Wir legen einen Schulgartenteich an und bestimmen biotische und abiotische Faktoren

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1 Wir legen einen Schulgartenteich an und bestimmen biotische und abiotische Faktoren Antonie Hirsch, Lili Siddiqui, Simon Zielinski St. Ursula-Gymnasium Düsseldorf

2 Themenfindung und Zielsetzung In unserem Schulgarten haben wir bereits einen (seit den Bauarbeiten) leeren Fertigteich. Diesen haben wir bepflanzt und mit Teichwasser geimpft. Regelmäßig werden die biotischen und abiotischen Faktoren ermittelt. Bedingt durch das extrem heiße Wetter im Mai und im Juni haben wir besonders auf die Veränderung der Wasserqualität geachtet. Ein Bestimmungsbuch wird erstellt: Was lebt in unserem Gartenteich? Wir erwarten, dass wir in dem auf mehrere Jahre angelegten Projekt eine Progression beobachten können.

3 Unser Schulgartenteich musste nach Bauarbeiten neu angelegt werden. Foto vorher Foto nach der Bepflanzung

4 Benutzte Hilfsmittel Aquanal Ökotest zur Messung der Ionen im Teichwasser Luxmeter Windgeschwindigkeits- Feuchtigkeitsmessgeräte Thermometer Bestimmungsbücher: Was lebt in Tümpel, Bach und Weiher Leben im Wassertropfen

5 Wie verändern sich die abiotischen Faktoren? Wir haben das Teichwasser im März durch Leitungswasser ersetzt. Datum März 2017(vor dem Anlegen) Ammonium (mg/l) 0,05 0,2 Nitrat (mg/l) Mai 2017 Nitrit (mg/l) Weniger als 0,02 Weniger als 0,02 Phosphat (mg/l) 0,5 1,2 ph-wert Sauerstoff (mg/l) 7 7,5 4,5 8,3

6 Wie verändern sich die abiotischen Faktoren? Wir haben das Teichwasser im März durch Leitungswasser ersetzt. Datum Juni 2017 Juli 2017 Ammonium (mg/l) 0,2 10 mg/l Nitrat (mg/l) Nitrit (mg/l) Weniger als 0,02 Weniger als 0,02 Phosphat (mg/l) 0,5 1,2 ph-wert Sauerstoff (mg/l) 6,5 7 8,5 4,3

7 Wie verändern sich die biotischen Faktoren?* Wir haben das Teichwasser im März durch Leitungswasser ersetzt. Datum März 2017 Mai 2017 ggf noch Juni und Juli Wasserpflanzen Keine Sumpfvergissmeinnicht weiß, Blutauge, Schwimmfarn, Kuckucks-Lichtnelke, Kleiner Rohrkolben, Blutweiderich Tiere Stechmückenlarven Weißer Riesenhüpferling, Hydrachna globosa (Kugelmilbe), Fliegenlarve

8 Wie verändern sich die biotischen Faktoren?* Wir haben das Teichwasser im März durch Leitungswasser ersetzt. Datum Juni 2017 Juli 2017 Wasserpflanzen Tiere Sumpfvergissmeinnicht weiß, Blutauge, Schwimmfarn, Kuckucks-Lichtnelke, Kleiner Rohrkolben, Blutweiderich, Kleine Wasserlinse Gemeiner Wasserfloh, Sumpfvergissmeinnicht weiß, Blutauge, Schwimmfarn, Kuckucks-Lichtnelke, Kleiner Rohrkolben, Blutweiderich, Kieselalge, Jochalge, Kleine Wasserlinse Volvox Spirogyra

9 Wir stellen eine Bestimmungshilfe für unsere Wasserpflanzen her Schwimmfarn Kleiner Rohrkolben Sumpfvergissmeinnicht Blutweiderich Kuckucks-Lichtnelke Blutauge

10 Beschreibung der Messparameter: abiotische Faktoren Ammonium Ammonium ist eine Stickstoffverbindung, die durch den Abbau von Proteinen und bei der Verrottung von Biomasse entsteht. Ammoniak liegt bei Trink- und Fließgewässern ausschließlich als Ammonium vor. Eine erhöhte Ammoniumkonzentration ist ein Zeichen dafür, dass eine erhöhte Wasserverschmutzung vorliegt. In diesem Fall kann man auch eine erhöhte Nitratkonzentration nicht ausschließen. Das Reaktionsprinzip unserer Tests sieht folgendermaßen aus: Monochloramin Indophenolfarbstoff Dieses Reaktionsprinzip nennt man auch Berthelots Reaktion. Nitrit Nitrit ist eine Station im Stickstoffkreislauf, die durch die Ammonifikation von Bakterien entsteht. Nitrit besitzt ein Sauerstoffatom weniger als Nitrat, damit ist es ein Anzeichen für Sauerstoffzehrung. Nitrit ist gesundheitsschädlich. Es ist ein Hinweis für Fäkalienverschmutzung. Nitrat Nitrat ist eine Station im Stickstoffkreislauf, die durch die Nitrifikation von Bakterien entsteht. Nitrate fördern den Pflanzenwuchs, weswegen sie auch oft als Basis für Düngemittel benutzt werden. Es ist ein Hinweis auf zurückliegende Verschmutzung durch Gülle und Abwässer. Phosphat Phosphat kommt in der Natur nicht elementar, sondern nur als Phosphor in Form von verschiedenen organischen und anorganischen Verbindungen vor. In Gewässern können Konzentrationen von unter 0,1 mg/l PO43 als natürlich betrachtet werden. Es ist ein Hinweis für die Belastung mit Abwässern oder anorganischen Düngern. Abiotische Faktoren Sauerstoffgehalt Der Sauerstoffgehalt des Wassers gibt die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Wasser an und ist das Ergebnis sauerstoffliefernder und sauerstoffverzehrender Vorgänge. Die Sauerstoffkonzentration ist abhängig von physikalischen, chemischen und biochemischen Prozessen. Die Sauerstoffsättigung des Wassers ist physikalisch von der Wassertemperatur abhängig, so kann kaltes Wasser mehr Sauerstoff aufnehmen als warmes Wasser. ph-wert Der ph-wert ist eine chemische Messgröße ohne Maßeinheit. Die möglichen ph-werte liegen zwischen 0 und 14. Die Werte 0-6 sind sauer, 0 vergleichbar mit Salzsäure, und die Werte 8-14 sind alkalisch, der Wert 14 ist dabei vergleichbar mit Natronlauge. Der Wert 7 ist neutral. Alle Werte unter 7 stehen für Säuren, und alle über 7 stehen für Laugen. Der ph-wert eines Gewässers liegt normalerweise zwischen 6.0 und 8.0.

11 Beschreibung der Messparameter: biotische Faktoren Tierbestände Da wir uns hauptsächlich auf die Wasseranalyse beschränkt haben, haben wir keine genauere Untersuchung der Tierbestände durchgeführt. Einen Saprobien-Index haben wir daher nicht erstellt. Aufgefallen ist uns jedoch, dass im in unserem Teich sehr viel weniger Tiere zu finden waren, als in geschützten Gewässern. Leicht zu entdecken waren die Vielzahlen von Fliegen, Mücken und Schnecken, gemeiner Wasserfloh,Riesenhüpferling,Kugelmilbe, Fliegenlarve... Flora An unserem Teich findet man viele typische Wasser- und Röhrichtpflanzen, z.b. Schilf, Rohrkolben, Schwimmfarn,Blutauge, Kuckucks-Lichtnelke...

12 Exkurs Kleine Wasserlinse Die kleine Wasserlinse sinkt im Herbst, denn sie enthält dann mehr Stärke. Wir haben die kleine Wasserlinse im Juli mit Jodstärkelösung versetzt. Man sieht deutlich die Färbung der Stärke. Für den Herbst erwarten wir noch eine stärkere Färbung.

13 Exkurs Schwimmfarn Die charakteristischen Merkmale des Schwimmfarns fallen sofort ins Auge : An jedem Knoten des Schwimmfarnes befinden sich drei Blätter. Zwei davon sitzen als elliptische Schwimmblätter auf der Wasseroberfläche, Sie sind mit unzähligen Borstenhärchen auf der Oberseite besetzt. Diese sind dank Wachsüberzug wasserabweisend ( Lotusefekt ). An der Unterseite ragt scheinbar eine Wurzel in das Wasser, es handelt sich jedoch um ein Blatt, das in zahlreiche Zipfel geteilt ist (Quelle: Strasburger ). In kleinen Kolonien schwimmen die Farne auf dem Wasser und sind für jeden Teichbesitzer eine Freude. Diese währt aber nicht über das ganze Jahr: Im Herbst sinkt der Wasserfarn auf den Grund des Gewässers und stirbt. Unser Wasserfarn wächst sehr dicht. Damit scheint er die Lichtverhältnisse im Teich zu ändern. Unter einen filzartigen, attraktiven Blättern bildet der Wasserfarn zwischen August und September Sporen aus. Mit deren Hilfe vermehrt sich die Pflanze selber. Im Herbst sinkt die Pflanze samt Sporen auf den Grund des Gewässers. Während die Pflanze abstirbt, entwickeln sich aus den Sporen im kommenden Frühjahr neue Schwimmfarne Mai(2017) Juli(2017)

14 Exkurs Kieselalgen Kieselalgen wurden von uns mit Blaulicht behandelt Man sieht deutlich, wie die Kieselalgendichte im Blaulicht ansteigt und an den Seiten abnimmt vorher unter dem Blaulicht nach 10 Minuten unter dem Blaulicht

15 Deutung unserer Beobachtungen Eher befriedigende Wasserqualität. Mit dem warmen Wetter wachsen die Pflanzen sehr rasch, besonders die Fadenalgen und der Wasserfarn breiten sich aus. Folge einer Algenblüte sind das Absterben der Algen, die dann auf den Teichboden sinken. Hier werden diese zersetzt zunächst aerob. Es entstehen Nitrate, die die Algen düngen. Folge ist eine erneute Algenblüte und das Absterben und Zersetzen der Algen. Wenn die Menge an Detritus zu hoch wird, dann beginnen die Bakterien im Teich aerob zu arbeiten. Man erkennt das zunächst an steigenden Ammoniumwerten. Diese würden nach einer Fließgewässertabelle einer Wassergüteklasse von etwa IV entsprechen (Graw, Martina: Ökologische Bewertung von Fließgewässern, Schriftenreihe der Vereinigung deutscher Gewässerschutz, Band 64, Vereinigung deutscher Gewässerschutz e.v. (Hg.), 2008)

16 Quellenangaben Martina Graw: Ökologische Bewertung von Fließgewässern, Vereinigung deutscher Gewässerschutz e.v. (2004) Wolfgang Engelhardt: Was lebt in Tümpel, Bach und Weiher? Kosmos Naturführer, Stuttgart (1989) Heinz Streble, Dieter Krauter: Das Leben im Wassertropfen, Kosmos- Verlag, Stuttgart (1982) Wasserqualität und Gewässerqualität, Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), Berlin (2006) Jugend-forscht-Arbeit Untersuchung der Wasserqualität in der Urdenbacher Kämpe, Katharina Martin, Niklas Greiwe, (2009) Strasburger,E. et. al.: Lehrbuch der Botanik,Fischer Verlag,Stuttgart (1978)

17 Ausblick und Dank Unser Teich hat sich weitgehend gut entwickelt, dennoch hat durch das rasche Pflanzenwachstum der Ammoniumgehalt im Wasser stark zugenommen. Wir müssen nach den Ferien eingreifen und Fadenalgen und Wasserfarn entfernen. Ein ganz herzlicher Dank geht an Frau Zimmermann, die uns das Jahr über mit Rat und Tat zur Seite stand. Wir hatten viel Spaß und auf wirklich jede Frage wusste sie eine Antwort. Ebenso geht unser Dank an die RÜTGERS-Stiftung, Castrop- Rauxel. Durch die Bereitstellung der Pflanzen und des Aquanaltests war es uns überhaupt erst möglich, den Teich anzulegen und die Analysen durchzuführen.