a) Sauerstoff, der sich im Wasser der Oberfläche auflöst und daselbst
den Zustand der Sättigung erhält. Derselbe wird durch Diffusion und
hauptsächlich durch die thermische und mechanische Konvektion von den
oberen Schichten des Wassers in die tieferen geführt. Durch seine
Berührung mit der Luft und die Ausscheidung der chlorophyllhaltigen
Gewächse ist das Seewasser mit Sauerstoff gesättigt: es ist
lufthaltiges Wasser. Da die Lösbarkeit des Sauerstoffes im Wasser
grösser ist, als die des Stickstoffes, so ist die im Wasser
aufgelöste Luft an Sauerstoff reicher als die atmosphärische und
enthält ⅓ Sauerstoff und ⅔ Stickstoff.
b) Die im Regenwasser aufgelösten organischen Stoffe, welche nach dem
Studium des Herrn +A. Levy+ am Observatorium zu Montsouris bei
Paris wie folgt geschätzt werden können: Auf ein Liter kommen:
Ammoniak 2.3 _mg_
Salpetersäure, salpetrige Säure }
Nitrate und Nitrite } 0.9 „
Organische durch übermangansaures
Kali oxydierbare Stoffe (Staub etc.) 49.0 „
Wenn wir annehmen, es falle im Durchschnitt jährlich eine Schicht von
0.9 _m_ meteorisches Wasser, so stellt dies folgende Quantitäten
dar, welche ich unter zwei Formen angebe: nämlich die Wassermenge,
die auf einen Quadratkilometer, und die, welche auf die ganze
Oberfläche des Genfersees fällt, um mich an das bis jetzt benutzte
Beispiel zu halten.
Pro qkm: Auf dem Genfersee:
Ammoniak 2.1 Tonnen 1200 Tonnen
Salpetersäure etc. 0.8 „ 460 „
Oxydierb. organ. Stoffe 44.1 „ 25500 „
c) Durch den Transport fester Stoffe, die durch die Atmosphäre
herbeigeführt werden, nämlich: der organische Staub, die
vegetabilischen Körperteile, die Vögel und Insekten, welche im
See ertrinken oder ihre Exkremente da fallen lassen; die Eier der
Luftinsekten, aus welchen die Wasserlarven entstehen, etc.
2. Durch die Zuflüsse gelangen in den See mineralisches Alluvium und
organische Stoffe. Letztere befinden sich:
a) im Zustande aufgelöster Stoffe. Das Wasser der Zuflüsse ist das
Waschwasser des ganzen zum Seebecken gehörenden Flussbettes, das
Wasser, welches den Boden von den löslichen Stoffen, namentlich von
den Abfällen des vegetabilischen und animalischen Lebens befreit. Es
reisst das Wasser der Aborte und Kloaken der Städte, Fabriken, das
durch die Humussubstanzen gebräunte Wasser der torfigen Moräste mit.
Im Rhônewasser im Wallis hat +Buenzod+ ein auflösliches Residuum von
23 _cg_ per Liter gefunden, während das Wasser des Lac Leman nur
17.5 _cg_ enthält. Da die mikroskopische Analyse des Seeschlammes
keine Spur von krystallinischen Niederschlägen gezeigt hat, ist
es wahrscheinlich, dass der Unterschied (5.5 _cg_ auf den Liter)
grösstenteils durch organische Stoffe gebildet wird.
b) In unaufgelöstem Zustande als schwebende Materie: Tierleichen und
Wasser- und Landpflanzen oder deren Teile. Diese Zufuhr ist sehr
bedeutend. Ich kenne aber kein Mittel, sie zu schätzen und in Zahlen
anzugeben.
Auf diese Weise erhält der See eine genügende Quantität organischer und
anorganischer Stoffe, um die durch Gasdiffusion, durch den Abflusskanal
und die Fossilisation verlorenen zu ersetzen.
Wenn man aber die Verschiedenheiten dieser Bezugsquellen, ihre
gegenseitige Unabhängigkeit, ihre Variabilität, den völligen Mangel
an Wechselbeziehungen zwischen Zufluss und Abfluss erwägt, so
scheint es zuerst, dass die chemische Zusammensetzung des Seewassers
sehr verschieden sein muss, dass die Jahreszeiten, Jahrgänge und
Zufälle Veränderungen herbeiführen müssen. Es ist das jedoch nicht
der Fall. Wir besitzen zahlreiche Analysen des Genferseewassers,
darunter zwölf vollständige, allgemeine, und etwa hundert partielle,
die zu verschiedenen Zeiten, von verschiedenen Chemikern nach
verschiedenen Methoden und zu verschiedenen Zwecken vorgenommen
worden sind. Kompetente Fachmänner, welche diese Analysen prüften,
haben festgestellt, dass dieselben hinsichtlich des Wesentlichen
übereinstimmen. Die hie und da zu Tage tretenden Verschiedenheiten sind
lokale, und verschwinden bald durch Diffusion oder durch mechanische
Mischung der grossen Wassermasse.
Die Ursache dieser fortdauernden Gleichmässigkeit der Zusammensetzung
muss in der ungeheuren Grösse der erforschten Wassermasse gesucht
werden. Der Genfersee misst ungefähr 89000 Millionen _cm_. Wenn wir den
Inhalt dieses Wasserbeckens mit irgend einer Substanz um ein Milligramm
pro Liter ändern wollten, so müssten wir 89000 Tonnen à 1000 _kg_ von
dieser Substanz hineingiessen oder dem See entziehen. Nun vermögen
keine auch noch so mächtigen Kräfte, ausgenommen ein Kataklysmus,
irgend eine Substanz in so grosser Menge auf unregelmässige Weise
dem See zuzuführen. Dieselbe Beweisführung muss für die meisten
Seen gelten; denn obschon das Volumen der Gewässer des Lac Leman im
Verhältnis zur Ausdehnung seines Zuflussbeckens ein grosses ist,
so liegt doch in diesem Verhältnis der beiden Quantitäten nichts
Ausserordentliches.
Wir müssen also annehmen, dass die Zusammensetzung des Seewassers eine
konstante, unveränderliche ist; dass die Tiere und Pflanzen in einem
Medium leben und sterben, das in chemischer Beziehung stets dasselbe
bleibt.
Wie die chemische Zusammensetzung des Ozeans fast immer und überall
dieselbe ist, so ist auch die chemische Zusammensetzung eines
Süsswassersees eine unveränderliche.
Anderseits ist es wahrscheinlich, ja gewiss, dass es von einem See zum
andern ziemlich grosse Verschiedenheiten geben kann, welche von der
petrographischen Natur des zum See gehörigen Flussbeckens herrühren
oder von dem Kulturstand des den See umgebenden Landes und der
Verhältnisse, welche dieser Kulturzustand bedingt, oder von welchen er
bedingt wird (Humusbestand und Klima).
Der Vorrat an organischen Stoffen im See erneuert sich also durch
das Hinzukommen neuer Materien, welche die weggeführten ersetzen.
Es ist klar, dass der grösste Teil der Stoffe durch den Abfluss dem
See entzogen wird. Das gestattet uns annähernd die Intensität eines
solchen Stoffwechsels im Lac Leman, der uns als Beispiel gedient, zu
berechnen. Die Wassermasse dieses Sees beträgt 89000 Millionen _cm_;
die Wassermasse, die jährlich durch die Rhône bei Genf abfliesst,
beträgt etwa 10000 Millionen; die jährlich abfliessende Wassermasse
ist also ungefähr der neunte Teil der Totalmasse; es wird somit
durch den Abfluss jährlich ungefähr ein Neuntel des Vorrates an
organischen Stoffen entzogen. Da noch die Stoffe in Rechnung gebracht
werden müssen, die in der Atmosphäre aufgehen oder die im Alluvium
fossilisiert werden, so können wir sagen, dass die organischen Stoffe
höchstens sieben oder acht Jahre im See verweilen, um den lokalen
Kreislauf unter den verschiedenen ihn bewohnenden Wesen zu vollenden,
bevor sie in den grossen Cyklus der allgemeinen Weltzirkulation
zurückkehren.
Ein See stellt uns also nach dem Dargelegten ein beschränktes, mit
Wasser gefülltes Becken dar, das, obschon es im Vergleich mit dem
Meerwasser süss ist, doch auf je ein Liter
150-250 _mg_ aufgelöste mineralische Salze,
10 „ organische Stoffe,
20-25 _cc_ Gase
enthält. Dieses Wasser enthält ausserdem schwebenden organischen und
mineralischen Staub, dessen Menge vom Wasserstand der Zuflüsse und von
ihrer Natur (Gletscherbäche, Moorwasser etc.) abhängt.
Diese Materien bilden einen Vorrat, der durch die atmosphärischen
Niederschläge und die Gewässer der Zuflüsse erhalten wird; ein Teil
dieser Stoffe wird durch den Abfluss entzogen oder verliert sich in der
atmosphärischen Luft. Allein Zufuhr und Abfuhr heben sich auf und die
Zusammensetzung des Wassers bleibt immer dieselbe.
Dieser Vorrat dient zur Ernährung zahlreicher und mannigfaltiger
Organismen, welche den beiden Reichen der organischen Welt angehören,
den verschiedenen Typen: von den Wirbeltieren und Dikotyledonen an bis
zu den Protozoen, Algen, Protisten und den Mikroben.
Diese verschiedenen Typen zusammen lebender Wesen absorbieren
organische Stoffe und bilden neue; durch die Wechselbeziehungen
entgegengesetzter Funktionen ergänzen sie sich in der Konsumtion und
Restitution der Vorratssubstanzen gegenseitig. In dieser Hinsicht ist
ein See ein Mikrokosmos, eine abgeschlossene Welt, die sich selbst
genügt. Aber zugleich greift er mittels seiner Zuflüsse und seines
Abflusses in die allgemeine Kreisbewegung des Erdballes ein. In dieser
Hinsicht ist der See nichts weniger als isoliert, sondern gehört mit
zum Ganzen des Universums.
Indem wir uns auf das obige, über die allgemeine Biologie Gesagte
stützen, ziehen wir folgende Schlüsse:
1. Der organische Stoff vollzieht seinen Kreislauf unter den
verschiedenen Wesen verschiedener Typen, welche im beschränkten Raume
eines Süsswassersees neben einander leben.
2. Dieser dem See angehörende organische Stoff ist nicht absolut und
für immer in diesem verhältnismässig kleinen Raume lokalisiert, sondern
er tritt als Glied in den grossen Cyklus des allgemeinen Kreislaufes
ein, welcher die verschiedenen Regionen des Erdballes durch die Ströme,
den Ozean und die Atmosphäre verbindet.
Die Algen.
Von Dr. =W. Migula= in Karlsruhe.
Das Wasser ist die Heimat des organischen Lebens. Alle Thatsachen
deuten darauf hin, dass die ersten lebenden Wesen im Wasser auftraten,
und dass erst sehr langsam mit der fortschreitenden Entwickelung der
Organismen eine Besiedelung des Landes begann. So müssen wir auch
voraussetzen, dass wir im Wasser die am einfachsten gebauten Organismen
antreffen werden, wenn sich irgendwelche Nachkommen jener ersten
Wesen erhalten haben. Dies ist thatsächlich der Fall. Die niedersten
Lebensformen beider Reiche gehören dem Wasser an, und je tiefer wir
in den Kreis dieses Lebens hinabsteigen, um so ähnlicher werden sich
die Wesen, um so schwieriger wird es, Tier und Pflanze aus einander zu
halten. Wir stehen dann schliesslich vor einer Gruppe von Wesen, welche
sowohl der Zoologe wie der Botaniker für seine Wissenschaft in Anspruch
nimmt und welche beweisen, dass das gesamte organische Leben der Erde
nur von einer Wurzel getragen wird, aus welcher sich wie zwei mächtige
Stämme Tierreich und Pflanzenreich entwickelt haben.
Man kann deshalb auch nicht gut davon reden, was eher auftrat, Tier
oder Pflanze; es waren eben jene einfachsten Wesen, in denen sich noch
die Eigenschaften beider vereinigen. Freilich muss man annehmen, dass
es zunächst diejenigen waren, welche die Fähigkeit besassen, aus den
anorganischen Stoffen, dem Wasser, der Kohlensäure, den anorganischen
Stickstoffverbindungen und dem Sauerstoff, ihren Körper aufzubauen, und
diese stehen im grossen und ganzen eben um dieser Eigenschaft willen
dem Pflanzenreich näher. Denn Organismen, welche diese Fähigkeiten
nicht besitzen, konnten erst dann auftreten, wenn ihnen durch jene
organische Stoffe bereitet waren, welche ihnen zur Nahrung dienen
konnten, und diese Eigenschaft kommt im allgemeinen den Tieren zu.
Will man also nur ganz allgemein reden, so müssen die Pflanzen eher
existiert haben als die Tiere.
Die einfachsten Pflanzen werden durch zwei grosse vielfach durch
Berührungspunkte verbundene Klassen repräsentiert, durch +Pilze+
und +Algen+. Da aber die ersteren durch ihr Unvermögen, sich von
anorganischen Stoffen zu ernähren, den Tieren gleichen und schon die
Anwesenheit anderer Wesen voraussetzen, müssen wir in den +Algen+
diejenigen Organismen suchen, welche den Ausgangspunkt für das
organische Leben der Gegenwart bilden, will man sich nicht auf zu
gewagte Phantasien über die untergegangenen Urwesen einlassen. Die
+Algen+ zeigen auch den grössten Formenreichtum und die überraschendste
Vielgestaltigkeit unter den Pflanzen unserer Gewässer, so mannigfach
auch deren Schmuck mit Blütenpflanzen sein mag. Sie sind eigentliche
Wasserpflanzen und nur wenige vermögen auch in feuchter Luft an nassen
Felsen oder zwischen Moos zu gedeihen, noch weniger sind wirkliche
Landpflanzen, die auch auf Dächern, Rinde und trockenen Steinen
fortkommen. Aber wo auch nur immer sich Wasser angesammelt hat, in
Bächen, Pfützen oder Seen, sind auch Algen zu finden, nur ist die
Vegetation derselben je nach der Beschaffenheit des Wassers und nach
der Jahreszeit verschieden zusammengesetzt.
Man kann an ein und demselben Ort das ganze Jahr hindurch Algen
sammeln und wird fast jeden Monat andere Arten finden. Ein torfiger
Wiesengraben zeigt im Frühjahr, wenn Schnee und Eis eben verschwunden
sind, reiche Entwickelung von goldbraunem Schaum an der Oberfläche
des Wassers, der unter dem Mikroskop die zierlichen, mit bräunlichen
Körnern oder Platten gefüllten Kieselpanzer der +Diatomeen+ in
zahlloser Menge erkennen lässt. Ein wenig später findet sich an
derselben Stelle vom Boden aufsteigend ein dünner grüner Schleim, der
sich allmählich verdichtet, an die Oberfläche steigt und zahlreiche
kleine Gasblasen festhält. Fährt man dann mit dem Spazierstock hinein,
so bleiben sicher eine Anzahl äusserst dünner, glatter und schlüpfriger
Fäden hängen, welche über ihre Zugehörigkeit zu den +Zygnemaceen+
keinen Zweifel lassen und mikroskopisch durch ihre eigenartigen
Chlorophyllkörper leicht von anderen Algen zu unterscheiden sind.
Steigt die Sonne höher und fallen ihre heissen Strahlen senkrechter
auf den sinkenden Wasserspiegel des Grabens, so verschwinden die
Zygnemaceen und machen anderen Algen Platz: grünen, nicht schleimigen
Flöckchen aus der Familie der +Conferven+, deren Chlorophyll die ganze
Zellwand auskleidet. Allmählich treten zwischen den Fäden derselben die
zierlichen einzelligen Desmidieen auf, welche umsomehr zur Herrschaft
gelangen, je herbstlicher es draussen auf den Fluren wird. So wechseln
an demselben Standort Vertreter aller Familien die Herrschaft, während
zu gleicher Zeit andere Algen nur vereinzelt zwischen den Individuen
des gerade besonders entwickelten Geschlechtes vorkommen.
Doch nicht nur die Jahreszeit, auch die Beschaffenheit des Wassers
übt einen gewaltigen Einfluss auf das Gedeihen der verschiedenen
Arten. Während die grünen Fadenalgen sowie die meisten Diatomeen nur
in frischem, unverdorbenem Wasser zu existieren vermögen, ziehen die
blaugrünen Oscillarien fauliges, mit verwesenden organischen Stoffen
erfülltes Wasser vor. Manche Gattungen wie _Spirogyra_, _Oedogonium_,
_Bulbochaete_ lieben stehendes oder nur schwach fliessendes Wasser,
andere wie _Lemanea_, _Cladophora glomerata_ und einige Diatomeen
befinden sich in reissenden Gebirgsbächen, an Wehren oder Wasserfällen
am wohlsten. Auch giebt es Algen, welche wesentlich von der Temperatur
abhängen; gewisse Arten der blaugrünen Cyanophyceen leben nur in
heissen Quellen, wie die _Lyngbya thermalis_ in den Geysern Islands und
den Schlammvulkanen Italiens, wogegen _Hydrurus irregularis_ in der
heissen Jahreszeit verschwindet, aber vom Herbst an den ganzen Winter
hindurch und auch noch im kühleren Frühjahr auftritt. Die chemische
Zusammensetzung des Wassers spielt ebenfalls eine wichtige Rolle in
Bezug auf das Gedeihen der einen oder andern Art. Andere Arten leben in
Gräben der Torfmoore, als in den Bächen lehmiger Wiesen, andere in den
Tümpeln auf sandigem Boden. In den frischklaren Gebirgsseen tritt eine
andere Algenflora auf als in den wärmeren Gewässern der Ebene und das
süsse Wasser birgt andere Formen als die Salzlachen des Binnenlandes.
Manche der niedersten Spaltpflanzen scheinen das Vorhandensein von
Schwefelverbindungen zu ihrem Leben durchaus nötig zu haben, während
wieder andere nur in eisenhaltigen Gewässern ihr Gedeihen finden.
Die Verhältnisse in der Zusammensetzung des Teich- und Flusswassers
sind ja so mannigfaltig, dass sich die Ansprüche der Algen nach sehr
verschiedenen Richtungen hin entwickeln konnten, wenn sie sich die in
der Natur gegebenen Bedingungen möglichst zu Nutze machen und sich
ihnen anpassen wollten.
Die Orientierung über die Hauptgruppen ist, von einzelnen Fällen
abgesehen, bei den Algen nicht schwer. Sie bilden auch keine so
einheitliche Klasse wie etwa die Moose, sondern werden wesentlich
nur durch den einfachen zelligen, noch nicht deutlich in Stengel und
Blätter gegliederten Bau und durch das Vorhandensein von Chlorophyll
oder einer seiner Modifikationen zusammengehalten und von den höher
organisierten Pflanzen und den chlorophyllfreien Pilzen unterschieden.
Abgesehen von einigen zweifelhaften Meeresbewohnern lassen sich fünf
grosse Gruppen aufstellen, welche sich wesentlich durch Merkmale der
Fortpflanzung, Gestalt und Färbung unterscheiden. Sie lassen sich kurz
folgendermassen charakterisieren:
1. _Schizophyceae_, +Spaltalgen+. Färbung blaugrün, spangrün, orange,
rot, violett, aber niemals rein chlorophyllgrün. Sehr einfach
organisierte Wesen, deren Fortpflanzung und Vermehrung durch einfache
Querteilung der Zellen, bei manchen ausserdem noch durch Bildung von
Dauersporen auf ungeschlechtlichem Wege erfolgt.
2. _Bacillariaceae_ oder _Diatomaceae_, +Kieselalgen+. Die Färbung ist
eine gelb- oder goldbraune und wird hervorgerufen durch runde oder
plattenförmige Chromatophoren im Innern der von einem +Kieselpanzer+
umgebenen Zelle. Fortpflanzung durch Kopulation zweier Individuen,
Vermehrung durch Zweiteilung, indem die beiden Schalen wie die Teile
einer Schachtel auseinanderweichen und sich zwischen ihnen zwei neue
Schalen bilden.
3. _Chlorophyceae_, +Grünalgen+, Algen im engeren Sinne. Sie besitzen
fast stets rein chlorophyllgrüne Färbung, sind aber sonst sehr
verschiedenartig gestaltet und variieren auch namentlich in Bezug auf
die Fortpflanzung, welche sowohl geschlechtlich wie ungeschlechtlich
sein kann. Sehr häufig kommen beide Fortpflanzungsarten neben einander
vor. Eine Vermehrung findet oft in ausgiebiger Weise durch Zweiteilung
der Zellen statt.
4. _Melanophyceae_, +Braunalgen+, durchweg Meeresbewohner mit stets
zweigeisseligen geschlechtlichen und ungeschlechtlichen Schwärmzellen,
meist braun oder schwarzbraun gefärbt.
5. _Rhodophyceae_, +Rotalgen+. Ebenfalls zum grössten Teil
Meeresbewohner und nur durch wenige Gattungen im süssen Wasser
vertreten. Sie sind rot, oft prachtvoll gefärbt, einige der im
süssen Wasser vorkommenden Arten haben noch einen andern grünen oder
blaugrünen vorherrschenden Farbstoff. Fortpflanzung ungeschlechtlich
und geschlechtlich, in allen Fällen durch ruhende Zellen.