Seen zählen zu den „Stillgewässern“. In Stillgewässern ist eine langsame Strömung vorhanden, die aber so schwach ist, dass sie nicht einmal kleinste Lebewesen abtreibt. Darum trifft man hier häufig verschiedene Mitglieder des Planktons an. Das griechische Wort plankton bedeutet „das Umherirrende“. Zum Plankton gehören demnach kleine Pflanzen, Algen und Tiere, die nicht aus eigener Kraft gegen die Strömung anschwimmen können.
Tümpel:
Tümpel sind kleine Stillgewässer, die durch Regen, Hochwasser oder Schneeschmelze in Mulden oder anderen Vertiefungen entstehen. Sie trocknen wieder aus, wenn nicht genug Niederschlag sie wieder auffüllt. Das Wasser ist relativ flach und wird deshalb schnell durch Sonneneinstrahlung erwärmt. Pflanzen und Tiere, die sich in Tümpeln aufhalten, sind daher an starke Temperaturschwankungen und das periodische Austrocknen ihres Lebensraums angepasst. Hier findet man also oft Lebewesen, die sich z. B. in den Schlamm eingraben können und so die Trockenzeit überdauern (z. B. Schnecken). Oder Tiere, die schnell heranwachsen, so genannte Dauereier in den Schlamm legen und dann den austrocknenden Tümpel verlassen oder sterben (z. B. Ruderfußkrebschen und Kiemenfußkrebse). Sobald sich der Tümpel wieder mit Wasser füllt, schlüpft ihr Nachwuchs aus den Eiern.
Weiher und Teiche:
Weiher und Teiche sind dauerhafte Stillgewässer, die nicht tiefer als 5 m sind. Das Wasser ist oft sehr nährstoffreich und das Pflanzenwachstum vom Sonnenlicht abhängig. Ist der Weiher trübe, findet man Pflanzen nur in den oberen Schichten, ist er klarer, können Pflanzen überall vorkommen. Die Uferzone macht einen großen Anteil der gesamten Fläche aus. Was unterscheidet nun aber einen Teich von einem Weiher? Teiche sind künstlich angelegte, dauerhafte Stillgewässer, Weiher die natürlich vorkommende Form.
Seen:
Seen zeichnen sich dadurch aus, dass sie Bereiche haben, die zu tief sind, um vom Sonnenlicht erreicht zu werden (Profundal). Daher gibt es in Seen Stellen ohne Pflanzenbewuchs. Die Tiefe der Seen führt auch dazu, dass es auf Grund unterschiedlicher Temperaturen zu Schichtungen des Wassers kommt. Das bedeutet, dass sich mit zunehmender Wärme im Frühjahr das Wasser an der Oberfläche erwärmt, es am Boden des Sees aber eindeutig kühler bleibt.
Seen können sehr alt und schon während der letzten Eiszeit entstanden sein. Verwitterung und Abtragung von Gestein durch Regen und Eis (Erosion) haben in manchen Gegenden Seen hinterlassen. Seen werden aber auch vom Menschen geschaffen. Baggerseen, als Nebenprodukte des Kiesabbaus, findet man häufig in Flusstälern. Entstandene Gruben füllten sich nach und nach mit Regen- und/oder Grundwasser und wurden so zu Seen. Dennoch sind die meisten Seen in geologischen Zeitskalen gerechnet nicht besonders langlebig.
Die besonderen Eigenschaften von Wasser
Wasser ist kein reiner Stoff, das heißt, es setzt sich aus mehreren verschiedenen Stoffen zusammen. Genauer gesagt besteht Wasser aus zwei Wasserstoffteilchen (H) und einem Teil Sauerstoff (O). Die chemische Formel für Wasser ist daher H2O. Ein zusammengesetztes Teil eines Stoffes nennt man Molekül. Da sich Teilchen nur auf ganz bestimmte Art und Weise zusammensetzen können, hat jedes Molekül eine festgelegte Form.
Die Struktur des Moleküls und die Eigenschaften seiner Atome bestimmt, wie sich ein Wassermolekül mit anderen verbindet. Hierin liegt die Ursache für die besonderen Eigenschaften von Wasser. In einem Tropfen Wasser sind sehr viele Wassermoleküle, die sich aneinander binden. Durch die festgelegte Form des Moleküls gibt es auch eine bestimmte Art und Weise, wie sich die einzelnen Moleküle aneinander legen.
Wasser und Wärme
Die meisten Stoffe dehnen sich, wenn sie warm werden, aus; kühlen sie ab, ziehen sie sich immer weiter zusammen. Werden die Stoffe zu heiß, brechen die Moleküle auseinander und werden zu Gas. Wasserteilchen benehmen sich da ein wenig anders. Kühlt Wasser ab, rücken die Wassermolekühle näher zusammen. Bei 4°C sind Wassermoleküle am engsten zusammengedrängt; sie erreichen ihre größte Dichte. Sinkt die Temperatur weiter und das Wasser gefriert bei 0°C, werden die Wassermoleküle in einer bestimmten Struktur (Tridymitgitter) relativ weiträumig angeordnet. Eis hat somit eine geringere Dichte als Wasser. Legt man zum Beispiel eine Flasche, die mit Wasser gefüllt ist, in das Gefrierfach, kann es sein, dass die Flasche zerplatzt, da das Eis sich ausdehnt.
Das bedeutet aber auch, dass Eis leichter ist als Wasser, und deshalb schwimmen Eisstücke an der Wasseroberfläche. Diese Eigenschaft unterscheidet das Wasser von allen anderen Stoffen und wird auch Dichteanomalie (Anomalie = Abweichung) genannt. Dies ist aber nicht nur eine physikalische Besonderheit des Wassers, sondern ist die Eigenschaft, die es Lebewesen ermöglicht, in einem See den Winter zu überleben. Denn ohne diese Dichteanomalie würde im Winter das Wasser, das an der Oberfläche abkühlt, nach unten sinken und der See vom Grunde nach oben zufrieren. So aber bleibt das kalte Wasser oben und es bildet sich eine Eisschicht, die langsam nach unten zunimmt. In tiefen Seen bleibt also immer offenes, ungefrorenes Wasser, in dem Lebewesen überwintern können.
Wasser hat aber auch noch weitere Eigenschaften, die es von anderen Stoffen unterscheidet und die das Leben im Wasser beeinflussen. Man braucht zum Beispiel relativ viel Energie, um Wasser zu erwärmen. Das Wasser hat also eine hohe spezifische Wärme. Umgekehrt gibt Wasser Wärme nur sehr langsam wieder ab. Bei größeren Gewässern führt dies dazu, dass das Wasser noch lange kühl bleibt, auch wenn sich im Frühjahr die Luft bereits stark erwärmt hat. Andererseits bleibt ein See noch relativ lange warm, während sich im Herbst die Luft bereits wieder abkühlt.
Wasser hat auch eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Das heißt, Wärme wird nur sehr schlecht von einem Molekül aufs andere weiter getragen. Legst du zum Beispiel einen Metalllöffel in eine heiße Pfanne, wird der gesamte Löffel sehr schnell heiß. Metall hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Stellst du einen Topf mit Wasser auf eine heiße Herdplatte, kannst du im Wasser in der Nähe des Topfbodens bereits Wärme spüren, während es an der Oberfläche noch relativ lange kühl bleibt. Rührst du aber das Wasser um, erwärmt sich alles schneller.
Löslichkeit
Viele Stoffe kann man in Wasser lösen. Dabei ist die Löslichkeit, also wie viel eines Stoffes man im Wasser lösen kann, von der Temperatur abhängig. Stell dir vor, du hast ein großes Glas mit Bohnen und willst nun Erbsen hineinschütten. Die Erbsen werden oben auf den Bohnen liegen bleiben. Schüttelst du das Glas aber, entstehen Leerräume zwischen den Bohnen, in denen die Erbsen Platz finden. Das ähnelt dem Vorgang wenn sich Wassermoleküle erwärmen und von einander entfernen. So ist im warmen Wasser „mehr Platz", um Stoffe darin zu lösen. Will man allerdings Gase in Wasser lösen, verhält es sich etwas anders. Je wärmer das Wasser, desto schlechter lösen sich Gase. Wenn Seen unter Sauerstoffmangel leiden, dann besonders im Sommer, da sich Sauerstoff im warmen Wasser schlecht löst. Natürlich kann man auch keine unbegrenzten Mengen an Stoffen im Wasser lösen, da irgendwann sämtlicher Platz zwischen den Molekülen besetzt ist. Man spricht dann von einer Sättigung, die von Temperatur und Druck abhängig ist. Den Sättigungspunkt kannst du in einem einfachen Versuch selbst bestimmen: In einem Glas mit Wasser kannst du Salz oder Zucker lösen. Gib schrittweise immer ein bisschen mehr dazu und rühre gut um. Irgendwann löst sich das Salz nicht mehr auf, sondern sinkt auf den Boden des Glases. An diesem Punkt ist das Wasser mit Salz gesättigt.
Wasser und Licht
Lichtbrechung:
Wenn Sonnenstrahlen auf Wasser treffen, gehen sie nicht geradeaus weiter, sondern werden gebrochen. Das führt dazu, dass wir Menschen Dinge unter Wasser anders sehen als sie tatsächlich sind. Zum Beispiel erscheint uns ein Fisch 3/4 mal näher und 4/3 mal größer als er tatsächlich ist. (Ist ein Fisch 10 m entfernt, erscheint es uns als wäre er nur 7,5 m entfernt. Ist er 0,75 m groß, glauben wir einen Fisch von 1 m zu sehen.)
Lichtstreuung:
Wenn Licht auf kleine Teilchen, zum Beispiel Schmutzpartikel oder aber auch Plankton trifft, wird es gestreut. Das bedeutet, dass ein großer Strahl in kleinere Strahlen aufgeteilt und in unterschiedliche Richtungen weitergeleitet wird. Das hat zur Folge, dass unsere Sichtweite begrenzt wird und der Kontrast sich verringert.
Lichtabsorption (absorbere, lat. = aufsaugen, einverleiben):
Je tiefer das Wasser, desto weniger Licht dringt vor; die Lichtintensität nimmt ab. Das Licht, das wir als weißes oder natürliches Licht von der Sonne kennen, setzt sich aus verschiedenen Farben, nämlich den Farben des Regenbogens zusammen. Jede dieser Farben hat eine unterschiedliche Wellenlänge. Das Wasser absorbiert unterschiedliche Wellenlängen unterschiedlich stark. So dringt das rote Licht nur bis zu 5 m ins Wasser ein, das grüne erreicht schon bis zu 50 m und das blaue geht bis über 60 m. Daher erscheinen uns auch die buntesten Fische im tiefen Wasser grau.
Oberflächenspannung
Durch die starke Anziehung der einzelnen Wassermoleküle entsteht eine große Oberflächenspannung. Sie führt dazu, dass Wasser in Tropfen zusammengehalten wird. Wenn du zum Beispiel ein bisschen Wasser auf eine glatte, nicht saugende Oberfläche gibst, verteilt es sich nicht gleichmäßig, sondern hält in einer abgeflachten Kugel zusammen. Diese Oberflächenspannung erlaubt es kleinen und leichten Tieren wie den Wasserläufern, auf der Wasseroberfläche zu laufen ohne unterzugehen.
