Luftiges in Lösungen, Sättigung, Azidose, Sauerstoff, u.v.m.
Einen passenden Titel hab ich noch nicht. Es geht um.....
... Drucksachen
In einem Liter unserer Atemluft sind ca. 210 cm³ Sauerstoff und ca. 790 cm³ Stickstoff enthalten. Diese Gas-Konzentration ist in der Atmosphäre relativ konstant.
Das Lösungsvermögen der Luftbestandteile im Wasser ist allerdings wesentlich geringer (bei 20°C nur etwa 1/32). Im Wasser unterliegen die Gasanteile zudem noch enormen Schwankungen, da ihre Löslichkeit abhängig ist vom Druck, den Wasserinhaltsstoffen (z.B. NaCl) und von der Temperatur. Das Atmungsorgan der Fische kann sich auf diese Schwankungen, auf natürliche tagesperiodische Veränderungen, immer wieder einstellen. Diese Umstände gehören zu ihrem Leben. Unangenehm wird es für Fische immer dann, wenn `menschliche Einflüsse` zu massiven Veränderungen in den natürlichen Lebensbedingungen beitragen.
Bei Sauerstoffmangel müssen sie ihre Atmungsintensität (Atembewegungen und Atmungsfrequenz) erhöhen. Ihren Atmungsintervall richten sie dabei primär nach der Sauerstoffversorgung im Organismus aus. Je geringerer der Sauerstoffanteil im Wasser ist, desto höher steigt folglich damit ihr Energieverbrauch. Liegt ein Sauerstoffmangel vor, erhöht sich der Energieverbrauch junger Karpfen auf über 60% (Schreckenbach und Spangenberg 1987). Sauerstoffdefizite entstehen hauptsächlich bei längerem Luftabschluss des Wassers (z.B. Quell- und Leitungswasser), bei unzureichendem Wasserdurchstrom, bzw. ungenügender Belüftung, bei herabgesetzter Photosynthese der Wasserpflanzen, bei starken mikrobiellen Abbauprozessen von Wasserpflanzen, Laub, Futter- und Kotresten sowie durch die Atmung der Fische. (Schreckenbach)
Mit zunehmendem O2- Gasdruck (höherer Sättigung) können die Fische hingegen ihre Atmungsintensität verringern. Ein Beispiel für 2 jähr. Karpfen, bei 14°C: Bei einem Sauerstoffgehalt von 6,5mg/l liegt die Atemfrequenz bei 24-42 /min. Wo hingegen bei einem Sauerstoffgehalt von 21,6mg/l nur noch 0,2- 0,3 Atemzüge pro Minute gezählt wurden. ( Steffens, 1955) Mit steigendem O2-Partialdruck im Atemwasser erhöht sich auch der Sauerstoffgehalt des arteriellen Blutes und erreicht ab etwa 80 mm Hg einen konstanten Wert von 8 bis 11 Vol.-%. Im venösen Blut liegen die Normalwerte bei 1,1 Vol.-%. Daraus ergibt sich für Karpfen eine Sauerstoffnutzung von > 80%. Zum Vergleich( nur mal so): Beim typischen Zierfischhalter beträgt die prozentuale Sauerstoffausnutzung bei jedem Atemzug nur etwa 30%.
Schon durch Zunahme der Algenbiomasse werden stets auch mehr oder weniger starke O2-Schwankungen auftreten. Dies ist durch die Produktion von Sauerstoff während der Photosynthese der Algen bei Tageslicht und durch die Respiration während der Dunkelheit zu erklären. Bei extremer Algenblüte können so binnen kurzer Zeit enorme Mengen Sauerstoff produziert werden. Ruck-Zuck ist so´n Wasserkörper dann `mehr als satt`. >> Saturation produced by waterfall may range from slight to about 134%; however, relatively high values have been reported in rivers without waterfalls. Photosynthesis by algae during heavy algae blooms has produced gas saturation of 327% in fresh water… (H.Harvey, 1975).
Bis zu einem gewissen Grad können sich Fische auf diese Verhältnisse einstellen. Der obere O2 -Grenzbereich für Karpfen liegt bei 250-300 %. (Ich denke, dass wir annähernd hohe Werte in keinem unserer Koi-Teiche vorfinden werden).
Eine plötzliche Erniedrigung des Sauerstoffgehaltes, auf unter 100%, wirkt auf die Fische eher belastend. Daher sollte sich der Sauerstoffgehalt im Haltungswasser immer in der Nähe des maximalen Sättigungswertes befinden, sonst lassen Agilität, Nahrungsaufnahme, Nahrungsverwertung und folglich das Wachstum nach. Für die Aufrechterhaltung halbwegs normaler Lebensbedingungen sollte der O2-Wert aber wenigstens 5mg/l betragen. Bei Sauerstoffgehalten <4mg/l reicht der Partialdruck allein schon nicht mehr aus, um einen Übergang vom Wasser in das Blut zu ermöglichen.
Veränderungen des Sauerstoffgehalts in einem Gewässer sind also durchaus normal und `Sauerstoffübersättigungen` sind nicht ungewöhnlich. Eigentlich gefällt mir nur die Bezeichnung `Übersättigung` nicht so gut ( Ein Bierglas kann auch nicht `übervoll` sein). `Überangebot` ist vielleicht zutreffender?
Egal. Die Frage bleibt…. erst einmal… `ungelöst`
Die maximale Löslichkeit (Sättigung) der Summe aller Gase ist immer 100%. Mehr geht nicht. Ein Vergleich: Salz geht (bei 25°C) bis max. 35 % in Lösung. Ist mehr NaCl vorhanden, setzt es sich zwangsläufig am Boden ab. 101% (NaCl in Lösung) gibbet nich. 100% in Lösung +1% als Salzkristall im Wasser schon.
Wenn Wasser unter Druck steht, gibt es diesen augenblicklich an die Gase weiter. Flüssigkeiten lassen sich nicht komprimieren und behalten immer das gleiche Volumen. Gase hingegen schon. Vorhandene Gase sind dann gezwungen näher zusammen zu rücken. Lässt der Druck wieder nach, müssen die `Überzähligen` (die sich wieder ausdehnenden Gasanteile) halt sehen wo sie bleiben, bis ihre max. Löslichkeit im Wasser wieder erreicht ist. Das überschüssige Gas verlässt die Lösung sofort und wird, zunächst in nur mikroskopisch kleinen Gasbläschen, bei nächster Gelegenheit durch die Grenzschicht in die Atmosphäre austreten.
Alle 10 m Wassertiefe steigt der (Gas-) Druck um 1 Atmosphäre (atm). In 100 Metern Wassertiefe haben wir demnach einen um 10 atm. höheren Druck als am Teichrand :-) . Dort unten müssen die gelösten Gase auf 1/10 des normalen Volumens zusammenrücken.
Hier ein Beleg dafür: UNITED STATES DEPARTMENT OF THE INTERIOR FISH AND WILDLIFE SERVICE, 1987: Gas bubble disease was first described by Gorham (1901). He calculated that, in a fish raised from a depth of 300 fathoms to the surface, the contained gases expanded to more than 54 times the original volume. Zur Info: Herr Gorham rechnete damals lieber in Fathoms. (altes nautisches Längenmaß; 1 Faden = 1/1000 Seemeile = 1,85 m). Rechnen Sie es mal nach.
Fortsetzung folgt
Quellenangabe
Kurt Schreckenbach (1993): Einfluss von Umwelt und Ernährung bei der Aufzucht und beim Besatz von Fischen
D.W. Kleingeld und H.-J. Schlotfeld ( ): Die Bedeutung von Gasübersättigung im Haltungswasser der Zierfische
L. Dettmann (2000): CO2 Mangel in der Forellenproduktion. Ursachen, Auswirkungen und Möglichkeiten der Therapie
L. Dettmann ( 2001): Atmung der Fische
Leif L. Marking (1987): Gas Supersaturation in Fisheries: Causes, Concerns, and Cures
Knut Schmidt-Nielsen (1999): Physiologie der Tiere
Bernd Pelser (1993): Die Schwimmblase als hydrostatisches Organ
J. Lehmann, D.Mock, F.-J. Stürenberg (1990): Farbatlas der Krankheiten der Süßwasserfische
F. Rümmler, S. Heidrich, M.Pfeifer (2006): Kombinierte Satzkarpfen-Edelfischaufzucht in geschlossenen Kreislaufanlagen
Rudolf W. Hoffmann, Fischkrankheiten,UTB (2005) ISBN 3-8252-8241-1
