27. Dezember 2023 ǀ In der kalten Jahreszeit verändert sich das Leben in unseren Gewässern auf faszinierende Weise. Forschungen des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) beleuchten die faszinierenden Anpassungsstrategien und Überlebenstaktiken von Tieren und Pflanzen, die es ihnen ermöglichen, den Winter in Seen, Teichen und Tümpeln zu überstehen.
Mit sinkenden Lufttemperaturen nimmt auch die Wassertemperatur ab. Durch die einzigartigen Dichte-Eigenschaften von Wasser vermischen sich die Schichten, bis das gesamte Gewässer eine Temperatur von 4°C erreicht. Bei weiterer Abkühlung bildet sich eine Eisdecke, während das darunterliegende Wasser konstant bei vier Grad Celsius bleibt. In flacheren, gut durchmischten Seen kann das Wasser sogar noch weiter abkühlen; allerdings können nur sehr flache Gewässer bis zum Grund durchfrieren. Die heimische Tier- und Pflanzenwelt hat sich an diese Bedingungen angepasst. Viele Tiere nutzen den Gewässergrund, das Sediment, als Winterquartier. Es gibt auch kälteangepasste Organismen, wie bestimmte Fischarten, die im Winter besonders aktiv sind oder sich durch Fressen auf den Winter vorbereiten, wie Hechte.
Amphibien im Winter: Eine Anpassung an die Kälte
Amphibien, wie Frösche, Kröten und Molche, halten eine Winterstarre. Je nach Art können Frösche und Kröten an Land oder im Wasser überwintern, solange es feucht oder nass ist. Wasser-, Teich- und Grasfrösche verbringen die Winterstarre oft im Gewässer, meist jedoch nicht im Wasser selbst, sondern im Bodenschlamm. Einige Arten, ebenso wie einige Fische, können “Frostschutzmittel” in ihre Gewebe einlagern und quasi einfrieren, ohne zu sterben. Ausgewachsene Amphibien, die meist keine Kiemen haben, müssen normalerweise zum Atmen an die Wasseroberfläche kommen. In der Winter-Ruhephase reicht ihnen jedoch die Hautatmung. Wasserpflanzen und Phytoplankton produzieren normalerweise genug Sauerstoff für die Tiere. Werden sie jedoch aktiv, müssen sie auftauchen, um Luft zu holen. Ist das Gewässer jedoch zugefroren, kann dies für die Tiere tödlich sein. Das Gleiche gilt für sauerstoffarme Situationen, wie in übermäßig nährstoffreichen Gewässern und nach langen Eisbedeckungen.
Winterverhalten von Molchen und Muscheln
Teichmolche und andere heimische Arten verbringen den Winter oft an Land, typischerweise in Laubhaufen. Sie ziehen sich im Spätherbst in ihre Winterquartiere zurück, die meist nicht weiter als hundert Meter entfernt sind. Im Februar, gleichzeitig oder kurz nach den Grasfröschen, beginnen sie als eine der ersten heimischen Amphibienarten ihre Wanderung zurück zum Gewässer, um dort zu laichen. Zunächst machen sich die Männchen auf den Weg, gefolgt von den Weibchen. Sobald die Wassertemperatur über 5 °C steigt, beginnt die Balz, ein verhaltensbiologisch faszinierendes Ereignis, das einem “Unterwassertanz” gleicht.
Süßwassermuscheln überwintern ebenfalls. Sie liegen am Grund des Gewässers und reduzieren ihren Stoffwechsel. Dadurch wachsen sie deutlich langsamer. Ähnlich wie Bäume bilden sie Jahresringe auf ihrer Schale, an denen man ihr Alter ablesen kann.
Winteraktivitäten von Fischen und Wasserflöhen
Fische bleiben im Winter wach, verhalten sich aber in der Regel ruhiger. Eine Studie des IGB-Forschers Robert Arlinghaus hat jedoch gezeigt, dass das Verhalten von Karpfen im Jahresverlauf variiert. Im Winter schwimmen die Karpfen überraschenderweise etwa doppelt so schnell wie im Sommer, bilden eher Schwärme und verbringen tagsüber mehr Zeit miteinander.
Obwohl viele Fische im Winter weniger aktiv sind, da ihr Stoffwechsel temperaturgesteuert ist, gibt es kaltangepasste Arten, die gerade im Winter aktiv sind, wie beispielsweise Forellen. Einige Arten, wie die Quappen, laichen sogar in dieser Zeit, oder fressen sich rund, um über den Winter die Geschlechtsorgane auszubilden, wie Hechte, die im Winter ähnlich aktiv sind wie im Sommer. Fast alle Fische sind an kalte Temperaturen angepasst und haben daher auch mit langen Kälteperioden keine Probleme. Im Gegenteil, der Klimawandel, der die Wassertemperaturen im Winter erhöht, kann bei Barschen zu Problemen mit der Eireifung und zu einer verringerten Fortpflanzung im nächsten Frühjahr führen.
Wasserflöhe, die zu den kleinsten Krebstierarten gehören und im Süßwasser leben, haben eine faszinierende Überlebensstrategie: Bei Stress und schlechten Lebensbedingungen legen sie Dauereier, die auch nach 100 Jahren noch aktiviert werden können. Diese Dauereier überstehen auch die kalte Jahreszeit. Normalerweise produziert der weibliche Wasserfloh unbefruchtete Eier, aus denen sich nur weibliche Tiere entwickeln. Bei ungünstigen Lebensbedingungen im Herbst oder entwickeln sich aus diesen Eiern jedoch auch Männchen, die sich mit den Weibchen paaren. So entstehen robuste Dauereier mit einer festen Hülle für das Überwintern. Im nächsten Frühjahr entwickeln sich aus den befruchteten Dauereiern wieder weibliche Tiere und der Fortpflanzungszyklus beginnt von Neuem.
Anpassung von Algen und Pflanzen an den Winter
Obwohl Algen im Sommer häufig in Massen auftreten, sind sie im Winter aufgrund des geringen Lichtangebots und der niedrigen Temperaturen meist weniger präsent. Dennoch können einige Algenarten auch im Winter, sogar unter (schneefreiem) Eis, kräftig wachsen. Dies ist besonders in kleinen Gewässern wie Gartenteichen der Fall, wenn abgestorbene Pflanzenteile oder Laub das Wasser mit Nährstoffen anreichern. Die im Winter wachsenden Algen haben spezielle Anpassungsstrategien für kalte Temperaturen entwickelt, wie zum Beispiel Kälteschock- und Gefrierschutzproteine oder eine kälteresistente Zellwand aus ungesättigten Fettsäuren.
Die meisten heimischen Wasserpflanzen ziehen sich zum Spätherbst weitgehend zurück und überdauern die kalte Jahreszeit als Samen, in Dauerstadien oder Winterknospen (Turionen) am Gewässerboden. Einige Wasserpflanzenarten sind jedoch wintergrün und nutzen die im Winter geringere Konkurrenz um Ressourcen für ihr Wachstum.
Überwinterungsstrategien von Wasservögeln und Tipps für Gartenteiche
Viele Wasservögel, einschließlich Schwäne und Stockenten, verbringen den Winter in unseren Breiten. Um bei niedrigen Temperaturen nicht auf dem zugefrorenen See anzufrieren, ist der Blutkreislauf in den Beinen von Wasservögeln wie ein Wärmetauscher angelegt. Es ist wichtig, die Wasservögel auch im Winter nicht zu füttern, da dies gesundheitliche Risiken für die Tiere birgt und die Wasserqualität beeinträchtigt.
Für diejenigen, die einen Teich oder Tümpel im Garten haben, gibt es viele Ratschläge, wie man sein kleines Gewässer winterfest machen kann. Einige der wichtigsten Tipps sind: Der Teich sollte mindestens 80 bis 100 Zentimeter tief sein, damit die Fische nicht erfrieren, und die Wasseroberfläche darf nicht komplett zufrieren. Es ist auch wichtig, Faulschlamm zu entfernen und zu vermeiden, da er im Winter den dringend benötigten Sauerstoff verbraucht. Zudem sollte Laub beseitigt und Wasserpflanzen zurückgeschnitten werden. Aber nicht alle Pflanzen müssen entfernt werden, denn wintergrüne Pflanzenarten sind auch in der kalten Jahreszeit wichtige Sauerstofflieferanten für die Fische. Hier ein Sicherheitshinweis: Bitte im Winter nicht die Eisdecke eines natürlichen Gewässers betreten (Pfützen ausgenommen). Strömungen, Einleitungen, Risse und unterschiedliche Eisqualitäten können dazu führen, dass trotz ausreichender Dicke das Eis nicht sicher trägt. Also: Besser auf eine Eisbahn ausweichen oder für eine Schneeballschlacht am Ufer bleiben.
Winterstarre, Winterschlaf und Winterruhe
Die Winterstarre ist eine Überlebensstrategie, die von wechselwarmen Tieren wie Amphibien, Reptilien und Insekten angewendet wird. Ihre Körpertemperatur passt sich der Umgebungstemperatur an, allerdings nur bis zu einem gewissen Grad. Wenn die Temperatur unter 10°C fällt, fallen diese Tiere in eine Winterstarre, in der sie während der gesamten kalten Jahreszeit verharren. Erst die Wärme der Sonne aktiviert ihre Körperfunktionen wieder und weckt sie aus diesem Zustand auf.
Kleinere Säugetiere, wie Igel oder Siebenschläfer, halten hingegen Winterschlaf. In diesem Zustand werden ihre Körperfunktionen stark reduziert, die Körpertemperatur und die Stoffwechselaktivität sinken und das Herz schlägt langsamer. Im Unterschied zur Winterstarre können diese Tiere ihre Körperfunktionen nach oder während des Winterschlafs selbst wieder aktivieren und sogar zwischendurch aufwachen, um Nahrung aufzunehmen.
Die Winterruhe ähnelt äußerlich dem Winterschlaf, wird jedoch von Tieren wie Bären oder Dachsen praktiziert. Diese Tiere ziehen sich zu Beginn der kalten Jahreszeit für mehrere Monate in geeignete Unterschlüpfe zurück. Im Gegensatz zum Winterschlaf werden ihre Körperfunktionen jedoch nicht so stark reduziert. Daher können sie schnell wieder aktiv werden, wenn sie beispielsweise angegriffen werden.
