Jedes Wochenende "versenken" sich etliche Tauchsportler in diversen Seen, aber nur wenige wissen wohl näheres über deren Aufbau oder die Prozesse, welche mit dem Wechsel der Jahreszeiten alljährlich in diesen Gewässern ablaufen. Das es unter der sogenannten Sprungschicht auch im Sommer recht frisch ist, wird jedem spätestens bei der Freiwasserprüfung klar. Der folgende Artikel erklärt die Ursachen und Zusammenhänge...

Aufbau des Ökosystems See

In unseren Breiten prägt sich im Sommer eine thermische Schichtung aus. Beim Abtauchen spürt man diese "3 Stockwerke" sehr deutlich. Die Oberflächenschicht (Epilimnion) ist stark lichtdurchflutet. Hier befinden sich die Pflanzen und andere Organismen, welche durch Photosynthese organische Substanz produzieren. Dabei wird Sauerstoff produziert. Diese Oberflächenschicht lagert über der Tiefenschicht, dem sogenannten Hypolimnion. Dies ist der fast lichtlose Bereich des Sees, in dem keine Photosynthese mehr möglich ist. Mikroorganismen zersetzen hier unter Sauerstoffverbrauch das abgesunkene organische Material. Ist dazu nicht genug O₂ vorhanden, setzt mitunter auch die Fäulnis ein. Zwischen beiden Schichten finden wir die bekannte Sprungschicht, das Metalimnon. Hierbei handelt es sich um eine relativ schmale Sperrschicht, die im Sommer durch eine deutliche Temperaturabnahme gekennzeichnet ist.

Warum diese Schichtung?

Dies steht in starkem Zusammenhang mit der Dichteanomalie des Wassers. Es hat bei 4°C seine größte Dichte und sein geringstes Volumen. 4°C warmes Wasser wird sich daher immer über dem Seeboden befinden, da es schwerer ist. Kälteres Wasser (z.B. Gefrierpunkt 0°C) und auch wärmeres hat eine geringere Dichte und wird sich daher immer darüber lagern. Dies ist der Grund dafür, dass ein See zu Glück immer von der Oberfläche aus beginnt zuzufrieren, da das leichtere Eis an der Oberfläche schwimmt. Ohne diese Dichteanomalie wäre Leben im Wasser kaum möglich. Im Sommer wird sich also, Badefreunde werden dankbar sein, das warme Wasser an der Oberfläche befinden. Der Wind kann nur diese obere und leichtere Wasserschicht durchmischen, tiefere bleiben unberührt. Dies führt dann allmählich zu dieser deutlichen Ausprägung von Oberflächenschicht, Sprungschicht und Tiefenschicht.

Zirkulationsphasen

Weltweit gibt es sehr verschiedene Arten von Seen. Nach der Zirkulation teilt man hier ein in monomiktische Seen (in polaren und subpolaren Regionen, wo es durch Eisabdeckung nur im Sommer zu einer Durchmischung kommt), oligomiktische S. (Tropenseen mit seltener Vollzirkulation), polymiktische S. (ständige Vollzirkulation) und dimiktische Seen (werden 2 mal im Jahr durchmischt). In unseren Breiten findet man vorrangig dimiktische Gewässer. Die jahreszeitlichen Zirkulationsphasen werden Frühjahrsvollzirkulation, Sommerstagnation, Herbstvollzirkulation und Winterstagnation genannt.

Herbstzirkulation

• Das wärmere Wasser der Oberfläche beginnt langsam abzukühlen. Nach einiger Zeit hat des ganze Wasser eine einheitliche Temperatur, die Schichtung des Sommers existiert nicht mehr, die Sprungschicht entfällt. Wind und Sturm führen allmählich zu einer tieferen Durchmischung, die bei Abkühlung auf 4°C den gesamten Wasserkörper erfaßt und zirkulieren läßt.
• O₂ und andere Nährstoffe verteilen sich im gesamten See

• Geringe Außentemperaturen lassen auch das Wasser weiter abkühlen. Gemäß der Dichteanomalie wird sich nun das wärmere (4°C) Wasser am Boden sammeln und das kältere an der Oberfläche. Hier kann sich dann bei weiterer Temperaturabnahme auch eine Eisdecke bilden. Es baut sich wieder eine Schichtung auf, wobei der Temperaturunterschied an der Sprungschicht natürlich nicht so deutlich ist wie im Sommer.

• Das Eis wird langsam schmelzen, das Oberflächenwasser erwärmt sich und sinkt durch die Dichtezunahme ab. Dadurch und durch den Wind wird sich der gesamte Wasserkörper erneut durchmischen.

• Das Wasser der Oberfläche erwärmt sich weiter. Da der Wind aber nur in der Lage ist, Wasser mit annähernd gleicher Dichte zu bewegen, zirkuliert nur noch die Oberflächenschicht. Diese erwärmt sich dabei je nach Umgebungstemperatur weiter. Eine Durchmischung des Tiefenwassers ist nun nicht mehr möglich, die Sprungschicht prägt sich aus und wird immer deutlicher.