Biogeochemische Stoffumsetzungen an der Sediment-Wasser-Grenzfläche in Tagebauseen (Teilprojekt 11)

Zusammenfassung

Ziel der vorliegenden Untersuchungen war, die Auswirkung von Stoffeinträgen auf biogeochemische Wechselwirkungen zwischen Grundwasser, Sediment und Freiwasser von extrem sauren Tagebauseen zu erfassen. Dabei wurde die Dynamik von pH-Wert, Phosphor und Kohlenstoff als wichtige Steuergrößen der biologischen Entwicklung besonders berücksichtigt. Artenzusammensetzung, Biomasse und Primärproduktion des Phytobenthos wurden als biologische Reaktionen auf die abiotischen Bedingungen an der Sediment-Wasser-Grenzfläche untersucht.

Die Phosphorkonzentrationen in den Sedimenten von vier Tagebauseen waren meist sehr gering. Die sequentielle Fraktionierung der Phosphorbindungsformen zeigte, dass die größten Anteile des Phosphors zum einen refraktär organisch oder mineralisch, zum anderen an Eisen-Oxide oder Calcium gebunden sind. Ein Laborversuch zur Phosphorbindungskapazität vom Litoralsediment des Lichten-auer Sees wies darauf hin, dass bei einer Zufuhr von Phosphor der größte Anteil an Calcium gebunden wird.

An drei Probestellen im Litoral des Lichtenauer Sees konnte gezeigt werden, dass sich der Einfluss von externen Stoffeinträgen sowohl auf die abiotischen Bedingungen als auch auf die biologische Besiedlung auswirkt. Der Eintrag von stark saurem Kippengrundwasser, von neutralem Grundwasser oder von nährstoffreichem Oberflächenwasser spiegelte sich in unterschiedlichen Gradienten von pH-Werten, Sulfat- und Eisenkonzentrationen im Porenwasser wider. Dies prägt erheblich die abiotischen Milieubedingungen und beeinflusst zugleich neutralisierende Prozesse wie die Sulfat- oder Eisenreduktion.

Die Bedeutung der Milieubedingungen zeigte sich insbesondere in der phytobenthischen Besiedlung. An allen drei Litoralstellen traten zwar dieselben säuretoleranten Arten auf (Euglena mutabilis (Euglenophyceae), Eunotia exigua (Bacillariophyceae) und Nitzschia paleaeformis (Bacillariophyceae)), jedoch unterschieden sich die Dominanzverhältnisse erheblich. Generell waren Biomasse und Primärproduktion des Phytobenthos im Lichtenauer See im Vergleich mit anderen Lausitzer Tagebauseen relativ gering. Eine kurzfristige Massenentwicklung von N. paleaeformis am Ostufer zeigte jedoch das hohe biologische Entwicklungspotential, das hier vermutlich durch lokale Erhöhung des pH-Wertes und durch Nährstoffeintrag aktiviert werden konnte. Die phytobenthischen Algen scheinen den größten Teil des anorganischen Kohlenstoffs aus dem Sedimentporenwasser zu beziehen, da dieser im Freiwasser nur in sehr geringen Konzentrationen vorliegt. Sie nehmen dadurch eine wichtige Rolle im Kohlenstoffmetabolismus dieser Gewässer ein, indem sie sowohl eine Quelle organischen Kohlenstoffs für neutralisierende Prozesse als auch eine Nahrungsquelle für Konsumenten darstellen.