Patrick Steinmann

Gewässerbiologe, Stein am Rhein

Gewässerbiologie

Plankton


Der Begriff "Plankton" stammt aus dem Griechischen und bedeutet "das Schwebende". Als Plankton werden alle Organismen bezeichnet, die im Freiwasser leben, und sich nur unwesentlich gegen Strömungen und Verdriften wehren können. Ein ausgewachsener Fisch im See gehört also nicht zum Plankton, eine winzige, frisch geschlüpfte Fischlarve aber schon.

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Auch die Eier und Larvenstadien von vielen bodenlebenden Wirbellosen gehören eine Zeitlang zum Plankton, bevor sie in ihren endgültigen Lebensraum am Boden aufsuchen. Manche Pflanzen- und Tierarten wiederum verbringen ihr ganzes Leben im freien Wasser. Das Plankton kann in verschiedene Gruppen eingeteilt werden. Die am häufigsten verwendeten Begriffe sind "Phytoplankton" und "Zooplankton". Alle pflanzlichen Organismen im Freiwasser (Algen) bilden das Phytoplankton, während die tierischen Plankter als Zooplankton bezeichnet werden.

Ausbeute eines Plankton- Fangzuges. Weil die Phytoplankter viel kleiner sind als die Zooplankter, kann je nach Wahl der Maschenweite beim Netz selektiv Phyto- oder Zooplankton gefangen werden: Links das Zooplankton, gefangen mit einem 250 Mikrometer-Netz, rechts das Phytoplankton, gefangen mit einem Netz von 70 Mikrometer Maschenweite.


Phytoplankton

Das Phytoplankton ist schuld daran, wenn wir auf einem Tauchgang im See durch eine braun-grüne Suppe schwimmen und mal wieder kaum den Tauchcomputer ablesen können. Ärgerliches Zeug! Der Biologe spricht dann von "Algenblüten". Sie entstehen, wenn die Nährstoff-, Temperatur- und Lichtbedingungen günstig und wenig Fressfeinde herum sind. Ein Blick durchs Mikroskop mag aber vielleicht die negativen Assoziationen des Tauchers zum Phytoplankton etwas mindern, denn dabei lassen sich wunderschöne und skurrile Formen entdecken. Im folgenden einige Bilder in 100 facher Vergrösserung. Die Algen stammen alle aus dem Zürichsee.


Blaualgen (Cyanobacteria)

Grüne Spanalge (Aphanizomenon flos-aquae)

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Eine fädige Blaualgenart, deren Zellfäden zu kleinen Büscheln vereinigt im Freiwasser umherschwimmen. Blaualgen gehören zu den urtümlicheren Organismen unseres Planeten. Vom Zellaufbau her nehmen eine Zwischenstellung zwischen Bakterien und Pflanzen ein.


Burgunderblutalge (Planktothrix rubescens)

Die Burgunderblutalge ist verantwortlich für die gelegentliche violette Färbung des Oberflächenwassers in manchen Seen.


Kieselalgen (Diatomea)

Zickzack-Kieselalge ( Diatomea vulgarae)

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Unbestimmte Kieselalge

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Schwebesternchen (Asterionella formosa)

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Kamm-Kieselalge (Fragilaria crotonensis)

Kieselalgen kommen in allen Gewässern massenhaft vor. Es gibt frei schwebende Formen und festsitzende auf Steinen. Die meisten Arten sind zwischen 5 und 150 Mikrometer gross. Die einzellige Algen sitzen in kleinen Kästchen aus Kieselsäure, die oft schöne geometrische Formen aufweisen. Bei manchen Arten bleiben die einzelnen Zellen miteinander verbunden und bilden Stapel, Ketten oder Sternchen. Massenauftreten von Kieselalgen sind oft schuld an "Null-Sicht-Tauchgängen".
Goldalgen (Chrysophycea)
Eine unbestimme, kugelige Goldalge

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Zwerg-Goldkugel (Chrysocapsa planktonica)

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Becherbäumchen (Dinobryon sp.)

Kolonie aus gestapelten, becherförmigen Zellen. Viele Algenkolonien sind von gallertigen Hüllen umgeben, welche die Zellen zusammenhalten.


Panzergeisselalgen (Dinoflagellatae)
Hornalge (Ceratium hirundinella)

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Die meisten Panzergeisselalgen besitzen einen Cellulosepanzer mit typischen stachligen Fortsätzen. Eine lange Schubgeissel sorgt durch schnelle spiralige Bewegungen für den Vorwärtsantrieb (Die Geissel ist im Bild nicht sichtbar). In einer Querfurche an der Zelle liegt eine zweite, kleinere Geissel, welche eine Rotation der Alge um ihre Längsachse erzeugt.Einige marine Dinoflagellaten produzieren starke Nervengifte und sind bei Massenvermehrung verantwortlich für das Auftreten von "Red tides" und Ciguatera - Vergiftungen. Der Konsum von kontaminierten Meeresfrüchten oder Fischen (besonders Zackenbarsche und Barrakudas) kann zu Lähmungen oder Todesfällen führen. Unsere Süsswaser-Dinoflagellaten sind jedoch harmlos.


Zooplankton

Die meisten Zooplankter im Süsswasser gehören zu den Krebstieren. Die wichtigsten Merkmale dieser Gruppe sind ein gegliederter Körper mit je einem Extremitätenpaar pro Körpersegment, ein Chitinpanzer, Komplexaugen, 2 Antennenpaare und Kiemenblättchen an den Beinen.

Zoolpankter bilden einen wichtigen Knoten im Nahrungsnetz eines Gewässers. Die meisten Arten ernähren sich von Phytoplankton und können dadurch ein Veralgen des Gewässers verhindern. Die Zooplankter ihrerseits werden in Massen von Fischen gefressen und tragen wesentlich zum Gedeihen der Fischfauna bei. Im folgenden einige Bilder von häufigen Zooplanktern in 6-16 facher Vergrösserung.

Hüpferlinge (Copepoda)

Eine wichtige Gruppe der Zooplankter bilden die Hüpferlinge. Typisch ist ihr torpedoförmiger Körper, die beiden langen Ruderborsten vorne und die gegabelten Schwanzfächer hinten. Am Bauch der knapp 1mm grossen der Tierchen sind freie Füsschen zu erkennen. Weibliche Tiere tragen oft zwei Eipakete am Hinterleib mit. Manche Hüpferlinge sind auffällig rot gefärbt. Die Farbe stammt von eingelagerten Öltröpfchen im Körper, die als Nahrungsreserve dienen.

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Hüpferlinge im Durchlicht (oben) und im Seitenlicht (unten).

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Links die junge Nauplius-Larve eines Hüpferlings. Wie alle Krebse häuten sich auch Hüpferlinge, wenn sie wachsen. Bei jeder Häutung kommt bei der Naupliuslarve ein zusätzliches Körpersegment hinzu, bis sie erwachsen ist. Die grossen Antennen beim ausgewachsenen Hüpferling dienen zum Ausbalancieren und zum Schweben und sind keine Ruderorgane. Die hüpfende Bewegung wird durch schnelle Schläge der 5 Brustbeinpaare an der Körperunterseite erzeugt.

Wasserflöhe (Cladocera) und andere Blattfusskrebse

Wasserflöhe gehören ebenfalls zu den Krebstieren, haben also mit Flöhen (die zu den Insekten gehören) ausser der vergleichbaren Körpergrösse und der hüpfenden Fortbewegung nichts zu tun. Bei den typischen Wasserflöhen ist der ganze Körper von einer zweiklappigen Chitinschale umschlossen. In Mitteleuropa leben ca. 90 Wasserfloharten. Wasserflöhe können sich auf verschiedene Arten vermehren: In ihrer Bruttasche am Rücken können die Weibchen unbefruchtete Eier ausbrüten, aus denen bei günstigen Bedingungen nur weibliche Wasserflöhe schlüpfen. Die Fortpflanzung ohne Männchen (Parthenogenese) ermöglicht es den Wasserflöhen, sich explosionsartig zu vermehren. Wenn die Bedingungen schlechter werden (Kälte, Trockenheit, Futtermangel), schlüpfen aus diesen Subitaneiern auch wieder männliche Waserflöhe und es finden Paarungen statt. Die befruchteten Eier werden nun in Zweierpaketen in eine dicke Tasche (Ephippie) verpackt, die Kälte und Trockenheit während langer Zeit überstehen kann. (Daran sieht man wieder mal deutlich, dass es halt doch einfach Männer braucht, sobald die Lage kritisch wird ;-)

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Oben: Zwei weibliche Wasserflöhe aus der gleichen Planktonprobe. Das Tier links hat Subitaneier in der Brutkammer, während der Floh rechts eine Ephippie gebildet hat. Links: Wasserfloh mit Ephippie.

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Helm-Wasserfloh (Daphnia cucullata)

Einen lebenden Wasserfloh unter dem Mikroskop zu untersuchen ist wohl ein fester Bestandteil jedes Schul - Biounterrichts.

Die inneren Organe können am lebenden Tier studiert werden. Der Darm ist als gebogener grünlich / brauner Schlauch (gefressene Algen!) gut zu erkennen. Vor dem Darm liegen die Blattfüsse mit den gefiederten Kiemen. Hinter dem Darm in der Mitte schlägt das durchsichtige Herzbläschen mit einem Puls von 180 bis 340 Schlägen pro Minute. Unter dem Herz ist die (im Bild leere) Brutkammer zu sehen, in denen die Eier ausgebrütet oder Ephippien gebildet werden. Mit den beiden grossen Ruderantennen am Kopf bewegt sich der Wasserfloh ruckartig vorwärts. Die feinen Fortsätze an den Antennen erhöhen die Effizienz des Ruderschlags und wirken in Ruhestellung auch als "Fallschirm" gegen das Absinken in die Tiefe. Am Kopf ist das bewegliche Komplexauge zu erkennen.


Langschwanzkrebschen (Bythotrephes longimanus)
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Ein räuberischer Blattfusskrebs, der kleinere Wasserflöhe und Hüpferlinge frisst. Gut entwickelte Komplexaugen und die grossen Fangarme an der Bauchseite erleichtern ihm die Jagd. Der lange Schwanzstiel dient wahrscheinlich wie ein Schleppanker als Stabilisator, wenn ein gefangener Wasserfloh heftig zappelt und zuckt. Der "Rucksack" des Krebschens enthält Embryonen, deren rot reflektierende Augen in der Dunkelfeld- beleuchtung bereits gut zu sehen sind.

Glaskrebs (Leptodora kindtii)
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Der knapp 1cm grosse, völlig durchsichtige Glaskrebs schwimmt mit langsamen Bewegungen der grossen Ruderantennen wie ein kleines Engelchen durch das Wasser. Die starken Fangarme und das gut entwickelte Komplexauge entlarven aber auch ihn als Räuber. Bei hohen Wasserflohdichten können sich die Glaskrebse schnell vermehren und einen grossen Teil der Wasserflohpopulation vertilgen. Bei starkem Phytoplanktonaufkommen gehen die Glaskrebse aber schnell zu Grunde, weil sie sich in fädigen Algen verheddern und ersticken.

Weitere Tierchen im Zooplankton

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Die Karpfenlaus ist ein ca 4mm grosser, extrem flacher Fischparasit. Auf der Suche nach einem Wirt schwimmt dieses Krebstier im offenen Wasser herum. Bei einer Begegnung mit einem Fisch zwängt sich die Karpfenlaus unter seine Schuppen und saugt an den Körpersäften des Wirtsfisches.

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Wassermilben sind gute Schwimmer, permanent rudern sie mit ihren acht Beinen nervös umher. Milben gehören zu den Spinnentieren. Es gibt viele Arten von Wassermilben, die auffälligsten sind die bis zu 4 mm grossen roten Arten, deren genaue Bestimmung jedoch schwierig ist.

Ein Muschelkrebs. Diese winzigen Tiere (0.2-0.5mm) findet man nur mit der Lupe.


Tierische Mikroorganismen
Wimpertierchen (Ciliaten)

Wimpertierchen besitzen winzige Härchen (Wimpern), welche die ganze Körperoberfläche bedecken. Bekannteste Vertreter dieser Gruppe sind die "Pantoffeltierchen" (Paramaecium, oben). Im Bild rechts ein Lauftierchen (Euplotes patella).

Kolonie von Trompetentierchen

Trompetentierchen gehören ebenfalls zu den Wimpertierchen. Hier sitzen tausende solcher Tiere auf einem Holzästchen. Sie strudeln mit ihren Wimpern Nahrung aus dem Wasser herbei.

Glockentierchen- Kolonie

Bei genauem Hinsehen entpuppen sich auch manche weisse oder rötliche Beläge auf Wasserpflanzen oder Holzstücken als Glockentierkolonien.

Manche Glockentierarten setzen sich auf Schwebeteilchen fest und treiben dann als kugelige Planktongebilde im Wasser herum.
Rädertierchen (Rotatorien)
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Rädertierchen strudeln mit zwei Wimpernkränzen, (die aussehen wie Speichenräder) Wasser und Nahrungspartikel zu ihrer Mundöffnung. Normalweise sitzen sie mit ihrem Stiel auf einer festen Unterlage. Sie können sich aber auch davon lösen und ihre "Wimperräder" als Schwimmantrieb benutzen (Nat. Grösse: ca 150 Mikrometer).

Kellicottia sp.

Die Rädertiergattung Kellicottia besitzt lange Fortsätze (Frassschutz, Schwebehilfe).


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