Z e i t s c h r i f t ffir

gntersuchung der Nahrungs- und Genul]mittel, sowie der Gebrav.ehsgegenstiinde.

Heft 3. 1. A u g u s t 1911. 22. Band.

Die chemische Zusammensetzung und das biologische Verhalten der Gewitsser.

Yon Dr. J . Kiinig, Dr. J . K u h l m a n n und Dr. A. Thienemann.

M i t t e i l u n g aus der L a n d w i r t s c h a f t l i c h e n V e r s u c h s s t a t i o n in Mfins te r i.W.

In neuerer Zei~ treten die biologischen Untersuchungen bei der Beurteilung der Gewi~sser immer mehr in den Vordergrund und liigt sich nicht verkennen, dag sie fiber den Grad der Reinheit wie die Art ihrer Verunreinigungen fiberraschende Aufschliisse gegeben haben und geben kSnnen. Es fragt sich nur, ob sie, wie viel- fach angenommen wird, zu einer mai~gebenden Beurteilung allein ausreichen und die ehemische Untersuchung entbehrlich machem

Zur Beantwortung dieser Frage haben wit die Beziehungen zwischen der chemischen Zusammensetzung und dem biologischen Befunde ffir vier verschiedenartige W~sser zu ermitteln gesucht, niimlich:

I. ]?fir e in n a t i i r t i c h e s W a s s e r , d.h. e i n W a s s e r , w e l c h e s k e i n e n S t o f f e i n s e i t i g in g r S g e r e r M e n g e enthi~l t .

IL F f i r e in m i t a n o r g a n i s c h e n S t o f f e n , v o r w i e g e n d C h l o r i d e n , v e r u n r e i n i g t e s W a s s e r .

I I I . F i i r e in mi t v o r w i e g e n d o r g a n i s c h e n S t o f f e n v e r u n r e i n i g t e s W a s s e r .

IV. F f i r e in m i t a n o r g a n i s c h e n u n d o r g a n i s e h e n S t o f f e n ver - u n r e i n i g t e s W a s s e r .

Fiir die chemische Untersuchung wurden die tiblichen Verfahren angewendet; nut sei erw~ihr~, daft die S ieh t~ ie fe durch Versenken einer weifien Scheibe yon 15>/20,7 cm GrSi~e bestimmt wurde und die b i o l o g i s c h e Untersuchung sich teils auf die Untersuchung der gesamtan Flora und Fauna, teils auf die qualitative und quantitative Bestimmung des P]anktons erstreckte.

I . Chemisehe Zus~tmmense tzung und b io logisehes V e r h a l t e n eines r e i n e n n a t i i r l i e h e n W a s s e r s .

Unter ,reinem" Wasser ist hler ein Wasser zu verstehen, welches nur verh~ltnis- miigig gerlnge Mengen mlneralischer und organischer Stoffe gelSst enthi~lt. Chemisch reines Wasser kommt in der Natur nicht vor; immer sind darin Stoffe gelSst, die entweder aus ,,der Atmosphi~re oder dem Boden" stammen. Unter die Bezeichnung ,,reines Wasser" fallen daher unsere meisten Bache, Fltisse und Seen.

Als Wasser dieser Art wi~hlten wir die W e r s e , einen Nebenflug der Eros, und den D o r t m u n d - E m s k a n a l .

~. zz. 10

[Zeitsehr. f. Un~ersuehung 138 J. KSnig, J. Kuhlmann u. A. Thienemann, td. Nahr.-u. Genufimitte].

1. U n t e r s u c h u n g e n an de r W e r s e .

Als Stelle der Entnahme der Wasserproben far die chemische Untersuchung und die Planktonf~nge wurde die untere Haltung der Werse bei der Pleistermfihle in der Nghe Mfinsters gew~hlt. Die chenal.schen Untersuchungen und die qualitativen Planktonbestimmungen begannen am 10. September 1908, die quantitative Bestlmnaung der Organlsmen am 13. Januar 1909. Sie wurden in rege]miiNgen Zeitriiumen yon meist 10 Tagen bis zuna 16. Septenaber 1909 fortgesetzt.

Von den Planktonorganismen sind nur diejenigen aufgez~ihlt, welehe die Haupt- masse des Planktons bildeten; vereinzelt vorkommende Organismen sind hier nieht beriieksichtigt 1).

Ffir die einzelnen Jahreszeiten warden fo]gende Ergebnisse ina Mittel erhalten: i

~ , ~ ~ Chemischer Befund in ~,~1 1- 1Gesam~- ~ ' Izahl der

Jahreszeit: ~ ~"~ EN ~ ,d. a "~ ~ e ~ [ Organis. ~ ~ = ~ ~e ~ ..~ | men in

I CO ] nag [ mg nag nag mg mg !

Winter (Dez.--Febr.)l 1 ,96 884 ,9 . . . . 85,6 79 Frtihjahr(Marz--Mai)] 8 ,58 389,,4 6,9 154,4 5,7 51,8 25,0 3102 Sommer (Juni--Aag.) I 17,77 408,8 6,7 186,6 7,2 89,7 62,6 38186 Herbst (Sept.~Nov.)] 10,45 363,3 7,6 ~ ~ 48,4 37,2 (4318) ~}

Das Wasser der Werse zeigt nut gennge Schwankungen in seiner Zusamnaen- setzung w~hrend des Jahres; dag es im Sonamer den hSchsten Gehalt an gelSsten Stoffen hat, hgngt nait dem geringeren Regenfall und den starker 15sendea Wirkungen .;tes wiirnaeren Wassers zusamnaen.

An K l e i n w e s e n wurden u. a. beobachtet:

Fragilaria eapueina Dinobryon sertularia Anuraea eoehlearis Ceriodaphnia pulchella ~elosira Synura uvella Rotatorien Chydoras sphaericas Tabellaria fenestrata Anuraea acu]eata Bosmina Iongirostris Nauplius-Larven vat. asterionelloides Copepoden

Eine bestimnate Beziehung zwischen der chemlschen Zusanamensetzung und dem Auftreten dieser Kleinwesen war nieht festzustellen ; das letztere seheint vielmehr yon der Temperatur und den inneren Entwiekehngsbedingungen tier Organismen abhhngig zu sein; so war z. B. bemerkenswert, dag das Auftreten yon Ceriodaphnia pulchella genau nait der hSehsten Temperatur (2J,1 °) am 16. August 1909 zusammenfiel, an welchem Tage davon 6567 Stiiek (gegen 176--3883 sonst) beobachtet wurden.

2. U n t e r s u c h u n g e n am D o r t m u n d - E m s k a n a l . Zu gleicher Zeit wie aus der Werse wurden auch die Proben aus dem Dortmund-

Emskanal an der ~berffihrung der Warendorfer Strage bel Mfinster entnomnaen und wie diese untersucht.

1) Hier wie beim DortmuQd-Emskanal wurden die biologisehen Untersuchungen yon J. Quirmbach (S~udien fiber das Plankton des Dortmund-EmskanMs und derWerse bei Mtinster i.W. Inaugural-Dissertation. 1911.) ausgefiihrt.

~) Nut am I6. September 1909 gez~thlt.

22. B a n d . ] 1. ~ugus~ 19n.3 Zusammensetzung und biologisches Verhalt;en der Gew~isser. 139

Der im Jahre 1899 fertiggestellte Kanal erhiilt im oberen Teile sein Wasser haupts~tchlleh aus der Lippe, in den Herne-Kanal fliel~t ein Tell der Emscher, aul3er- dem mfinden bls nach Itannekenfiihr einige kleine B~iche in ihn. Unterhalb Hanneken- f~ihr liefert die Eros, welche streckenweise mit kanalisiert ist, das Wasser.

Hier wurden folgende Ergebnisse gefunden:

Jahreszeit

! C o I mg

Winter (Dez.--Febr.i Friihjahr (Marz--Mai Sommer (Juni--Aug, Herbst (Sept.---Nov.)

2,4 8,9

18,3 11,4

801,6 556,9

1256,7 1117,4

Chemischer Befund in 11:

o e.;

e9 5 Q ~

mg mg mg

i

mg

5,9 3,7 6,9

132,0 150,6 143,2

- - - [ - -

12,2 64,9 16,8 56,4 11,2 ~ 51,2

307,9 153,7 545,8 480,8

Gesamt> zah] der 0rganis- men in 251 Was-

s e e

5782 ) 4071 2968 761 ~)

Bei diesen Zahlen f~illt der hohe Gehalt des Kanalwassers an Chlor bezw. Chlor- natrium auf, der auch noch sehr grol3e Schwankungen aufweist; so wurde gefunden Gehalt:

NiedrigsterGehalt(8.Miirzl909)[ 266,0 3,2 122,4 6,4 [ 44,6 31,9 [ -- tISehster ,, (14.0kt. 1909)1 1805,0 ~ 8,6 ~ 180,0 23,9 i 81,6 1854,0 ] - -

Diese wechselnden Verh~tltnisse im Kanat sind durch das Wasser der Lippe und Emscher bedingt, welches erste durch das Lippe-Pumpwerk bei Olfen zur Speisung des Kanals gehoben wird, wiihrend ein Teil des Emscherwassers bei Henrichenburg in den Kanal fliet~t.

Die beiden Wiisser ergaben z. B.

t L ippewasser : I Zeit der Untersuchung Gel~ste Stoffe Chlor Gel~ste Stoffe

nag mg mg

I 6. Mai 1909 . . . . [ 522,0 12. kugus~ 1909 i 20. Septbr. I909 1516,0

E m s c h e r w a s s e r :

143,6 [ 2% ,0 372,2 698,4 1252,0

Chlor mg

859,7 1063,5 450,2

Dal~ der Kochsalzgehalt des Kanalwassers bei Miinster und weiter unterhalb in der Regel Ende Sommer and im Herbst am h5chsten wird, hi~ngt naturgem~$ damit zusammen, dal3 das Lippewasser in der trockenen und warmen Jahreszeit zur Speisung des Kanals herangezogen werden mul~ und dann selbst am salzreichsten ist. Das Stflz fllel~t allmiihlich ~ jeden Tag 1,1 bis 1,5 km - - nach ~Torden ab und verliert sieh im Winter in den oberen Fiihrungen.

Die A r t der K l e l n w e s e n im Kanalwasser war gle[eh denen der Werse, n~mlich:

1) Nur bei 2 Probenahmen gez~ihlt. 3) Nur bei 3 Probenahmen geziihlt.

10"

[Zeitsehr. f. Untersuehung [40 J. K~nig , J. K u h l m a n n u. A. T h i e n e m a n n , Ld. Nahr.-u.(~enufimitCel.

Fragilaria cal)ucina Dinobryon sertularia R o t a t ~ o r i e n Nauplius-Larven Tabellaria fenestrata Anuraea aculeaia Bosmina longirostris Copepoden var. asterionelloides

d-Asterionella Anuraea eochlearis Ceriodaphnia l)ulehella Dreissensia polymorpha gracillima

Die Z a h l der in der Raumeinheit vorhandenen Organismen ist aber im Kanal bedeutend geringer als in der Werse.

Beziehungen zwischen der zu versehledenen Zeiten stark wechse]nden chemisehen Zusammensetzung und den biologischen Untersuehungsergebnissen liel~en sich auch bier nicht erkennen.

I I . C h e m i s e h e Z u s a m m e n s e t z u n g u n d b i o l o g i s c h e s V e r h a l t e n e ines W a s s e r s m i t h o h e m G e h a l t a n u n o r g a n i s c h e n Stoffen.

Unter den unorganischen Stoffen, welche einseitig in grS]~erer Menge im Wasser gelSst sein kSnnen, kemmt des Chlornatrium wegen seiner tI{iufigkeit in erster Linie in Betracht. Stark kochsalzhaltiges Wasser ist ffir viele Organismen sch~idlich, es verhindert ihre Entwiekelung; dagegen gibt es einige Organismen, welche nicht nur in einem solchen Wasser leben kSnnen, sondern gerade hier ihre beaten Entwickelungs- bedingungen finden und zuweilen in gro]~en Mengen auftreten.

So wird der Krebs A r t e m i a , der aussehliefi]ieh im Salzwasser vorkommt, als ein L e i t o r g a n i s m u s fiir ein solehes Wasser bezeiehnet~). Er ist aufgefunden in deutschen Salinen, in Salzseen in Siebenbtirgen, ~gypten, in der Sahara, in salzhaltigen Seen yon Nord- amerika, Catifornien u. a .m. Ebenfalls ist kennzeichnend des Vorkommen der Fliegen der Gatmng E p h y d r a, welch e als Larven und Puppen in grofien Massen im Salzwasser auftreten.

In dem Solwasser der Saline yon Dtirrenberg fend Z a c h a r i a s die Diatomee S y n e d r a notata Ktitzing, welche die Haul)traasse der Organismen ausmachte, daneben auch noch andere Diatomeen, z. B. Nitzsehia amphioxys, Aehnanthes ovalis, Navicularia cryl)toeel)hala Ktitzing.

Um anch ffir hiesige Verh~lmisse die Organismen eines Wassers, welches einen hohen Gehalt an unorganischen Salzen, besonders an Chlornatrium, besitzt, kennen zu lernen, wurden das Solwasser einer westfiilischen Saline und des Abwasser einer Zeehe ehemisch und biologisch untersucht.

1. Die chemische Untersuchung des Wassers der Saline Salzkotten am 9, August 1909 ergab folgendes:

I Gelsste Bezeiebnung des Wassers Stoffe

mg |

1. Salzquelle I 4370,0 2. Gradiertes Solwasser. . . ] 5~540,0

Chlor mg

2144 29494,4

--Chlor- natrium

mg

3538 48663

Schwefel-lsiiure Kalk - - Magnesia

mg mg ] mg

1164 1855 237,0

In einem Graben, dessen Wasser aus der Salzquelle stammte, fanden sich viel Larven von Tanytarsus excisus Kieff., einzelne Psychodiden- und Ephydridenlarven.

In den Solklisten unter dem Gradierwerk war eine M a s s e n e n t w i c k e l u n g y o n E l ) h y d r a ri pa r i a Fall . zu beobach~en. Die Larven, im Bodenscblamm derK~s~en krlechend, waren mit Diatomeen dicht ilberkleide~; leere Ful)penhi~ute bildeten stellenweise dicke Schichten am Boden und an den Seitenw~inden der K~isten. Auf dem Wasser befanden sich ferner Ima- gines yon Ephydra riparia Pall., Scatella stagnalis Fall. (Ephydride), Limosina llmosa Pall., Nemotelus no~atus Zett. (Stratiomyide).

1) L a m p e r t , Das Leben der Binnengew~isser, II. Aufl., S. 586--587,

22. Band. "l Zusammensetzung end biologisehes Verhalten der Gewlisser. 141 J, Augus~ 1911..1

2. Die Untersuchung des Eipflusses des Abwassers der Zeche Maximilian bei Harem i. W. auf den Geithebach am 15. Oktober ][909 ergab folgendes:

[Berechnet als Ste]le der Probenahme 3el~isteStoffeim ganzen Chlor iChlornatriu m

Abwasser dot Zeche Maximilian . . . . . . . G eithebaeh, oberhalb des Abwasserzuflusses (gfick stun)

unterhalb des Abwasserzuflusses . Ahse, vor der Aufnahme des Geithebaehes. . .

. l~ach ,, ,, ,, ,, . . . .

80670 mg 12985 , 58315 ,

675 . 2310 ,

45730 mg 7196 ,

32827 , 188 ,

1152 ,

75465mg 11875 , 54171 ,,

320 , 1901 ,

In dem Geithebaeh fanden sich unterhalb des Zuflasses des Abwassergrabens folgende Organismen: Ulothrix tenerrima Kfitzing, in langen Sir~thnen am Boden und am Ufer, Trichocladius halophilus Kieffer; Larven and Puppen dieser Chironomide fanden sich in den Ulothrix-Massen.

Ephydra riparia~ Imagines in Menge auf dem Wasser sitzend. Weniger hiiufig Chiro- nomidenlarven der Gruppen Tanypus, Orthocladius und Ceratopogon, Siratiomyidenlarven. Wei~erhin fanden sich die Diatomeen: Synedra affinis Kfitzing, Amphora satina, HanLzschia amI0hioxys, Nitzschia Kiitzingiana, Navieula salinarum u. a. m.

I I I . C h e m i s e h e Z u s a m m e n s e t z u n g u n d b i o l o g i s c h e s V e r h a l t e n t ier v o r w i e g e n d a n o r g a n i s e h e n S tof fen r e i e h e n ~T~sser .

•ber die Beziehungen zwischen tier chemischen Zusammensetzung und dem biologischen Verhalten der an organischen Stoffen reichen W~isser sind his ]etzt die meisten Untersuchungen angestellt, well einerseits die Einfiihrung yon organischen Stoffen in die natiirlichen Gew~isser am umfangreichsten ist, andererseits die grSl~ten Gefahren fiir die Gesundheit von Menschen und Tieren mit sich brlngt.

Der ersie, der nach dieser Riehtung Untersuchungen anstellte, war Ferd . Cohn ~), welcher eine Arbeit fiber den Brunnenfaden ver{iffentliebte m~d einige Jahre sp~i~er den Einflu5 yon Zuckerfabrikabw~isseru auf die Lebewelt des Wassers untersuchte.

Weitere Beitri~ge zu dieser Frage lieferte C. Mez ~) in seinem Werke ,Mikroskopisebe Wasseranalyse ~. Der erste Teil enth~lt eine systematiscbe Znsammenstellung s~mtlicher im Siii~wasser vorkommendea Mikroorganismen mi~ besonderer Berficksichtigung der WusseranaI) se. Der zweite Teit beriehte~ fiber die Anwendung der Verfahreu zur Beurteilu~g des Wassers.

Infolge dieser Untersuehungen wurde im Jahre 1899 eine staatliche Kommission einge- setzi, weteher die Aufgabe zafie], auf die Dauer yon einem Jahre an mebreren, stellenweise dutch Abwiisser verschiedener Art versehmutzten Wasserlaufen in der N/ihe Berlins chemische, bak~eriologische, botanische end zoologisehe Untersuchungen regelmi~fiig anzustellen'~). Hielbei richieten die Biologen ihr Augenmerk nieht nur auf die mikroskopisch kleine Lebewe]t, sondern aueh auf die Makro-Flora end -Fauna und suchten so die gesamte Tier- end Pflanzenwelt mi~ dem ehemisehen Verhalfen des Wassers in Beziehung zu bringen.

1) Ferd . Cohn, fJber den Brunnenfaden (Crenothrix polyspera) mit Bemerkungen fiber die mikroskopische Analyse des Brunnenwassers. Beitri~ge zur Biologie der Pflanzen, I875, 1, 109.

~) C. Mez, Mikroskopische Wasseranalyse. Berlin 1898. ~) L i n d a a , S c h i e m e n z , ~ a r s s o n , E i s n e r , P r o s k a u e r end T h i e s i n g , Hydro.

bioIogisehe end hydrechemische Untersuehungen fiber die Vorflutersysfeme der Bi~ke, Nuthe, Panke und Schw~rze. - - Vierteljahrsschrift flit gerichtliehe Medizin end 5ffentliches Sanit/its- wesen, 3. Folge, 21. SupplemenbHeft.

FZeitsehr, f, Untersuohung 142 J. K i i n i g , J. K u h l m a n n u. A. T h i e n e m a n n , id. N a h r , - u . Gemflimi~tet.

8olche Untersuchungen slnd in der Folgezeit an Fliissen, auf Riese]feldern und KI~ir- anlagen sowie im Laboratorium durch physiologisehe Experimente wetter fortgefiihrt,. M a r s - s o n und S c h i e m e n z ~) berichte~en fiber ,die Sehiidigung der Fischerei in der Peeue dutch die Zuckerfabrik in Anklam", auf Grund ehemiseher und biologiseher Befunde. Einzelne Or- ganismen warden in Reinkulturen ~) geziich~et, physiologisehe Untersuehungen fiber sie ange- stellt, um ihre Wirkungen in den Gewassern erkliiren zu kiinnen.

Auf Grund soleher Un~ersuehungen verSffentliehten im Jahre 1902 K o l k w i t z and M a r s s o n, Mi~glieder der inzwisehen (1901) gegriindeten Kgl. Priifungsanstalt ffir Wasserver- sorgung und Abw$isserbeseitigung die ~Grundsatze ffir die biologische Beurteihng des Wassers naeh seiner Flora und Fauna". Hierin geben sie eine Zusammenstellung ~en A b w a s s e r - o r g a n i s m e n , , , 8 a p r o b i e n " genannt, die als typische L e i ~ o r g a n i s m e n anzusehen sind, und bezeiehnen sie je naeh dem Grade der Verschmutzung, den sle angeben, als Poly-, Meso- and Oligosaprobien.

Aber nieht nur das Aufh'eten yon Einzelerganismen, yon Leitorganismen, wurde beriick- siehtigt, sondern aueb das Gesamtbild der Flora und Fauna, and damit den Lebensgemein- schaf~en, den L e i ~ b i o z 5 n o s e n nicht minder groi~e Bedeutung beigelegL

So belichtet M a r s s o n fiber ,die Abwasser-Flora und -Fauna einiger K1aranlagen bet Berlin and ihre Bedeutung ftir die Reinigung sti~dtiseher Abwiisser" ~). - - M a r s s o n , S p i t t a and T h u m m stellten Untersuchungen an fiber die Verunreinigungen des Mains dureh die Abw~isser der Stadt t t a n a u 4 ) . - Kolkwi?~z und E h r l i e h fiihrten ehemische und bio- logische Un~ersuchungen an griitieren Fliissen, der Elbe and der Saale, ausS). - - Ferner sind noeh zu erwithnen zwei ,Gutaehtliehe ~ul~erungen der Kgl. Prttfungsanstalt fiir Wasser- versorgung und Abwasserbeseitigung, betr. die Abw~sser and Vorflutverh~iltnisse der Cellulose- fabrik C z u l o w bet Kattowitz, erstati~et yon K o t k w i t z , P r i t z k o w and K o l k w i i z , P r i t z k o w and S e h i e m e n z , welehe die Ergebnisse der chemischen and biologisehen Unter- suchung der ]Yileczna uud Gostine in Obersehlesien veto Mittellauf an bis zur Mfindung in die Weichsel enthalten s). - - V el k beschreibt die chemiseben und biologisehen Verh~iltnisse in der Elbe bet HamburgV).

Besonders eingehend ist auch der Rhein chemisch und biologiseh untersueht worden. Die biologisehen Verh~tltnisse des Oberrheins mit seinen zahlreichen Seitenarmen and AlCw~tssern sind yon L a u t e r b o r n S ) , die des Mittelrheins bis Koblenz yon h l a r s s o n 9) untersucht and

1) M a r s s o n and S e h i e m e n z , Die Schiidigung der Fiseherei in der Peene durch die Zuekerfabrik in Anklam. - - Zeitschrif~ fiir Fiseherei 1901, 9, Heft I.

~) K o l k w i t z , Uber Bau and Leben des Abwasserpilzes Leptomitus l a e t e u s . - ~ i t - feilungen der Kgl. Prtifungsanstalt Berlin, 19. Heft.

8) Mit~eilungen aus der Kgl. Prfifungsans~alt ftir Wasserversorgung and Abwasserbe- seitigung zu Berlin. 1904, 4, 125.

~) Daselbst 1904, 4, 130. ~) Daselbst 1907, 9, 1. 8) Daselbst 1908, 10, 116. ~) V o 1 k : Hamburgisebe Elbe-Untersuehungen. Beihef~ zu den Jahrbtiehern der Ham-

burger wissenschaftliehen Anstalten 1901--1906, 18, 19, 28. Derselbe: Mitteilung fiber die biologische Elbe.Untersuchung des Nahlrhistorisehen

Museums in Hamburg; Verb. d. Naturw. Vereins in Hamburg 1907, [3] 15. s) L a u t e r b or n , Berichte tiber die Ergebnisse der biotogischen Untersuchung des

Rheins auf der Strecke Basel his Mainz. Arbeiten aus dem Kaiserl. Gesundheitsamte 1907, 1908 u. ft.

9) M a r s s o n , Berichte fiber die Ergebnisse tier biologischen Untersuehung des Rheins auf der Strecke Mainz bis Koblenz. Arbeiten aus dem Kaiserl. Gesundheitsamte 1907 and 1908 u, ft.

22. Band, ] I. August~ 1911. 3 Zusammensetzung und biologisches Verhalten der Gewasser. 143

besohrieben worden. Der Berich~ tiber die chemischen and bakteriologischen Ergebnisse is~ noeh nicht verSffentlicht.

Auf Grund dieser Untersuchungen haben K o l k w i t z und M a r s s o n ffir Wiisser, welche zersetzliche organi~che N~hrstoffe in iibernormater Menge enthatten, gegen 300 pflanzliehe und gegen 500 tierische Organismen in e~n 5kologisehes System eingeordnet ~) 9).

Hiernach werden 3 bezw. 4 Zonen der Saprobien untersehieden, n~tmlich:

1. Z o n e de r P o l y s a p r o b i e n .

C h e m i s c h e M e r k m a l e : Wasser reich an Eiweifstoffen and Kohlenhydraten; ~angel oder geringer Gehalt~ an Sauerstoff; Bildung -con Schwefelwassersteff. Im Schtamm viol Schwefel- eisen. Freie Kohlens~iure.

B i o l o g i s e h e M e r k m a l e : Reich an Schizomyceten and Flagellatem Sauerstoffbe- dtirftige Organismen fehlen. Bakterienkeime fiber 1 Million in 1 com.

2. a - ~ e s o s a p r o b e Zone.

Ch e mis t h e Me r km a l e : Eintreten yon Oxydat!onsprozessen infolge des be~ der A~similation der Pfianzen freiwerdenden Sauerstoffs, Der Sauerstoffgehalt, der bet der Be- lichtung off fiber die S~t~igungsgrenze hinausgehen kann, nimmt bet Dunkelhei~ stark ab. (Sauerstoffzehrung vorhanden). Anwesenhei~ yon Ammoniumsa]zen, die zum Toil sehon zu Nitriten oxydiert sind.

B i o 1 o g i s c h e M e r k m a I e : Hervortreten yon Schizophyceen und Eumyce~en.

3 . . 8 - M e s o s a p r o h e Zone.

C h e m i s c h e hi e r k m a 1 e : Die organischen Stoffe sind schon sehr stark mineralisiert ; die Ammoniakverbindungen and Nitrite zu Nitraten oxydiert.

Bio 1 o g i s c h e M e r k m a l e : Reich an Diatomeen, Schizophyceen and Ch]orophyceen. Hshere und niedere Tiere in groi~er Anzahl. Keimzahl unter 100000.

4. O l i g o s a p r o b e Zone .

C h e m i s c h e M e r k m a le : Mineralisation beendet. Der Sauerstoffgehalt entspricht im allgemeinen der MaximallSslichkeit. Sauerstoffzehrung (im Dunkeln) sehr goring. Zur Oxydation verbrauchter Sauerstoff his 5 rag, Schichttiefe grofi.

B i o l o g i s c h e M e r k m a l e : Fehlen der Polysaprobien iiberhaupt~; retches Tier- und Pttanzenleben; Auft~rei~en yon solehen Formen, die gegen Abwasser empfindlich sind.

In diesem 5kologischen System tier tierischen und I)fianz]iehen Saprobien, dessen einzelne Vertreter aufzuz~hlen hier nicht notwendig erschoint, ist ein Mittel gesehaffen women, welches neben der chemisehen Analyse, die wohl in keinem Fal le ganz ent- behrt werden k~nn, wichtige Anhaltspunkte fiir die richtige Beurteilung eines Wassers abgib~.

Um aach fiir diese Frage einen Beitrag zu liefern, wurde die Einwirkung yon Abwassern aus Holzcellulosefabriken, Brennereien und Ortschaften auf die chemische Zusammensetzung und die biologischen Verhi~ltnisse tier Vorfluter verfolgt, niimllch der Einflul~ des Abwassers tier P a p i e r f a b r i k H o f o l p e bet Hofolpe, Kreis Oipe Reg.-Bez. Arnsberg, auf den OIpebach und wetter auf die Hundem; ferner wurde unter- sucht die Verschmutzung tier mittleren Ruhr yon Wildshausen bis :Niedereimer, verursacht durch P a p i e r f a b r i k e n .

Dann sind im folgenden aufgefiihrt die chemlsehen und blologisehen Verhiilt-

i) K o l k w i t z und M a r s s o n , 0kologie der pflanzlichen Saprobien. Berichte der Deutsehen Botanischen Geseltschaft. 1908, 26a, Heft 7.

9) K el k w i t z und M a r s s o n, 0kologie der tierischen Saprobien. Internatlonale Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographic, 1909, 2.

[Zeitsehr. f. UnCersuzhung 144 J. Ksn ig , J. Kuhlmann u. A. Th ienemann , [a. lgahr,-u, Genugmit~el.

nisse in der Roneeva und F15the bet Lfibbeeke, in die die A b w i i s s e r e~ner F / ~ r b e r e i u n d P a p i e r f a b r i k gelangen. Die Ergebnisse ether frfiheren chemlsehen Untersuehung der Wiisser im hiesigen Laboratoriurn sind hier mit verwertet.

Die Emscher, welche ia ihrem ganzen Laufe mit Abw/ i s se rn aus O r t s e h a f t e n verunrelnigt wird, wurde yon uns ehemisch und biologisch untersueht. Jedoeh sind die chemisehen und biologisehen Verhiiltnisse des Obertaufes der Emseher im Zusammen- hang mit den Ergebnissen der Untersuchung des zugleich mineralisch versehmutzten Unterlaufs im folgenden Kapi~el beschrieben; nur die Beschreibung einer bier be- obachteten Selbstreinigung des Wassers in einem Stauteiche der Busehrniihle bet Dortmund, der sein Wasser aus der Emseher enthfilt, mSge bier Platz finden.

A. D e r E i n f l u g d e s A b w a s s e r s d e r P a p i e r f a b r i k H o f o t p e a u f d ie e h e m i s e h e n u n d b i o l o g i s e h e n V e r h ~ l t n i s s e s e i n e r V o r f l u t e r , d e n

O l p e b a e h u n d d ie H u n d e m .

Der Olpebaeh ist oberhalb der Papierfabrik ttofolpe ein reiner Gebirgsbach mit einer normalen und reiehlieh entwiekelten Tier- und Pflanzenwelt. Dureh die Auf- nahme des Abwassers der Papierfabrik wird aber sowohl die ehemisehe wie biologisehe Besehaffenheit sofort stark ver~ndert, wie folgende Untersuehung zeigt:

1 . . C h e m i s e h e U n t e r s u e h u n g (Ergebnisse flit 1 Liter):

" - - Sauerstoff [ • ~ go ( I )

C o mg mg mg mg mg ecru ~m ~

13,0 73,6 3,2 14,0 8,3 8,5 7,1 7,09 6,89 2,8

12,3 79,5 ! 6,0 17,5 7,7 - - 7,1 - - -- - - 4

[ : . . . . 5,57 ~ , 0 - - 10,2 nahme des Olpebacbs -- t

Die chemische Untersuchung des Abwassers der Fabrik bezieht sich auf eine Probe vorn 6. September 1909, an welchem Tage iu dem Abwas.~er schweflige Siiure nicht nacbgewiesen werden konnte. Am 14. September 1909 enthielt das Abwasser sehweflige Sfiure und beziehen sich auf diesen Tag die vorstehenden Zahlen fiir den Sauerstoffgehalt. Das Wasser der Fabrik fliegt daher rnit sehr weehselnder Zusammen- setzung ab; aber selbst der geringere Gehalt an vcrunreinigenden Stoffen gibt sich in dern das Abwasser aufnehmenden Olpebaeh bis 2,2 km unterhatb und der den letzteren aufnehmenden Hundem bis 6,0 km unterhalb der Einmiindung noeh deutlich zu erkennen.

2. Nicht miader machte sieh der Einfiug der Verunreinigung auf den b i o l o g i - s e h e n B e f u n d des Wassers erkennbar. In dem nicht verunreinigten Olpebach welt oberbalb der Fabrik wurden an Kleinlebewesen beobaehtet:

1. Olpebaeh, weir vor der Fabrik

2. oberhalb, nahe vor der Fabrik

3. Abwassergraben d. Fabrik

4. O]pebach nach Auf- nahme des Abwassers 5. Hundem nach Auf-

22. Band, "1 1. August 1911.j Zusammensetzung und biologisches Verhatten der Gewasser. 145

Fontinalis sp. Lebermoose, Algen (ChIorophyceen), Hydraenen und andere Noosk~ifer, Milben Elmiden-Larven, Perla-Larven, Nemura-Larven.

Ephemeriden-Larven, Triehopteren, Limnaea ovata, Simulium-Larven, Chironomiden-Larven aller ~3ruppen, Forellen in grofien Exemplaren.

In dem Grabenwasser kurz oberhal: der Fabrik fanden sieh Limnophiliden- Puppen-Imagines, Sericostoma- undChironomiden-Larven, also dieReinwasserfauna lang- sam flief~ender Gewiisser.

Dagegen war in dem Graben unterhalb der Fabrik, der das Abwasser ffihrt, jeg- liehes Tier- und Pflanzenleben versehwunden, nur einzelne Floeken yon Sphaerotilus natans waren vorhanden.

Sofort naeh der Einmiindung der Abwasser in den Olpebaeh ver~inderte sieh mit einem Male das biologisehe Bitd des Wassers. Die griinen Pflanzen (Algen und Moose) und die gesamte Tierwelt des Reinwassers war vollst~ndig versehwunden. Das ganze Bett des Baehes war, besonders an stark strSmenden Stellen, mit einem diehten Filz yon Sphaerotihs natans fiberzogen. Abgesehen yon einigen mikroskopiseh kleinen Organismen fanden sleh als einzige grSgere Tierformen rote Chlronomus-Larven und gelbliehe Chironomiden-Larven yon Prodiamesa praeeox var. iehtyobrotiea Kieff.

An ruhigeren Stellen des Baehes lagerte fauliger Sehlamm, bestehend aus ttolzfasern und faulenden Pilzresten. In dlesem Sehlamme fanden sieh folgende Organismen in g r o g e r !V[enge: Sialis-Larven, Larven yon Chironomus, Pelopia enhydra vat. rhypophila Kieff, Pseetrotanypus breviealear var. sordiieola Kieff, und Prodiamesa ; ferner w e n i g e r h ~u f i g : Tubifex und klelne Dytiseiden.

Eine eehte Abwasserflora und -fauna, die teils aus widerstands- und an- passungsfiihigen Formen besteht, teils aus solehen, die fiir ein Wasser mit hohem Gehalt an ffiulnisfiihigen organisehen Stoffen kennzeiehnend sind, tritt also an die Stelle der oberhalb vorhandenen Reinwasserformen.

Im weiteren Laufe des Olpebaehes, 2,2 km unterhalb, waren das ganze Bett, Steine und Halme, die ins Wasser hingen, mit Sphaerotiluszotten bedeekt; doeh war die Pilzvegetation nieht so iippig wie vorher.

Auger Sphaerotilus natans fanden sieh hier

Tabifex, Prodiames~-Larven, NeI3helis-Cocons , Chironomus-Larven, Sialis-Larven, Haemopis.

Alle diese Organismen sind typisehe Abwasserformen. In der Hundem unterhalb der Einmiindung des Olpebaehes fanden sieh ]ange

Stri~hnen yon Sphaerotilus an Halmen und Strauehwerk; ebenfalls waren hier zu be- obaehten Chironomiden-Larven der Gattung Prodiamesa, Chironomus und Pelopia.

Also aueh in biologiseher Hinsieht lieg sieh der Einflug des Abwassers der Fabrik noeh 6 km unterhalb der Einmflndung deutlieh erkennen. B. C h e m i s e h e u n d b i o l o g i s e h e V e r h ~ i l t n i s s e in de r R u h r a u f de r

S t r e e k e W i l d s h a u s e n b i s N i e d e r e i m e r . Die Ruhr nimmt auf der Streeke yon Wildshausen bis Niedereimer nieht nut

das Abwasser von Sulfiteellulosefabriken, sondern aueh das Abwasser aus der st~idti- sehen Kltiranlage yon Arnsberg auf. Die Einwirkung d}eser ZufIfisse maehte sieh in folgender Weise geltend:

[ Z e i % s c h r . f . U n S e r s u e h u n g t46 J. K6nig , J. K u h l m a n n u. A. T h i e n e m a n n , ta. 1Vahr.-u. Genu~mi%te].

1

2

3

4

5

Or~ der Entnahme Beschaffenheit

des Wassers

Ruhr, 500 m ober- halb der Papierfabrik

Wildsiiausen Ausfluti aus dem

Klarteiche der Fabrik

hetl und klar

Ruhr, unterhalb,nach Aufnahme yon No. 4

trtib~ stark sauer

Ruhr,unterhalb,nach Aufnahme von No. 2 sehwach trtibe

Abwasser der Klar- s~ark faulig anlage Arnsberg

e z

mg mg

I12,6 17,6

648,0 422,0

120,0 20,0

697,0 77,0

c / ~ > -

mg

2,0

412,8

5,1

92,8

9,5

mg mg

40,4 5,2

197,4 6,8 !

~ 4,8

I06,2 16,7 . . . . . . . . . . . i

38,4 5,3

, -h

mg mg

12,8~ 7,9 [ r

78,0 ')} Spur

13,3 7,8

50,0 156,8

15,1 8,5

Die chemische Zusammensetzung des Ruhrwassers war zur Zeit der Probenahme nur wenig dutch die Abw~isser der Papierfabrik beeinflul~t. Deutlieh aber machte sich der Unterschied ira biologischen Befunde geltend.

In der Ruhr o b e r h a 1 b der Sulfitcellulosefabrik Wildshausen fanden sieh : A n S re in en : Biische des Mooses Eurhynchium und der Alge Batrachospermum monili-

forme. Trichopteren: Sericostoma (K6cher); Micrasema minimum (KScher); ttydropsyche (Larven), Polycentropus flavomaculatus (Larven), Ithythriehia lamellaris (Puppen); A~herix, Elmiden- und Chironomiden-Larven; Nephelis-Cocons; Ancylus fluviatilis.

Im M o o s b e s a t z der S t e i n e und z w i s c h e n U f e r p f l a n z e n : Simulium. Larven und Puppen. Verschiedene Arten yon Ephemeridentarven. Kiifer, Elmiden-Larves, Limnophili- deu-Larven. Milben.

In dem alas Fabrikabwasser aufnehmenden Graben zeigte sich alas typische Leben hoehgradig verschmutzter W/isser; Unmassen von Sphaerotilus natans, Tubifex, Chirono- miden u. s. w.

Auch welter unterhalb war die Ruhr - - besonders nach Aufnahme neuer Ab- wi~sser aus Sulfiteellulosefabriken und der st/idtischen Kli~ranlage Arnsberg noeh ganz mit Sphaerotilus ausgekleidet; doeh fanden sieh dazwisehen auch einzelne grtine Pflanzen, wie Fontinalls, Callitrlehe und Batraehium. In den von Sphaerotilus verklebten Fontinalisbiischeln waren neben Abwasser-Chironomiden auch einzelne Reinwasserformen (Chironomiden, Ephemeriden, Milben) zu finden. Unter den Steinen befanden sieh nur wenig Reinwasserformen. Helobdella stagnalis, Herpobdella atomaria (mit Coeons).

Bemerkenswert aus diesen Untersuehungen ist besonders der Umstand, dal] die Lebewesen dermit Abw/issern aus S ulf i tce 11 ulo se- Fabriken verunreinigten Gewiisser nur dureh die organischen Stoffe dieser Abw/isser bedingt werden, die sehweflige S/~ure bezw. deren Salze, die man f~r speziflsch seh/idlich fiir Tiere und Pflanzen halt, hierbei keine oder nut eine untergeordnete Rolle spielen. Das organisehe Leben in den Gewassern, welehe Abwiisser aus Sulfiteellulose-Fabriken aufnehmen, zeigt ganz

1) Das Abwasser enthielt z. Z. der Probenahme 20,6 mg schweflige S/iure in t 1.

22. Band. ] i. August 19iI.J Zusammensetzung und biologisches Verhatten der Gewasser. !47

die Merkmale der stark mit organischen Stoffen verunreinigten Gewiisser. Die sehweflige Siiure mu$ daher nach Verdiinnung des Abwassers in dem Vorfluter verhiiltnismfi$ig schnell, oxydiert werden, was mit der tats/iehlichen chemischen Untersuchung iiberein- stimmt, indem sich in den solches Abwasser aufnehmenden Vorflutern naeh nur kurzem ZusammenflieSen keine schweflige S~ure mehr nachweisen Iie$.

C. C h e m i s e h e u n d b i o l o g i s c h e V e r h i i l t n i s s e in der R o n z e v a und F 1 6 t h e be i L i i b b e c k e .

Die Ronzeva und welter die F 1 5 t h e im Kreise Liibbecke werden dutch die Abwi~sser einer Papierfabrik und einer Ffirberei stark verunreinlgt.

Die chemische Untersuchung der W/£sser ergab fiir i 1:

Probenahme

Ronzeva, oberhalb der

1. Brauerei yon Barre

2. Abwasser del Papierfabrik Abwasser del

3. F~irberei Vogler

Ronzeva, 4. nach iufnab.

me yon i No. 2u. 3

5. F15the, nacb Aufnahme

der Ronzeva

Aussehen des

Wassers

Sehwebestoffe

mg mg

Get6ste Stoffe.~ [ ~

mg mg

t75,0 70,0 i

3890 ,O 1245,0

1190,0 i 635,0

hell und klar ! 0

I braun trlibe [ 380,0

i dunkelblau l

getrtibt 120,0

stark braun- grtln getriibt 137,5

braun- schwarz und 50,0

~riibe

177,5 [

15,0

42,5

22,5

I

715,0' 310,0

mg

5,0 55,0

544,0 470,0

356,8 1315,0

173,6

75,2

3'20,0

250,0

mg i mg

32,6 14,2

46,4 63,9

1656,9136,7

30,9 49,7

41,2 51,5

deu~- Iiche Re-

ak t ion

s t a rke Re-

ak t ion

deut- l icbe Re-

akt ion

Hier machte slch die Verunreinigung der beiden Biiche durch die Abwfisser auch in der e h e m i s c h e n Zusammensetzung stark geltend. In b i o l o g i s c h e r Hinsicht wurden in der Ronzeva Chironomus und Tubifex, sonst keine Organismen beobachtet.

In der F15the fanden sich Chironomus-Larven, -1)uppen und -Imagines in Masse ; auch Laichschnfire.

D. Die S e l b s t r e i n i g u n g e i n e s m i t f ~ i u l n i s f / i h i g e n S t o f f e n o r g a n i s e h v e r s c h m u t z t e n W a s s e r s in e inem S t a u t e i c h de r o b e r e n E m s c h e r .

Ferner untersuchten wlr die chemischen und biologischen Verh~iltnisse in dem Stauteiche der Buschmiihle bei ItSrde, der sein Wasser aus der stark organisch ver- schmutzten Emscher erh~tlt; es wurde hierbei eine ganz bedeutende Selbstreinlgung des Wassers auf einer ziemlich kleinen Strecke ~'estgestellt.

rZei tschr , f. Untersuehung 148 J. K s n i g , J. K u h l m a n n u. A. T h i e n e m a n n , Ld. ~ahr.-u.~enufimit~el.

Die Emscher wird unterhalb Hsrde gestaut; ein kleiner Tell des Wassers stgrzt tiber das Staubrett and flie~t in dem ursprfinglichen Beige weiter; die Hauptmesge des Wassers flieg~ dutch einen Seiienarm and dient zum Betriebe einer Mfihle; etwas eberhalb dieserMfihle befindet sich die Einflufistelle in don Teich, dem je nach den Verh~l~nissen bald mehr bald weniger Wasser zugeftihrt wird. An der gegenfiberliegenden Seite befindet sieh die Ausflu5 steIle des Teiches; das hier sustretende Wasser fliegt in das alte Bert zurfick und vereinigt sich mit dem fiber das Staubret~ geflossenen Wasser. Eine kurze Strecke welter unterhalb kommt dann der am Stauwerk abgezweigte Seitenarm wieder in das alte Bert der Emseher zurtick, die dann in der Riehtung such Dortmund weiterfliet~t.

Der Teich ist e~wa 200 m fang und 100 m breiL In der Mitre des Teiehes befindet sich eine kIeine Xnsel. Das Ufer ist mit Holzgef[echt eingefafit. Die Tiefe des Teiches be- tragt zwischen 0,50 and 1,50 m.

Die Ergebnisse der ehemischen Untersuehungen waren im Mittel yon 3 Probe- nahmen ffir 1 1 folgende:

Entnahme- stelle im

Teiche

Einmtindung. Mitre . . Ausflug

I ~ Is~hwebes~offe

I

18,71 23,8 24,6 119~,7 15,11 4.8 1,1 i 1104,3 13,71Spur Spur 1120,8

F mg

112,7 1104,0

97,3

mg

23,3 139

9,8

mg

165,9 ! 149,1 i152,9

mg i mg [ mg

83,7 814,0 259,0 84,9 298,1 ..228,1 84,7 294,9 227,8

Sauerstb-ff:. - .~ gehal~

N mg ccm ccm

20,0 1,3 0,2 10,0 1,7 0,8 3,3 5,2 4,0

Diese Zahlen lassen elne deutliche S e 1 b s t r el ni g u n g des Emscherwassers im Telche erkennen; die Schwebestoffe sowie die Menge des zur Oxydation der organischen Stoffe erforderlichen Sauerstoffes haben wesentlich abgenommen.

Dementsprechend verhielt sich der b io 1 o gi s eh e Befund. W~hrend sich ober- halb in der Emscher vor Einmfindung in den Teieh wechselnde Menge der ffir die po]ysaprobe Zone kennzeichnenden Organismen, Sphaerotilus natans, Beggiatoa, einzelne Tub i fex -und Erlstalis-Larven sowie auch Infusorien fanden, zeigte das planktonreiche Wasser des Telehes ein ganz anderes organisches Leben. Im Ufer linden sieh zahl- reiehe Culex und Chiromiden (Chironomus-Larven; -Puppen, - Imagines , desgl, yon Tanypus); der sehwarze Sehlamm des Teiches ist roll yon Museheln und Schneeken, Bryozoenkolonien, Potamogeton crispus. Auf der Oberfl~che des Wassers trelben Massen yon Oscillatorien; im unteren Teile ist Carehesium Laehmanni vorhanden. Griine Algen (Conferven und Euglena) erzeugten am 22. September 1909 eine solche Menge Sauerstoff, da~ die im Wasser gefundene Sauerstoffmenge die gewShn]iehe AbsorptionsgrSl~e des Wassers ffir Sauerstvff erheblich hbertraf.

I V . C h e m i s e h e Z u s a m m e n s e t z u n g unO b i o l o g i s e h e s ¥ e r h a l t e n be i den a n u n o r g a n i s c h e n unO o r g a n i s e h e n S to f f en r e i e h e n W ~ s s e r n .

Die Frage, welche Ver~nderungen im biologisehen Verhalten eines Wassers auftreten, wenn ihm neben organischen Stoffen gleichzeitig viele unorganisehe Stoffe zugeffihrt werden, ist his jetzt noch wenig gepriift und beantwortet.

Da die Emscher, ein rechter Nebenflufg des Rheins, einerseits auf ihrem ganzen Laufe aus vielen dieht bewohnten Ortschaften Abw~isser mit vie] organischen Stoffen, andererseits, besonders im Mittel- und Unterlaufe, Abw~isser aus vielen Bergwerken

22. Band. ] 1. Augus~ 1911.3 Zusammensetzung und biologisches Verhalten der @ewKsser. 149

mit vieI Salzen, ~ vorwiegend Chloridsn, auinimmt, so boten diese Verhaltnisse eine vorziigliehe Gelegenheit zur Priifung dsr genannten Frage.

Das Wasser der Emseher tritt in siner ausgsmausrten Quells zu Tage; es besitzt das ganze gahr hindurch eine Tempsratur yon etwa 4 - - 8 ° und hatte am 1. April 1909 %lgende Zusammensetzung fiir 1 l:

Tempe-[Schwebe-i Gelsste Gliih- Sauerstoff- Mag- Schwefel- Chlor Ammo- ratur [ stoffe I Stoffe verlust verbraueh Kalk nesia snare niak

o [ mg I mg mg mg mg mg mg mg mg

I ' 4,0 0 194,0 38,0 3,7 38,4 9,8 60,0 33,6 0,0

Das Wasser ist also ein normales Quellwasser der Ebene mit wenig mineralischen and sehr wenig organischen Stoffen.

Tier- und Pflanzenleben ist wegen des sp~irlichen Lichtes wenig entwickelt, zeigt abet nichts Anormales. Viel Asellus aqnaticus.

Die Emscher fliel~t als kleines B~chlein wetter und enth~lt unterhalb retches, tierisches wie pflanzliches Leben.

Das Qusllwasser der Emscher versickert nach kurzem Laufs in den nahe- gelegenen Wiesen yon Haas Dudenroth und wird von tier Zeche Karoline wisder hochgepumpt. Es tritt sodann zusammen mit den Abwiissern der Zeche aus einem Kl~irteich aus und bssitz~ einen sehr h o h s n W ~ r m e g r a d . Infolgedessen zeigt hier das Emscher-Wasser kein organisehes Leben. Von da an ergie~en sich yon links and rechts die verschiedenartigsten unreinen Abw~sser, die alle aufzuziihlen hier zu weit ffihren wiirde.

Im ganzsn wurden yon Holzwickede his zur Mfindung in den Rhein an 11 verschiedenen SehSpfstellen zu ie drei verschiedenen Zeiten 1) aus der Emseher Proben entnommen, die im Mittel die in der Tabelle auf S. 150 zusammengestellte Ergeb- nisse liefsrten.

Man kann hiernach in der Emscher zwei Zonen, sine salz~irmere yon der Quelle bis unterhalb Mengede und eine salzreiehere von obsrhalb Herne bis zur Miindung unter- scheiden. In beiden Zonen finden sich grol~e 1V[engen fihflnisf~higer ~) organischer Stoffe.

1) Die Probenahmen fanden start am 23. September 1908, 1. April 1909 und 2. Sep- tember 1909.

2) Wie stark die Fitalnisvorggnge in der iiberaus stark verunre[nigten Emscher sind, erhe]lt auch daraus, dal~ in ihrem schwarzen Schlamm verldtltnismiKiig grolie Mengen freier und Sulfidsehwefel gofunden wurden; z. B. ffir die am 23. Sept. 1909 entnommenen Proben:

Ort der Probenahme :

I. Oberhalb Horde . . 2. Unterhalb Mengede . 3. Bet Krange . . . . 4. Bet Oberhausen

Trockem } sub- /In S~iu- Or- / Pho Gesamt- ~_th

stanz Iren Un-ganisehe: prior- 1 stoff ex~rau~ ]lSsliehes Stoffe Kalk . s- I Stick- . er- j a"re L

% % % °/o t % i % ' %

46,60 71,79 50,31 68,09 69,70 85,58 49,39 60,13

16,75 20,15 9,98

17,65

2,03 0,25 2,02 0,33 1,21 0,08 3,301 0,21

0,28 0.25 0,07 0,16

0,99 1,28 0,39 1,86

Freier und

Su]fid~ Schwefel

%

0,69 0,84 0,25 1,36

No.

4 5 6 7 8 9 10

Ort

de

r Pr

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Hol

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S61d

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12

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15,2

16

,3

25,5

15

,5

24,6

23

,4

56,9

42

,4

20,7

15

,2

22,6

37

,2

39,1

51

,5

18

33,9

31,3

30,9

42,6

4~

~ mg

1878

,0

69,0

~418

,2 1

09,0

1837

,7 1

94,0

18

,9

1194

,7 1

12,7

'2

3,3

2053

,7 1

83,5

25

,5

1530

,5 1

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17

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4268

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01,0

15

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4738

,2 4

07,3

35

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4602

,5 2

93,5

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3854

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57,3

28

,5 Che

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nag

mg

mg

5,6

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6

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372,

6

504,

2

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7

344,

6

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0

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2

481,

2

2069

,0

2341

,6

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25

9,8

102,

5 25

4,9

94,1

20

3,5

2803

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77,8

20

5,2

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,9 S

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s~of

fgeh

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,.~

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cc

m

5,2

1,6

2,5

1,3

2,2

2,3

2,9

0,3

1,8

0,1

2,0

0,15

1,1

0,2

Bio

logi

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s-

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22. Band. ] i..~ugus~ 19uJ Zusammensetzung und biologisches Verhalten der Gew~tsser. 151

In der s a I z a r m e n Zone priigt sich der Gehalt an f~ulnisf~hlgen organischen Stoffen in sehr deut]icher Weise aus; Sphaerotl]us natans, Tubifex, Beggiatoa, Carche- sium Laehmanni, Ch]ronomiden-Larven u. s. w. treten bier in grof]on Massen auf.

In der z a l z r e i c h e r e n Zone treten diese Abwasserformen ganz zuriick, und es f]ndet sich an ihrer Stelle fiberall im Wasser massenhaft ein h S h e r e r P i l z , der in langen Zotten an Steinen und Strauchwerk am Boden und am Ufer festsitzt.

Der P i l z wiichst in grol3en seMeimigen Zotten; die jiingeren Exemplare sind von weil~licher Farbe, wiihrend iilteres Material r6tlich braun, meistens aber durch Sehlammteilchen grau-sehwarz gef~irbt ist. Diese Zotten in 1/2 natiirlicher GrSl~e zelgt Fig. I der Tafel I S. 154.

Unter dem Mikroskop zeigt eine solche Pilzflocke ein einheitliehes Bild. Sie besteht aus ungleich dicken Pilzfi~den mit zahlreichen Scheidewi~nden. Die mittlere Dicke der F~den betragt 1 0 - - 1 5 Fl. Die jiingeren Zellen haben einen kSrnigen In- halt, die iilteren slnd tells leer, teils ist das Plasma stark zusammengeschrmnpft. FruehtkSrper sind an dem Myzel nicht zu sehen. (Fig. 2.) Die Membran der i~lteren ZeIlen weist eine deutlich br~unliehe F~trbung auf.

Sehr oft fanden sich Pilzfiiden, bei denen das urspriingliehe Ende des Fadens sieh abgelSst hatte; eine sotche Hyphe erseheint alsdann wie abgehackt (Fig. 4a). Dementsprechend fanden sich auch viele abgelSste Fadenstiieke vor. Ein soleher Stumpf, yon dem sich das Ende abgelSst hatte, kann, wie sehr oft beobachtet wurde, wieder seitlieh auswachsen, t t ierbei entsteht im Verlauf des Fadens ein Knick (Fig. 4 b). Von diesem neu ausgewachsenen Faden kann sich das Ende wiederum ablSsen, der Rest w~ichst wieder aus u. s. w. Auf diese Weise kSnnen mehrere Knieke an dem- selben Pilzfaden hintereinander auftreten, soda~ er ein treppenfSrmiges Aussehen erhglt (Fig. &c.). Solche al)gel6ste Fadenstiicke sind wohl als Ableger zu betraehten, welehe fortgesehwemmt werden, sieh festsetzen, wieder auswaehsen und so fiir die Verbreitung des Pilzes sorgen, ein Ersatz fiir die im VV'asser fehlenden Konidien.

Bemerkensv~ert ist aueh die gabelige Yerzweigung der Pilzfi~den, welche an den jungen F~den sieh weithin verfolgen 1/i~t (Fig. 4d). Das makroskopisehe Bild ist i~hnlich dem der bekannten Abwasserpilze Leptomitus, Sphaerotilus, Mucor, Fusarium und Oidium. Von diesen Pilzen kommen SphaerotiIus, Leptomitus und Mucor yon vornherein nicht in Betraeht. Sphaerotilus natans ist eine Fadenbakterie mit sehr diinnen 2 - - 3 p dicken Faden; Leptomitus und Mucor geh5ren zu den Phyeomyceten, welche w~hrend ihrer vegetativen Entwickehng e i n z e 11 i g b]eiben, l~ach dem mikro- skoplschen Befunde kSnnten also nut noeh Fusarium und Oidinm in Frage kommen.

Um fiber die Natur dieses Pilzes ins klare zu kommen, haben wir versucht, ihn rein zu zfichten, zum Fruktifizieren zu bringen und sein Wachstum unter den ver- schiedensten Bedingungen zu verfolgen.

Da das dem Wasser entnommene Pilzmaterial keinerlei Fruktifikation aufwies, so war es hier nicht mSglich, in der fiblichen Weise, yon de r Sp o r e ausgehend, zu einer Reinkultur zu gelangen. Die geinztichtung reunite ~ielmehr vom Myeel aus erfolgen. Za diesem Zweeke wurde yon dem Pilzmaterial, welches in flachen Schalen an einem kiihlea Orte auibewahr~ wurde, eine junge Floeke in kleino Stticke zerschnitten and in Leitungswasser, dann in sterili- siertem Leitungswasser ausgewasehen, um s]e yon Bakterien und Protozoen tunlichst zu be- freien ~). Die so gereinigten Pilzfaden wurden mit steriler Platinnadel auf eine Reihe ver-

1) Diese Versuche sind unter Anleitung von Dr. A. S p i e c k e r m ~ n n , Bakteriologen der Yersachsstation, von dem einen yon uus (J. K u h ] m an n) ausgefiihrt.

[Zeitsehr. f. Un~ersuchung 152 J. K(inig , J. K u h l m a n n u. A. T h i e n e m a n n , [d. Nahr.- u Genufimi~tel.

sehiedener meist in Petri-Scbalen befindlichen blithrbSden iibertragen. Schon nach etwa 24 Stunden ]ie~i sich mit Itilfe des Mikroskopes feststellen, da~ y o n den abge imp f t e n Pi I z- f~d en a u s ein Wachstum eingetreten war, and nach einigen Tagen bathe sich ein reich verzweigtes sepfiertes Mycel naeh allen Seiten hin gleichm~fig ausgebreitet. Angewendet warden versehiedene N~thrbSden undes ergab sieh, daft der Pilz auf den s a u r e n NtthrbSden sin besseres Fortkommen zeigte als auf den n e n t r a l e n und a l k a l i s c h e n , auf welehen die Bakterienkolonien, deren Wacbstum auf saaren l~hrbSden bekannflieh sehr eingesehr~inkL wird, allmi~hlich tiberhandnahmen, die Gelatine moist verfltissigten und so die Kaliur un- brauchbar machten.

Um zu einer R ei a k a l t u r zu gelangen, wurde yon den N~ihrbiiden Wiirzeagar, Wiirze- gelatine und snarer Wassergelatine etwas Mycel veto ~iufiersten Rande der Kolonie auf frisehe in RShrchen schr~g erstarrte N~hrbiiden tibertragen. Es warden wiederum zur Verhinderung der En~wickelung etwa noeh vorhandener Baktelien saure NiihrbSden genommen, and zwar Wtirzeagar nnd Wiirzegelatine, auf welchen sich alas kr~iftigste Mycel entwickelt harts. Von diesen wurde nach 5--6 Tagen wiederum veto Rande der Kolonie auf frische N~ihrb~iden tibertragen und dieses Verfahren noch viermal wiederho]~. Die letzte Abimpfung liefi mit Sicherhei~ sine Reinku]tur erwarten.

In den Zuchtschaten erschienen nach e~wa 20-t~igigem Wachs~um auf dem Mycel in grofier Met~ge kleine FrachtkSrper, die im Innern eine grotie Anzahl S p o r e n enthielten, welche bet der Reife in schwach rStlichen, gllinzenden SchleimtrSpfchen austraten. Voa diesen Sporen wurde eine Aufschwemmung in sterilisiertem Wasser hergestellt und hiervon mehrere Verdtinnangen mit Wtirzege]atine in Petri-Sehalen angelegL Nach 3 Tagen wurde veto Rande der etwa ~/.2--1 cm Durchschnittsl~tnge betragenden Kolonien auf in Rshrehen schr~ig erstarrte Wfirzege]a~ine abgeimpft.

Die Reinkultur, veto Mycel and yon tier Spore ausgehend, war, wie die mikroskopische Priifung ergab, identisch mit dem Ausgangsmaterial und dem ":~lteren konservierten Material.

Die so gewonnene Reinkultar des Pilzes lieferte das Material ffir weitere ¥ersuche.

a) W a e h s t u m des P i l z e s a u f v e r s e h i e d e n e n Nahrb i iden . Vonder Reinkultur wurde abgeimpft auf in Petri-Sehalen befindliche Nahrb5den yon

Wfirzeagar, Wtirzegelatine und Wassergelatine. iNach etwa 8 Tagen hails sich an zahlreichen F~,tden tier lnhalt der Zellen zusammengezogen und das Plasma war, umgeben yon einer Membran, seitlich ausgetreien (Fig. 3a, b). Die Enden vieler Myzelfaden waren hirschgeweih- artig verzweigt; diese rhizoidenartigen Bildangen werden vielleicht Haf~organe darstellen (Fig. 4 e). ~berhaup~ ist das Mycel des Pilzes auf festem Substrat mehr verzweigt and knorriger als in dem fltissigen. Nach etwa 2 Wochen bildeten sich in den Zuchtschalen zahlreiche dunkle Piinktchen. Unter dem Mikroskop erschienen diese als kugelige, aus einem Netzwerk von kurzen, dicken Pilzfaden bestehende Gebilde. In ein und derselben Schale lief sieh zu g]eicher Zeit tier Bildungsvorgang diesel' F r u c h t k S r p e r beobachten.

1. Zwei odor drei Pilzf~tden verflechten sich miteinander, teilen sich in kurze Zel]en, die zah]reiche AusstiiIpungen treiben, welche sieh ebenfalls miteinander vel~eehten.

2. Das Gebilde wird grSl~er, his zu 0,15 m m i m Durehmesser. Es grenzt sich deutlieh gegen das fibrige Mycel ab, indem sich dicks Zellschichten bilden, sodali schliefilich sine ziem- lich widerstandsfahlge ttohlkagel ents~eht, die sich mit der Zeit immer dunkler braun f~rbt.

Die Fruchtki~rper haben sine 3--4-schichtige, hiiutige, ziemllch rests OberhauL Im Innern befinden sieh die Sporen. Konidientr~iger konnten aueh mi~ st~rkster Vergr~ifierung nicht ge- sehen werden. Bet tier l~eife treten die Sporenmassen aus einer runden (~)ffnung in ether Ranks aus {Fig. 9). Mit blofem Auge sieht man dana die r(itlichen Sporenmassen als seMeimige Tr(ipfchen auf dem Subsirat sitzen. Die reifen Sporen haben sine mehr odor minder gestreekte elliptische Gestalt, ihre L~inge ist 2,5--3,5 ~ (Fig. 5). Die Sporen enthalien zwei stark licht- breehende KSrper, welebe mi~ Jodl~isung sich dunkler farben. Die aus den Pykniden austretenden Sporenranken sind rS~Iich gefiirbt; die einzeinen Sporen erscheinen farblos.

Von den auf den Zuehtschalen befindlichen S p o r e n m a s s e n wurde eine Aufsehwem-

2u. B~nd. 1 Zusammensetzung und biologisches Verhalten der Gew~isser. 153 1. August 1911.J

mung yon Sporen in steriler Bierwiirze hergestellt, und nach dem von L in d ner abgei~nderten Hansen'schen Verfahren wurden mit Benutzung der BSttcher 'sehen feuchten Kammer Einzellkalturen hergestellt.

Hierbei wurde folgendes beobaehtet: 1. nach etwa 20 Stunden hatten sieh die Sporen stark vergrtil~ert; 2. es bildeten sieh ein oder zwei Keimschl~iuche, welche anfangs sich blasig einschniirten,

dann lunge, glatfe ]~iden bildeten, welehe s[ch nach karzer Zeit durch Querw~tnde in einzelne Zellen zergliederten. (Fig. 6 u. 7.)

3. Nach etwa 48 Stunden war ein verzweigtes Mycel entstanden. (Fig. 8.) 4. Schon nach 3 Tagen, wohl infolgo eingetretenen Mangels an ]Nahrstoffen, bildeten

sieh die Antagen zu den Fruchtk~rpern; deren Bildung in der oben erw~hnten Weise geschah. Naeh demselben Verfahren warden aueh Einzellkulturen mit verfltissigter Wtirzege]atine

hergesteltt, wobei dieselben Beobaehtungen gemaeh~ wurden. Andere Fruchtformen wurden unter diesen Bedingungen nicht beobaehtet. Ftir die Ein-

reihung des Pitzes in (]as System ist nun die Erzeugung der Hauptfruehtform, der Ascus- F r u k t i f i k a t i o n , nStig.

Es sind auch viele Versuche angestellt, diese Fruehtform auf verschiedenen Ni~hrbsden, unter den versehiedensten Kufieren VerhKltnissen, dutch Belichtung und Lichtabschlul~, ErhShung der Temperatur u. s. w., zu erreichen, abet allo ohne Erfolg.

Aus dem Grunde muB der l~ilz vorli~ufig bei den Fungi imper/ecti untergebracht werden. Von den schon bekannten Wasserpilzen dieser Gruppe, Fusarium aquae- duetuum und Oidium lactis, ist er zweifellos verschieden, lgach der Erzeugung der Sporen in Geh~usen ist er in die Ordnung der Sphaeropsideen und nach dera Charakter dieser Gehiiuse (h~iutig schwarz) in die ]?amilie der Sphaerioideae Sacc. zu stellen. Da die Sporen hyalin, rund bis eifSrmig und einzellig sind, so ist der Pilz welter in die Abteilung der Hyalosporae Sacc. zu bringen, und zwar in diejenigen Gattungen, deren Fruehtgehi~use frei, nicht in einem Stroma entwickelt werden. Nach dem Bau der Fruchtgehiiuse und bei dem Mangel an Konidientriigern kommen weiter die Gat- tungen Phyllosticta und Phoma in Betracht, zwisehen denen bekanntlich zah]reiche lJberg~inge bestehen~ Am engsten schlie~t sich die hier besehriebene Art an P h o m a an. Im Wasser lebende Phoma-Arten sind bisher nieht besehrieben. Ob unsere Art mit einer der zahlreichen auf Pflanzen vorkommenden Phoma-Arten identisch ist, l i~t sich mangels Untersuchungen fiber das Verhalten dieser in kfinstlicher Kultur nicht sagen. Eine derartige umfassende Untersuchung des Pilzes lag' auch nlcht in unserer Absicht. ~Tir nennen ihn, vorbehaltlich einer durch sp~itere Untersuchung etwa nStig werdenden Berichtigung: P h o m a e m s c h e r i c um.

Sehlul~folger ungen .

Die vorstehenden Untersuchungen bestiitigen die schon zum Tell bekannten Beziehungen zwischen der chemischen Zusammensetzung und den biologischen Verh~ltnissen der Gewi~sser, z.B. da~ die Fliege Ephydra riparia als ein Leit- organismus fiir Salzwiisser, die Fadenbakterien Sphaerotilus, Beggiatoa, ferner Tubificiden als Leitorganismen ffir stark mit organischen Stoffen verunreinigte bezw. fauHge W~sser anzusehen sind. Der neue, in der Emscher aufgefundene hShere Pilz kann vielleicht als ein Leitorganismus eines mit organischen and anorganischen Stoffen verunreinigten Wassers angesehen werden.

Wenn aber aus solehen Beziehungen neuerdings vielfach geschlossen worden ist, dal~ die biologische Untersuehung eines Gewassers allein ausreiehe, um seine

11. 11

154 J. K ii n i g etc., Gewiisser. [Zei tse~r . f. Untorsuehung i.d. b:ahr.- u. Genul imit te l .

Beschaffenheit bezw. um die Art seiner Verunreinlgung festzustellen, so ist dieses nicht zutreffend. Denn eine Reihe pflanzlicher und tierischer Organismen kommen in reinen wie unreinen Gew/issern vor, und wenn dann aueh das h/iufigere odor seltenere Auftreten der Formen einen Anhalt daftir abgeben kann, ob und welche Verunreinigung vorliegt, so sehen wit doch aus den Untersuchungen fiber die mit Abw~ssern aus Sulfitcellulosefabriken verunreinigten Fliisse, sowie aus den Untersuchungen fiber die Emscher, da~ bier die Lebewesen vorwiegend durch den Gehalt an organischen Stoffen bedingt werden, dal~ dagegen ein selbst ziemlich hoher Gehalt an unorganisehen Stoffen (Salzen) dabei keine Rolle spielt. Andererseits kann selbst eine geringe Menge gewisser organischen Stoffe, besonders soleher teeriger Natur, jeg]iches organische Leben unterdriicken bezw. verniehten.

Man wlrd daher bei der Beurteilung yon Verunreinigungen der Gewfisser durch Schmutzwi~sser, so wertvoll hierbei aueh die biologische Untersuchung ist, die chemische Untersuchung nieht entbehren kSnnen. Sie mul~ vielmehr, urn mit Sicherheit die Art und den Grad der Verunreinig"ang festzustellen, mit tier biologischen Untersuchung Hand in Hand gehen.

Fig. 1.

4.

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7.

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Erk l i i rung der F i g u r e n - T a f e l .

Pilzzo~te in 1/2 naLiirlicher GrSi~e (naeh einer Photographie). Pilzflocke. Vergr. 100. KnS~ohenbildung an den Pilzf~iden. a) Vergr. e~wa 150. b) Starker vergriiSer~. a) Abgel6stes Fadensttiek. b) Abgel6stes •adenstliek im Begriff wieder auszuwachsen. c) Faden, der mehrmals kurz nacheinander abgebroehen und wieder sei~lieh

ausgewachsen isi;. d) Gabelige Yerzweigung eines Fadens. e) Rhizoidenartige Bildung am Ende eines Pilzfadens. Vergr. 100. Sporen. Vergr. 700. Keimungsvorgang der Spore. ¥ergr. 800. Entwickelang der Spore. Vergr. 340. N/ichstes S~adium. Vergr. 340. Pyknide, Aufsieht. Vergr. 340. Pyknide, Durehsehnitt. Vergr. 340.

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