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 Che­mie1995, 101. Auf­la­ge. Wal­ter de Gruy­ter, Berlin
  • Bild­quel­le: SEAWATER Cubes