Grosspraktikum II Limnologie

Samstag, 03 März 2007 19:38

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Praktikumsskript mit Rasterelektonenmokroskop(REM)-Fotos über Kieselalgen (Diatomeen).

INHALT

1. Chronologie des Praktikums,

2. Bacillariophyceae, Diatomeen, Bacillariophyta, Diatomeae, (engl.: diatoms),

3. Physikalische Grundlagen und praktische Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie,

 

4. Herstellung von Diatomeenpräparaten für die Licht- und die Elektronenmikroskopie,

5. Kieselalgen als Indikatororganismen zur Bestimmung der Gewässerverschmutzung,

6. Einführung in die Bestimmung von Diatomeen,

7. Einführung in die Fotolabortechnik, Entwicklung der Schwarzweißfilme, Anfertigen von Papierabzügen und

8. Zusammenfassung  (Schluss, Ausblick, Diskussion) und 9. Literaturliste

Limnologie Großpraktikum II

Achnanthes minutissima var. minutissima Kleine Aufsitzer-Kieselalge

 

Joern Kimpel                                                                                           Germering, den 23.12.1997

Großpraktikum II für Biologen an der

Limnologischen Station der Technischen Universität München

20.Februar bis 13.März 1997

 

Diatomeen als Trophie-Indikatoren

 

Protokoll über die Mikroskopie bentischer Diatomeen

im Rahmen des Großpraktikums II der Limnologie

  

Untersuchung von bentischen Diatomeen im Licht- und Rasterelektronenmikroskop

Diatomeen als Indikatororganismen zur Bestimmung der Gewässerqualität

Einführung in die Photografie

 

Inhalt

 

1. Chronologie des Praktikums

 

2. Bacillariophyceae, Diatomeen, Bacillariophyta, Diatomeae, (engl.: diatoms)

2.1. Allgemeine Beschreibung zur Untersuchung von Kieselalgen

2.2. Lebensweise

2.3. Bau

2.4. Fortbewegung

2.5. Stoffwechsel

2.6. Vorkommen

2.7. Fortpflanzung

2.8. Ordnungen der Kieselalgen

 

3. Physikalische Grundlagen und praktische Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie

3.1. Mikroskopie

3.2. Vergleich von Licht- und Rasterelektronenmikroskop

3.2.1. Lichtmikroskopie und Phasenkontrastmikroskopie

3.2.2. Rasterelektronenmikroskopie (REM)

 

4. Herstellung von Diatomeenpräparaten für die Licht- und die Elektronenmikroskopie

4.1. Probeentnahme

4.2. Aufbereitung der Probe

4.3. Präparatherstellung für das Lichtmikroskop

4.4. Präparatherstellung für das Rasterelektronenmikroskop

4.4.1. Verdünnung

4.4.2. Vorbereiten der Probenteller

4.4.3. Bedampfung mit Gold

 

5. Kieselalgen als Indikatororganismen zur Bestimmung der Gewässerverschmutzung

5.1. Qualitative und quantitative Auswertung eines Diatommeenpräparats aus dem Spitzingsee

5.2. Auswertung

5.2.1. Bestimmung der Gewässertrophie anhand des Diatomeenindex

5.2.2. Diversitäts-Index (nach SHANNON & WEAVER)

5.2.3. Evenness (nach LOZAN 1992)

5.3. Ergebnis

5.4. Diskussion

5.5. Erklärung der Indeces und Abkürzungen

 

6. Einführung in die Bestimmung von Diatomeen

6.1. Bestimmungsmerkmale

6.2. Beschreibung der im Lichtmikroskop gefundenen Taxa

6.3. Studium der Feinstruktur von Diatomeenschalen am Rasterelektronenmikroskop

6.4. Bestimmungsmerkmale verdeutlicht an REM-Detailaufnahmen

 

7. Einführung in die Fotolabortechnik, Entwicklung der Schwarzweißfilme, Anfertigen von Papierabzügen

7.1. Einführung in die Photographie und Fotolabortechnik

7.1.1. Definition von Photografie, Lichtbildnerei, Lichtbildkunst, [grch.]

7.1.2. Geschichte

7.2. Schwarzweiße Filmentwicklung

7.2.1. Methodik

a) Belichtung des Filmmaterials

b) Entwicklung(1) und Fixierung(2)

c) Positivprozess

7.2.2. Entwicklung (b) der Schwarzweißfilme

7.2.3. Positivprozess, Belichtung (c) der Fotopapiere

 

8. Zusammenfassung  (Schluss, Ausblick, Diskussion)

 

9. Literaturliste

 

Achnanthes minutissima var. gracillima

 

Diatomeen als Trophie-Indikatoren Inhalt

 

Protokoll über die Mikroskopie bentischer Diatomeen

im Rahmen des Großpraktikums II der Limnologie 

 

1. Chronologie des Praktikums

 

Der Beginn des dreiwöchigen Großpraktikums in Limnologie an der Station in Iffeldorf am 20. Februar

1997 war ein Kurzreferat des Praktikumbetreuers Jan Seele über ein neu erschienenes Buch (Periphyton

Patterns in Lakes von Rex L. Lowe, Algal Ecology, 1996). Der Vortrag fand im Rahmen des wöchentlichen

Seminars am Donnerstag statt, in dem der Referent Ergebnisse seiner Arbeit oder eine neue

Veröffentlichung vorstellt. Es ging um die Bedeutung des Periphytons in Standgewässern, wie die

Sedimentsubstrate gestaltet sind und von welchen Parametern sie beeinflusst werden. Das Ergebnis war,

dass das lentische System wenig erforscht ist und stark von einem Tiefegradient beeinflusst wird. Nach

einem kurzen Gespräch über den Ablauf des Praktikums und über Kieselalgen, wurde der Vortrag von

Christian Lederle über Teichkläranlagen angehört und kritisiert. Am Nachmittag sprach Dr. Joachim

Hürlimann über Diatomeen in der Kriminalistik und Rechtsmedizin. Ergebnis des Vortrags war, dass

man Kieselalgen schon seit 1771 in der Rechtsmedizin verwendet, um Aufschluss über Ertrunkene oder

vorher ermordete Menschen zu bekommen. Die Diatomeen sammeln sich je nach Art des Ertrinkens in

den Fettgeweben (Leber, Niere, Knochenmark, Duodenum) an und  können in den Organen auch als

Fragmente ausgezählt und bestimmt werden. Am Ende des Vortrags wurde festgestellt, dass die

meisten Forschungen in dieser Richtung in den 30er Jahren in Deutschland gemacht wurden. Diatomeen

kommen auch auf der Haut und an anderen Extremstandorten vor, sie benötigen lediglich Wasser und

Licht. Am Abend dieses informativen ersten Praktikumtages wurde das allgemeine Kapitel über

Diatomeen (von A. Pascher, Süßwasserflora von Mitteleuropa, Fischer Verlag) als Lektüre gereicht,

damit am nächsten Tag schon Vorkenntnisse für die Einführung am Mikroskop vorhanden sind (vgl.

Teil 6. Diatomeenbestimmung). Die nächsten Praktikumstage wurden zur Artbestimmung am

Lichtmikroskop, zur Arbeit am Rasterelektronenmikroskop und im Fotolabor verwendet. Am Donnerstag

dem 13. März wurde im Rahmen des Seminars ein Kurzreferat über die Praktikumsergebnisse gehalten.

Genaueres entnehme man Tabelle 1 über die Chronologie des Praktikums.

 

Tabelle 1: Chronologie des Praktikums

 

Wochentag

Datum

Vormittag

Nachmittag

Donnerstag

20.02.1997

9 Uhr Seminar (Jan Seele),

Einführung (Allgemeines, Diatomeen, Lichtmikroskop) ab

11Uhr Seminar (Christian Lederle)

ab 14:30 Uhr Seminar (Dr. Joachim Hürlimann über Diatomeen in der Kriminalistik und Rechtsmedizin)

Freitag

21.02.1997

Einarbeitung in die Bestimmungsliteratur

und Gebrauch des Lichtmikroskops, Köhlern

Umgang mit Karteikasten zum Bestimmen

Samstag

22.02.1997

 

Sonntag

23.02.1997

 

Montag

24.02.1997

Artenbestimmung

Artenbestimmung

Dienstag

25.02.1997

Artenbestimmung

Artenbestimmung

Mittwoch

26.02.1997

Artenbestimmung

Artenbestimmung

Donnerstag

27.02.1997

Artenbestimmung

Artenbestimmung

Freitag

28.02.1997

Einführung in die Trophiebestimmung des Spitzingsees mit Hilfe des Trophie-Indexes von Diatomeen

Einführung in die    Rasterelekronenmikroskopie

Samstag

01.03.1997

 

Sonntag

02.03.1997

 

Montag

03.03.1997

Anfertigen der Tropfpräparate

Artdokumentation am REM durch Fotos

Dienstag

04.03.1997

Artdokumentation am REM durch Fotos

Artdokumentation am REM durch Fotos

Mittwoch

05.03.1997

Artdokumentation am REM durch Fotos

Artdokumentation am REM durch Fotos

Donnerstag

06.03.1997

9Uhr Seminar, Artdokumentation am REM durch Fotos

Artdokumentation am REM durch Fotos

Freitag

07.03.1997

Einführung in das Fotolabor

Samstag

08.03.1997

Seminar: Geschichte der Limnologie

Geschichte der Limnologie

Sonntag

09.03.1997

 

Montag

10.03.1997

Anfertigen von Papierabzügen

Anfertigen von Papierabzügen

Dienstag

11.03.1997

Anfertigen von Papierabzügen

Anfertigen von Papierabzügen

Mittwoch

12.03.1997

Anfertigen von Papierabzügen

Anfertigen von Papierabzügen

Donnerstag

13.03.1997

Aufräumen und Abschlussbesprechung

 

 

 

 

Cymbella hevetiva bauchige Kahnkieselalge

 

2. Bacillariophyceae, Diatomeen, Bacillariophyta, Diatomeae, (engl.: diatoms) Inhalt

 

2.1. Allgemeine Beschreibung zur Untersuchung von Kieselalgen

 

Formenreichste Gruppe einzelliger, auch kolonie- und kettenbildender Algen mit ca. 10000 bekannten

Arten im Stamm der Chrysophyta. Diatomeen spielen ökologisch eine große Rolle, weil sie am Anfang

der Nahrungskette, besonders im Meer, stehen. Manche Arten sind wichtige Bioindikatoren für die

Wasserqualität. Die Süßwasserflora ist weltweit verbreitet, wobei es wenige Endemiten gibt. Diese halten

sich an Meeresküsten, in Salinen und speziell am Neusiedler See auf, weil sie dort auf neue ökologische

Bedingungen treffen. Die oft massenhaft auftretenden Kieselalgen leben auf Steinen, Sand , Boden

sowie in Süß-, Brack - oder Salzwasser und können durch den Wind weiträumig verbreitet werden.

Die Familie der Naviculaceen stellt die umfangreichste Unterordnung dar. Man gliedert die Kieselalgen

in zwei Unterordnungen ein, die rundlichen Centrales und die Pennales mit länglichen Schalen. Da die

morphologischen Merkmale, also die Architektur der Schalen alleine für die Systematik verwendet wird,

gibt es wegen den identischen Formen und Übergangsformen Streit. Ihre Taxonomie dient daher als

objektives Verständigungsmittel, und muss mit dem verbundenen Arbeitsaufwand für eine zuverlässige

Bestimmung im Einklang stehen. Man hat herausgefunden, dass Temperatur, pH-Wert, Salinität sowie

Phosphat- und Silikatgehalt des Mediums für die Form der Schalen eine Rolle spielen.

Man erkennt im Zentrum der Schale die Raphe (=Naht), eine gebogene Längslinie, die nach beiden

Seiten läuft. Mit diesen rinnenförmigen oder kanalförmigen Strukturelementen, bewegen sich die Zellen,

z.B. gleitend auf festem Untergrund, fort.

Alle Ordnungen haben folgende Eigenschaften gemeinsam:

 

2.2. Lebensweise

 

sie leben pelagisch (frei), sessil (Substratkontakt durch Gallertefäden) oder koloniebildend (Gallertefäden,

Filamente).

 

2.3. Bau

 

-sie haben eine Größe von 2,5 Mikrometer bis 2 Millimeter.

 

-ihre morphologische Gliederung ist bei allen Kieselalgen ähnlich. Man bezeichnet die fast identischen

Schalenhälften (Valven) als obere und untere Valvarebene (zu sehen in der Valvenansicht), die durch die

Pervalvarebene oder dem Gürtelband miteinander in Verbindung stehen (Pleural- oder Gürtelansicht).

In der Schale erkennt man die zentrale Raphe. Die Spitzen werden Apix genannt (Genaueres vgl. 6.

Bestimmung von Diatomeen).

 

-dicht unter der Zelloberfläche befindet sich die Kieselschale (Frustel). Sie ist auf mannigfache Weise

ornamentiert und von Poren durchbrochen, die die Verbindung zwischen Zellinhalt und Umgebung

herstellen. Die Frustel ist wie eine Schachtel aufgebaut, aus einer Unterschale (Hypotheka) und einer

geringfügig größeren Oberschale (Epitheka). Hauptsubstanz ist die Kieselsäure Si(OH)4

(Orthokieselsäure), die unter Wasserabspaltung in Metakieselsäure H2SiO3 (ketten-, bandförmige oder

dreidimensionale Gebilde) und dann in das Anhydrit SiO2 Siliziumdioxid übergeht. Dieses wird in

SCVs (silica depositing vesicles) unterhalb der künftigen Zelloberfläche im Cytoplasma deponiert und

bildet komplex gebaute Strukturen aus. Diese Poren, Rillen, Stege, Wülste und Auswüchse sind

artspezifisch angeordnet. Die Form des Siliziumoxids ist amorph und ähnelt dem Opal, was der Struktur

hohe Festigkeit gibt.

·     

-sie besitzen in ihrer Zellwand Diatotepin, ein saures Polysaccharid.

 

-der Zellkern liegt zentral, die Chloroplasten sind wandständig (1-2 bei Kieselalgen mit Raphen, ansonsten

mehrere scheibenförmige).

 

2.4. Fortbewegung

 

-aus der Raphe wird bei der Bewegung eine Gallerte ausgeschieden, die in der Gallerte entlang gleitet.

Der Prozess ist noch ungeklärt.

·     

-als Auftriebsorgane dienen ölgefüllte Vakuolen oder Schwebefortsätze.

    

2.5. Stoffwechsel

 

-zur Photosynthese in den braunen Chloroplasten haben sie Chlorophyll a und c sowie Carotinoide

(β-Carotin) und Xanthophylle (Fucoxanthin, Violaxanthin). Die Kieselsäure ist nicht nur Baumaterial,

sondern auch für den Stoffwechsel wichtig.

·     

-Reservestoffe sind Fette und Chrysolaminarin (=Leukosin), bzw. Laminaran und Mannitol.

 

2.6. Vorkommen

 

-ihr Lebensraum ist vielfältig (marin, limnisch, epiphytisch, epilithisch, epipelisch, epiplanktisch, etc.,

Kieselschalen bedecken etwa 8 % des Meeresbodens, kommen in der in der Antarktis und der Sahara

vor). Er wird hauptsächlich von Feuchtigkeit und Licht bestimmt.

·     

-Die Verbreitung wird hauptsächlich von der Atmosphäre (Wind) und dem Menschen (Verkehr) bestimmt.

 

-die Schalenreste sind fossil (40 000 - 100 000 Arten) und subfossil als Kieselgur und Diatomit

(Diatomeenerde) aus dem Mesozoikum seit Beginn der Kreidezeit (ca. 250 Millionen Jahre) erhalten

und werden im Straßenbau, als Scheuermittel oder als Silicagel mit hohen Adsorptionsvermögen

(HPLC, LC, Chromatografie) in der Forschung verwendet.

 

  

Gomphonema acuminatum Spitze Stielchen-Kieselalge

 

 

2.7. Fortpflanzung

·     

-sie ist mitotisch oder sexuell. Bei der Mitose, wird eine Zygote zur Auxospore und teilt sich durch

Oogamie in zwei Auxosporen. Die Teilung erfolgt meist entlang der Raphe. Dabei scheidet jede

Schalenhälfte eine kleinere ab, die in die alte hineinpasst. Die neue Theka ist also stets eine (kleinere)

Hypotheka. Weitere Zellteilungen ergeben immer kleinere Tochterzellen, bis eine Minimalgröße

(30 - 50 % kleiner) erreicht wird. Die sexuelle Fortpflanzung (Meiose) ermöglicht die Rückkehr zur

Originalgröße. Um der Verzwergung zu entgehen, kann eine Teilung übersprungen werden oder das

Gürtelband flexibel bleiben.

 

-begeißelt sind nur männliche Zellen der Unterordnung Centrales, welche zur sexuellen Fortpflanzung

Ei- und Spermazellen bilden. Bei den Pennales unterscheiden sich normale Zellen nicht von denen,

die eine Reduktionsteilung gemacht haben. Innerhalb einer gemeinsam gebildeten Kopulationsgallerte

werden Gameten ausgetauscht (auch Autogamie, zwei Gameten aus derselben Zelle möglich).

 

-die Teilungsfrequenz liegt unter 24 Stunden. Bei idealen Bedingungen bedeutet das für eine Zelle

Tausend Nachkommen nach 10 Tagen (20 d = 106, 1 m = 109).

 

-unter ungünstigen Lebensbedingungen bilden viele Arten Dauerstadien (Zysten, Ruhestadien) mit

verstärkter Wand aus.

 

 

Navicula praetenita Schiffchen-Kieselalge

 

 

2.8. Ordnungen der Kieselalgen

 

Man gliedert die Kieselalgen in zwei Ordnungen ein, die rundlichen Centrales (Radiärsymmetrie) und

die Pennales mit länglichen Schalen (vgl. Tabelle 2)

 

Tab. 2: Unterordnungen der Pennales

 

Pennales (Unterordnungen)

Centrales

Biraphidinae (Raphe auf beiden Seiten)

Monoraphidinae (Raphe auf einer Valve)

Raphidioidinae (Raphe rudimentär, z.B.nur an Apix)

Araphidinae (Raphe fehlt)

wurden hier nicht weiter unterschieden

 

 

Amphipleura pellucida Glas-Kieselalge

 

 

Das Auflösungsvermögen ist der kleinste Abstand (d) zweier Objektpunkte, die getrennt voneinander

abgebildet werden. Diatomeen wurden schon in der Frühzeit der Mikroskopie wegen ihren Feinstrukturen

als Testmodell für das Auflösungsvermögen eines Mikroskops verwendet.

Je kürzer die Wellenlänge des Lichts (vgl. Lasermikroskopie), desto eher trennen sich zwei benachbarte

Bildpunkte. Mit einer Größe von 2,5 Mikrometern sind Diatomeen ohne Hilfsmittel nicht zu erkennen. Um

Objekte, die unterhalb des Auflösungsvermögens des menschlichen Auges liegen wahrzunehmen,

benötigt man ein Vergrößerungsglas (Lupe) oder hintereinander geschaltete Linsensysteme, um noch

stärker zu vergrößern (Mikroskop). Dabei muss die optische Achse der Linsen exakt eingehalten werden.

 

3.2.Vergleich von Licht- und Rasterelektronenmikroskop

 

Tabelle 3: Vergleich des Lichtmikroskops mit dem Rasterelektronenmikroskop

 

Lichtmikroskop

Rasterelektronenmikroskop

Durchstrahlung  durchsichtiger Schichten mit Auflicht möglich

nur Oberflächenbetrachtung (Topografie/Material) möglich

geringe Tiefenschärfe

hohe Tiefenschärfe

Gesamtbetrachtung

punktweise Abrasterung

Schrägsicht praktisch unmöglich

Schrägsicht problemlos möglich

Untersuchung in Laborluft oder Immersionsöl

Untersuchung nur im Vakuum möglich (keine lebenden Exemplare)

Wellenlänge l: 397blau-687rotnm

l= h·(m·v)-1= 1,22·UB^-1/2 [nm]

z.B.: für 25 kV als UB => 0,077å

Auflösung 0,35µm, mit Öl 0,2µm

theoretisch unbegrenzt (s.o.) praktisch max. 10å

Vorteile: einfache Handhabung, Auflichtbetrachtung

Vorteile: hohe Auflösung und Tiefenschärfe, Schräg-sichtmöglichkeit

Nachteile: geringe Auflösung und Tiefenschärfe, keine Schrägsicht

Nachteile: aufwendige Präparationsmethoden, nur Oberflächenbetrachtung, Vakuum

 

Um die Auflösung bei sichtbarem Licht zu erhöhen, kann man entweder den Brechungsindex zwischen

Deckglas und Objektiv erhöhen, indem man die Luft durch Immersionsöl (Brechungsindex n =1 ,25)

ersetzt oder eine kürzere Wellenlänge wählt. Im sichtbaren Licht (l = 400 - 700 nm) sind die Grenzen

der Auflösung des Mikroskops bei 0,35 µm erreicht. Strukturen werden sichtbar, wenn das Licht stark

und weniger stark in der Amplitude abgeschwächt wird und dadurch Kontraste entstehen

(Amplitudenpräparat). Da die Kieselschalen mehr oder weniger durchsichtig sind, kann man sie im

Hellfeld nicht erkennen. Kontraststeigernde Farbstoffe verbessern nicht die Helligkeitsunterschiede.

Das Licht wird je nach der Konsistenz der Diatomeenschale in seiner Phasenlage verändert, passiert

also mit veränderter Geschwindigkeit das Objekt. Seit der Erfindung des Phasenkontrastmikroskops

durch F. Zernike (1935), ist es möglich unter dem Mikroskop kontrastarme Strukturen sichtbar zu machen.

Man benötigt einen Spezialkondensor mit einer Ringblende und einen "Phasenring", der zwischen

Objektiv und Okular angebracht ist. Zweck dieser Zusatzapperatur ist es, die Lichtwellen des Präparats

um den gleichen Betrag (lamda / 4) in der Phase zu verschieben. Insgesamt beträgt dann die

Verschiebung lamda/2. Durch die Interferenz zwischen gebeugtem und nicht gebeugtem Lichtstrahl,

fällt Wellenberg auf Wellental und es kommt zur Auslöschung. Lichtstrahlen werden abgeschwächt und

somit kontrastierter. Der Hintergrund ist ähnlich wie bei einem fotografischen Negativ dunkel. Bei

größerer Dicke des Präparats erscheinen helle Höfe ("Halo-Effekt") um die Strukturen herum. Bevor

man die Phasenkontrastscheibe in dem Strahlengang bringt, muß man das Mikroskop im Hellfeld

„Köhlern“, also auf das Präparat scharf stellen:

 

Methodik des „Köhlerns“ eines Lichtmikroskops:

 

1. Leuchtfeldblende zu

2. Kondensor zu

3. Leuchtfeldblendenrand scharf stellen

4. Kondensorschraube benutzen bis farbige Halos am Rand entfernt sind

5. Kondensor zentrieren

6. Leuchtfeldblende auf

7. Kondensor auf

8. Phasenkontrastscheibe einschieben

 

Im Rahmen dieses Praktikums wurde zudem eine Videokamera (CCD Sony) mit Restlichtverstärker

und Monitor verwendet, wodurch die Zusammenarbeit zwischen Praktikanten und Praktikumsleiter

erleichtert wurde.

 

 

Cymbella cf. affinis Kahn-Kieselalge

 

 

 

Seit 1924 M. de Broglie den Wellencharakter von Elektronenstrahlen erkannte, konnte an der Entwicklung

leistungsfähigerer Mikroskope gearbeitet werden. Dies führte zur Technologie des Elektronen- und

Rasterelektronenmikroskops (REM) (engl.: SEM = scanning electron microscope). Hierbei tastet ein sehr

feiner Elektronenstrahl (Elektronensonde) das Objekt ab.

Das Gerät ist mit einer Bildröhre gekoppelt, auf der ein plastisches Bild der Oberfläche wiedergegeben

wird. Mit Spannungen von 1000 kV wird eine Vergrößerung von 20 000fach und 50 000fach erreicht.

Das Verfahren stellt nur leitende Oberflächen dar, deshalb müssen biologische Objekte durch eine

aufgedampfte Metallschicht (z.B. Gold) leitend gemacht werden. Der monochromatische (primäre)

Elektronenstrahl tritt aus einer Glühwendel, dem Filament aus, das als Elektronenquelle dient. Dann

fokussiert eine Anode je nach Beschleunigungsspannung die austretenden Elektronen. Dieser

Crossoverpunkt ist die virtuelle Quelle der Elektronen, weil hier der engste Strahlenquerschnitt liegt.

Durch mehrere elektrostatische oder magnetische Linsen wird der erzeugte Elektronenstrahl mehrmals

fokussiert. Über eine Ablenkeinheit wird ein elektrisches Feld angelegt, welches die Zeilenabtastung

ermöglicht. Dabei werden die Elektronen parabelförmig abgelenkt und ihre Geschwindigkeit erhöht. Der

dann nochmals gebündelte Elektronenstrahl trifft auf die Oberfläche der Probe. Abhängig von der

Beschleunigungsspannung und der Ordnungszahl (Au 79, Si 14) werden in bestimmten Probentiefen

unterschiedliche Strahlungen freigesetzt. Je höher die Spannung und je niedriger die Ordnungszahl,

desto größer ist die Eindringtiefe. Augerelektronen (2 nm), Rückstreuelektonen (100 nm),

Röntgenstrahlung (500 nm) und Sekundärelektronen (bis 50 nm Probentiefe). Die langsamen

Sekundärelektronen (E < 50 eV) eignen sich am besten, weil sie am häufigsten vorkommen und

beim Abtasten zur besten Auflösung beitragen. Die Intensität des Sekundärstrahls ist vom

Neigungswinkel der Objektoberfläche abhängig. Ein schräg über der Probe angebrachter Detektor

fängt das Signal auf. Die Signale werden verstärkt und als Impulse im Oszilloskop wiedergegeben,

oder sie belichten einen fotografischen Film. Dadurch ist die zeilenweise Abbildung der Topographie

des Präparats in den verschiedenen Graustufen auf dem Bildschirm (Videomonitor) oder als Lichtbild

möglich. Das Signal-Rauschverhältnis sowie die Auflösung und Tiefenschärfe werden durch Faktoren

wie die Beschleunigungsspannung, dem Grad der Öffnung der Aperturblende und der Kondensorlinse

bestimmt. Weiterhin spielt der Arbeitsabstand zur Probe, deren Kippung und die Stellung des Filaments

eine Rolle. Diese Faktoren werden in Tabelle 4  zusammengefasst:

 

Tabelle 4: über Faktoren die das Signal-Rauschverhältnis sowie die Auflösung und Tiefenschärfe am

Rasterelektronenmikroskop beeinflussen

 

Faktor

Signal-Rauschverhältnis

Auflösung und Tiefenschärfe

Beschleunigungsspannung

größer

besser

besser

kleiner

schlechter

schlechter

Aperturblende

zu

schlechter

besser

auf

besser

schlechter

Kondensorlinse

nach rechts (=nach oben)

schlechter

besser

nach links (= nach unten)

besser

schlechter

Arbeitsabstand

kleiner

ohne Einfluss

besser

größer

ohne Einfluss

schlechter

Kippung

stärker

besser bei flachen Proben

ohne Einfluss

 

ohne Einfluss bei „Gebirgen“

ohne Einfluss

schwächer

schlechter bei flachen Proben

ohne Einfluss

 

ohne Einfluss bei „Gebirgen“

ohne Einfluss

Filament

nach rechts

besser

geringfügig  schlechter

nach links

schlechter

geringfügig besser

 

Zudem hat die Scangeschwindigkeit und die Probenart (-e -Ausbeute) also auch die Präparation

Einfluss auf das Ergebnis. Als störend wirken sich mechanische Schwingungen (z.B.: eines in der

Nähe vorbeifahrenden LKWs) aus. Weiterhin sollte darauf geachtet werden, dass die leitende Schicht

(Au - Bedampfung) guten Kontakt zum Probenteller hat, damit es zu keiner lokalen Aufladung kommt.

Es sollten alle Kontaminationen des Vakuums vermieden werden (Handschuhe tragen), weil sich

ansonsten Schmutzschichten auf dem Präparat bilden.

Zur Bedienung des REM gehört auch das Hochvakuum, das in der Probenkammer hergestellt wird.

Die Apparatur und die Kühlleitungen müssen über den gesamten Untersuchungszeitraum auch über

Nacht laufen. Drehkolben und Sperrschieberpumpen verdrängen die Luft im Feinvakuum (0,1 Pa) und

verdichtende Pumpen wie (Öldiffusionspumpen, Turbomolekularpumpen) reißen Gasteilchen mit und

erzeugen in der Probenkammer ein Hochvakuum (10-5 Pa). Die Vakuumtechnik ist technisch aufwendig

und teuer.

Gomphonema lateripunctatum Stielchen-Kieselalge, Gürtelbandansicht

 

4. Herstellen von Diatomeenpräparaten für die Licht- und die Rasterelektronenmikroskopie Inhalt

 

4.1.Probeentnahme

 

Die Probeentnahme fand am 19.8.1996 an der Probestelle 6 am Spitzingsee statt und wurde von

Jan Seele im Rahmen seiner Doktorarbeit genommen. Mit einem speziellen Bodengrabgerät

(ground digger) wurde eine Probe vom Seegrund geholt.

 

4.2.Aufbereitung der Probe

 

Tabelle 5: Geräte und Chemikalien der Probenpräparation

 

Geräte

Chemikalien

Heizplatte bis mindestens 140°C

H2O bidest

Sputter Coater (Bedampfungsgerät)

30 %iges H2O2

Tischzentrifuge (2000 U/min)

HCl konz.

4 Zentrifugengläser (V = 50 ml)

K2Cr2O7

Bechergläser (V = 250 ml)

Naphrax-Toluol-Gemisch

kleine Schraubdeckelgläser

 

kleiner Spatel

 

Flachpinzette

 

Objektträger

 

Deckgläschen

 

Aluminiumteller

 

Kohlenstoffplättchen doppelseitig klebend

 

Eppendorfpipetten und -caps

 

Pasteurpipette mit Saugball

 

 

 

Die Probe wurde, nachdem sie ins Labor überführt wurde, wie folgt mit dem Material aus Tabelle 5

aufbereitet:

 

4.2.1. Probe (kann auch mit Formol fixiert sein) wird mit Wasserstoffperoxid V(H2O2) = 50 ml in hohen

Bechergläsern V = 250 ml angesetzt (Schutzbrille). Die Probe bleibt eine Nacht lang im Abzug stehen,

wobei sie dort auch länger bleiben kann.

 

4.2.2. Am nächsten Tag werden die Proben gekocht. Im Abzug wird auf der Heizplatte 30 min bei 80 °C,

dann 4 h bei 100 °C erhitzt. Es muss darauf geachtet werden, dass die verdunstende Flüssigkeit durch

H2O2 ersetzt wird. Während des Kochens Probe schwenken. Wenn Flüssigkeit vollständig verdampft ist,

dann Glas vor Zugabe von H2O2 abkühlen lassen.

 

4.2.3. Nach dem Kochen erscheinen Proben, die nicht aus dem Sediment genommen wurden, klar.

 

4.2.4. Zur vollständigen Oxidation wird eine Spatelspitze Kaliumdichromat in kleinen Portionen zugegeben.

Hierbei Schutzbrille, Latexhandschuhe und Kittel tragen, da es zu einer heftigen Reaktion kommen kann.

Das anfänglich tief violette K2Cr2O7 ändert seine Farbe in Gelborange.

 

4.2.5. Wenn die Farbreaktion erfolgt ist, dann Probe abkühlen lassen und mit wenigen Tropfen H2O

bidest befeuchten.

 

4.2.6. Zugabe von 10 Tropfen HCl, wobei ein Farbumschlag zu Blau erfolgen kann. Nochmals für wenige

Minuten bei 100°C kochen, und abkühlen lassen.

 

4.2.7. Proben werden in Zentrifugengläser gefüllt und bei 2000 Umdrehungen pro Minute 15 Minuten

lang zentrifugiert. Dann wird der Überstand vorsichtig abgegossen oder mit der Wasserstrahlpumpe

abgesaugt. Die Diatomeenschalen sind als Bodensatz zu erkennen und werden nach Zugabe von H2O

bidest nochmals wie oben zentrifugiert. Diesen Waschvorgang zweimal wiederholen. Die Probe nach

dem letzten Zentrifugieren und nach Abschütten des Überstands in ein kleines Schraubdeckelglas

überführen. In diesem Zustand ist die Probe im Kühlschrank für mehrere Monate lagerungsfähig.

 

4.3. Präparatherstellung für das Lichtmikroskop

 

4.3.1. Runde Deckgläschen (Ød = 1 cm) werden 5-10 min lang auf der Heizplatte ausgeglüht und dann

wieder abgekühlt.

 

4.3.2. Dann werden verschiedene Verdünnungen hergestellt. Dazu werden Eppendorfcaps mit

Eppendorfpipetten verwendet, um drei verschiedene Verdünnungen herzustellen. Schraubdeckelglas

gut schütteln.

   100 µl Stammlösung + 900 µl H2Obidest = 1:10 Verdünnung

    50 µl Stammlösung +   50 µl 1:10 Verdünnung = 1:20 Verdünnung

    25 µl Stammlösung +   50 µl 1:10 Verdünnung = 1:30 Verdünnung

 

Verdünnungen gut mischen und 50 µl auf die ausgeglühte Seite des angewärmten Deckglases

auftragen. Die Deckgläschen müssen möglichst eben und erschütterungsfrei gelagert werden.

Die Probenflüssigkeit trocknet bei Raumtemperatur ein. Zum Zählen und Bestimmen der

Diatomeenschalen braucht man eine optimale Verdünnung auf dem Deckgläschen.

 

4.3.3. Für die Einbettung der Probe in Harz werden beschriftete Objektträger bei 140 °C auf der

Heizplatte erhitzt.

 

4.3.4. Mit einer Pasteurpipette werden 2-3 Tropfen eines Naphrax-Toluol-Gemisches auf jeden

der 140 °C heißen Objektträger aufgetragen. Das Toluol verdampft und das Naphrax bleibt flüssig

zurück. Hierbei unter dem Abzug arbeiten, da Toluol giftig ist. Die Deckgläschen werden mit der

Probenseite nach unten in das Naphraxharz eingebettet. Innerhalb 5 Minuten das Toluol

verdampfen lassen.

 

4.3.5. Das Harz wird beim Erkalten zäh und härtet aus. Damit alle Diatomeenschalen in einer

Ebene liegen, mehrmals vor Abschalten der Heizplatte vorsichtig mit einer Pinzette auf die

Deckgläschen drücken. Man erhält dadurch eine dünne Schicht zwischen Deckgläschen und

Objektträger.

 

4.3.6. Die Objektträger bleiben zum langsamen Abkühlen auf der Heizplatte liegen.

 

 

Denticula tenuis Zähnchen-Kieselalge

 

 

4.4. Präparatherstellung für das Rasterelektronenmikroskop

 

4.4.1. Verdünnung

 

Die aufbereiteten Proben werden verdünnt. Aus einer 1:20 (1 Teil Probe, 4 Teile H2O bidest)

verdünnten Probeflüssigkeit werden zwei Verdünnungen (1:400, 1:800) hergestellt:

 

Tabelle 6: Verdünnung der REM-Proben

 

Probenummer:

82

110

REMProbenummer:

481

482

483

484

Verdünnung:

1:400

1:800

1:400

1:800

V (Stammlösung)

50µl

25µl

50µl

25µl

V (H2Obidest)

1000µl

1000µl

1000µl

1000µl

 

4.4.2. Vorbereiten der Probenteller

Ausgeglühte Deckgläschen werden mit beidseitig klebenden Kohlenstoffplättchen auf spezielle

Probenteller (aus Aluminium) geklebt. Latexhandschuhe tragen und mit Pinzette arbeiten, um eine

Kontamination zu vermeiden. Mit einer Pasteurpipette werden die verdünnten Lösungen auf die

Deckgläschen aufgetropft. Dabei muß der Tropfen möglichst erschütterungsfrei und eben eintrocknen.

Das Verdunsten des Wassers dauert einige Stunden. Dann klebt man mit Hilfe einer Pinzette die

Deckgläschen mit der Probenseite nach oben auf die beschrifteten Aluminiumteller. Will man feste

Proben untersuchen, so werden diese direkt auf das  Kohlenstoffplättchen geklebt.

 

4.4.3. Bedampfung mit Gold

Die Proben werden in den Sputter Coater (Bedampfungsgerät) gestellt. Dieser besteht aus einem

Zylinder, in dem in einer Edelgasatmosphäre (Ar) ein Plasmastrahl erzeugt wird, der aus einer Goldfolie

einzelne Goldatome verdampft (Vdp.: 3130 K, EVerdampfung = 324,43 kJ/mol).  

Dazu bestückt man den Zylinder mit den Aluprobetellern.

Danach muss die Laborluft durch ein Vakuum (über 10 Pa) entfernt werden.

Hierfür müssen die Leak und Vent- Schrauben geschlossen sein.

Dann lässt man Argon einströmen, bis 10 Pa erreicht sind.

Die Leakschraube wird langsam bis ca. 20-25 mA aufgedreht.

Der Timer wird auf 105 s gestellt und die Starttaste gedrückt.

Mit der Ventschraube oder der Deckelschraube Zylinder nach 2min belüften und bedampfte Proben

entnehmen. Beim Bedampfen der Proben sollte beachtet werden, dass zu lange Bedampfungszeiten

eine zu dicke Goldatomschicht erzeugen, die die Feinstruktur der Diatomeen verdecken kann. Die

kunstvoll, vollendet ausgearbeitete Oberflächenstruktur ist somit im REM nicht sichtbar.

 

 

Brachysira neoexilis Schiffchen-Kieselalge

 

 

Voraussetzung für ein gutes Präparat ist eine ausreichende Individuenzahl, wobei die Diatomeenschalen

nicht übereinander liegen sollten. Der Objektträger wird systematisch von links oben nach rechts unten

betrachtet. Mit Hilfe eines Zählgitters, das gleichzeitig als Maßstab (Kantenlänge l = 10 µm) dient, werden

die Diatomeenschalen bestimmt und in einer Artenliste gezählt. Es wurden mehr als 400 Individuen

gezählt, um eine repräsentative Übersicht über die Artenverteilung zu haben.

Diatomeen sind gute Bioindikatoren, weil sie kosmopolitisch in Gewässern aller Art vorkommen, und

eine schnelle Generationsfolge haben. Die relative Arthäufigkeit und das Artenspektrum ist direkt mit den

Veränderungen eines Milieus korreliert. Durch die Erforschung der ökologischen Ansprüche konnte ein

quali- und quantitatives Indikatorsystem für die Gewässerbelastung entwickelt werden. Aus der relativen

Häufigkeit lässt sich so die Abundanz der Arten bestimmen. Mit der Gewichtung (nach Verbreitung der

Arten in unterschiedlichen Trophiegraden) und  der trophischen Lokation (berechnet aus signifikanten

Korrelationen von Artenvorkommen und Gesamtphosphat) lässt sich der Trophieindex also die Trophie

des Spitzingsees berechnen. Will man zusätzlich noch etwas über die Saprobie (organische Belastung)

wissen, dann eignen sich Kieselalgen mit ihren Leitorganismen als Anzeiger der „mittleren“

Gewässerstufe (2, 2 - 3,3).

 

"Perhaps A. minutissima is the species which has the  widest `window`of tolerance, e.g. of pH.... It is over a wide area of the earth`s surface and it also has highly intensity prevalent i.e. high cell density where it occurs)." (ROUND1990)   

 

Tabelle 7: Daten des Objektträgers (OT82)

 

Objektträgernummer:

82

Leitfähigkeit:

300 µS/cm => "moderat", entspricht mittlerem Elektrolytgehalt

Verdünnung :

1:20

Probestelle:

6

Datum der Probeentnahme:

19.08.1996

Auszähldatum:

21.02.1997

gezählt von:

Joern Kimpel im Rahmen des GPII der Limnologie in Iffeldorf/Oberbayern

Mikroskop:

Laborlux, K, Fa.Leitz

Zelldichte:

9,067 Individuen/mm²

Artenzahl/Zahl der Taxa:

15

Summe der bestimmten Schalenhälften:

418

 

 

Gomphonema acuminatum Spitze Stielchen-Kieselalge

                   

 

5.2 Auswertung      

                                                                                                                                                                                                                                  

5.2.1. Bestimmung der Gewässertrophie anhand des Diatomeenindex

 

Tabelle 8: gefundene Arten / Taxa und ihrer statistischer Zuordnung

                                                                                                                                                                                                                                       

Artname / Taxa

Anzahl

Abundanz (%)

Frequenz

relative Häufigkeit

Toleranzgruppen

trophische Lokation

Gewichtung

saprobielle Valenz

Achnanthes exigua

1

0,239

1

1

am-eut

4

2

ams

Achnanthes lanceolata

1

0,239

1

1

tol

-

-

ams

Achnanthes minutissima var. minutissima

369

88,277

5

5

tol

-

-

bams

Achnanthes minutissima var. gracillima

7

1,675

2

3

ot

1

3

os

Achnanthes trinodis

1

0,239

1

1

ot

1,3

3

os

Cocconeis placentula

3

0,719

1

2

tol

-

-

bms

Cymbella cf. hybrida

1

0,239

1

1

ot

1,1

3

os

Cymbella silesiaca

3

0,719

1

2

tol

-

-

ams

Denticula tenuis

20

4,785

2

3

ol-amt

3

1

ams

Eunotia arcus

1

0,239

1

1

ol-bmt

1,5

2

os

Fragilaria pinnata

2

0,478

1

2

tol

-

-

bms

Fragilaria tenera

2

0,478

1

2

ol-amt

2,5

1

os

Gomphonema lateripunctatum

6

1,435

2

3

ol-bmt

1,8

2

os

Meridion circulare

1

0,239

1

1

am-eut

4

2

bms

 

 

Summe

= 100

 

 

 

 

 

 

Centrales

24

Centrales spielen bei dieser Auswertung keine Rolle mehr. Das gilt ebenfalls für die gezählten 46 Gürtelbänder (36 x Achnanthes, 4 x Fragilaria und 6 x Gomphonema).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.2.1.1. Trophie-Index (nach PANTLE & BUCK 1955)

     

Tabelle 9: Trophie-Index

                                                                                                                                                          

1,00-1,99

oligotroph

2,00-2,49

oligo- mesotroph

2,50-3,49

mesotroph

3,50-3,99

meso- eutroph

4,00-5,00

eutroph

 

 5.2.1.2. Formel zur Berechnung des Trophieindex (TI)

 

Formel 1: Trophieindex (TI)

                                                                                                                                                                                                                                                             

       ∑(Abundanz) · (Gewichtung) · (trophische Lokation)

TI=  ------------------------------------------------------------------------

                              (Abundanz) · (Gewichtung)

 

 

                                                                                                                                                                                                                                       

5.2.1.3. Tabelle des Trophieindex (TI)

 

Der Trophieindex wurde aus signifikanten Korrelationen von Artenvorkommen und Gesamtphosphat

in bayerischen Alpenrandseen berechnet. Je größer der Wert der trophischen Lokation ist, desto

trophietoleranter ist eine Art.         

 

Tabelle 10: Trophieindex (TI)

 

Artname / Taxa

Abundanz

Gewichtung

trophische Lokation             

Zähler

Nenner

Toleranzgruppen

saprobielle Valenz

Wassergüteklasse

Achnanthes exigua

0,00239

2

4

0,0191

0,0048

am-eut

ams

III-IV

Achnanthes lanceolata

0,00239

-

-

0,0000

0,0000

tol

ams

III-IV

Achnanthes minutissima var. minutissima

0,88277

-

-

0,0000

0,0000

tol

bams

III

Achnanthes minutissima var. gracillima

0,01675

3

1

0,0503

0,0503

ot

os

I-II

Achnanthes trinodis

0,00239

3

1,3

0,0093

0,0072

ot

os

I-II

Cocconeis placentula

0,00719

 

 

0,0000

0,0000

tol

bms

II-III

Cymbella cf. hybrida

0,00239

3

1,1

0,0079

0,0072

ot

os

I-II

Cymbella silesiaca

0,00719

-

-

0,0000

0,0000

tol

ams

III-IV

Denticula tenuis

0,04785

1

3

0,1436

0,0479

ol-amt

ams

III-IV

Eunotia arcus

0,00239

2

1,5

0,0072

0,0048

ol-bmt

os

I-II

Fragilaria pinnata

0,00478

-

-

0,0000

0,0000

tol

bms

II-III

Fragilaria tenera

0,00478

1

2,5

0,0120

0,0048

ol-amt

os

I-II

Gomphonema lateripunctatum

0,00435

2

1,8

0,0157

0,0087

ol-bmt

os

I-II

Meridion circulare

0,00239

2

4

0,0191

0,0048

am-eut

bms

II-III

Summe

= 1

 

 

Summe

=0,284028

Summe

=0,14026

 

 

TI= 0,284028: 0,14026 = 2,03

                                                                    

 

5.2.1.4. Teilergebnis

 

Der Trophieindex deckt sich weitgehend mit den Aussagen der Toleranzgruppe und der

saprobiellen Valenz, weshalb ersichtlich ist, dass sich der Spitzingsee zu dieser Zeit im

oligotrophen bis b-mesotrophen Bereich (TI = 2,065 +/- 0,33) der Nährstoffversorgung

(Gesamtphosphat) befindet. Gemittelt hat das Wasser dieser Probe die Wassergüteklasse II-III

(2,357 +/- 0,143).                   

                                                                                                                                                                                          

5.2.2. Diversitäts-Index (nach SHANNON & WEAVER)                                                                                                         

 

Beispiel: Nur 1 Art mit 100 % => H = 0 Diversität als Maß der Vielfalt einer Biozönose.                                                                   

                                                                                                              

5.2.2.1. Formel zur Berechnung des Diversitätsindex (H)

 

Formel 2: Diversitätsindex (H)

                                                                                                                                                                                                                                   

                                      H= - (Abundanz) · ln (Abundanz); wobei für H gilt: 0 =< H < 6                                                                                               

                                                                                                                                                                                                                                   

5.2.2.2. Tabelle des Diversitätsindex (H)

         

Tabelle 11: Diversitätsindex (H)

                                                                                                                                               

Artname / Taxa

(Abundanz)

ln(Abundanz)

Produkt·(-1)

Diversitäts-Index: H

Achnanthes exigua

0,00239

-6,036461913

0,0144271

0,556283373

Achnanthes lanceolata

0,00239

-6,036461913

0,0144271

 

Achnanthes minutissima minut.

0,88277

-0,124690588

0,1100731

 

Achnanthes min.var.gracillima

0,01675

-4,089357021

0,0684967

 

Achnanthes trinodis

0,00239

-6,036461913

0,0144271

 

Cocconeis placentula

0,00719

-4,935064107

0,0354831

 

Cymbella cf. hybrida

0,00239

-6,036461913

0,0144271

 

Cymbella silesiaca

0,00719

-4,935064107

0,0354831

 

Denticula tenuis

0,04785

-3,039684161

0,1454489

 

Eunotia arcus

0,00239

-6,036461913

0,0144271

 

Fragilaria pinnata

0,00478

-5,343314732

0,025541

 

Fragilaria tenera

0,00478

-5,343314732

0,025541

 

Gomphonema lateripunctatum

0,00435

-5,437579434

0,0236535

 

Meridion circulare

0,00239

-6,036461913

0,0144271

 

 

=1

 

=0,556283373

 

                                                                                                                                                                                          

5.2.2.3. Teilergebnis:

                                   

Die hohe Abundanz von Achnanthes minutissima var. minutissima senkt  die Diversität

und damit die Vielfalt der Taxagesellschaft gegen Null (H = 0,556).                                                                                                                                                  

                           

5.2.3. Evenness (nach LOZAN 1992)

                                                                                                                                                                                          

Beschreibt das Verhältnis der Arten zueinander, wodurch die Dominanzstruktur ersichtlich wird.                                                                                                                                                                                     

5.2.3.1. Formel zur Berechnung der Evenness (E)

 

Formel 3: Evenness (E)

 

E=           H             =   0,205418412                                                                                                                                

       ln (Artenzahl)  

                                                                                                                                                 

5.2.3.2. Teilergebnis:     

 

Die Evenness beträgt 20,542%, jedes fünfte gefundene Taxa ist hinsichtlich seiner Abundanz verschieden.

 

 

Tabellaria flocculosa Moor-Kieselalge, Gürtelbandansicht

 

 

5.3. Ergebnis

 

Es konnte eine Beziehung zwischen der Toleranzgruppe und dem saprobiellen Index gefunden werden.

Die Diversität ist gering, die Dominanz von Achnanthes minutissima var. minutissima sehr hoch.

Der Spitzingsee weist an diesem Tag bei den Kieselalgen eine Evenness von E = 20,54 % und eine

Diversität von H = 0,55 auf.                                                                                                                                                                                    

Sein Seewasser liegt im oligotrophen bis b-mesotrophen Bereich (TI = 2,065+/-0,33).                                                     

Dennoch handelt es sich um ein Einzelergebnis und muß durch weitere Erhebungen, beispielsweise

faunistischer Art, gefestigt werden.

 

5.4. Diskussion

 

Betrachtet man die Abundanz der Arten, dann fällt Achnanthes minutissima var. minutissima (mit 88 %)

auf. Um dennoch eine Artverteilung ersichtlich zu machen, ist diese Art in Diagramm 1 nicht vollständig

darstellbar (369 Schalenhälften). Reduziert man jedoch die Skala des Diagramms auf 25, dann sind die

anderen Taxa zu sehen. Da Achnanthes minutissima var. minutissima eine trophietolerant ist, spielt

dieses Taxa in der weiteren Diskussion keine Rolle mehr. Beim Vergleich fällt auf, dass die indizierten

Arten tatsächlich in der Toleranzgruppe der trophischen Lokation liegen, der Trophieindex demnach

prinzipiell als Verfahren zur Bestimmung der Trophie eines Gewässers sinnvoll ist.

Was die Saprobie angeht, dann stimmt die saprobielle Valenz mit der ansteigenden trophischen Lokation

überein. Diese Ergebnisse können selbstverständlich mit wasserchemischen Analysen bestätigt werden.

Aus den Diagrammen wird beim Vergleich der Arten, die nicht zu den Toleranten zählen, sondern eher

differenzierend sind, die Möglichkeit eines Indexes aus Diatomeen zur Bestimmung der Gewässergüte

bestätigt.

 

Diagramm 1: Auffällig ist die Dominanz  von Achnanthes minutissima var. minutissima

 

Um die weniger dominanten Arten dennoch auszuwerten, werden trophietolerante Arten und Arten ohne

Trophieindex weggelassen. Es bleiben noch neun Arten für eine Bewertung übrig.

 

Diagramm 2: Am häufigsten kommen nach Ausschluß von Achnanthes minutissima var.

minutissima, Denticula tenuis, Achnanthes minutissima var. gracillima und Gomphonema

lateripunktatum vor. Gleiches gilt für die gefunde Frequenz

 

Tabellarischer Vergleich zwischen gefundenen Trophie- und Saprobiedaten:  

 

Tabelle 12: Zusammenfassung über Trophie und Saprobie der neun Arten.

                                                                                                                                                                                                                   

Artname/Taxa

Toleranzgruppe der Trophie

trophische Lokation

saprobielle Valenz

Wassergüteklasse

Achnanthes min.var.gracillima

ot

1

os

I-II

Cymbella cf. hybrida

ot

1,1

os

I-II

Achnanthes trinodis

ot

1,3

os

I-II

Eunotia arcus

ol-bmt

1,5

os

I-II

Gomphonema lateripunctatum

ol-bmt

1,8

os

I-II

Fragilaria tenera

ol-amt

2,5

os

I-II

Denticula tenuis

ol-amt

3

ams

III-IV

Achnanthes exigua

am-eut

4

ams

III-IV

Meridion circulare

am-eut

4

bms

II-III

 

 

Eunotia arcus Bogen-Kieselalge

 

 

5.5. Erklärung der Indeces und Abkürzungen

 

Tabelle 13: Abkürzungen und Bedeutung der verwendeten Indeces

                                                    

Thema

Index / Abk.

Beschreibung / Bereich  

Erläuterung oder Anwendungsmöglichkeit   

5.5.1 Frequenz:

(Vorkommen)

 

 

 

1

         1 -  5 Individuen

sehr selten

2

         6 - 20

selten

3

       21-100                 

zerstreut

4

    1 01-250                  

verbreitet                          

5

           >250

weit verbreitet

5.5.2 relative Häufigkeit:

(Dominanz)

artspezifische Potenz

 

 

1

      1, vereinzelt

Individuum: sehr geringe Häufigkeit

2

<    1 %

individuenarm

3

 1-  5 %

mäßig individuenreich

4

 5-10 %

individuenreich

5

  >10 %

massenhaft, sehr große     

5.5.3 Toleranzgruppe:

(Trophie)

Intensität der Primärproduktion

 

 

 

am-eut

a-meso-eutraphent

indiziert moderat meso- bis eutroph   

eut                   

eutraphent

indiziert eutroph

ol-amt

oligo-a-mesotraphent

differenziert stark meso-und stark eutroph                            

ol-bmt

oligo-b-mesotraphent

differenziert eutroph            

ot                    

oligotraphent

differenziert  meso- und eutroph

tol

tolerant

nicht als Indikator, da meist trophie-indifferent                           

5.5.4.Gewichtung:

Verbreitung der Arten in unterschiedlichen

Trophiegraden

3

Die höchste Gewichtung (3) erhalten stenöke, empfindliche Arten (z.B.: ot, eu).

2

Variablere Arten (z.B.: ol-bmt und ol-amt) erhalten die Gewichtung (2).

1

Noch tolerantere Arten (z.B.:ot-amt) mit der größten Verbreitung gehen mit der Gewichtung (1) ein.

5.5.5.trophische Lokation:

(Trophietoleranz)

 

1,0 - 4,0

Je größer der Wert der trophischen Lokation ist, desto trophietoleranter ist eine Art.             

Berechnet aus signifikanten Korrelationen von Artenvorkommen und Gesamtphosphat in bayerischen Alpenrandseen (G. HOFMANN: Aufwuchs-Diatomeen in Seen und ihre Eignung als Indikatoren der Trophie, Bibliotheca Diatomologica Band 30, Cramer in Borntraeger, 1994, Berlin, Stuttgart).

 Strich

-

keine Angaben gefunden oder angebracht

 

Zusätzliche Angaben für die Saprobie

Tabelle 14: Abkürzungen und verwendete Indeces der Saprobie

Thema

Index/Abk.

Beschreibung/Bereich  

Erläuterung oder Anwendungsmöglichkeit   

5.5.6. Saprobielle Valenz                                    

(Wassergüteklasse)

organische Belastung anhand des Sauerstoffgehalts

ams

α-mesosaprob            

differenziert Güteklasse III-IV und IV

bams              

β-α-mesosaprob

differenziert Güteklasse III und schlechter

bms

oligo-β-mesosaprob

differenziert Güteklasse II-III und schlechter                           

os

oligosaprob                 

differenziert Güteklasse I-II und schlechter                         

5.5.7. Eignung als Leitorganismus für die Saprobie:

(Saprobietoleranz)

+

sehr gut

Leitformen der Stufen und ihrer Einstufung, stenöke und relativ stenöke Arten, empfindliche Arten

T

tolerante Arten

Lebensbereiche gehen über mehrere Stufen, Verbreitungsschwerpunkte bei den angegebenen Stufen, nicht mehr als Leitorganismus einstufbare Formen

 Strich

-

keine Angaben

angebracht bei vielen weniger bekannten Taxa

 

 

Brachysira styriaca Schiffchen-Kieselalge, Synonyme: Navicula styriaca, Anemoneis styriaca

 

6. Einführung in die Bestimmung von Diatomeen Inhalt

 

Bei der Bestimmung von Diatomeen spielen äußere Merkmale der Schalenmorphologie eine wichtige

Rolle. Diese Frusteln sind zur Optimierung von Materialaufwand und Stabilität als

Rippengitterkonstruktionen realisiert. Lochplatten und Ebenen sind schwer zu fokussieren, weil

Valvarebenen nicht hundertprozentig im Lichtmikroskop scharf zu stellen sind. Nach einer Woche

Bestimmung und intensivem Studium der Diatomeentaxa fiel auf, dass sie kaum zu bestimmen und

dadurch erschwert zählbar sind. Der Begriff „Art“ ist durch die fließenden Übergänge (vgl. 2.1.) verloren

gegangen, man spricht daher von „Taxa“. Es werden folgende Merkmale zu deren Unterscheidung

verwendet:

 

6.1.Bestimmungsmerkmale

 

Textfeld:        ventral

 

Textfeld:       dorsal

 

 

Grafik 1: Schalensymmetrie

·     

 

             

 

               Grafik 2: Raphentypen

                    

Schalensymmetrie (Valvarebene) dorsal / ventral identisch oder unterschiedlich lang (vgl. Grafik 1).

Schalenlänge (µm)

Schalenbreite (µm)

 

Grafik 3: Bezeichnung der Achsen und Schnittebenen bei einer Kieselalge.  

Achsen und Ebenen stehen zueinander im rechten Winkel (90°).

 

Grafik 4: Schema einer Kieselalge mit Bezeichnung der Schalen

 

Streifen bzw. alveolierte Zwischenräume der Transapikalrippen (Streifen / 10 µm).

Verlauf der Streifen (radial, parallel, konvergent = zusammenlaufend, vgl. Grafik 4)

 

Raphe

- Raphenschale(R)

- Raphenlose Schale(RL)                                                                        

- Verlauf (gerade, ungerade, vgl. Grafik 2)

- Fadenlinie, Linie aus Nut und Feder

  

Kanalraphe (Fibulae) am Rand der Valvarebene             

 

Zentralarea

- isometrisch, Staurus („Fliege“), asymmetrisch

- Stigmata

 

Axialarea

 

Pole (Apix= [lat.]Spitze)

- isopole

- heteropole

- mit Köpfchen, kommaförmig

 

Gürtelband (Pervalvarebene vgl. Grafik 3 und 4) gelöchert oder mit Spitzen

     

Spitzen mit Porenfeldern für Gallertstiele

 

Voigt-Diskordanz (vgl. Grafik 4)

 

 

Eunotia arcus Bogen-Kieselalge

 

 

6.2. Beschreibung der im Lichtmikroskop gefundenen Taxa

 

Tabelle 15: Beschreibungen der am Lichtmikroskop bestimmten und ausgezählten Taxa (4 Teile)

 

(Teil1) Taxa

 

deutscher Artname

Morphologie

·Toleranzgruppen, trophische Lokation

·Eignung als Leitorganismus

·saprobielle Valenz, Gewässerstufe

·Lebensraum, Vorkommen

Achnanthes exigua

 

Aufsitzer-Kieselalge

5-20 µm lang, 4-8 µm breit Schalen, 24-30 Streifen / 10 µm

in Umriß und Größe sehr variabel,  Raphenschale mit proximal gerader, fadenförmiger Raphe, die distal nach entgegengesetzten Seiten mit flachem Kurvenradius abkrümmt, Streifen schwach bis mäßig radial,

Raphenlose Schale mit linear oder schmal lanzettlich verlaufender Axialarea, Zentralarea fehlend oder variabel, mehr Streifen als bei Raphenschale

am-eut, 4

-

ams, -

häufig, kosmopolitisch, Schwerpunkt in alkalischen Gewässern, am Grund von Alpenseen, nicht in stark belasteten Gewässern

Achnanthes lanceolata

 

Kleine Aufsitzer-Kieselalge

8-40 µm lang, 2-4 µm breit, 30 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln oder in kurzen Bändern auf oft verzweigten Gallertstielen. Eine Schalenhälfte mit Raphe, die andere mit Pseudoraphe, Schalen fast rund, Streifen kräftig

tol, -

+

os/bms, 1-2

epiphytisch auf Algen in allen Gewässern

Achnanthes minutissima var. minutissima

 

Kleine Aufsitzer-Kieselalge

5-40 µm lang, 2-4 µm breit, 30 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln oder in kurzen Bändern auf oft verzweigten Gallertstielen. Eine Schalenhälfte mit Raphe, die andere mit Pseudoraphe, mit Staurus („Fliege“) auf Axialarea, Zentralarea linear oder schmal lanzettlich

tol, -

+

bams,1-2

epiphytisch auf Algen in allen Gewässern, Generationsfolge dieser kleinschaligen Art sehr schnell, neue Habitate als Erstkolonist rasch besiedelt, als Trophieindikator ungeeignet weil über gesamtes Trophiespektrum vital.

Indikator für hohe Sauerstoffkonzentration. Sensibel für Saprobie, Entwicklung bei b-Mesosaprobie stark gehemmt.

 

(Teil2) Taxa

 

deutscher Artname

Morphologie

·Toleranzgruppen, trophische Lokation

·Eignung als Leitorganismus

·saprobielle Valenz, Gewässerstufe

·Lebensraum, Vorkommen

Achnanthes minutissima var. gracillima

 

Aufsitzer-Kieselalge

8-44 µm lang, 4-5 µm breit, 22-25 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln oder in kurzen Bändern auf oft verzweigten Gallertstielen. Eine Schalenhälfte mit Raphe, die andere mit Pseudoraphe, Enden bei größten Exemplaren kopfig vorgezogen, Streifen weniger radial als bei anderen Varietäten

ot, 1

+

os, 1-2

epiphytisch auf Algen in allen Gewässern

Achnanthes trinodis

 

Aufsitzer-Kieselalge

15-28 µm lang, 5-6 µm breit, 30-35 Streifen / 10µm

erscheint „dreiwellig“, Schalen linear mit transapikal aufgetriebener Mitte, breit kopfig vorgezogene Enden, Streifen schwach radial, Axialarea eng linear, Zentralarea klein, rundlich

ot, 1,3

-

os, -

häufig in Gebirgslagen, im Flachland selten, schwach elektrolythaltige und alkalische

Gewässer

Cocconeis placentula

 

Flache Algenlaus

11-70 µm lang, 8-40 µm breit, 20-23 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln als braune Schildchen auf Wasserpflanzen, raphenlose Schale, Axialarea eng, im Bereich des Zentralknotens plötzlich rundlich oder rhombisch elliptisch erweitert, zu den Enden hin breiter werdend

tol, -

+

bms, 2

überall häufig vorkommende Aufwuchsdiatomee, in elektrolytarmen sowie in schwach sauren Gewässern, hohe Vitalität unter eutrophen Bedingungen, auch im mesotrophen Milieu, nur wenig trophie-indikativ

Cymbella cf. hybrida

 

Kahn-Kieselalge

30-60 µm lang, 7-14 µm breit, Mitte: 9-13 Streifen / 10 µm, Ende: 16-18 Streifen / 10µm

symmetrisch oder wenig dorsiventral, Enden rundlich vorgezogen oder leicht kopfig, Raphe fast median, Streifen radial, Zentralarea groß

ot, 1,1

-

os, -

Nordeuropa, Alpenseen, sehr selten

Cymbella silesiaca

 

Kahn-Kieselalge

15-46 µm lang, 7-14 µm breit, Mitte: 10-15 Streifen / 10 µm, Ende: 14-20 Streifen / 10 µm

Enden etwas spitz gerundet, nicht vorgezogen, Stigma zwischen Zentralknoten und den beiden ersten dorsalen Streifen, Axialarea eng, linear, lanzettlich erweitert, Zentralarea fehlend

tol, -

-

ams, -

häufigster Kosmopolit in stehenden und fließenden oligotrophen bis eutrophen Gewässern

  

(Teil3) Taxa

 

deutscher Artname

Morphologie

·Toleranzgruppen, trophische Lokation

·Eignung als Leitorganismus

·saprobielle Valenz, Gewässerstufe

·Lebensraum, Vorkommen

Denticula tenuis

 

Zähnchen-Kieselalge

6-60 µm lang, 3-7 µm breit, 22-32 Streifen / 10 µm

Zellen oft in Gallerte oder kettenbildend. Raphenspalt seitlich auf hervorgehobenen Kanal mit groben Poren, Zellen linear rechteckig in Gürtelbandansicht mit abgerundeten Ecken, Schalenumriß schmal bis lanzettlich. Silikatbrücken über gesamte Breite, Streifen nicht in Punkte aufgelöst. Seiten fast immer konvex, manchmal in der Mitte etwas bauchig aufgetrieben, Enden stumpf bis spitz gerundet

ol-amt, 3

+

ams, 1-2

überall häufig, in Alpenrandseen eine der häufigsten Arten, weites Spektrum der Trophie, nur bei eutrophen Bedingungen gehemmt, hohe trophische Lokation (3,0), deshalb trophietolerant

Eunotia arcus

 

Bogen-Kieselalge

17-90 µm lang, 3-9 µm breit, 8-14 Streifen / 10 µm

Bauch und Rückenwand etwas gewölbt, Enden erscheinen abgeschnürt, Raphe läuft aus der Valvarebene aus, Gürtelbandseite rechteckig, derbe Querstreifung, Gallertporus an einem Pol

ol-bmt, 1,5

+

os, 1-2

häufig, sauberes oder mooriges, humussaures Wasser

Fragilaria pinnata

 

Bruch-Kieselalge

3-35 µm lang, 2-8 µm breit, 6-12 Streifen / 10 µm

Schalen im Umriß sehr variabel, oval bis keulenförmig, selten dreipolig, breit gerundete Enden häufig oder selten, Apikalachse leicht asymmetrisch, Streifen parallel oder schwach radial, Axialarea eng bis mäßig weit oder zur Mitte hin lanzettlich bis elliptisch erweitert

tol, -

-

bms, -

kosmopolitisch, mittlerer Elektrolytgehalt, oligosaprobe Gewässer

Fragilaria tenera

 

Bruch-Kieselalge

30-100 µm lang, 2-3 µm breit,17-20 Streifen / 10µm

Schalen nadelförmig, kopfig vorgezogene Enden, zu den Enden hin allmählich schmäler werdend, Axialarea eng bis mäßig weit, Zentralarea variabel, oft fehlend oder nur angedeutet

ol-amt, 2,5

-

os, -

kosmopolitisch, besonders in Gebirgslagen

 

(Teil4) Taxa

 

deutscher Artname

Morphologie

·Toleranzgruppen, trophische Lokation

·Eignung als Leitorganismus

·saprobielle Valenz, Gewässerstufe

·Lebensraum, Vorkommen

Gomphonema lateripunc-tatum

 

Stielchen-Kieselalge

14-52 µm lang, 8 µm breit, 8-14 Streifen / 10 µm

dicke Punktreihe, Punktierung im Lichtmikroskop undeutlich erkennbar, Streifen an Polen stark verdichtet, Transapikalstreifen leicht radial, Streifen dichter am Kopfpol,  Axialarea eng, Zentralarea quer rechteckig, fast bis an die Schalenräder reichend, meist durch einen sehr kurzen Transapikalstreifen begrenzt

ol-bmt, 1,8

-

os, -

kosmopolitisch, in großer Individuenzahl, im Litoral oligotropher oder eutropher Gewässer

Meridion

circulare

 

Sektoren-Kieselalge

10-82 µm lang, 4-8 µm breit

Zellen in Schalen- und Gürtelansicht keilförmig zu geschlossenen Ketten verbunden, daher halbringförmige Bänder oder Spiralen bildend, Zellen liegen mit Schalenseiten aneinander, Kopfpol breit gerundet, Fußpol gleichmäßig verjüngt, Querwände deutlich, viele auf beiden Seiten der Mediane unabhängig voneinander entwickelt, Zwischen den Rippen (3-5 Rippen/10µm) der Schalen verlaufen zarte Punktstreifen (15 Streifen/10µm), Innerhalb der Zellen sogenannte Innenschalen, deren Struktur der der Außenschalen gleicht, Chloroplasten in Form zahlreicher kleiner Körnchen, Axialarea schmal

am-eut, 4

+

bms, 1

häufig, Wassergüteklasse I

 

 

Gomphonema spec. Stielchen-Kieselalge

 

 

6.3.Studium der Feinstruktur von Diatomeenschalen am Rasterelektronenmikroskop

 

Tabelle 16: Feinstruktur von Diatomeenschalen am Rasterelektronenmikroskop

 

Taxa

 

deutscher Artname

·Morphologie

·REM-Aufnahme

Vergrößerung (K=1000),

Aufnahmenummer, Beschleunigungs-

spannung (kV), Maßstab (µm)

·Toleranzgruppen, trophische Lokation

·Eignung als Leitorganismus

·saprobielle Valenz, Gewässerstufe

·Lebensraum, Vorkommen

Achnanthes minutissima var. minutissima

 

Kleine Aufsitzer-Kieselalge

 

5-40 µm lang, 2-4 µm breit, 30 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln oder in kurzen Bändern auf oft verzweigten Gallertstielen. Eine Schalenhälfte mit Raphe, die andere mit Pseudoraphe, mit Staurus („Fliege“) auf Axialarea, Zentralarea linear oder schmal lanzettlich

 

 Abb.: Achnanthes minutissima var. minutissima

tol, -

+

bams,1-2

epiphytisch auf Algen in allen Gewässern, Generationsfolge dieser kleinschaligen Art sehr schnell, neue Habitate als Erstkolonist rasch besiedelt, als Trophieindikator ungeeignet weil über gesamtes Trophiespektrum vital.

Indikator für hohe Sauerstoffkonzentration. Sensibel für Saprobie, Entwicklung bei b-Mesosaprobie gehemmt

Achnanthes minutissima var. gracillima

 

Aufsitzer-Kieselalge

8-44 µm lang, 4-5 µm breit, 22-25 Streifen / 10 µm

Zellen einzeln oder in kurzen Bändern auf oft verzweigten Gallertstielen. Eine Schalenhälfte mit Raphe, die andere mit Pseudoraphe, Enden bei größten Exemplaren kopfig vorgezogen, Streifen weniger radial als bei anderen Varietäten, epiphytisch auf Algen in allen Gewässern

 

 

 Abb.: Achnanthes minutissima var. gracillima

ot, 1

+

os, 1-2

epiphytisch auf Algen in allen Gewässern, Generationsfolge dieser kleinschaligen Art sehr schnell, neue Habitate als Erstkolonist rasch besiedelt, als Trophieindikator ungeeignet weil über gesamtes Trophiespektrum vital.

Indikator für hohe Sauerstoffkonzentration. Sensibel für Saprobie, Entwicklung bei b-Mesosaprobie stark gehemmt 

 

Amphipleura pellucida

 

Glas-

Kieselalge

 

 

80-140 µm lang, 7-9 µm breit, 37-40 Streifen/10 µm

Gürtelbandseite rechteckig, Schalen spindelförmig, linear-lanzettlich, Enden spitz gerundet, glasartig durchsichtig, weil Querstreifen dicht und zart, parallel bis radial, Testobjekt für Ölimmersionen: Punktstreifen müssen aufgelöst werden

 

 

 Abb.: Amphipleura pellucida

-,-

T

bms, 2

häufig, Litoral in Seen und Teichen, Bodensatz von Gräben

Brachysira neoexilis

 

Schiffchen-Kieselalge

 

Synonyme:

Navicula exilis, Ano-moeoneis exilis,

Navicula variabilis

 

14-42 µm lang, 4-6 µm breit, 30-36 Streifen / 10 µm

Schalen schmal lanzettlich mit schwach bis mäßig konvexen Rändern, Enden deutlich abgesetzt und vorgezogen bis kopfig, die Raphe ist gerade und die Zentralporen deutlich zu erkennen, während die Endspalten schwer sichtbar sind, Streifen radial, Axialarea eng und linear, Zentralarea klein, rundlich, leicht rhombisch deutlich von Axialarea abgesetzt

 

 

 Abb.: Brachysira neoexilis 

-,-

-

-,-

in oligo- bis mesotrophen Gewässern verbreitet, vor allem  im alkalischen Milieu, in Mitteleuropa Hauptverbreitung in den Gebirgen und subalpinen Seen kosmopolitisch, gute Indikatorart in oligosaproben oder meso-oligosaproben Gewässern, tolerant gegenüber Elektrolytgehalt und pH

Brachysira styriaca

 

Schiffchen-Kieselalge

 

Synonyme:

Navicula styriaca,

Anemoneis

styriaca

 

 

 

14-50 µm lang, 5-8 µm breit, Mitte: 27-28 Streifen / 10 µm, Ende: 30 Streifen / 10 µm

Schalen rhombisch, rhombisch-lanzettlich, linear lanzettlich, die Enden stumpf abgerundet, nicht abgesetzt, Raphe gerade, filiform, Axialarea eng, linear bis zur Mitte hin lanzettlich erweitert, Zentralarea sehr klein, rundlich, in der Mitte eingeschnürt

 

 

 Abb.: Brachysira styriaca

-,-

+

-,-

Nord-Hemisphäre, oligotrophe, oligosaprobe Gewässer, gute Indikatorart für kalkhaltige, schwach saure Gewässer mit geringem bis mäßigen Elektrolytgehalt

Cymbella cf. affinis

 

Kahn-Kieselalge

 

 

22-170 µm lang, 10-27 µm breit, 8-12 Streifen / 10 µm

Schalen mäßig dorsiventral, ventral schwach konvex bis gerade, Enden stumpf bis spitz gerundet, proximale Enden mit Zentralporen, Raphe fast in der Mitte oder ventral verschoben, in der Mitte mit Schlenker, an den Enden abknickend, Querstreifen sehr grob, parallel, Axialarea eng, linear, Zentralarea leicht angedeutet, Stigma ventral, Endspalten dorsal abgebogen, Streifen ihrerseits deutlich quergestreift, diese Punktierung ist im Lichtmikroskop noch erkennbar

 

 

 Abb.: Cymbella cf. affinis

am-eu, 4,1

-

-,-

überall verbreitet, im Gebirge häufig

Cymbella helvetica

 

bauchige Kahn-Kieselalge

22-170 µm lang, 10-27 µm breit, 8-12 Streifen / 10 µm

Schalen mäßig dorsiventral, ventral schwach konvex bis gerade, Enden stumpf bis spitz gerundet, Raphe fast in der Mitte oder ventral verschoben, in der Mitte mit Schlenker, an den Enden abknickend, Querstreifen sehr grob, parallel, Axialarea eng, linear, Zentralarea leicht angedeutet, 6-8 Stigmata, Streifen ihrerseits deutlich quergestreift, diese Punktierung ist im Lichtmikroskop noch erkennbar

 

 Abb.: Cymbella helvetica, Dorsalansicht

 

 

 Abb.: Cymbella helvetica, Ventralansicht 

ol-bmt, 1,7

T

os/bms, 1-2

Litoral stehender Gewässer

Denticula tenuis

 

Zähnchen-Kieselalge

6-60 µm lang, 3-7 µm breit

Zellen oft in Gallerte oder kettenbildend. Raphenspalt seitlich auf hervorgehobenen Kanal mit groben Poren, Zellen linear rechteckig in Gürtelbandansicht mit abgerundeten Ecken, Schalenumriß schmal bis lanzettlich, Seiten fast immer konvex, manchmal in der Mitte etwas bauchig aufgetrieben, Enden stumpf bis spitz gerundet, Silikatbrücken über gesamte Breite, Streifen nicht in Punkte aufgelöst

 

 

 Abb.: Denticula tenuis

ol-amt, 3

+

ams, 1-2

überall häufig, in Alpenrandseen eine der häufigsten Arten, weites Spektrum der Trophie, nur bei eutrophen Bedingungen gehemmt, hohe trophische Lokation (3,0), deshalb trophietolerant

Eunotia arcus

 

Bogen-Kieselalge

17-90 µm lang, 3-9 µm breit, 8-14 Streifen / 10 µm

Bauch und Rückenwand etwas gewölbt, Enden erscheinen abgeschnürt, Raphe läuft aus der Valvarebene aus, Gürtelbandseite rechteckig, derbe Querstreifung, Gallertporus an einem Pol

 

 

 Abb.: Eunotia arcus

ol-bmt, 1,5

+

os, 1-2

häufig, sauberes oder mooriges, humussaures Wasser

Fragilaria tenera

 

Bruch-Kieselalge

30-100 µm lang, 2-3 µm breit,17-20 Streifen /10µm

Schalen nadelförmig, kopfig vorgezogene Enden, Axialarea eng bis mäßig weit, Zentralarea variabel, oft fehlend oder nur angedeutet, zu den Enden hin allmählich schmäler werdend

 

 

 Abb.: Fragilaria tenera

ol-amt, 2,5

-

os, -

kosmopolitisch, besonders in Gebirgslagen

Gomphonema acuminatum

 

Spitze Stielchen-Kieselalge

20-120 µm lang, 5-17 µm breit, 8-13 Streifen / 10µm

Gürtelbandseite keilförmig, Zellen auf einfachen oder verzweigten Gallertstielchen, der Unterlage angeheftet, epizoische Individuen kleben direkt ohne Stielchen fest. Raphe stark lateral, wellig geschwungen,  Streifen schwach radial, deutlich punktiert,  mit Stigma, Axialarea mäßig weit oder enger, Zentralarea klein bis mäßig groß oder variabel

 

 Abb.: Gomphonema acuminatum 

-,-

+

bms, 2

überall häufig

Gomphonema lateri-punktatum

 

Stielchen-Kieselalge

14-52 µm lang, 8 µm breit, 8-14 Streifen / 10µm

dicke Punktreihe, Streifen an Polen stark verdichtet, Transapikalstreifen leicht radial, Streifen dichter am Kopfpol, Punktierung im Lichtmikroskop undeutlich erkennbar,  Axialarea eng, Zentralarea quer rechteckig, fast bis an die Schalenräder reichend, meist durch einen sehr kurzen Transapikalstreifen begrenzt, Punktierung im Kopfpol rechteckig und deutlich, Terminalstreifen bei größeren Formen ausgeprägt

 

 

 Abb.: Gomphonema lateripunktatum, Innenschale

 

 

 Abb.: Gomphonema lateripunktatum, Gürtelbandansicht 

ol-bmt, 1,8

-

-,-

kosmopolitisch, in großer Individuenzahl, im Litoral oligotropher oder eutropher Gewässer

Gomphonema truncatum

 

gekeulte Stielchen-Kieselalge

13-75 µm lang, 7-17 µm breit Schalen keulenförmig, Fußteil deutlich verschmälert, unterhalb des Kopfpoles meist konkav eingebuchtet oder transapikal eingeschnürt, Kopfpol breit und meist flach gerundet, Streifen radial, deutlich punktiert, Axialarea mäßig weit bis eng, Zentralarea unregelmäßig begrenzt, meist beidseitig quer verlängert mit Stigma

  

 Abb.: Gomphonema truncatum 

tol, -

-

-,-

oligosaprob bis maximal b-mesosaprob

Navicula praetenita

 

Schiffchen-Kieselalge

25-40 µm lang, 5-8 µm breit, 12-14 Streifen / 10 µm

Schalen lanzettlich mit vorgezogenen, bisweilen geschnäbelten bis kopfigen Enden, Raphe fadenförmig, Streifen radial, an Enden parallel, leicht seitlich versetzte Zentralporen, Axialarea sehr eng, zu asymmetrischen lanzettlichen Zentralarea, erweitert

 Abb.: Navicula praetenita 

-,-

-

-,-

Verbreitung vorher nur aus Jugoslawien bekannt, auch in Nordtiroler Kalkalpen, selten

Tabellaria flocculosa

 

Moor-Kieselalge

12-50 µm lang, 12-40 µm breit, 13-20 Streifen / 10 µm

Zellketten als Zick-Zackbänder, bildet sternförmige Aggregate, Zellen von der Gürtelbandseite nahezu quadratisch, mit vielen Zwischenbändern, deren zahlreiche Septen tief in die Zelle eindringen, Schalen in der Mitte oft bauchig aufgetrieben, in der Mitte breiter als die kopfigen Enden, mit zarter Querstreifung, die eine Pseudoraphe freilässt

 

 Abb.: Tabellaria flocculosa, Gürtelband 

tol, -

+

os/bms, 1-2

weit verbreitet und häufig in sauren und alkalischen Gewässern, Massenentfaltung in Moorgewässern, im Benthos und Plankton, toleriert je nach Sippe verschiedene Trophiestufen, in elektrolytarmen (z.B.: Moore) sowie eutrophen Gewässern, deshalb nicht im Trophieindex, Wassergüteklasse I

 

6.4. Bestimmungsmerkmale verdeutlicht an REM-Detailaufnahmen

 

Bilder: Cymbella cf. affinis

     Diese Abbildungen verdeutlichen die Möglichkeit, Details aus verschiedenen Blickwinkeln aufzunehmen. Die in der linken Abbildung rechts abgebildeten Bruchstücke liegen in der Detailaufnahme rechts im Vordergrund.

 

     Bild links: Cymbella spec.

    

     Auch das REM macht die eindeutige Bestimmung der Taxa bzw. Artname nicht immer eindeutig möglich.

 

 

 

Bilder: Eunotia arcus

     Deutlich ist die für dieses Taxa charakteristische aus der Valvarebene herauslaufende Raphe zu erkennen, an der die untere Schalenhälfte aufgebrochen ist.

 

 

Bilder: Gomphonema acuminatum

     Nochmals ist hier die interessante Alternative verdeutlicht, Kieselalgen aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten. Rechts der Blick auf den Vorderpol.

 

Bilder: Gomphonema spec.

 

 

    Detailaufnahmen des Gürtelbandes am Vorderpol.

    Gut zu erkennen sind die Zähnchen der Hypotheka.

Bilder: Navicula praetenita     Detailaufnahme der Axialarea.

 

 

 

Cymbella helvetica Bauchige Kahn-Kieselalge, Dorsalansicht

 

7. Einführung in die Fotolabortechnik, Entwicklung der Schwarzweißfilme,

Anfertigen von Papierabzügen                                                                                     

                                                                                                                                                      Inhalt

„Respektiere Dein Gegenüber, denn ohne Kooperation bekommst Du kein gutes Foto.“

Paul Hosefros, 1992 amerikanischer Pressefotograf

 

7.1. Einführung in die Photographie und Fotolabortechnik

 

7.1.1. Definition von Photografie (griechisch: Lichtbildnerei, Lichtbildkunst):

 

Verfahren, mit dem sich Bilder auf belichteten Materialien reproduzieren lassen.

Mittels Kamera und chemischen bzw. elektronischen Verfahren werden Lichtbilder, Fotografien,

Abbildungen der Umwelt auf strahlungsempfindlichen Materialien (z.B. Film, Papier) erzeugt.

Die Belichtung erfolgt durch unterschiedliche Strahlungsarten, einschließlich des sichtbaren, ultravioletten

und infraroten Lichtes sowie durch Röntgen- und Elektronenstrahlen und radioaktive Strahlung. Die

Photografie wird demnach auch von physikalischen Prinzipien (Optik) beherrscht.

 

7.1.2. Geschichte

 

Die Fotografie wurde im 19. Jahrhundert erfunden, und zu den Pionieren gehören in Frankreich

L. J. M. Daguerre und Fox Talbot in England.

 

1727 Entdeckung der Verfärbung des Bromsilbers unter Lichteinfluss durch J. H. Schulze

1819 Natriumthiosulfat als Fixiermittel  von Sir J. F. W. Herschel

1839 Verfahren mit kopierbaren Negativen von W. H. F. Talbot (Talbotypie)

1847 Erste photographische Platte von J. N. Niepce u. L. J. M. Daguerre (Daguerreotypie)

Erste Rollfilme um 1884 durch G. W. Eastman auf Papier

1887 durch H. Goodwin auf Zelluloid, großer Schritt zur Volkstümlichkeit.

Die Farbphotographie, schon 1869 von L. D. du Hauron erstmals in der Praxis gezeigt, fand

erst um 1936 mit Agfacolor- u. Kodachrome-Verfahren Anwendung im großen Umfang.

Ihre Entwicklung geht auf die Gebrüder Lumiere zurück.

 

 

Fragilaria tenera Bruch-Kieselalge

 

 

7.2. Schwarzweiße Filmentwicklung

 

Das klassisches Verfahren der Fotografie ist ein optisch-chemisches Wiedergabeverfahren.

Es beruht auf der Tatsache, dass bestimmte Silbersalze (genannt Halogenide) lichtempfindlich

reagieren. Ein Fotofilm wird mit solchen Silbersalzen beschichtet und in einer Kamera belichtet.

Auf dem Film wird ein Abbild der anvisierten Szene erzeugt, da die Silberhalogenide an den

Stellen, wo das Licht auf den Film trifft, reagieren, an den nicht belichteten Stellen passiert das

nicht. Das Motiv wird im Entwicklungsprozeß als Bild sichtbar, mit einem Fixierer dauerhaft

gemacht und schließlich auf Papier abgezogen.

 

7.2.1. Methodik

 

Man unterscheidet drei Prozesse:

a) Belichtung des Filmmaterials

b) Entwicklung (1) und Fixierung (2)

c) Positivprozess

Die Güte einer Photografie hängt von der Kamera und vom Filmmaterial bzw. dessen

Entwicklung ab. Ablauf der Herstellung einer Photografie:

 

a) Belichtung: Aufnahme (optische Bildentstehung)

 

Chemische Umwandlung von lichtempfindlichen Verbindungen (z.B. Silberbromid) in metallisches

Silber. Bei der Aufnahme entsteht mit Hilfe des Objektivs einer Kamera auf  Film ein

(meist verkleinertes) Bild, dessen Qualität in erster Linie von der optischen Güte des Objektivs

abhängt. Das Gelingen der Aufnahme hängt von Scharfeinstellung und richtiger Wahl der

Belichtungszeit ab. Die Spiegelreflexkamera am REM wurde nach Betätigen des Auslösers

automatisch belichtet. Bei Belichtungszeiten von mehr als 1/30 s empfiehlt sich ein Stativ zur

Vermeidung von Verwacklungsunschärfe. Die lichtempfindliche Schicht (Bromsilbergelatine)

registriert die Helligkeitsunterschiede des optischen Bilds, und es entsteht ein unsichtbares,

entwickelbares Bild.

 

Fotografischer Elementarprozess

 

Silberhalogenid ist in Dunkelheit ein Isolator, durch Belichtung wird es zum elektrischen Leiter.

Silberhalogenide haben daher Halbleitereigenschaft. Der absorbierte Lichtquant (E = h·v) löst von

einem Halogenidion des Kristallgitters ein frei bewegliches Photoelektron (e-) ab.

1.Lichtadsorbtion:

       Br- => e- + d+

 Kristall => Photoelektron + Defektelektron

 

2.Reaktion mit Zwischengitter-Silberionen:

 e- + Agi+ <=> Ag                      (vorübergehende Assoziation)

 e- + Agi+ + Ag2 => Ag3    (Aufbau des Latentbildkeimes Agn)

 Ag3 + Agi+ => Ag4+

 e- + Ag4+ => Ag4 => => => Agn

 

3.Verluste durch Defektelektronen (Elektronenlücke):

 e- + d+ => Br-                      (Rekombination unter Licht oder Wärme)

 Agn + d+ => Agn-1+ Agi+ + Br-                                          (Regression)

 d+ + Gelatine => Bromgelatine

 

Reaktionen 1-3  der Belichtung als Grafik:

 

  

Grafik 5: Energieschema der Lichtabsorbtion

 

Um die Verlustreaktion zu begrenzen, nimmt man Filme mit verschiedenen Empfindlichkeiten.

Sie ist abhängig von Lage und Größe der Silberkeime im Kristall. Bei kurzer Belichtung (z.B. Blitz)

entstehen mehrere kleinere Bildkeime (disperses Latentbild), welche schwerer zu entwickeln sind

als ein einzelner großer Keim. Man verwendet dazu Filme mit entsprechendem Kristalldurchmesser

(Körnigkeit oder Gradation), so dass sich die Silberkeime  möglichst einzeln an der Oberfläche

konzentrieren.

 

Im Negativprozess der Schwarz-Weiß-Photografie wird dieses latente Bild sichtbar gemacht.  

Der Entwickler (Reduktionsmittel) setzt die vom Licht eingeleitete Spaltung des Bromsilbers in Silber

und Brom fort, und das entstandene Negativ enthält die Helligkeitsunterschiede des Aufnahmeobjekts

als silbergraue Schwärzungsunterschiede. Überbelichtete Aufnahmen können durch die Entwicklung

günstig beeinflusst werden, unterbelichtete nur wenig. Es entsteht ein seitenverkehrtes und in den

Tonwerten umgekehrtes, negatives Bild am Film. Das latente Bild des belichteten Films wird mit

Reduktionsmitteln behandelt, wobei die Silberausscheidung vervollständigt wird.

Bäder: Entwickler, Unterbrecherbad

 

    (2) Fixierung

 

Hierbei werden die unverändert gebliebenen Silbersalze herausgelöst. Das unbelichtete, überschüssige

Bromsilber wird mit Fixiernatron herausgelöst, um das Negativ lichtbeständig zu machen (fixieren). Das

Fixierbad ergibt bei richtiger Anwendung lichtechte Negative, die unbegrenzt archivsicher sind

 

 

Im Positivprozeß wird vom Negativ ein endgültiges seitenrichtiges Bild hergestellt, und zwar durch

Vergrößerung auf Papier (Aufsichtsbild). Das Kopiermaterial der Schwarz-Weiß-Photografie besteht

aus Bromsilber- oder Chlorsilberschichten verschiedener Gradation (hart und weich arbeitend), um das

Papier an unterschiedlich kontrastierte Negative anzupassen. Durch Belichtung wird ein latentes Bild

erzeugt, das auf grundsätzlich gleiche Weise wie im Negativverfahren (siehe oben 7.2.1. b)1) entwickelt

und fixiert wird. Das Photopapier (Oberfläche glänzend) gibt nur einen Teil der im Negativ enthaltenen

Graustufen wieder. Zur Vermeidung dieser Verluste werden spezielle Gradationsfilter verwendet, so dass

Schwarz-Weiß-Tonwerte dem Motiv entsprechen.

Diese Arbeiten, b) und c), müssen in Dunkelkammern durchgeführt werden.

 

 

Gomphonema lateri-punktatum Stielchen-Kieselalge, Innenschale

 

 

7.2.2. Entwicklung b) der Schwarzweißfilme

 

Tabelle 17: benötigte Geräte und Chemikalien

 

Geräte

Chemikalien

Flaschenöffner

Entwickler

Entwicklungsdose

20 ml Eisessig

Schere

Fixierer

Projektor

H2O

Fotopapier

 

Polarisartionsfilter

 

3 Plastikwannen

 

Wasserbad mit Leitungsanschluß

 

Stoppuhr

 

Dunkelkammerbeleuchtung

 

Kugelschreiber oder unlöslicher Farbstift

 

3 kleine beschriftete Metallzangen

 

Metallgitter zum Fototrocknen

 

Tücher, Papierrolle

 

 

7.2.2.1. Bei der Entwicklung der beiden im Praktikum belichteten Schwarzweißfilme (35mm) braucht nur

das Aufwickeln auf die Spule und das Beladen der Entwicklungsdose in totaler Dunkelheit organisiert

werden. Die lichtdichte Entwicklungsdose besteht aus Plastik und einer Einsatzspule auf die der Film

gewickelt wird. Das Aufwickeln und Beladen sollte man vorher sorgfältig bei Licht üben.

 

1.Zuerst wird der unbelichtete Teil des Films abgeschnitten.

2.Dann werden die Filmdosen in totaler Dunkelheit mit einem Flaschenöffner geöffnet.

3.Der Rollfilm wird aufgewickelt und die Spirale auf den Kern befestigt. Wenn beide in die  

   Dose eingeschlossen sind, können die weiteren Verarbeitungsschritte im Hellen erfolgen.

 

7.2.2.2. Ansetzten des Entwicklers, der Unterbrecher- und der Fixierlösung

 

1. Entwickler

 

Der Entwickler setzt das aus der Belichtung photolytische Silber, das im Kristall einen Entwicklungskeim

bildet, schneller um als an unbelichteten Kristallen. Als Elektonenlieferant für die Reduktion der Ag-Ionen

zu schwarzem metallischem Silber dient die Entwicklersubstanz, wobei diese gleichzeitig oxydiert wird.

 

Ag+ + Entwickler => Ag + Entwickleroxidiert

 

Reaktion beim Entwickeln

 

Grafik 6: chemische Entwicklung (Elektrodenprozess)

 

Heute werden als Entwickler (ca.1000 verschiedene) aromatische Verbindungen, vor allem Oxy- und

Aminoderivate des Benzols, verwendet (z.B.: Brenzkatechin, Hydrochinon, Metol u.v.m).

Durch die Entstehung von HBr im Entwicklungsbad sinkt der pH-Wert, weshalb Puffersubstanzen

eingesetzt werden. Diese Entwickleralkali (z.B.: Ätznatron: NaOH, Soda: Na2CO3, Borax: Na2B4O7)

halten den Dissoziationsgrad des Entwicklers aufrecht und neutralisieren entstandenes HBr.

Als Konservierungsmittel verwendet man Natriumsulfit (Na2SO3), um eine Autoxydation des Entwicklers

mit Luftsauerstoff zu verhindern. Es bildet sich aus Entwickleroxidiert eine Sulfonsäure, die eine weitere

Oxidation verhindert. Entwickler enthalten zudem verschiedene Zusätze, wie Netz-, Härte-, Löse-,

Antischleier- und Komplexierungsmittel, sowie organische Stabilisatoren und Bakterizide.

Die Pulver (A und B) des Konfektionsentwicklers werden nach Vorschrift des Herstellers in Wasser gelöst

oder es wird ein Konzentrat vorschriftsmäßig verdünnt.

 

2. Unterbrecherbad (Stoppbad)

 

Wenn der Entwicklungsvorgang die vorgeschriebene Zeit angedauert hat, soll die Entwicklung möglichst

schnell unterbrochen werden. Die Aktivität des Entwicklers hängt von der Alkalität des Milieus ab. Deshalb

wird der Prozess durch ein saures Stoppbad sofort unterbrochen.

Dazu eignet sich 2 %iger Eisessig (20 ml in 1000 ml H2O, Handschuhe tragen) mit einem pH-Wert

zwischen 4 und 6 (mit Lackmuspapier überprüfen).

 

3. Fixierbad (Fixierung)

 

Die photografische Schicht enthält neben Gelatine und entwickeltem Silber nichtreduziertes Halogensilber,

welches noch lichtempfindlich ist. Die Entfernung dieser unreduzierten Silberhalogensalze wird Fixieren

genannt. Dazu verwendet man Lösungsmittel wie Natriumthiosulfat Na2S2O3 oder Ammoniumthiosulfat

(NH4)2S2O3.

 

Bildung von unlöslichem Silberthiosulfat:

2 AgBr + Na2S2O3 <=> Ag2S2O3 + 2 NaBr

 

Bildung von schwerlöslichem Na-Silberthiosulfat:

Ag2S2O3 + Na2S2O3 <=> 2 NaAg(S2O3)

 

Bildung von leichtlöslichem Silbertrinatriumthiosulfat:

NaAg(S2O3) + Na2S2O3 <=> AgNa3(S2O3)3

 

Diese Reaktion verbraucht viel Natriumthiosulfat und wird zur Konservierung leicht angesäuert.

 

 

Navicula praetenita Schiffchen-Kieselalge, Detailaufnahme der Axialarea

 

 

4. Schlusswässerung

 

Die Aufgabe der Schlusswässerung besteht darin, alle Chemikalien zu entfernen. Die Haltbarkeit des

Filmes oder des Bildes hängt entscheidend von der restlosen Entfernung der Salz- und Chemikalienreste

ab. Wichtig ist ein ständiger Austausch des Wassers (am besten fließend).

 

7.2.2.3. Praxisanleitung der Entwicklung b)(1)

 

Wichtig für eine gleichmäßige und erfolgreiche Entwicklung ist, dass die Filmoberfläche ebenso von

frischer Entwicklersubstanz benetzt wird. Dazu ist eine sinnvolle Bewegung und eine günstige

Konstruktion der Entwicklungsdose notwendig, so dass die Chemikalienlösung möglichst frei zirkulieren

kann. Die Entwicklungszeit richtet sich nach der Temperatur (i.d.R. 20 °C), dem Film und der

Entwicklersubstanz.

 

1. Die Entwicklung beginnt mit Einfüllen des Entwicklers in die Dose (Stoppuhr starten).

2. Die Dose wird mit dem Stülpdeckel verschlossen und um 180° gekippt (Kippmethode).

3. Aufstoßen der Dose auf die Tischplatte um mögliche Luftblasen am Film zu entfernen.

4. Dose wieder mit der Dosenunterseite auf den Tisch stellen.

5. Kippen, Aufstoßen und Abstellen jede Minute während der Entwicklungszeit wiederholen (Stoppuhr).

 

7.2.2.4. Praxisanleitung Unterbrecherbad b)(1)

 

1. Zum Stoppen des Entwicklungsvorgangs wird der Stülpdeckel der Dose entfernt und die Flüssigkeit

    ausgekippt.

2. Nun befüllt man die Dose mit Wasser, das nach einer Minute den Prozess zum Stoppen

    bringt (Stoppuhr starten).

 

7.2.2.5. Praxisanleitung Fixierbad b)(2)

 

1. Wasser auskippen und Fixierlösung einfüllen.

2. Fixierlösung mindestens eine Minute (Stoppuhr starten) einwirken lassen. Jetzt darf die Dose geöffnet

    werden.

3. Dose zum Fixieren leicht schwenken. Wenn der Film noch milchig ist (unausgespülte Silberhalogene),

    dann Zeit stoppen, bis der Schleier gewichen ist (Stoppuhr starten). Die gestoppte Zeit wird als Klärzeit

    bezeichnet. Die gesamte Fixierzeit ist doppelt so lang wie die Klärzeit.

4. Fixierer nach Ende der Fixierung in besonderen Entsorgungsbehälter gießen.

 

7.2.2.6. Praxisanleitung Schlusswässerung b)(2)

 

1. Zehn Minuten bei fließend Wasser oder 30 Minuten bei zehnfachem Wasserwechsel mit stehendem

    Wasser.

2. Um die Filmentwicklung abzuschließen, wird dem Waschwasser ein neutrales Netzmittel zugegeben,

    in dem der Film eine Minute lang einwirkt (Stoppuhr).

 

7.2.2.7. Trocknung und Lagerung

 

Spirale vorsichtig öffnen, Film mit permanenten Negativen entnehmen, an einem staubfreien Ort mit

Filmklammern zum Trocknen aufhängen. Rollfilm nicht zusammenrollen. Zum Lagern wird er in Streifen

zu sechs bis drei Bildern geschnitten und in speziellen Pergamintaschen aufbewahrt. Dieser letzte

Schritt wurde im Praktikum vergessen, so dass die Negative durch Kratzer unbrauchbar geworden sind.

 

 

Navicula praetenita Schiffchen-Kieselalge

 

 

7.2.3. Positivprozess, Belichtung c) der Fotopapiere

 

Sensibilisiertes Fotopapier wird mit einer starken Lampe über einen Auflichtprojektor belichtet. Das Licht

tritt zuerst durch eine Gradationsfolie dann über eine Linse auf den Projektortisch. Dabei wird die Tonalität

des Negativs umgedreht, so dass ein seitenrichtiges Positivbild zu sehen ist.

Diese Arbeit muss in einer lichtdichten Dunkelkammer (Türschlitze, Fenster usw. abdichten) durchgeführt

werden. Zur Vorbereitung Projektor aufstellen und am Stromnetz anschließen. Linse und Projektortisch

säubern. Plastikschalen mit Entwickler-, Unterbrecher- und Fixierbadlösung befüllen. Beschriftete

Metallzangen in entsprechende Metallzangen legen. Wasserbad an Wasserleitung anschließen.

 

1. Zuerst wird das Negativ mit der entwickelten Seite nach unten in den Haltevorrichtung des Projektors

    gelegt.

2. Dunkelkammerbeleuchtung einschalten und Licht im Raum aus.

3. Lampe des Vergrößerers anschalten und Linsenblende öffnen.

4. Projektorkopf mit seitlichem Hebel durch Auf- oder Abbewegung auf gewünschte Vergrößerung bringen.

    Dazu legt man ein gleichformatiges Papier (z.B. Rückseite eines überbelichteten Fotos) auf den

    Projektortisch und beschneidet mit einem Rahmen die Kanten des Motivs, wodurch das fertige Foto

    weiß gerahmt erscheint.

5. Als nächstes wird an der Linse das Bild anhand von Details möglichst scharf gestellt.

6. Dann wird die Linse auf eine mittlere Apertur von f/8 geschmälert und die Lampe ausgeschaltet.

7. Danach entnimmt man aus der lichtdichten Packung ein Fotopapier und schneidet es mit der Schere

    in 2-3 cm breite Streifen, die als Teststreifen zum Finden der idealen Belichtungszeit in eine markierte

    lichtdichte Verpackung kommen.

8. Ein Teststreifen wird auf der Rückseite mit folgenden Angaben beschriftet:

 

·      1.Zeile: Magnification(MG)_Gradationsfolie(0-8) / Apertur f(4, 5,6, 8)

·      2.Zeile: Belichtungszeit s(0,15 - 0,30 - 1,0 - 1,5;...18; ∞)

            

Beispiel:    MG 1/8

                   0,15-0,30-0,45-1-1,15-1,30

 

 9. Teststreifen auf Projektionstisch legen, wobei die beschichtete Seite nach oben weist.

10. Mit einem Papier werden Teile (ein Sechstel) je nach Anzahl der Belichtungsschritte abgedeckt.

11. Der Timer für die Lampe wird auf die erste Belichtungszeit gestellt (im Bsp.:0,15s).

12. Belichtungsknopf auslösen und Deckblatt verschieben. Diesen Vorgang (fünfmal) wiederholen.

13. Teststreifen entwickeln.

      Mit Metallzange Teststreifen an einer Ecke fassen und in Entwicklerbad tauchen. Entweder

      Entwicklerbad oder Streifen leicht schwenken. Streifen muss in regelmäßigen Kontakt kommen

      und sollte ständig von der Lösung benetzt sein. Dabei wird solange entwickelt, bis das Bild scharf

      ist und kaum noch Schwärzung stattfindet. Bild für eine Minute mit derselben Zange in Stoppbad

      überführen ohne dass Zange mit Unterbrecherlösung Kontakt hat.

      Zange in Entwicklerwanne zurücklegen. Mit Unterbrecherbadzange Teststreifen in Fixierbad

      überführen ohne Zange einzutauchen. Zwei bis drei Minuten lang fixieren und mit Fixierzange in

      Wasserbad überführen, wo der Papierstreifen kurz oder lang gewässert wird.

14. Auswertung des Teststreifens.

      Die ideale Belichtungszeit ergibt sich augenscheinlich durch Kontrastreichtum, Schärfe und der

      angemessenen Hellig- bzw. Dunkelheitsstufe.

15. Mit der auf der Rückseite notierten idealen Belichtungszeit wird ein Positiv des gesamten Bildes

      hergestellt. Die Einstellungen am Projektor müssen beibehalten werden. Man entnimmt ein

      Fotopapier, beschriftet die Rückseite (z.B.: MG1/5,6/1 s) und geht nach Auslösen der Belichtung

      wie bei der Entwicklung des Teststreifens vor.

16.Nach ausreichender Wässerung (mehrere Stunden möglich) wird das Bild zum Trocknen mit der

     Rückseite an die Stäbe eines Metallgitters gelehnt, das mit Abstand über einer saugfähigen

     Unterlage (z.B. Tücher) liegt. Dadurch ist eine sorgfältige und gleichmäßige Trocknung gewährleistet,

     wodurch keine Wasserflecken oder Streifen entstehen können. Die getrockneten Fotos sollten kühl,

     dunkel und trocken gelagert werden.

 

 

Cymbella spec. unbekannte  Kahn-Kieselalge

 

 

8.Ausblick Inhalt

 

Die Gesamtzahl der Kieselalgenarten wird derzeit auf 200 000 geschätzt. Es werden immer wieder

neue Taxa beschrieben. So wurde 1997 bei Oamaru, einer Küstenstadt auf Neuseeland die fossile

Kieselalge Trigonium entdeckt.

 

 

Grafik 7: Trigonium

 

Da Kieselalgen für mehr als 20% der weltweit durch Photosynthese produzierten Biomasse

verantwortlich sind, prägt ihre Kohlenstoffaufnahme den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre.

Dieser Aspekt ist vor allem in Hinsicht auf die Erhöhung der mittleren Jahrestemperatur (ca. 15 °C)

der Erde zu beachten. Insgesamt gesehen war das Praktikum also sehr interessant.

Gomphonema truncatum gekeulte Stielchen-Kieselalge

 

9.Literatur:  Inhalt

   

 Bücher:         K.Krammer, H.Lange-Bertalot, Bacillarisphyceae, Fischer 1988, Stuttgart

                       K.Krammer, Kieselalgen, Frank`sche Verlagshandlung W. Keller&Co, 1986, Stuttgart

                       H.Lange-Bertalot, Brachysira, Cramer in Borntraeger, 1994, Frankfurt

                       G.Hofmann, Aufwuchs-Diatomeen in Seen und ihre Eignung als Indikatoren der 

                       Trophie, Bibliotheca Diatomologica Band30, Cramer in Borntraeger,1994, Berlin, Stuttgart,

                       Dissertation, Universität Frankfurt am Main

                       A.Pascher, Bacillariaphyceen, Bacillariophyta, Süßwasserflora von Mitteleuropa,

                       Fischer Verlag, Stuttgart

                       Streble, Das Leben im Wassertropfen, Kosmos, 8.Aufl.,1988

                       Photokollegium Jost J.Marchesi, Handbuch der Photografie, Band 1, Verlag Photografie

                       AG, 1993, Schaffhausen

 

Skripten:        Jan Seele, Elektronenmikroskopie Schulung, 1987, Iffeldorf

                       Diatomeen als Trophie-Indikatoren, Protokoll GPII, 1994

 

Zeitschrift:     Bild der Wissenschaft, Nr.8, Ausgabe August 1997, dva, Stuttgart

 

CD-ROM-Lexika :

 

                       Bertelsmann Discovery 1995

                       Knaurs Lexikon von A bis Z, 1996 Rossipaul Medien GmbH, München

                       INFOPEDIA 2.0, tewi 1997

                       Comton`s Interactive Encyclopedia , tewi 1997

                       Die Themen Die Geschichte, Greenpeace e.V., 1997

                       Botanik online, Peter von Sengbusch, Uni-Hamburg, 1996

 

 

Cymbella helvetica bauchige Kahn-Kieselalge, Ventralansicht

 

1. Chronologie des Praktikums, 2. Bacillariophyceae, Diatomeen, Bacillariophyta, Diatomeae,

(engl.: diatoms),

3. Physikalische Grundlagen und praktische Einführung in die Rasterelektronenmikroskopie,

4. Herstellung von Diatomeenpräparaten für die Licht- und die Elektronenmikroskopie,

5. Kieselalgen als Indikatororganismen zur Bestimmung der Gewässerverschmutzung,

6. Einführung in die Bestimmung von Diatomeen,

7. Einführung in die Fotolabortechnik, Entwicklung der Schwarzweißfilme, Anfertigen von Papierabzügen,

8. Zusammenfassung  (Schluss, Ausblick, Diskussion) und 9. Literaturliste

E-Mail Formular, Tell-A-Friend

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Diese Website wurde zuletzt aktualisiert: 03.03.07