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Plankton im Aquarium - Mikroflora und -fauna im Zierfischbecken
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Typische Situation:
Ein unbekanntes Objekt
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Einleitung
Natürlich sind die schönen und reizvollen Bewohner eines Aquariums die Fische, die es enthält und die Pflanzen, die es begrünen und die es augenfällig zu einem geschlossenen, scheinbar autarken kleinen Ökosystem machen.
Sie sind auf den ersten Blick sichtbar und um ihretwillen stellt man sich so einen Glaskasten in die Wohnung.
Doch sie sind längst nicht die einzigen Bewohner!
Eine Vielzahl von unsichtbar kleinen Mikroorganismen bevölkert die Welt hinter Glas, siedelt auf Wurzelholz, an Schläuchen sowie an Glaswänden und ist oft erst bei einer starken Besiedelung als grüner oder bräunlicher Überzug zu bemerken.
Sie sind die mit Abstand zahlreichsten Bewohner des Beckens.
Durch ihre geringe Größe verfügen sie über eine große Oberfläche bezogen auf ihr Volumen - das befähigt sie zu einem erstaunlich hohen Anteil am Stoffumsatz im Becken.
Neben den Pflanzen und Tiere bilden also sie den dritten Teil dieser abgeschlossenen kleinen Welt hinter Glas.
Doch so autark wie es den Anschein hat ist ein Aquarium keineswegs.
Während es bei einem größeren See zahlreiche Wechselwirkungen und Rückkopplungen gibt, die eine ins Extreme entglittene Stellgröße kompensieren und in den Mittelbereich zurückführen, fehlen dem Aquarium solche Möglichkeiten.
In einem See etwa, in dem ein Räuber überhand nimmt reduziert sich der Bestand seiner Beute so lange bis die Räuberpopulation zusammenbricht.
Algen und Wasserflöhe treten oft in solche periodischen Räuber/Beute-Beziehungen.
Trotzdem wird im Regelfall der Räuber nicht ganz aussterben.
Die Ursache dafür liegt in der Größe des Sees und in seiner Mannigfaltigkeit, d.h. der Fülle verschiedener Kleinbereiche die unterschiedliche Lebensbedingungen aufweisen.
Genau diese Größe fehlt dem Aquarium.
Überläßt man es seinem Schicksal -jedenfalls bei konstanter Fütterung und zuverlässiger Stromversorgung - wird sich über kurz oder lang die Artenzahl unwiederruflich verringern.
Ich habe mehrfach versucht, ein heimisches Aquarium einzurichten, das möglichst ohne Technik auskommen sollte.
Verwendet wurde dazu ein 54-Liter-Becken, in das heimische Wasserpflanzen und kleine heimische Tiere (keine Wirbeltiere) eingebracht wurden.
Am Ende überlebten stets nur Wasserasseln und /oder Flohkrebse in einer unglaublich langweiligen, trostlosen Umgebung.
Autarkie im kleinen ist als ökologisches System wohl nicht überlebensfähig.
Eine Flora und Fauna, die im gleichen Gebiet sich über Jahrhunderte stets erneuert ist nur denkbar in einem Volumen von vielen Tausenden von Kubikmetern.
Je kleiner das System, desto wahrscheinlicher ist ein Umkippen und Aussterben von Arten mit anschließender Verödung.
Nun ist ein Aquarium sehr klein im Vergleich zu einem See und autark bedeutet nicht, dass wie in Schulbüchern beschrieben pflanzliches und tierisches Leben sich die Waage halten.
Vielmehr fehlt der Austausch mit einem größeren System, das abfedernd oder puffernd wirken könnte - mit allen Risiken.
Tatsächlich bricht man nun bewusst mit dieser Autarkie, indem man Nahrung einbringt und Teilwasserwechsel durchführt.
Damit bleibt aber das Aquarium ein Risikosystem, ein Kleinbiotop, in dem geänderte Rahmenbedingungen nicht zwangsläufig abgepuffert werden sondern voll durchschlagen.
(Etwa die halbe Dose Fischfutter die einem versehentlich ins Becken gefallen ist, oder schon geänderte Strömungsbedingungen, die den Algenwuchs merklich beeinflussen.)
Eine wichtige Rolle spielen dabei die Mikroorganismen, da sie prädestiniert sind dafür, organische Substanzen chemisch umzusetzen;
sie bestimmen das chemische Klima in einem Becken maßgeblich mit - mal zum Vorteil, mal zum Nachteil des Aquarianers.
Grund genug, auch diesen Organismen - nachdem Fische und Pflanzen hinreichend gewürdigt wurden - einen interessierten Blick zuzuwerfen.
Gewässergüteklassen - Trophie und Saprobie
Man stelle sich vor, mit einem Helikopter über eine Region zu fliegen, oder nur Satellitenbilder zur Verfügung zu haben.
In dieser Momentaufnahme ist natürlich das momentane Wetter sichtbar, aber welches Klima herrscht vor?
Da nützt ein Blick auf die Pflanzen- und Tierwelt, um typische Arten zu finden, die sich auf ein bestimmtes Klima eingerichtet haben.
Wenn man also auf dem Satellitenfoto sieht, wie es aus Eimern schüttet und Zebras und Antilopen regennass im Gras liegen, handelt es sich hier nicht um einen Regenwald wie der Niederschlag nahelegt, sondern um eine Savanne, in der es jedenfalls meistens trocken und heiss ist.
Ein Blick auf die Bewohner der Region liefert also nicht einfach eine Momentaufnahme sondern Auskunft über das längerfristige Klima wie auch mögliche Spitzenwerte.
Das lässt sich auch für ein Unterwasser-Ökosystem anwenden, wenn es darum geht, die Eckwerte wie Sauerstoffgehalt und Nährstoffgehalt und damit die Gewässergüte zu bestimmen.
Wie ein Geologe nach Leitfossilien sucht, um einfach und schlüssig eine Erdschicht einem bestimmten Zeitalter zuzuordnen, so gibt es auch im Wasser charakteristiche Organismen, die bestimmte Umgebungswerte anzeigen.
Dabei profitiert man davon dass es zu praktisch jeder Gewässergüte Organismen gibt, die sich darin wohl fühlen;
das Spektrum reicht von Arten, die mit geringsten Sauerstoffgehalten auskommen bis hin zu Arten die einen hohen Sauerstoffgehalt verlangen; manche reagieren empfindlich auf Fäulnisprozesse, die bei Sauerstoffmangel eintreten (Auftreten von Schwefelwasserstoff).
Natürlich ändern sich diese Eckwerte gleichmäßig mit allen Zwischenstufen und in ein und dem selben Gewässer können an verschiedenen Orten unterschiedliche Güteklassen auftreten.
(Man stelle sich nur die direkte Umgebung eines verendeten Bibers im Baggersee vor.)
Interessant sind nun solche Arten, die nicht in jeder Umgebung vorkommen und typisch sind für bestimmte Eckwerte und bei geänderten Bedingungen stark an Häufigkeit einbüßen.
Es sind also das stets wenig tolerante Arten, die im Idealfall in ihrer optimalen Umgebung häufig auftreten.
Sie dienen als Leitorganismen oder Bioindikatoren.
In langwierigen Verfahren wurden eine Reihe von geeigneten Organismen ausgemacht.
Sind diese Organismen in einer Probe nachgewiesen, so wird zunächst ihre Häufigkeit bestimmt (Abundanzschätzung: Eingangsgröße A. Abundanz der ersten gefundenen Art: A(1) ).
Der Wert geht dabei von A = 1 bis 7, Massenvermehrungen die makroskopisch sichtbar sind, erhalten den Wert A = 7.
Der Eingangswert s stellt die Saprobiestufe dar, für die der Organismus typisch ist. Die reicht von 1 bis 4, entsprechend den vier Saprobiestufen.
Er ist einer Tabelle zu entnehmen und wird mit einer Nachkommastelle angegeben.
Die Eingangsgröße g ordnet jedem Organismus eine Gewichtung zu. Sie kann den Wert 1, 2, 4, 8, oder 16 annehmen.
Ein Organismus, der ausschließlich in einer bestimmten Saprobiestufe überleben kann und in anderen Stufen praktisch ausstirbt, also sehr typisch für eine Umgebung ist, erhält den Wert 16;
je besser sich ein Organismus an geänderte Bedingungen anpassen kann, desto niedriger ist der ihm zugewiesene Wert.
Diese Werte fnden für die Art (1), die Art (2) usw. Eingang in folgende Rechenanweisung:
Natürlich erfondert eine statistische Auswertung genügend Einzelfälle; auch ist eine Berechnung des Streungsmaßes notwendig.
Auch gibt es wohl noch verschiedene Arten der Berechnung - im Grunde kommen sie aber zu sehr änlichen Ergebnissen.
Der Index stellt nun eine simple und vergleichbare Messgröße für Gewässerqualität dar.
Das Saprobiensystem
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Güteklasse
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Saprobiestufe
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Charakterisierung
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I
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oligosaprob
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Sauerstoffreiches, klares Wasser. Ausgesprochen Nährstoffarm. Geringe Individuenzahlen.
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I / II
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oligo - / β-mesosaprob
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Sauerstoffreiches, klares Wasser. Nährstoffarm.
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II
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β-mesosaprob
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Klares, sauerstoffreiches Wasser. Artenreiche Mikrofauna und -Flora; oft stark bewachsene Uferzonen. Großer Artenreichtung an Pflanzen und höheren Tieren wie Insekten und Wirbeltieren. Trinkwasserqualität, als Badesee geeignet.
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II / III
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β-meso- / α-mesosaprob
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Beginnender Anflug von Geruchsentwicklung an manchen Tagen; zahlreiche Rädertierchen machen dieses Gewässer zu einer Fundgrube für den Mikroskopiker.
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III
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α-mesosaprob
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Hoher Gehalt an organischen Material; trotzden ist so viel Sauerstoff vorhanden dass der Abbau von organischem Material (Selbstreinigung) stattfinden kann. Kaum höhere Tiere, dafür zahlreiche Bakterien und Wimpertierchen. Als Badesee ungeeignet.
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III / IV
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α-meso- / polysaprob
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Sehr hoher Gehalt an organischem Material; der Sauerstoff wird von den Abbauprozessen die die massenhaft vorhandenen Bakterien leisten fast ganz aufgezehrt.
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IV
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polysaprob
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Übelriechende Brühe, sauerstofffrei, massenhaft Bakterien, kaum höheres Leben; einige angepasste Wimpertierchen und Geißeltierchen. Typische Beispiele: Einleitung ungeklärter Jauche in Gewässer oder Heuaufgüsse mit sehr viel Heu.
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Dieses System wurde eigentlich von Abwasserbiologen entwickelt;
man versuchte die Schadwirkung von organisch belastenem Abwasser in Flüssen und ihre Fähigkeit zur Selbstreinigung entlang der Kilometer nach der Einbringung abzuschätzen.
Auch daher ergibt sich, dass es bei den Leitorganismen um Saprobionten handelt, also zersetzende Organismen, die sich von toten organischem Material ernähren (welches eben mit dem Abwasser eingeleitet wurde).
Auch größere Tiere finden Eingang in die Berechnung, etwa Muscheln.
Ziel einer Flußsanierung ist Stufe II.
Für stehende Gewässer ist diese Methode eigentlich nicht entwickelt worden, auch wenn ihre Anwendung - mit einer modifizierten Liste von Leitorganismen - durchaus möglich sein sollte.
In Seen, Weihern und Tümpeln betrachtet man nun nicht die Menge des organischen Materials (also komplexe organische Verbindungen, die zersetzt werden), sondern einfache mineralische Dünger wie Phosphat aber auch Stickstoff und Kalium.
Dabei geht man davon aus daß ein hoher Gehalt an Dünger auch eine große Menge an (pflanzlichem) Plankton hervorbringt, was auch zu einer großen Menge an darauf aufbauenden Planktonfressern führt.
Sie ernähren wiederum weitere Glieder der Nahrungskette bis hin zu Insekten und Wirbeltieren.
Hinsichtlich des Gehalts an Dünger teilt man die Qualität stehender Gewässer in Trophiestufen ein.
Ein enorm hoher Gehalt an Dünger führt zu einer Massenvermehrung von Lebewesen.
Sobald das Sonnenlicht durch eine dichte Algenblüte nur noch wenige Zentimeter tief eindringen kann sinkt der Sauerstoffgehalt darunter dramatisch ab, es kommt zu einem Massensterben und wir sehen ein Gewässer, das in weiten Teilen eine hohe Belastung mit organischem Material und kaum Sauerstoff aufweist:
Die Stufen der Saprobie und der Trophie entsprechen sich also, es ist lediglich eine Herangehensweise von der anderen Seite des Stoffkreislaufes.
Das Trophiensystem
| Stufe |
Charakterisierung |
| Oligotroph (Stufe I) |
Sehr geringer Nährstoffgehalt.
Wenig Pflanzen- und Algenwachstum, wenig Plankton und Fische.
Sichtweite unter Wasser bis 3 Meter oder mehr.
Hoher Sauerstoffgehalt. Durch das kaum vorhandene organische Material und dem hohen Sauerstoffgehalt bildet sich keine Faulschlammschicht am Gewässergrund.
Großer Artenreichtum bei geringer Individuenzahl. (z.B.Königsee) |
| Mesotroph (Stufe II) |
Geringer Nährstoffgehalt. Sichtweite etwa 2 Meter. Gegenüber dem oligotrophen Ökosystem treten mehr Individuen in der gesamten Nahrungskette auf.
Im Spätsommer tfällt in den unteren Schichten der Sauerstoffgehalt ab.
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| Eutroph (Stufe III) |
Eine eutrophierte Umgebung stellt quasi die optimale Versorgung von Unterwasserpflanzen mit Nährsalzen dar.
Die Photosyntheseraten sind hoch, entsprechend herrscht nahe der Wasseroberfläche hoher Sauerstoffgehalt.
Aufgrund der geringen Sichtweite dringt das Sonnenlicht längst nicht mehr tief in das oft trübe Wasser ein;
absinkendes organisches Material zehrt am Sauerstoffgehalt in größeren Tiefen, der gerade im Spätsommer in Bodennähe deutlich absinkt.
Der Boden ist mit einer sauerstoffarmen Schicht aus Faulschlamm bedeckt, die oft massenhaft mit Tubifex besiedelt ist.
Schnelle Rückdüngung durch die Frühjahrszirkulation, die abgesunkene Nährstoffe den Oberflächenbewohnern wieder nutzbar macht.
Dadurch bilden sich bisweilen Algenblüten oder andere Massenvermehrungen.
Artenreiche und inidividuenreiche Besiedelung.
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| Hypertroph (= Polytroph, Stufe IV) |
Der Gehalt an Nährstoffen ist hier dermaßen hoch, das die Dichte der Organismen das Wasser trübe färbt.
Dadurch dringt das Sonnenlicht nur noch in oberflächennahe Schichten ein, darunter zehrt die abgesorbene Biomasse den Sauerstoff auf.
Damit herrscht in weiten Bereichen des Gewässers Sauerstoffknappheit.
Der Faulschlamm am Boden sammelt sich und wird nur noch langsam abgebaut; das bewerkstelligen nun Bakterien, die ohne Sauerstoff auskommen, dabei aber Methan und Schwefelwasserstoff erzeugen, was zum typischen Altwassergeruch führt.
Solche Gewässer werden oft als "umgekippt" bezeichnet.
Aufgrund des stetig zunehmenden Faulschlammes verlanden die Gewässer allmählich.
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Gewässergüteklassen im Aquarium
Lange Zeit habe ich mit dem Gedanken geliebäugelt, es müsste doch möglich sein, auch für Aquarien geeignete Leitorganismen zu finden
und über ihre Anzahl in Vergleich zur Anzahl anderer Leitorganismen eine Aussage zu treffen über die Wasserqualität des untersuchten Aquariums.
Das kann man vergessen.
Jedenfalls in meinem Aquarium ist die Individuendichte von Einzellern, jedenfalls von nicht photosynthetisch lebenden Einzellern so gering daß eine statistische Auswertung, die eine genügend große Anzahl von Leitorganismen erfordert, nicht möglich ist.
Wäre man in meinem Aquarium mit einer Lupe auf Safari-Tour um Einzeller zu sichten, man würde sich langweilen als wäre man in der Wüste Gobi.
Vielleicht spielt hier auch der Umstand eine Rolle dass meine Platys gerne Aufwuchs abweiden und sich daher eine umfangreichere Lebensgemeinschaft von Einzellern nicht bilden kann.
Eine gebräuchliche Methode in der professionellen Aquaristik ist die Keimzahlbestimmung.
Sie kommt neben der Gewässerkontrolle durch den öffentlichen Dienst auch bei Schauaquarien von Zoos zur Anwendung, da hier ein Labor nötig ist, in dem steriles Arbeiten möglich ist.
Dabei wird eine festgelegte Menge an Probenwasser auf einen Nährboden aufgebracht und für 24 oder 48 Std. bebrütet. Die Anzahl der dann sichtbaren Koloniebildungen ist ein Maß dafür wie belastet das Wasser ist.
Die Güteklasse II (oligosaprob - β-mesosaprob) weist dabei 1000 Kolonien pro Milliliter oder weniger auf.
Eingeschleppt?
Die Frage woher diese Mikroorganismen kommen und wie sie eingeschleppt werden ist etwas irreführend:
Sie werden nicht eingeschleppt, sie sind ohnehin überall.
Die meisten von ihnen bilden Sporen oder andere Dauerstadien, die auch über die Luft verfrachtet werden.
Andere erreichen das Aquarium an und in neu erworbenen Fischen und Pflanzen.
Sporen befinden sich auf den Haut des Menschen, wenn es unter Wasser etwas zu tun gibt - es ist schlicht nicht möglich und auch keineswegs wünschenswert, diese kleinen Gäste fernzuhalten.
Typische Aquariumbewohner
Die größte Dichte von Lebewesen - angesehen von den Bakterien im Filter und wohl auch im Mulm -
bieten die komplexen Lebensgemeinschaften, die quasi wie ein Wald gemeinschaftlich auf einem Substrat siedeln, vorzugsweise ein Blatt dicht unter der Wasseroberfläche.
Aber auch in Algenbüscheln, unter Steinen und an Glasflächen finden sich interessante Bewohner.
Wasserhornmilbe Hydrozetes lacustris
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Anzutreffen vor allem an absterbenden Pflanzenteilen - was den Schluss nahe legt, sie ernähre sich davon.
Stimmt aber nicht, denn alle Milben ernähren sich räuberisch.
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Zählt nicht zur Gruppe der Süßwassermilben, sondern stellt eine an das Wasserleben angepasste Hornmilbe dar.
Größe: Etwa 0,5 mm.
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Auffällig pigmentierte Anneliden
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Vermutlich ein Exemplar auch der Gattung der Öltröpfenwürmchen: Aeolosoma hemprichi.
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...und ein unbekannter naher Verwandter.
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Lichtscheu hält es sich meist im Boden, unter Steinen oder in absterbenden Pflanzen auf und ernährt sich dort von totem orgenischem Material.
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Wenigborster
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Ein weiterer Wenigborster, der sich änlich wie das Öltropfenwürmchen im Mulm und auf absterbenden Blättern von organischen Resten ernährt.
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Mitten im Futter.
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Oft massenhafti n eutrophierten Umgebungen.
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Belag mit Algen
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Dieser Algenbelag befindet sich im Aquarium auf den Glasleisten, die an der vorderen und hinteren Wand oben quer entlanglaufen. Der Belag fühlt sich feucht-watteartig an, ein bisschen wie Styropor.
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Eine kleine Menge davon zeigt ausgestrichen auf dem Objektträger eine ungeheure Anzahl kleiner Algengrüppchen, die jeweils in einer Gallerte zu einer kleinen Kolonie verbunden sind.
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Aufwuchs
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Kieselalgen besiedeln dicht gedrängt einen Grünalgenfaden.
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Dieser auch Periphyton genannte Aufwuchs stellt quasi einen Hot Spot in der Biodiversität dar.
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Kleines Wimpertierchen
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Macht sich an einem Algenknäuel zu schaffen.
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Großes Gedränge
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Vielleicht ein Ausscheidungspaket einer kleinen Schnecke, das hier ein so großes Interesse weckt.
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Pinselalgen - eine Rotalgengruppe
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Die bekannten Pinselalgen - lästig aber harmlos. Hier bei 400facher Vergrößerung
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Zahlreiche Auswüchse säumen längs den Algenfaden.
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Sporenbildung? Fortpflanzung? Manchmal muss man sich damit begnügen, einfach zu staunen.
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Rädertiere
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Bdelloide Rädertiere tummeln sich in einem Büschel von Algen.
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Mützenrädertier im Algendickicht.
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Sehr kleines, sessiles Rädertier.
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Ein großes Rädertier -
ein seltener Anblick.
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Algen
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Chloroplasten-Transport: Bei dieser Aufnahme schoben sich die grünen Objekte zäh und gleichmäßig durch den offensichtlich hohlen Algenfaden.
In einer Sekunde legten sie etwa den eigenen Durchmesser zurück.
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Reproduktionzelle an der Spitze eines Algenfadens.
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Verfallendes Blatt einer Echinodorus
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Zerfallende Blätter bieten Heimat und Nahrung für zahlreiche Einzeller und kleine Vielzeller und bilden dabei kurzzeitig geradezu ein eigenes kleines Ökosystem.
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Wasserlinse - Nahaufnahmen
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Das Bild zeigt den Rand einer Wasserlinsen-Unterseite. Fädige Grünalgen haben sich angeheftet und wachsen dem Licht entgegen nach außen.
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An des Grünalgenfäden wiederum sitzen kleine Kiesealgen auf - im Bild als kleine bräunliche langgestreckte Objekte.
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Drei Wurzeln der Wasserlinse. Auch sie werden gerne als besiedlungsfähiges Substrat von anderen Organismen genutzt.
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Bauchhärling im Dickicht
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Bauchhärling.
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Kleine Planarie
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Perfekt getarnt ist diese kleine Planarie an einem zerfallenden Blatt.
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Sie misst kaum einen halben Millimeter - größer wird sie wohl auch nicht. Im Algendickicht wühlt sie nach Fressbarem.
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Bücher
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Heiz Bremer: Aquarienfische gesund ernähren. Verlag Ullmer, 1991. Ca 190 Seiten.
Unglaublich kenntnissreiches Buch. Für mich ein Volltreffer.
Ich kann nur jedem empfehles es zu lesen, am besten mehrfach.
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Heinz Bremer: Mikroskopie und Fotografie am Aquarium. Bede Verlag 2002
Leider seit 2002 sachnell veraltendes Werk; als Grundlage und zur Einführung geeignet, in puncto Digitalfotografie leider von der Entwicklung längst abgehängt.
Dem zu recht viel beachteten Standardwerk "Aquarienfische gesund ernähren" nachgeschoben und dieses teils wiederholend.
Trotzdem interessante Passagen.
letzte Änderung: 20 April 2014
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