. Aufgrund des meist klaren Wassers werden die Lebewesen im Freiwasser häufig übersehen. Es handelt sich im Wesentlichen um mikroskopisch kleine Algen, das Phytoplankton, und um das Zooplankton, das sich aus verschiedenen Tiergruppen (z.B. Wasserflöhe, Rädertiere, Wimperntiere) zusammensetzt.

Phytoplankton

Unter dem Begriff Phytoplankton werden vor allem im Wasser frei schwebende Algen zusammengefasst. Algen bauen durch den Prozess der Photosynthese mit Hilfe von Sonnenlicht aus anorganischen Kohlenstoffverbindungen (Kohlendioxid, Hydrogencarbonaten) und Nährstoffen (Makro- und Mikronährstoffe) Biomasse auf. Dabei wird Sauerstoff freigesetzt. Das Phytoplankton besiedelt das Freiwasser während Fadenalgen an festen Oberflächen wachsen. Zwischen beiden Algengemeinschaften gibt es zahlreiche Übergänge. In Schwimmteichen finden sich regelmäßig Phytoplanktonalgen aus den Gruppen der Grünlagen (Chlorophyta), Kieselalgen (Bacillariophyceae), Goldalgen (Chrysophyceae), Schlundgeißler (Cryptophyceae) und Blaualgen (Cyanobakterien).

Grünalgen kommen in verschiedenen Organisationsstufen vor (begeißelte Einzelzellen und Kolonien, unbewegliche Einzelzellen und Kolonien). Auch die Fadenalgen sind in der Regel Grünalgen (trichale Form). Entsprechend der unterschiedlichen Formen sind auch die Größenklassen sehr unterschiedlich. Während die Fadenalgen makroskopisch sichtbar sind, sind die meisten planktischen Grünalgen mit bloßem Auge nicht sichtbar und werden aufgrund ihrer geringen Größe zum Picoplankton (Größenklasse (0,2 – 2,0 µm) gezählt. Grünalgen bilden häufig Massenentwicklungen in nährstoffreichen flachen Gewässern. Auch in Schwimmteichen werden zeitweise Algenblüten von Grünalgen beobachtet.

 

Grünalgenkollonie

Kieselalgen besitzen eine verkieselte Zellwand aus Silikaten. Unter günstigen Bedingungen neigen Kieselalgen meist im Frühjahr zu Massenentwicklungen und bilden auch auf Oberflächen braune, bisweilen schleimige Überzüge (Biofilme). Die Einzelzellen der Kieselalgen bilden bei vielen Arten kettenförmig angeordnete Zellverbände, so dass filamentöse (fadenartige) Formen entstehen.

Die Goldalgen sind eine weit verbreitete Algengruppe, die sowohl einzellige als auch koloniebildende Arten beherbergt und ein weites Größenspektrum abdeckt (Pico- bis Mikroplankton; 0,2 – 200 µm). Bestimmte Arten (z.B. Dinobryon) treten im Frühjahr bei der schnellen Erwärmung des Wassers oft massenhaft auf und sind durch eine bräunliche Wasserfärbung und einen spezifischen Geruch (nach Gurken, fischig) relativ einfach zu bestimmen.

Arten der Gruppe der Schlundgeißler (Cryptomonaden) können wie einige Vertreter der Goldalgen Bakterien „fressen“. Cryptomonaden sind einzellige Algen, die zwei unterschiedlich lange Geißeln besitzen. Gerade in kleineren Gewässern sind sie in der Lage, auch Algenblüten zu bilden. In Schwimmteichen zählen sie zu den Arten, die regelmäßig aber nicht massenhaft auftreten.

Blaualgen zählen nur rein funktional zum Phytoplankton. Als Lebewesen ohne echten Zellkern gehören sie zu den Bakterien, und werden korrekterweise als Cyanobakterien oder Cyanophyceen bezeichnet. Cyanobakterien lassen sich grob in kugelförmige und fädige Formen unterteilen, wobei sowohl die einzelnen Kugeln als auch die einzelnen Fäden bei verschiedenen Arten als Kolonien auftreten können. Eine Besonderheit bei verschiedenen Cyanophyceen (z.B. Anabaena spec., Aphanizomenon flos-aquae) stellt die Fähigkeit dar, Luftstickstoff als Stickstoffquelle zu nutzen. Hohe Temperaturen, hohe Nährstoffgehalte und hohe pH-Werte sind förderlich für die Entwicklung von Massenentwicklungen von Cyanophyceen. Bei Massenentwicklungen von Blaualgen drohen Nutzungseinschränkungen bis hin zu Badeverboten.

Blaualgen

Warum wachsen Algen?

Phosphor stellt im Wasser in der Regel den begrenzenden Faktor für das Wachstum der Algenpopulationen dar. Viele Algen sind jedoch an niedrige Phosphorkonzentrationen angepasst, so dass auch in Schwimmteichen mit extrem wenig Phosphor (< 10µg P/L) immer Algen vorhanden sind. Auch viele fädige Algen sind an niedrige Phosphorkonzentrationen angepasst. Häufig stellen Grünalgen die dominante Algengruppe im Phytoplankton. Ist das Verhältnis von Silikat (SI) zu Phosphor hoch genug, können auch Kieselalgen die häufigste Algengruppe werden. Im Gegensatz zu Silikat können Algen Phosphor im Überschuss aufnehmen, wenn er verfügbar ist. In Schwimmteichen wird über Badegäste ein großer Teil der Nährstoffe eingetragen (>> 100 mgP/Badegast*Tag).

Licht ist eine wichtige Voraussetzung für die Algenentwicklung. Bei zunehmender Lichtintensität findet jedoch eine Lichthemmung der Photosynthese statt. In natürlichen Seen findet man deshalb bei hohen Strahlungsintensitäten das Optimum der Photosynthese nicht an der Oberfläche, sondern in tieferen Wasserschichten. In Schwimmteichen reichen die Sichttiefen in der Regel bis zum Grund, so dass der gesamte Wasserkörper der Algenproduktion zur Verfügung steht. Die Photosynthese ist auch von der Wassertemperatur abhängig. Bei hohen Temperaturen (>35°C) übertrifft die Atmung die Photosynthese, so dass kein Wachstum mehr stattfindet. Generell gilt, dass beim Überschreiten von 35°C nur noch wenige angepasste Organismen im Wasser existieren können.

Die Generationszeiten des Phytoplanktons sind je nach Algengruppe und Art unterschiedlich. Kleine Phytoplankter können sich bis zu 1 mal pro Tag teilen, während große Formen dazu bis zu 5 Tagen benötigen. Das Phytoplankton wird wesentlich durch den Fraß des Zooplanktons dezimiert.

Zooplankton

Unter dem Sammelbegriff Zooplankton wird die Gesamtheit der tierischen Organismen verstanden, die sich in der Freiwasserzone schwebend oder schwimmend halten können, deren Eigenbewegung aber nicht ausreicht, um sich von der Wasserbewegung unabhängig zu machen. Die am häufigsten im Zooplankton des Süßwassers vorkommenden Gruppen sind Flagellaten (Geißeltierchen), Ciliaten (Wimperntierchen), Rotatoria (Rädertiere), Crustacea (Kleinkrebse) und Insektenlarven (z.B. Mückenlarven).

Die Mehrzahl der Zooplankter ernährt sich von Bakterien und Phytoplankton und übt damit einen starken Fraßdruck auf diese Lebensgemeinschaften aus. Darüber hinaus gibt es aber auch räuberische Zooplankter, die andere Zooplankter fressen.

Die Geißeltierchen (Flagellaten) sind einzellige Organismen, die eine bis mehrere Geißeln tragen. Flagellaten sind sehr klein und werden in der Regel nur 2-20 µm groß. Sie besiedeln Gewässer mit Individuenzahlen zwischen 10² bis 10⁴ pro ml. Wimperntierchen (Ciliaten) sind ebenfalls einzellige Organismen, die zum Teil aber wesentlich größer als die Flagellaten werden (10 µm bis mehrere mm). Ihre Nahrung besteht hauptsächlich aus Bakterien und kleinen Algenzellen, die sie über einen Wimpernkranz einstrudeln. Ciliaten erreichen Häufigkeiten von 1 bis 100 Individuen pro ml (max. 10⁵/ml).

Rädertiere (Rotatorien) sind eine vielgestaltige Gruppe mehrzelliger Organismen, die am Kopf eine kranzförmige Bewimperung (Räderorgan) aufweisen und eine Größe von bis zu 0,5 mm erreichen. Das Räderorgan dient zum Nahrungserwerb und zur Fortbewegung. Viele Rotatorien fressen Bakterien und Algen. Einige Arten sind jedoch auch räuberisch und haben sich z.B. auf Ciliaten und andere Rotatorien spezialisiert. Rotatorien können sehr hohe Häufigkeiten bis zu mehreren Tausend Individuen pro Liter aufweisen. Diese Anzahl können sie sehr schnell erreichen, da sie in Lage sind, sich parthenogenetisch zu vermehren. Unter Parthenogenese wird die Entwicklung einer Eizelle ohne Befruchtung verstanden.

 Die in Schwimmteichen wichtigsten Gruppen der Crustaceen (Krebstiere) sind die Copepoden (Ruderfußkrebse oder auch Hüpferlinge) und die Cladoceren (Blattfußkrebse). Zu den Cladoceren zählen auch die Daphnien (Wasserflöhe). Daphnien können bis zu 2 mm groß werden. Auch unter den Copepoden können einzelne Arten diese Größe erreichen. Die meisten Arten bleiben jedoch kleiner. Die meisten Cladoceren können dem Ernährungstyp des Filtrierers zugeordnet werden, wobei Daphnien als die effektivsten Filtrierer angesehen werden. Auch Cladoceren können sich parthenogenetisch fortpflanzen und so in kurzen Zeiträumen hohe Häufigkeiten erreichen. Copepoden erzeugen mit ihren Mundwerkzeugen einen Wasserstrom zum Mund hin. Geeignete Beute wird dort durch Borsten zurückgehalten und dann ergriffen.

Welche Aufgabe hat das Zooplankton im Schwimmteich?

Das Zooplankton ist in der Lage, einen Großteil der gebildeten Bakterien- und Algenbiomasse zu fressen. Daphnien können zwischen 3 und 30 ml Wasser pro Tag und Individuum filtrieren. Nimmt man eine Filtrationsrate von 3 ml pro Tag und Individuum an, so wären ca. 330 Daphnien pro Liter in der Lage, dieses Volumen in einem Tag zu filtrieren. Auch Rotatorien und Ciliaten weisen beträchtliche Filtrationsraten auf.

Die Filtrationsraten sind temperaturabhängig. Sie steigen bis in den Temperaturbereich von 20 – 25 °C an. Die Obergrenze der Größe der Partikel, die von Daphnien gefressen werden, beträgt ca. 30 – 50 µm. Die untere Grenze der Maschenweite der Filterkämmen von Daphnien liegt bei 1 µm. Damit sind Daphnien in der Lage, auch Zellen des Bakteriums Echerichia coli zu fressen (Länge 2 – 4 µm, Durchmesser 1 µm). Andere häufige Cladoceren besitzen wesentlich geringere Maschenweiten von 0,2 bis 0,3 µm (z.B. Diaphanosoma brachyura, Ceriodaphnia quadrangula) und sind damit in der Lage sowohl effektiv Bakterien als auch Algen zu fressen.

Durch den Fraß wird die Dichte der Bakterien und der Algen verringert. Da gleichzeitig durch die Ausscheidungen der Zooplankter immer wieder Nährstoffe recycled werden, finden Algen und Bakterien gute Wachstumsbedingungen. Bei sehr hohen Dichten der Zooplankter kann jedoch auch die Algenpopulation zusammenbrechen. In Seen spricht man dann von einer Klarwasserphase, die häufig im Frühsommer erscheint. Sollte die Biozönose der Zooplankter ihre Nahrungsgrundlage derartig dezimiert haben, so kann das Zooplankton durch Futtermangel ebenfalls stark zurückgehen. In Seen erscheinen danach meist größere Algenarten, die besser vor Fraß geschützt sind. In Schwimmteichen stellt das Zooplankton einen wesentlichen Faktor zur Stabilisierung einer ausreichenden Sichttiefe und guten Wasserqualität dar.

Ausblick

Es kommt immer wieder vor, dass sich in Schwimmteichen, Seen und Weihern Algenblüten bilden. Werden diese durch Blaualgen gebildet, so ist das ein sicheres Zeichen, dass das „Ökosystem Gewässer“ in Gefahr ist. Meist lassen sich diese Probleme auf zu hohe Nährstoffkonzentrationen und Nährstoffeinträge zurückführen. Durch regelmäßige Überwachung (Monitoring) können diese Entwicklungen überwacht werden. Im optimalen Fall können dann rechtzeitig Maßnahmen ergriffen werden, damit sich die Wasserqualität verbessert.

Dr. Jürgen Spieker, KLS Gewässerschutz GmbH

Fotos: KLS Gewässerschutz GmbH