Wassertemperatur in Kreislaufanlagen
Die Wassertemperatur ist ein wichtiger Parameter, den es in Kreislaufanlagen zu steuern gilt. Sie hat verschiedene Auswirkungen auf die Wasserqualität und das Wohlbefinden der Tiere. Da Fische wechselwarme Tiere sind, ist ihre Körpertemperatur nicht gleichbleibend, sondern wird von der Umgebung bestimmt. Nachfolgend erläutern wir, wie die Wassertemperatur in geschlossenen Aquakulturen Einfluss auf das System nimmt und welche Maßnahmen zur Regulierung ergriffen werden können.
Auswirkungen der Wassertemperatur auf Aquakultursysteme
Den mit Abstand wichtigsten Zusammenhang gibt es zwischen Temperatur und Sauerstoffgehalt. Fische benötigen eine Mindestkonzentration von gelöstem Sauerstoff im Wasser zum Leben. Die Angabe des gelösten Sauerstoffs erfolgt dabei in Prozent. Je nach Fischart können schon 50% ausreichend sein (z.B. Afrikanischer Wels). Beim Wolfsbarsch sollte der Wert hingegen immer bei 80–100% liegen. Mit steigender Wassertemperatur nimmt die Löslichkeit von Sauerstoff im Wasser ab. Bei 0°C bedeutet daher eine 100% Sättigung rund 15 mg O2/l (a. d.) gelöster Sauerstoff. Damit ist der Wert bei 0°C knapp doppelt so hoch, wie bei 20 °C, wobei bei 100% Sättigung rund 9 mg O2/l (a. d.) gelöst sind. Zudem gibt es in wärmeren Gewässern (z.B. tropische Meere) oft eine größere biologische Sauerstoffzehrung durch andere Wasserorganismen als in kalten Gewässern (z.B. Gebirgsbäche). Kritisch wird es für Fische bei einer Sauerstoffsättigung von weniger als 4 mg O2/l.
Daneben wird durch die Wassertemperatur auch das Wachstum von Bakterien, Viren und Parasiten, beeinflusst. Die „RGT-Regel“ (Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel, auch „van-’t‑Hoff’sche Regel“) besagt, dass Reaktionen pro 10°C höherer Temperatur doppelt so schnell ablaufen. Kälteres Wasser hemmt das Wachstum von Bakterien, wohingegen warmes Wasser deren Stoffwechsel beschleunigt, sodass sich Bakterien und Viren hier besonders schnell vermehren.
Auch in Bezug auf das Fischwachstum gilt die RGT-Regel. In warmem Gewässer wachsen die Tiere schneller als in kaltem Wasser, weil dann ihr Stoffwechsel beschleunigt ist und sie mehr Energie umsetzen. Damit ist dieser positive Effekt von warmem Wasser konfliktär zum schnellen Wachstum von Bakterien.
Einflussfaktoren auf die Wassertemperatur
Grundsätzlich ist Wasser ein sehr guter Energiespeicher. Es besitzt eine vier Mal so große spezifische Wärmekapazität wie Luft. Deshalb benötigt Wasser wesentlich länger bei der Temperaturanpassung als diese. Je größer das Beckenvolumen, umso träger reagiert das System, d.h. umso länger dauert seine Erwärmung. Folgende Faktoren haben einen Einfluss auf die Temperatur:
- Neben der Umgebungsluft haben in Kreislaufanlagen auch die elektrischen Aggregate mit ihrer Abwärme und die Tiere selbst einen Einfluss auf die Wassertemperatur. In unserer Anlage sind es rund 5 kW Wärmeleistung, welche Fische und Komponenten in das System eintragen.
- Auch die Unterbringung der Anlage ist für die Wassertemperatur relevant. So sollte auf eine ausreichende Isolierung von Umhausung bzw. Gebäude geachtet werden.
- Mit aktiver Belüftung von Anlagen oder Räumlichkeiten kann weiterhin realisiert werden, dass im Winter kalte und im Sommer warme Luft außerhalb der Anlage bleibt. (z.B. Wärmetauscher)
Kontrolle und Regulierung der Wassertemperatur im Becken
Überwacht wird die Wassertemperatur mit Hilfe eines Sensors, der live die aktuelle Beckentemperatur auf dem Bedienpanel anzeigt. Werden vorgegebene Grenzwerte überschritten, gibt es Alarmsignale, sodass gegengesteuert werden kann.
Im SEAWATER Cube stellen wir mit verschiedenen Maßnahmen eine artverträgliche Jahres-Durchschnittstemperatur im Wasser her. Zum einen ist die Beschaffenheit der Container mit einer 10 cm PU-Isolierung der Wände eine wichtige Voraussetzung, um für konstante Temperaturen im Wasser zu sorgen. Über einen Luft-Luft-Wärmetauscher können wir zudem in Abhängigkeit der Umgebungstemperatur aktiv die Lufttemperatur in der Anlage beeinflussen. Diese hat mit der Zeit auch einen Einfluss auf das Wasser. Für die Fischarten Wolfsbarsch und Dorade realisieren wir über das Jahr hinweg durchschnittlich 23 °C Wassertemperatur. Fischwohl, Fischwachstum und Bakterienwachstum sind hierbei im besten Verhältnis zueinander. Für exotische Fischarten, die gerne in wärmerem Wasser leben, sind auch höhere Temperaturen darstellbar.
Bei Wassertemperaturen außerhalb des Akzeptanzbereiches einer Fischart wird zunächst die Fütterung reduziert. Damit wird einerseits dem Appetitverlust der Fische entsprochen und andererseits kann das übermäßige Wachstum von Biofilm und unerwünschten Bakterien eingedämmt werden. Eine weitere Maßnahme zur Regulierung der Wassertemperatur bei extremen Wetterbedingungen ist die punktuelle Verwendung eines Wärmetauschers (z.B. Titanwärmetauscherplatte) im Wasser. In besonders heißen Gebieten/Jahreszeiten kann mit Hilfe eines Kühlaggregates über den Wärmetauscher das Wasser gekühlt oder in kalten Gebieten/Jahreszeiten mit Hilfe einer Heizung (oder Abwärme aus anderen Prozessen) über den Wärmetauscher das Wasser erwärmt werden. Auch die punktuelle Verwendung von Heizstäben zur Erwärmung des Wassers wäre möglich, ist jedoch mit einem hohen Strom- und Kostenaufwand verbunden und weniger effizient als der Einsatz eines Wärmetauschers.
Mehr zu den Fischarten und dem Einfluss der Wassertemperatur auf das Fischwohl findest Du in einem separaten Blogbeitrag.
Weiterführende Informationen
Erfahre mehr zu innovativer Aquakultur im Container.
Referenzen
- Diagnosen und Prognosen aus der LangzeitforschungSeen im Klimawandel.
- Comte, L. and J.D. Olden, Climatic vulnerability of the world’s freshwater and marine fishes. Nature Climate Change, 2017. 7(10): p. 718–722.
- Myers, B.J.E., et al., Global synthesis of the documented and projected effects of climate change on inland fishes. Reviews in Fish Biology and Fisheries, 2017. 27(2): p. 339–361.
- http://www.wasser-wissen.de/abwasserlexikon/s/sauerstoffgehalt_im_wasser.htm, abgerufen am 16.06.21r
- Bundesverband Aquakultur
- Holleman, A.F. et al. „Lehrbuch der Anorganischen Chemie“ 1995, 101. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin
- Bildquelle: SEAWATER Cubes