Während der letzten Jahre sind die so genannten sand beds – dies sind im Wesentlichen Sandschichten von variierender Breite und Anordnung - ein fester Bestandteil in Meerwasseraquarien geworden. Der Einsatz dieser sand beds steht im Zusammenhang mit einer eindeutig höheren Überlebensrate vieler Organismen im Meerwasseraquarium verglichen mit den in den letzten zehn Jahren üblichen Aquarien ohne Bodenbelag. Nichtsdestotrotz, nur wenige Laien scheinen zu verstehen, inwiefern diese sand beds zum Erfolg ihres Aquariums beitragen können, und noch weniger, wie diese überhaupt funktionieren.

Während der letzten 5 Jahre habe ich darauf hingewiesen, dass unsere Aquarien künstliche Ökosysteme oder Mikrokosmen sind, die stellvertretend für das reale Riff fungieren. Es kann nicht daran gezweifelt werden, dass unsere Systeme die Prozesse, die in der Natur ablaufen, relativ gut nachahmen, und dass, falls mit einer angemessenen Anzahl an Organismen besetzt, viele der Interaktionen, die sich in der natürlichen Umgebung vollziehen, auch in unseren Aquarien einstellen. Der Ansatz des Aquariums als künstliches Ökosystem wurde vor allem dahingehend kritisiert, dass Meerwasseraquarien schon per se künstlich sind. Diese Kritik ist sowohl nicht sonderlich klug als auch falsch. Meerwasseraquarien müssen relative gute Annäherungen an die reale Welt sein, sonst gedeihen die Pflanzen und Tiere darin nicht. Die Organismen wissen nicht, dass sie nicht in ihrer natürlichen Umgebung sind und jeder Rifforganismus ist so angepasst, dass er in einer Umgebung, die denselben Beschränkungen wie ein Korallenriff unterliegt, überleben kann.

Die Tatsache, dass wir die Aquarien als Nachahmung der realen Gegebenheiten betrachten, erlaubt uns, dass wir uns sowohl der wissenschaftlichen als auch alltäglichen Erfahrungen und Informationen bedienen, um Probleme zu beheben und um die Technik der Tierhaltung zu verfeinern. Wir wissen, dass Organismen nur innerhalb bestimmter Parameter überleben können und es ist klar ersichtlich, dass dann Probleme auftauchen, wenn ein Aquarium weit außerhalb dieser Parameter liegt, wie z. B. extrem hohe Konzentrationen von Schwermetallen in bestimmten künstlich hergestellten Meerwassermischungen. Sobald man dies erkannt hat, können die Probleme behoben werden und somit steigt das Verständnis für die Bedürfnisse der Tiere stetig an. Wenn Aquarien künstliche Ökosysteme sind, so ist die am wenigsten künstliche Komponente der Sand. Dieser Teil eines Meerwasseraquariums funktioniert mit nur geringem Einsatz des Aquarianers - wie die Sandbänke in einem wirklichen Riff. Im sand bed vollziehen sich komplexe physikalische und biologische Interaktionen unsichtbar und ich denke, vom Durchschnittsaquarianer auch weitestgehend ignoriert.

Ohne diese Interaktionen würden unsere Meerwasseraquarien schlichtweg nicht funktionieren. Der Tatsache, dass sie es dennoch tun und dass man sand beds so leicht einrichten kann, rang der höchst kritischen Meerwasseraquarianer-Gemeinde Anerkennung ab.

Sedimente in Riffen

Sand beds bestehen physikalisch gesehen aus Sand, welcher definiert ist als loses Sediment, das aus Partikeln zwischen 1/16 und 2 Millimetern im Durchmesser bestehen kann. Gröberes Sandsediment wird als Kiesel, feineres als Schlick oder Ton bezeichnet (Holme and McIntyre, 1984). In der Natur kommt der Sand selbstverständlich in allen möglichen Größen vor und ein bestimmtes Sediment, dass man an einer Stelle findet, spiegelt nicht nur die geologische und biologische Entwicklung, sondern auch das hydrografische System (wie das Wasser abläuft) wider. Das heißt, der Sand, den man gerade in der Natur vor sich hat, ist der Überrest dessen, was nicht von den Wellen weggespült wurde.

Sand, der natürlich vorkommende Riffe umgibt, kann aus einer Vielzahl von Substanzen bestehen. Um vulkanische Inseln findet man vulkanischen Lavasand. Zumeist bilden vulkanische Inseln die Basis für Korallenatolle und viele Saumriffe, also findet man in der Natur um Riffe üblicherweise Lavasand. In der Nähe von Flussmündungen oder Bereichen mit starkem Abfluss findet man um Korallenriffe oft Silikatsand oder anderes feines Sediment aus dem Binnenland. Natürlich können Korallenriffe auch von Kalksand umgeben sein, welcher beim Abbrechen von Korallen oder anderen kalkbildenden Organismen entsteht. Kalksand kann sich auch durch das Ausfällen von Kalkpartikel aus Korallenlagunen bilden, eine Möglichkeit, wie oolitischer Sand entsteht (d. h. sehr feiner Sand mit Körnung unter 2 mm). Zerfallende Skelette anderer Organismen können ebenfalls Kalksand hervorbringen, wie z. B. von tierischen Einzellern, Muscheln, kalkbildenden Algen sowie Rankenfusskrebsen.

Die chemische Zusammensetzung des Sandes hat geringe Auswirkungen auf die Organismen, die darin leben. Ganz anders hingegen verhält es sich bei der Verteilung der Korngröße des Sandes. Die Sandpartikel, die in einer bestimmten Gegend gefunden werden, sind im Wesentlichen das Ergebnis der Effekte, die Wellenbewegungen und die Strömung auf das Sediment haben. Die Dichte des Sandes hat Auswirkungen darauf, was in ihm lebt, aber für jede Form von Sand gilt, dass er umso feinere Partikel enthält, je weniger das Wasser in Bewegung ist. Konsequenterweise ist das Sediment, das eine kleine Koralleninsel (als Teil eines Korallenatolls) umgibt, ein komplexes Sammelsurium verschiedenster Partikelgrößen. Im Allgemeinen kommen gröbere Sedimente in Gebieten mit starker Strömung und Wellenbewegung vor, während feinere in Bereichen, auf die weniger kinetische Energie ausgeübt wird, zu finden sind. Die absolute Position des Sediments variiert oft von einer Jahreszeit zur nächsten, besonders im Gezeiten- und Flachwasserbereich. Touristen, die immer wieder denselben Urlaubsort zur selben Zeit besuchen, sind oft überrascht, wenn sie außerhalb ihres gewohnten Rhythmus dort sind und statt des gewohnten Sandstrandes harten Korallenuntergrund vorfinden.

In tieferem Wasser ist die Sedimentbewegung weniger stark, aber es kommt dennoch vor. Tatsächlich ist die Mobilität eines der Hauptkennzeichen von natürlich vorkommenden sand beds . Wo auch immer die Sedimente vorkommen, sie werden durch zahlreiche einzelne Parameter charakterisiert. Der erste Parameter ist die durchschnittliche Partikelgröße. Der zweite Faktor ist die Verteilung verschieden großer Partikel im Sediment. Nimmt man eine Probe des Sediments und werden die Durchmesser seiner Partikel gemessen, erhält man als eine glockenförmige Grafik oder eine „Normalkurve“ im Bereich der durchschnittlichen Partikelgröße. Der Grad der Abweichung dieser „Glockengrafik“ von einer idealen statistischen Grafik sagt eine Menge über das Sediment aus. Zum Beispiel kann die Kurve im Extremfall tief, breit und flach sein oder recht eng und hoch. Tritt ersteres ein, weist dies auf eine große Bandbreite an Sedimentpartikeln in jeder Probe hin, was wiederum Rückschlüsse ziehen lässt auf geringere Einwirkungen von Wellen und Strömung. Ist die Kurve eng und hoch, sind die Partikel fast alle von gleicher Größe, was auf starke Wasserbewegung, welche die Partikel der Größe nach sortiert, schließen lässt. Gut durchsortiertes Sediment ist charakteristisch für Bereiche mit starker Strömung oder Wellengang, während kaum sortiertes Sediment mit einer Vielzahl von verschieden großen Partikeln in ruhigeren Gewässern vorkommt. Der dritte wichtige Parameter ist der Anteil an organischem Material im Sediment. Ich habe in Gebieten gearbeitet, wo dieser Anteil gleich Null war. Andererseits habe ich auch in Bereichen Proben entnommen, wo das nicht verschmutzte Sediment bis zu 20 % aus organischem Material bestand. In verschmutzten Gebieten mag der Anteil sogar noch höher sein.

Die Größenverteilung der Partikel in jeglichem weichem Meeressediment ist entscheidend für die darin lebenden Organismen. Diese leben auf und zwischen Sandkörnern, und die Mischung der Korngröße ist für sie überlebenswichtig. Sandkörner in nicht passender Größe können zu groß sein, um sie zu bewegen, oder im Gegenteil zu klein, um sie aufeinander zu stapeln. Zusätzlich entscheidet auch die Mischung verschieden großer Artikel darüber, wie leicht das Wasser durch das Sediment fließen kann.

Offensichtlich gibt es ein komplexes Zusammenspielen der Faktoren, die die Zusammensetzung von natürlich vorkommendem Sediment definieren. Organisches Material kann entweder vom Riff, benachbarten Bereichen oder Binnenabflüssen kommen. Die Gezeiten, die Wellen und die Folgen von Stürmen beeinflussen alle die kinetische Energie, die auf das Sediment übertragen wird. Geologische Faktoren, wie sich bildende oder verschwindende Küstenlinien, tragen ebenso zur Ausformung des Sediments bei.

Abb. 2:Aufnahme aus dem Sichtfenster eines Forschungstauchbootes. Die Tiefe war 50 m. Beachten sie die Riffelung des Sandbodens und die relativ großen Sedimentpartikel. (Die Bodenwellen sind ungefähr 1,82 m vom Sichtfenster entfernt und über 60 cm hoch). Dieses Gebiet ist gelegentlichen, aber regelmäßigen Winterstürmen ausgesetzt mit bis zu 18 m hohen Wellen. Flachwasserhabitate in diesem Bereich haben keinerlei Sandablagerungen. Die kleinsten Partikel sind um die 1,8 cm im Durchmesser. Wasserbewegung ist der entscheidende Faktor für die Partikelgröße in der natürlichen Umgebung.

Abb. 3:Aufnahme durch die Plexiglasscheibe des Forschungstauchbootes Johnson Sea Link II. Das flache, unstrukturierte Sandsubstrat, das im Bereich des Suchscheinwerfers zu sehen ist, ist 2,43 m entfernt (Ungefähr so weit entfernt wie der Sand und Kies, den man auf dem vorherigen Bild sieht). Dieses Bild wurde vom äußeren Rand des Korallenriffs der Bahamas in 347 m Tiefe aufgenommen. Hier herrscht eine leichte Strömung, das Sediment besteht aus gut sortiertem, feinem weißen Sand.

Im Aquarium wird das Sediment vom Aquarianer ausgesucht und eingebracht, doch das ist erst der Anfang der Sedimententwicklung. Wie in der Natur ist das Aquariumsediment Veränderungen unterworfen, wenn auch in einem anderen Maße. Sowohl die Partikelgröße als auch die physikalische Verteilung und der Anteil an organischem Material im Aquariumsediment ändern sich im Lauf der Zeit. Dieser Wandel in der Partikelverteilung ist am offensichtlichsten im feinen Kalksediment. Die durchschnittliche Partikelgröße tendiert dazu, abzunehmen, wenn die Partikel erodieren oder sich auflösen. Aquarien mit schwachem Aktivkohlefilter tendieren dazu, kleinere Partikel an der Oberfläche ganz oder teilweise aufzulösen. Zusätzlich, wenn Tiere das Sediment fressen, um die darin enthaltenen Bakterien und Algen zu verdauen, wird auch ein Teil dieses Sediments aufgelöst. Es wird organisches Material hinzugefügt, und dieses wird als feines Material in das Sediment eingelagert. Dieses Material fällt oft als toxische, unlösliche organische Metallverbindungen aus. Die Menge solcher Ausfällungen ist normalerweise gering. Im Endeffekt kann man resultierend aus all diesen Prozessen zusammenfassen, dass die Durchschnittspartikelgröße im Aquarium im Lauf der Zeit sinkt.

Sediment und Wasser

Sowohl im wirklichen Riff als auch im Aquarium gibt es wichtige Aspekte hinsichtlich des Sediments und des Wassers. Erstens ist es wichtig zu erkennen, dass passive Wasserbewegung durch das Sediment praktisch unmöglich ist. Für die Praxis gilt, dass die Abstände zwischen den Sandkörnern so klein sind, dass der Widerstand gegenüber passiver Wasserbewegung absolut zu nennen ist. Wird das Wasser nicht durch das Sediment gepumpt, bewegt es sich einfach nicht. Entgegen dem Irrglauben vieler Meerwasseraquarianer diffundiert Wasser nicht durch das Sediment. Substanzen, die in Wasser gelöst sind, können in dieses Medium diffundieren, aber dies geschieht sehr langsam und hat normalerweise keine weiteren Auswirkungen. Wir werden noch sehen, dass, solange der Aquarianer nicht das Wasser aktiv durch das Becken pumpt, alle sonstige Wasserbewegung durch die vorkommenden Organismen übertragen wird.

Der Wasserfluss über den Sand kann entweder turbulent sein, z. B. verursacht durch einen Antriebskopf oder kontinuierlich bei gleichmäßig einströmenden Wassermassen. Ein turbulenter Wasserfluss bewegt nur wenige Zentimeter der oberen Sandschicht, stetiger Wasserfluss bewegt den Sand normalerweise gar nicht. Dennoch, in beiden Fällen gibt es einen geringen Austausch von Sandpartikeln und Wasser. Selbst in Aquarien mit starken Strömungsanlagen gibt es, solange der Sand nicht physikalisch bewegt wird, nur einen geringen Austausch zwischen Wasser und Sediment.

Die Aufteilung des Wassers im Aquarium in Wasserschichten oberhalb des Sandes und Wasserschichten im Sand ist wichtig für das Funktionieren von sand beds und des ganzen Aquariums. Durch das Vorkommen von Bakterien und durch Gasdiffusion wird das Wasser innerhalb des Sediments in relativ klare Schichten abgetrennt. Diese Schichten unterscheiden sich voneinander durch die Sauerstoffkonzentration und sie werden klassifiziert in aerob, anaerob und anoxisch. Die aerobe Schicht hat annähernd dieselbe Sauerstoffkonzentration wie das Wasser oberhalb des Sandes. In der anaeroben Schicht ist noch Sauerstoff vorhanden, aber schon deutlich weniger als in der darüber liegenden Schicht. Die anoxische Schicht enthält keinerlei gelösten Sauerstoff, und kann auch als reduzierende Schicht - im Gegensatz zur oxidierenden Schicht - bezeichnet werden.

Gäbe es kein Leben im Sand, gäbe es auch keine Schichtenbildung. Diese wird verursacht durch Bakterien, Mikroorganismen und Tiere, die auf der Oberfläche von Sedimentpartikeln leben. Durch ihren Stoffwechsel verbrauchen diese Organismen den gelösten, verfügbaren Sauerstoff. Der Sauerstoff in den Sandschichten wird relativ schnell aufgebraucht, was anoxische Schichten hervorbringt, worin lediglich bakterielles Leben noch gedeihen kann. Von den Wasserschichten oberhalb des Sandes diffundiert Sauerstoff in den Sand. Ohne das Vorhandensein von Tieren wären die aeroben und anaeroben Schichten nur wenige Zehntel Millimeter breit, und die anoxische Schicht würde bis an die Oberfläche reichen. Solche Schichtenbildung findet man in Bereichen, die entweder organisch stark angereichert oder toxisch sind. Bei letzterem Fall findet man kein tierisches Leben im Sand. Normalerweise sind diese Bereiche verschmutzt, aber das muss nicht notwendigerweise sein, es gibt natürlich vorkommende Gebiete, die der vom Menschen hervorgebrachten Verschmutzung in nichts nachstehen.

Organismen und Sediment

Weil die Organismen auf und zwischen den Sedimentpartikel leben, sind deren Interaktionen und daraus resultierend die sand beds so wichtig für die Meerwasseraquarien. Bakterien, manche Mikroalgen, Protozoen sowie einige wenige Tiere sind klein genug, um auf Sandkörnern zu leben. Für diese Organismen existiert das Sedimentbett als solches nicht, ihre komplette Lebenswelt stellt buchstäblich ein einziges Sandkorn dar. In diesen winzigen Dimensionen entsteht die Nahrungskette mit Bakterien und Mikroalgen, und in diesen Dimensionen sind die vorherrschenden Mikroalgen Blau- und Kieselalgen. Diese Organismen ernähren sich von den im Wasser gelösten Substanzen. Indem sie diese Nährstoffe aufnehmen, erzeugen sie wiederum neue Bakterien: Blau- und Kieselalgen. Die Bakterien geben Enzyme an ihre Umgebung ab, diese Enzyme wiederum spalten bestimmte organische Verbindung auf, so dass diese Verbindungen absorbiert werden können. In allen Aquariensedimenten ist noch genügend Licht vorhanden, so dass Photosynthese durchgeführt werden kann; dieses Licht dringt mehrere Zentimeter in das Sediment bzw. den Sand ein. Welche Arten und wie viel Bakterien und Algen dort vorkommen, hängt davon ab, wie tief sie sich im Sediment befinden und wie hoch der Anteil des gelösten Sauerstoffs ist. In den oberen Sandschichten leben überwiegend Kieselalgen und aerobe Bakterien auf den einzelnen Sandpartikeln. In der anoxischen unteren Schicht eines deep sand beds findet man anaerobe Bakterien. Dazwischen gibt es einen Übergangsbereich, in dem beides vorkommt, je nach Nährstoffgehalt, Aufwirbelung des Sandes und Wasserbewegung.

Abb. 4: Die Sedimentoberfläche in der Flachwasserzone eines karibischen Korallenriffs. Die Schwämme sind an den Muschelüberresten unter der direkten Sedimentoberfläche verankert. Man beachte den Schlangenseesternarm, er ist ungefähr 2,5 cm lang, sonst aber den Schlangenseesternen, die in Meeresaquarien vorkommen, sehr ähnlich. Dieser Arm ist aus dem frei fließenden Wasser auf das Sediment gefallen, wo er zersetzt wird. Beachtlich ist überdies die Vielfalt der Formen und Größen der Partikel auf der Sedimentoberfläche. Dieses Sediment befindet sich in der Nähe der Küste und ist relativ ungeordnet.

Obwohl diese winzigen Organismen gleichzeitig sowohl die Endverbraucher von gelösten Nährstoffen als auch der biologische Filter des Aquariums und Nahrungsquelle für andere Organismen darstellen, sind sie nur ein kleiner Teil des komplexen Netzwerkes von voneinander abhängigen Lebewesen im Sand. Damit dieses Netzwerk existieren und funktionieren kann, braucht es Tiere, die im oberen Bereich des Sediments vorkommen. Diese sehr wichtige Rolle kommt den diversen Sandwürmern, Schnecken und Gliederfüßlern zu, die viele Aquarianer als die „Putzkolonne“ bezeichnen.

Eine wichtige Erkenntnis ist, dass die Nützlichkeit dieser Organismen auf ihrer Artenvielfalt beruht. Nur wenige Meerestiere sind Allesfresser, die meisten tendieren dazu, sich auf die eine oder andere Nahrung zu spezialisieren. Konsequenterweise sollte ein Aquarianer für eine entsprechende Artenvielfalt sorgen, damit alle möglichen Abfallstoffe „entsorgt“ werden.

Abb. 5:Ein kleiner Schuppenwurm, ca. 1,25 cm lang, kriecht auf der Sandoberfläche aus den gemäßigten Breiten. Beachten sie den Fraßgang einer Anemone. Anemonen, die sich durchs Sediment fressen, kommen sowohl in gemäßigten als auch in tropischen Zonen vor. Bei ihren Bewegungen pumpen sie viel Wasser aus und in den Sand. In Meerwasseraquarien mit sand beds ersetzen üblicherweise andere Tiere diese kleinen Anemonen, da diese für den Hobbybereich selten verkauft werden.

Für jeden Teil der Nahrungskette kann man sagen, dass das meiste der Nahrung, die aufgenommen wird, wieder ausgeschieden wird. Allgemein gilt die ökologische Faustregel, dass nur 10 % der Nahrung, die ein Tier aufnimmt, in diesem verbleibt und verwertet wird. Ein Teil der übrigen 90 % wird als „Treibstoff“ für die Atmung verbraucht. Wird dieser Treibstoff umgesetzt, verlässt er den Organismus als Wasser und Kohlendioxid, welches letzten Endes aus dem Aquarium entweicht. Sehr viel der Nahrung wird auf diese Weise verbraucht, jede Nacht wird in jedem Aquarium so viel Futter umgesetzt, dass die bei dem Atmungsprozess freiwerdende Kohlensäure den pH-Wert des Aquariums signifikant senkt. Zusätzlich wird die Nahrung noch für andere Stoffwechselfunktionen verbraucht. Die Abfallprodukte Ammoniak und Phosphat werden entweder über den Urin oder direkt über die Körperoberfläche ausgeschieden. Dennoch, dies macht nur einen kleinen Teil der aufgenommenen Nahrung aus. Der Großteil der nicht verwerteten Nahrung verlässt den Verdauungstrakt als Kot. Fäkalien in marinen Ökosystemen sind entweder einfach unverdauliche oder unverdaute Nahrung, vermischt mit Verdauungsenzymen und Darmbakterien. So unappetitlich das klingen mag, aber genau das ist die Hauptnahrungsquelle für die Fauna im Korallenriff, einschließlich Korallen und Fischen wie z. B. Clownfische. (Siehe bei Hammer at al 1988 als Beispiel für eine Diskussion, wie sehr das Auffressen von Fäkalien Bestandteil eines Korallenriffes ist).

Aquarianer geben ihren Aquarien Futter zu, um ihre dekorativen Tiere bei guter Gesundheit zu halten. Die Futtermenge, die nötig ist, um ein gut ausgestattetes Aquarium am Laufen zu halten, ist sehr wichtig. Dennoch, das meiste dieses Futters wird nicht von den Organismen benutzt, für die es eigentlich vorgesehen ist, entweder wird es und seine Nährstoffe aufgelöst oder in Kot verwandelt. Beide Substanzen müssen aus dem Aquarium entfernt werden oder in ein harmloses Endprodukt verwandelt werden. Diese Umwandlung erledigt fast vollständig das Sediment, indem die Nahrung wieder und wieder verschiedene Tiere und Mikroben durchläuft, bis darin entweder kein Nährwert mehr enthalten ist, oder diese in ein lösliches Gas, das das Aquarium verlassen kann, umgewandelt worden ist.

Dieser Prozess beginnt direkt auf der Oberfläche des Sediments, wo aasfressende Tiere wie kleine Feuerwürmer (Linopherus) und Schnecken wieNassariusüberschüssiges Fleischfutter wie z. B. tote Artemia-Krebschen und die Flocken, die im Fleischfutter als Nebenprodukt enthalten sind, fressen. Andere Tiere auf der Sandoberfläche fressen pflanzliches Material. In der Natur stellt dieses Material vor allem Reste von Algen und Seegras dar. Im Aquarium gibt es auch Algenreste, aber auch noch andere pflanzliche Nebenprodukte im Flockenfutter. Die am häufigsten in Aquarien vorkommenden Tiere, die sich davon ernähren, sind Amphipoden, einige teilweise alles fressende Schnecken, wie die in gemäßigten Breiten vorkommende und algenfressende Muscheln der Strombus-Spezies sowie als Scheibenreiniger fungierende Seegurken.

All diese Tiere, die auf der Sedimentoberfläche leben und sich ernähren, scheiden viele gelöste Nährstoffe in das Sediment aus. Diese Nährstoffe wiederum treiben das Algenwachstum auf dem Sediment an. Im Aquarium sind diese Algen v. a. Kieselalgen und photosynthetische Bakterien, auch Blaualgen genannt. Es existiert ein faszinierender, eigenständiger kleiner Kreislauf, in welchem Algen

Natürlich verringert sich bei jedem Durchlauf dieses Zyklus der Anteil an Nährstoffen, der für das Algenwachstum nötig ist. Zumindest würde er das, würden nicht neue Nährstoffe durch das Füttern hinzugefügt, worauf natürlich nicht verzichtet werden kann. Nichtsdestotrotz wird durch den genannten Algen-Algenfresser-Nährstoff-Kreislauf eine Menge überschüssige Nahrung gebunden.

Dennoch, nicht alles Futter, welches die Algenfresser zu sich nehmen, bleibt auf der Oberfläche. Viele dieser Organismen tauchen ab in den Sand, sobald sie gefressen haben und die Verdauung vollzieht sich in der Sicherheit des Substrates. Die Ausscheidung verschiedener Abfallprodukte geschieht in unterschiedlichen Tiefen des Sandes. Hinzu kommt, dass andere Tiere, wie die Röhren bewohnende, sich von Schwebstoffen ernährenden Phyllochaetopterus-Würmer oder kleine Schlangenseesterne den Sand mit gelösten Ausscheidungsprodukten und Kot versetzen. Diese Organismen fressen kleine Schwebepartikel im Wasser und sollten daher ebenfalls als Teil der "Putzkolonne" gesehen werden. Im Grunde sind diese sich von Schwebeteilchen ernährenden Tiere lebendige Filter. Andere Würmer, die unter der Sandoberfläche leben, so wie die Haarwürmer (Cirratuliden)und die Röhren bewohnenden Spaghettiwürmer ernähren sich ähnlich. All diese Würmer bewegen Material von der Oberfläche und lagern es tiefer im Sand wieder ab.

Abb. 6:Kleine, sich von Ablagerungen ernährende Röhrenwürmer, Owenides genannt. Diese Würmer kommen häufig in tropischen Habitaten wie Seegraswiesen vor, und auf der Suche nach Futter hinterlassen sie charakteristische Häufchen. Während sie sich in ihren Röhren bewegen – ähnlich wie die Röhrenwürmer im Aquarium pumpen sie Wasser in und aus dem Sand.

Eine Tatsache, die in den Diskussionen über die Umwandlung von Futter oft übersehen wird, ist dass ein Trend, der oberhalb der Sedimentoberfläche auszumachen ist, sich unter der Oberfläche ins genaue Gegenteil verkehrt. Normalerweise verhalten sich die einzelnen Glieder eine Nahrungskette so, dass die Größe des Tieres zunimmt, je mehr man ans Ende dieser Kette kommt. Sowohl zu Wasser als auch zu Land heißt dies, dass ein Tier von einem größeren Tier gefressen wird. Das Tier, das am Ende der Kette steht, ist dann normalerweise das größte Vieh weit und breit. Im Sediment jedoch nimmt die Größe der Organismen innerhalb der Nahrungskette ab. Obwohl es im Sediment Raubtiere gibt, ist ihre Größe durch die Eigenschaften des Sediments und durch die Größe ihrer Beutetiere festgelegt. Die größten Raubtiere hier sind Würmer und normalerweise nicht länger als 30 cm. Sie kommen so gut wie gar nicht in Aquarien vor.

In den aeroben und oberen anaeroben Schichten im Sand herrscht dennoch reges Leben. Zusätzlich zu den schon erwähnten Tieren an der Oberfläche gibt es Tiere, die ausschließlich unter der Oberfläche leben, z. B. Nematoden und Rundwürmer. Dies ist eine umfangreiche Gruppe von sowohl Pflanzen- als auch Fleischfressern. Bis auf ein paar Ausnahmen sind sie kaum erforscht und ihre Lebensweise im Aquarium praktisch unbekannt. Einige von ihnen ernähren sich zweifelsfrei von kleinen organischen Partikeln, entweder Wurmkot, Algen oder Bakteriennestern. Andere fressen womöglich kleine polychaete Würmer oder Protozoen. Zu den unter der Oberfläche lebenden Organismen gehört auch eine Vielzahl an Protozoen-Arten. Dazu gehören höchst mobile ciliates (manche davon sehen aus wie Plattwürmer) und gepanzerte und daher recht immobile Wurzelfüßler. Sie leben räuberisch von Bakterien in verschiedenen Formen und Algen. Die Bakterien und Algen ihrerseits gedeihen in diesem Bereich, weil durch die Oberflächenbewohner Futter und Nährstoffe dorthin gepumpt werden.

Flachwürmer findet man durchweg in den oberen Sandschichten; am häufigsten sind sie am unteren Rand der aeroben Schichten. Viele von ihnen sind Räuber und fressen Ruderfußkrebse und kleine Würmer, andere ernähren sich von den hier reichlich vorkommenden Mikroalgen.

Einige der größeren und beeindruckendsten Tiere in dieser Schicht sind die polychaeten Würmer, wie z. B. die Sylliden. Diese Würmer erreichen eine Länge von 30 cm oder mehr. Diejenigen, die ich gesehen habe, ernährten sich je nach Art von anderen polychaeten Würmern oder Bakterien.

Ein weiteres Nebenprodukt der im Sand lebenden Tiere sollte erwähnt werden, da es sehr wichtig für die Aquarien ist. Dieses Produkt entsteht dort, wo es den Tieren gut geht. Die Rede ist von der Nachkommenschaft. Gedeihen die Tiere im sand bed gut, reproduzieren sie sich in Form von Eiern, Sperma, Larven, welche ins Wasser oberhalb des Sandes abgegeben werden. Dieses Material ist natürlich wiederverwertetes Futter, es stellt jetzt allerdings eine sehr gute Nahrungsgrundlage für die Schwebteilchen fressende Tiere im System dar. Auch hier wurden also Nährstoffe aus dem Sediment ins freie Wasser abgegeben, wovon sich Korallen und andere Tiere ernähren.

Das Funktionieren der Sedimentschichten, sei es im Aquarium oder in der Natur, hängt von der Artenvielfalt der Organismen im Sediment ab, und diese steht in direktem Zusammenhang mit der Größenverteilung der Partikel – wie schon an anderer Stelle erwähnt. Gleichmäßig strukturiertes Sediment mit kleiner Partikelgröße ist für die daran angepassten Organismen optimal. Für alle anderen gilt dies nun mal nicht unbedingt. Im Aquarium, wo ein Maximum an Artenvielfalt erforderlich ist, sollte der Aquarianer dafür sorgen, dass die Partikel im Sediment unterschiedlich groß sind. Über die genauen Partikelgrößen lässt sich streiten. Meeresbodenökologen und andere Sedimentforscher kategorisieren Sedimentgrößen, indem sie den negativen Logarithmus zur Basis 2 von der Partikelgröße bilden. Klingt kompliziert, ist es aber nicht wirklich. Zur Erklärung: fängt man an der definierten Obergrenze von Sand, nämlich 4 mm im Durchmesser an, entstehen gemäß der Formel folgende Größenkategorien: 2 mm -1 mm, 1 mm – 0,5 mm, 0,5 mm - 0,25 mm, 0,25 mm - 0,125 mm und 0,125 mm - 0,063mm.

Abb. 7Schlammiges Sediment, in dem die Partikel üblicherweise kleiner als 0,0625 mm im Durchmesser sind, ist häufig im geschützten Bereich von Lagunen anzutreffen, wo wenig Wellenbewegung herrscht. Dieses Sedimentgebiet steht im Gegensatz zu dem in der Abb. 1 dargestellten. Hier ist die Umgebung sehr stabil und viele Fraßgänge von Tieren sind zu sehen. Diese Sedimentbereiche sind wahre Kraftwerke hinsichtlich der Nährstoffverarbeitung, weil hier die Dichte der darin lebenden Organismen sehr hoch ist. Burrows = Fraßgänge

Da ein sand bed eine maximale Artenvielfalt haben sollte, sollten die Korngrößen zwischen 2 mm bis 0,063 mm betragen (2 mm – 0,0625 mm), am häufigsten sollten 0,250 mm – 0,125 mm große Partikel vorkommen. Dies sollte ein akzeptables, wenn nicht gar perfektes Sediment für die meisten Tiere darstellen.

Das tierische Leben in den Sandschichten unter der Oberfläche ist lediglich ein Aspekt des breiten Spektrums an Organismen, die in diesem Bereich in unseren Becken vorkommen. In dieser Schicht gibt es eine Vielzahl an verschiedenen Algen und Bakterien. Die meisten Aquarianer neigen dazu, Algen als etwas Schädliches zu betrachten und sehen deren Anwesenheit in Meerwasserbecken als Problem an. Dennoch, die meisten nicht-bakteriellen Lebewesen in einem Meerwasserbecken sind Algen. Es ist sogar so, dass die Biomasse an Algen, vergleicht man sie mit der von Korallen, fünf bis zehn mal größer ist. In Wirklichkeit sind Korallenriffe Algenriffe, mit einem dünnen Überzug an Korallen und anderen Tieren (Odum und Odum, 1955).

Da Korallen und Algen unter denselben Bedingungen gedeihen und da es unmöglich ist, ein Becken algenfrei zu halten, ist es am Besten, man richtet das Becken so ein, dass die Algen einem nutzen. Algen, die unter der Sandoberfläche leben, tun dies definitiv. Sie nehmen gelöste Nährstoffe auf und stellen ihrerseits Nahrung für die Ablagerung fressenden Tiere dar. Tiere, die vom Sediment leben, fressen nicht es selbst auf, sondern ernähren sich von den Bakterien und Algen, die am Sediment haften.

Nun sollten die grundlegenden Eigenschaften all dieser Kreisläufe offensichtlich werden. Algen und Bakterien verwerten gelöste Nährstoffe, um weitere Algen und Bakterien zu produzieren. Die Nährstoffe werden umgewandelt, ein Teil davon wird als lösliches Gas verstoffwechselt. Das Gas verlässt schließlich das Aquarium. Die Algen und Bakterien ihrerseits werden von bestimmten Tieren gefressen, weiteres Gas entsteht. Ein Teil der gelösten Nährstoffe wird im räuberisch lebenden Tier eingelagert, ein anderer Teil verlässt seinen Körper über den Urin. Wenn ein Stück Futter auf den Boden eines Aquariums (oder des Meeres) fällt, enthält es genug Energie (in Form von Glykose oder Kohlenhydraten), um fünf oder sechs Zyklen der Zersetzung anzutreiben. Jeder dieser Zyklen verringert den Nährwert und die Masse des Futterstückes, bis nur noch unlösliche Bestandteile übrig bleiben oder sie sich in einen Organismus eingelagert haben. Solch ein kontinuierlicher Prozess kann in einem Aquarium eine erstaunliche Menge an Material abbauen, aber alles kann alleine durch diesen Prozess nicht abgebaut werden. Der einzig entscheidende Faktor in all den beschriebenen Prozessen ist der Übergang der Stoffe von einem Zustand in den nächsten, sei es nun von einem Organismus zum nächsten, indem der eine den anderen frisst oder sei es beim Übergang vom Nährstoff zum Organismus. Jedes Mal, wenn sich solch eine Umwandlung vollzieht, wird Energie verbraucht und Substanz wird abgebaut.

Der Schlüssel zum Erfolg einer Lebensgemeinschaft im sand bed ist die Wasserbewegung zwischen den Sandkörnern. Wie schon erwähnt ist es praktisch unmöglich, dass das frei fließende Wasser in Form von Wellen oder Strömung das Wasser, das im Sediment vorkommt, zu bewegen. Dieses Wasser wird durch die darin lebenden Organismen bewegt, besonders durch die vertikal orientierten Röhrenwürmer wie Phyllochaeopterus, aber auch durch andere, die oberen Sedimentschichten bewegende Tiere. Die Menge an Wasser, die solch ein Wurm bewegt, ist gering, im Bereich von wenigen Bruchteilen eines Milliliters pro Tag bis zu einigen Millilitern pro Stunde, aber die Gesamtmenge des so bewegten Wassers aller Tiere im sand bed ist beträchtlich. Es ist genug, um Wasser in und durch den Sand zu drücken.

Hinzu kommt, dass jedes kleine Tier im Laufe eines Tages schätzungsweise ein Hundertstel Quadratmillimeter an Sand aufwühlt. Nun ist ein Hundertstel Quadratmillimeter nicht viel, aber multipliziert man dies mit der Anzahl der vorkommenden Tiere im sand bed, vibriert es im wahrsten Sinne des Wortes. In meinem 170 Liter fassenden Lagunenriffbecken leben auf einer Fläche von 90 x 30 cm schätzungsweise 90.000 bis 150.000 Tiere im sand bed, was einer Populationsdichte von 300.000 bis 450.000 Tieren pro Quadratmeter entspricht, einem Wert, der mit denen in natürlichen Ökosystemen (im sandigen Schlamm oder im reichhaltigen Sand) durchaus vergleichbar ist.

Es herrschte genügend Aktivität im Becken, so dass theoretisch der ganze enthaltene Sand nach einigen Tagen umgewälzt ist. Praktisch kommt dies aber nicht vor, weil die meiste Bewegung im Sand auf die obere Sandschicht beschränkt ist, weil dort der Sand einfach leichter bewegt werden kann. Für das richtige Funktionieren der tieferen Sandschichten des sand beds ist lediglich eine leichte Wasserbewegung und möglichst wenig Aufwirbelung notwendig.

Das heißt, dass es mit einem sand bed in einem normalen Meerwasserbecken möglich ist, eine Lebensgemeinschaft von Organismen im Sediment zu erzeugen, die vergleichbar ist mit denen in der Natur. Solch ein Sandbett funktioniert ebenso wie das natürliche System. Es verwandelt und benutzt organisches Material, und ermöglicht den Abbau von überschüssigem Futter über die Nahrungskette.

Dennoch kann nicht alles das System komplett verlassen, aber auch die verbleibenden Stoffe folgen dem Muster, das sich in der Natur erkennen lässt. Nur wenige gasförmige Stoffe verlassen das System als ausgeatmete Nebenprodukte. Andere Substanzen sammeln sich im Wasser an und müssen durch Abschäumen entfernt werden. Weitere Stoffe, insbesondere die toxischen, konzentrieren sich in Tieren oder werden von Bakterien als unlösliche Mineralien ausgefällt. Die langsame Wasserbewegung, die durch die Würmer in der oberen Sandschicht verursacht wird, pumpt auch Wasser durch den anoxischen Bereich des sand beds. Hier erzeugen Bakterien und chemische Prozesse Bedingungen, die im Ausfällen vieler toxischer Schwermetalle resultieren, wie z. B. Schwefel und Eisenhydroxid (Pincher et al. 1999, 2000). Solche Substanzen reichern sich mit der Zeit im Becken an, aber solange die Sedimentschicht anoxisch bleibt, sind diese Gifte dort gebunden und können als "sicher" betrachtet werden.

Schlussfolgerung

Meerwasseraquarianer können, indem sie einfach ein deep sand bed einrichten und dies dann mit der angemessenen Vielfalt an Tieren besetzen, die Verwertung von notwendigem Nahrungsüberschuss erleichtern. Solche beds entgiften auch effizient, wenn auch langsam toxische Spurenelemente. Ebenso führen die großen Populationen von im Sediment lebenden Tieren die Nährstoffe vom sand bed wieder zurück zu Organismen wie Korallen oder Weichkorallen, welche durch ihre Bewegung von Wasser und Sediment wiederum Bakterien im frei fließenden Beckenwasser erzeugen. Schlussendlich, wenn sich diese kleinen Tiere fortpflanzen, bringen sie wieder überschüssige Nährstoffe in Form von Larven oder sonstige bei der Reproduktion freiwerdenden Stoffe vom Sediment zurück ins Wasser.