Beziehungen zwischen Kohlendioxidgasstoffwechsel submerser Makrophyten (Typ: Hydrogencarbonatspalter) und Sauerstoffproduktion in langsam fließenden Gewässern
Authors: Jorga W. , Weise G. 
Published: February 2007

‐ Infrarotgasanalytisch erfaßte Primärdaten des Kohlendioxidumsatzes sind auf Sauerstoff umrechenbar, falls die objektspezifischen respiratorischen Quotienten den Wert 1 besitzen. Dies ist bei den Untersuchungsobjekten der Fall.

‐ Gute Übereinstimmungen ergeben sich zwischen dem Sauerstoffeintrag, der auf der Grundlage infrarotgasanalytischer Kohlendioxiduntersuchungen errechnet wurde, und dem elektrochemisch gemessenem Sauerstoffgehalt im Gewässer. Bezüglich der maximalen Photosyntheseleistungen besteht folgende Rangordnung: Elodea canadensis > Potamogeton crispus > P. pectinatus > P. natans.

‐ Bei einer mittleren Wassertemperatur von 15 °C in der Vegetationsperiode setzt die photosynthetische Sauerstoffproduktion der untersuchten Unterwasserpflanzen bei 300 ± 25 lx ein. Dies entspricht einer Globalstrahlung von 8 ± 2 cal cm−2min−1. Die Lichtnomogramme der photosynthetischen Leistung in Abhängigkeit vom Strahlungsangebot werden durch Lichtsättigungskurven charakterisiert. Im Variationsbereich der Jahreszeiten bestehen unterschiedliche gasstoffwechselphysiologische Leistungen der jeweils gleichen Art.

‐ Zu dem frühjahrs‐ und besonders sommeraktiven Typ der photosynthetischen Sauerstoffproduktion gehört Potamogeton pectinatus: Frühjahrsmaximum 16 mg CO2 g TS−1h−1 bei 6 klx; im Sommer Sättigungsplateau 23 mg CO2 g TS−1h−1 bei ebenfalls 6 klx. Der Typ ist durch eine geringe herbstliche Photosyntheseaktivität gekennzeichnet: Lichtsättigung bei 3,5 klx, Plateauwert 5 mg CO2 g TS−1h−1.

‐ Repräsentativ für den frühjahrsaktiven Typ ist Potamogeton crispus: Lichtsättigung der Photosynthese bei 4 klx und über 19 mg CO2 g TS−1h−1. Der frühjahrsaktive Typ ist durch besonders hohen Gradienten der photosynthetischen Leistung im Variationsbereich geringer Beleuchtungsstarken (0,3 bis 1,0 klx) ausgezeichnet.

‐ Für den herbstaktiven Typ ist Callitriche polymorpha charakteristisch: Lichtsättigung im Herbst bei 3 klx und 10 … 11 mg CO2 g (TS)−1h−1.

‐ Die Beziehungen zwischen Wassertemperatur und lichtabhängigem photosynthetischem Sauerstoffeintrag wurden unter vollstandardisierten Bedingungen im Kleinphytotron zu Beginn des Herbstes untersucht. Generell steigt bei allen untersuchten Objekten die Dunkelatmung mit der Wassertemperatur. Nettophotosynthetisch besonders aktive Arten sind zum gleichen Zeitpunkt in hohem Maße respirationsaktiv. Bei Temperaturerniedrigung im Wasserkörper sinkt die Dunkelatmung stärker als die apparente Assimilation bei Lichtsättigung.

‐ Auf der Grundlage mittlerer Stundenwerte läßt sich die resultierende Größe des Kohlendioxidumsatzes im 24‐Stunden‐Zyklus erfassen, die auf Sauerstoffeintrag bzw. — bei negativen Bilanzen — Sauerstoffverbrauch umrechenbar ist. Diese ergibt mit der Biomasse pro Oberflächeneinheit des Flusses multipliziert die art‐ und jahreszeitspezifische Tagesproduktionsgröße von Sauerstoff. Bei bekannter Biomasse pro Quadratmeter Flußoberfläche ist eine Bilanzierung des durchschnittlichen Sauerstoffeintrages pro Tagesfließstrecke möglich. Unter Zugrundelegung der Beziehung 1 EGW = BSB, von 16,4 g O2 d−1 ergibt sich in der Kleinen Elster im Frühjahr pro Tagesfließstrecke ein resultierender photosynthetischer Sauerstoffeintrag von 1,6 t O2 d−1 = 97600 EGW, im Sommer 1,8 t O2 d−1>100000 EGW. Eine ökonomische Bewertung dieser Eintragsgröße ergibt sich unter Zugrundelegung der Investitionskosten zur Abwasserreinigung von 1 EGW = 90 M. Die Kleine Elster ist in die Gruppe der photosynthetisch hoch produktiven Fließgewässer einzuordnen.