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Dass Wasser zu einem Drittel aus Sauerstoff besteht, ist durchaus korrekt. Dieser Sauerstoff ist jedoch nicht frei verfügbar, da er ziemlich fest mit dem Wasserstoff verbunden ist. Um diese Verbindung zu knacken ist sehr viel Energie nötig.

Fische atmen, den im Wasser gelösten Sauerstoff, der aus der Atmosphäre eingetragen wird. Er liegt in molekularer Form vor, das heißt es sind immer zwei Sauerstoffatome zu einem O2-Molekül verbunden. Diese Moleküle werden dann über die Kiemen aufgenommen. Dieser Prozess ist passiv, verbraucht also keine Energie. Der Sauerstoff folgt dabei dem Gefälle vom Wasser, in dem die Konzentration relativ hoch ist, zum Blut, in dem die Konzentration relativ niedrig ist.

Die Sauerstoffkonzentration im Wasser hängt von mehreren Faktoren ab: Am wichtigste ist die Temperatur. Je kälter das Wasser, umso mehr Sauerstoff kann sich darin lösen. Der Salzgehalt des Wasser ist ebenfalls wichtig, je mehr Salz, umso weniger Sauerstoff. Dies sind die beiden Hauptfaktoren, die bestimmen, wie viel Sauerstoff, das Wasser aufnehmen kann. Wenn das Wasser ganz ruhig ist und sich nicht bewegt, wird aber nur die oberste Schicht die maximale Menge an Sauerstoff aufnehmen. Unter anderem sorgen Stürme dafür, dass auch tiefere Wasserschichten an die Oberfläche gelangen und so Sauerstoff aufnehmen können.

Die tatsächlich vorhandene Konzentration wird aber auch davon bestimmt, wie viel Sauerstoff im Wasser von Pflanzen hergestellt, bzw. von Tieren und Bakterien verbraucht wird. Algen produzieren gerade in Süßwasserbereichen häufig so viel Sauerstoff, dass kleine Blasen zur Oberfläche steigen, da das Wasser mit Sauerstoff gesättigt ist. Verbraucht wird Sauerstoff im Wasser von Fischen, Krebsen, Muscheln und anderen Tieren und vor allem von Bakterien, die organisches Material abbauen.

Der Kreislauf von Aufbau und Abbau der organischen Substanz findet auch im Wasser statt. Wenn also Algen oder Fische absterben oder Blätter ins Wasser fallen, dann wird diese Substanz am Boden der Flüsse, Seen und Meere von Bakterien zersetzt. Dabei wird Sauerstoff verbraucht. Diese Abbauprozesse finden schneller statt, wenn die Temperatur steigt. Gerade dann ist aber weniger Sauerstoff im Wasser gelöst. Daher kommt es bei hohen Wassertemperaturen gerade in Gewässern in denen viel Material produziert wird (und daher auch abgebaut werden muss) zu Sauerstoffmangel.

Die Produktion in Gewässern wird u.a. durch Nährstoffe erhöht, die vom Menschen über Abwasser und über die Landwirtschaft eingetragen werden. Bekanntestes Beispiel sind wahrscheinlich die Phosphate, die aus den Waschmitteln entfernt wurden, da sie das Algenwachstum sehr stark angeregt haben und so zu Sauerstoffmangel und Fischsterben geführt haben.