Abstract
Prealpine Lake Lungern shows in spite of low primary production rates (120 g C/m2. year) and full winter overturns a complete oxygen depletion in the deepest hypolimnion (65–70 m below surface) towards the end of summer stagnation.
Periodical examinations of O2- and CH4-concentrations, CH4-oxidation rates and temperature in the water column during 1975/76 enabled an O2-balance of Lake Lungern.
The direct measurement of the CH4-flux at the sediment-water-interface and of the CH4-concentrations in sediment cores as well as the determination of the age of methane bubbles lead to the conclusion, that the hypolimnic oxygen depletion is partly due to the oxidation of fossile methane penetrating the lake from below.
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Literaturverzeichnis
Alsterberg, G.: Die Winklersche Bestimmungsmethode für in Wasser gelösten, elementaren Sauerstoff sowie ihre Anwendung bei Anwesenheit oxidierbarer Substanzen. Biochem. Z.170, 30 (1926).
Ambühl, H.: Die praktische Anwendung der elektrochemischen Sauerstoffbestimmung im Wasser. Schweiz. Z. Hydrol.22, 23–39 (1960).
Baas-Becking, B. L.: The role of hydrogen and oxygen in the inorganic environment. Acta biotheor. (Leiden)12, 71–80 (1957).
Bossard, P.: Der Sauerstoff- und Methanhaushalt im Lungernsee. Diss. ETH, Nr 6794, 1981.
Bossard, P., Joller, T., und Szabó, E.: Die quantitative Erfassung von Methan im Seewasser. Schweiz. Z. Hydrol.43, im Druck (1981).
Bloesch, J.: Sedimentation und phosphorhaushalt im Vierwaldstättersee (Horwer Bucht) und im Rotsee. Schweiz. Z. Hydrol.36, 71–186 (1974).
Bührer, H.: Die Berechnung der totalen Menge gelöster Stoffe in Seen. Schweiz. Z. Hydrol.41, 418–420 (1979).
Cappenberg, Th. E.: Studies on the ecology of sulfate reducing and methane producing bacteria in the mud. Verh. int. Verein. Limnol. (Leningrad)18, 1300 (1973).
Cappenberg, Th. E.: Relationship between sulfate reducing and methane producing bacteria. Pl. Soil43, 125–139 (1975).
Cooper, L. H. N.: The role of liberation of phosphate in sea water by breakdown of plankton organisms. J. mar. biol. Ass. U.K.20, 197–200 (1935).
Das Lungernseewerk der CKW in Luzern. In: Führer durch die schweizerische Wasser- und Elektrizitätswirtschaft, Bd. 2, III. Ausgabe, 1949.
Deuser, W. G., Degens, E. T., und Harvey, G. R.: Methane in Lake Kivu: new data bearing in its origin. Science181, 51–54 (1973).
Dostalek, M.: Wachstumscharakteristiken von Kohlenwasserstoffbakterien. Ĉslká Biol.3, 99–107 (1954).
Dworkin, M., und Foster, J. W.: Studies onPseudomonas methanica nov. comb. J. Bact.72, 646–659 (1956).
Foster, J. W., und Davis, R. H.: A methanedependent coccus, with notes on classification and nomenclature of obligate methane-utilizing bacteria. J. Bact.91, 1924–1931 (1966).
Fuhs, W.: Sammelbericht: der mikrobielle Abbau von Kohlenwasserstoffen. Arch. Mikrobiol.39, 374–422 (1961).
Gächter, R.: Sarnerseeuntersuchungen 1972. Nicht publiziert.
Gächter, R., und Bossard, P.: Bericht über die physikalischen, chemischen und biologischen Untersuchungen des Lungernsees in Jahre 1971. Nicht publiziert (EAWAG-interner Bericht, 1974).
Geologischer Führer der Schweiz, Heft 7, S. 617–622. Wepf+Co., Basel 1967.
Grim, J.: Beobachtungen am Phytoplankton des Bodensees (Obersee) sowie deren rechnerische Auswertung. Int. Rev. Hydrobiol. Hydrogr.39, 193–315 (1939).
Harvey, H. W.: The chemistry and fertility of sea waters. Cambridge University Press, London 1955.
Harwood, J. H., und Pirt, S. J.: Quantitative aspects of growth of the methane oxidizing bacteriumMethylococcus capsulatus on methan in shake flask and continuous chemostat culture. J. appl. Bact.35, 597–607 (1972).
Hess, P. und O.: Der wandernde See von Lungern. Buchdruckerei Louis Ehrli, Sarnen 1935.
Imboden, D.: Interstitial transport of solutes in non-steady state accumulating and compacting sediments. Earth Planet. Sci. Lett.27, 221–228 (1975).
Imboden, D., und Emerson, S.: Study of transport processes through the sediment-water interface in lakes using natural radon-222. In: Proceedings of SIL-Symposium, Interaction between sediments and fresh waters. Amsterdam. September 1976.
Kleerekoper, H.: The mineralisation of Plankton. J. Fish. Res. Bd Can.10, 283–291 (1953).
Kvasnikov, E. I., et al.: The methods of isolation and some biological peculiarities of gas oxidizing microorganisms. Mikrobiologija (Moskau)38, 321–257 (1969).
Leadbetter, E. R., und Foster, J. W.: Studies on some methane utilizing bacteria. Arch. Mikrobiol.30, 91–118 (1958).
Li, Y.-H.: Vertical eddy diffusion coefficient in Lake Zürich. Schweiz. Z. Hydrol.35, 1–7 (1973).
Naguib, M.: On methane oxidizing bacteria in fresh waters. Part I. Z. allg. Mikrobiol.10, 17–36 (1970); Part II, Z. allg. Mikrobiol.10, 627–636 (1970).
Naguib, M.: On methane oxidizing bacteria in fresh waters. Part III. Z. allg. Mikrobiol.11, 39–47 (1971).
Naguib, M.: Über methanoxidierende Bakterien in Binnengewässern und deren mögliche ökonomische Bedeutung. Verh. int. Verein. Limnol. (Leningrad)18, 1287–1299 (1973).
Naguib, M.: A rapid method for the quantitative estimation of dissolved methane and its application in ecological research. Arch. Hydrobiol.82, 60–73 (1978).
Ohle, W.: Die Stoffwechseldynamik der Seen in Abhängigkeit von der Gasausscheidung ihres Schlammes. Vom. Wass.25, 127–149 (1958).
Ohle, W.: Chemische und mikrobiologische Aspekte des biogenen Stoffhaushaltes der Binnengewässer. Mitt. int. Verein. Limnol.14, 122–133 (1968).
Oremland, R. S.: Methane production in shallow-water, tropical marine sediments. Appl. Microbiol.30/4, (1975).
Overbeck, J.: Über Anreicherung und Isolierung methanoxidierender Bakterien aus dem Süsswasser. Symposium der deutschen Gesellschaft für Hygiene und Mikrobiologie e.v.: Anreicherungskultur und Mutantenauslese. Zentbl. Bakt., Suppl1, 139–147 (1964).
Overbeck, J., und Ohle, W.: Contributions to the biology of methane oxidizing bacteria. Verh. int. Verein. Limnol.15, 535–543 (1964).
Redfield, A. C., et al.: The influence of organisms on the composition of seawater. In: M. N. Hill (Hrsg.): The Sea, Bd. II, S.26–77. Interscience Publications, New York 1963.
Reeburgh, W. S.: Methane consumption in Cariaco Trench waters and sediments. Earth Planet. Sci. Lett.28, 337–344 (1976).
Rissanen, K., und Miettinen, J. K.: Use of mercury compounds in agriculture and its implications. In: Mercury contamination in man and his environment, S. 5–24. IAEA, Vienna, STI/DOC/10/137, 1972.
Rossolimo, L. O., und Kuznecova, S.: Die Boden-Gasausscheidung als Faktor des Sauerstoffhaushaltes der Seen. Arb. Limnol. Stat. Kossino17, 87–112 (1934).
Rossolimo, L. L.: Die Boden-Gasausscheidung und das Sauerstoffregime der Seen. Verh. int. Verein. Limnol. (Belgrad). S. 539–561 (1935).
Rudd, J. W., et al.: Measurement of microbial oxidation of methane in lake water. Limnol. Oceanogr.19, 519–524 (1974).
Rudd, J.WW., und Hamilton, R. D.: Factors controlling rates of methane oxidation and the distribution of methane oxidizers in a small stratified lake. Arch. Hydrobiol.75/4, 522–538 (1975).
Rudd, J. W., und Hamilton, R. D.: Two samplers monitoring dissolved gases in lake water and sediments. Limnol. Oceanogr.20, 902–906 (1975).
Rudd, J. W., et al.: Factors controlling methane oxidation in shield lakes. Limnol. Oceanogr.21, 357–364 (1976).
Rudd, J. W., und Hamilton, R. D.: Methane cycling in a eutrophic shield lake and its effects on whole lake metabolism. Limnol. Oceanogr.23, 337–348 (1978).
Rudd, J. W.: Methane Oxidation in Lake Tanganyika (East Africa). Limnol. Oceanogr.25, 958–963 (1980).
Schweizerisches Lebensmittelbuch, 4. Aufl., 1937.
Soehngen, N. L.: Über Bakterien, welche Methan als Kohlenstoffnahrung und Energiequelle gebrauchen. Zentbl. Bakt., II. Abt.15, 513–517 (1906).
Staub, E.: Biologisch-stratigraphische Untersuchungen an jungen Sedimenten des Vierwaldstättersees. Diplomarbeit an der ETH,1974, nicht publiziert.
Swisspetrol, mündliche Mitteilung.
Verordnung über Abwassereinleitungen (vom 8. Dezember 1975) der Schweizerischen Eidgenossenschaft.
Whittenburg, R., et al.: Enrichment, isolation and some properties of methane-utilizing bacteria. J. gen. Microbiol.61, 205–218 (1970).
Winkler, L. W.: Die Bestimmung des im Wasser gelösten Sauerstoffes und die Löslichkeit des Sauerstoffes im Wasser. Ber. dt. chem. Ges.21, 2843 (1888);22, 1764 (1889).
Wirz, U. E.: Untersuchungen über vertikale Diffusionsprozesse im Bielersee. Lizentiatsarbeit an der Universität Bern, 1978, nicht publiziert.
Yamamoto, S., et al.: Solubility of methane in distilled water and seawater. J. Chem. Enging Data21/1, 78–80 (1976).
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Von Bossard, P., Gächter, R. Methan- und Sauerstoffhaushalt im mesotrophen Lungernsee. Schweiz. Z. Hydrologie 43, 219–252 (1981). https://doi.org/10.1007/BF02502135
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