Als meromiktisches Gewässer bezeichnet man in der physikalischen Limnologie – und auch Ozeanographie – ein stehendes Gewässer, in dem die vertikale Wasserzirkulation nicht über das ganze Tiefenprofil stattfindet. Das Phänomen wird Meromixis genannt.
Grundlagen mini|hochkant=2|Holomiktische Durchmischungen des Wasserkörpers von Seen größerer Tiefe
Das Mixis-System (Durchmischung) ist ein System der Klassifikation von Stillgewässern. Hier stehen die meromiktischen (teilweise durchmischenden, von ) Gewässer zwischen den holomiktischen (ganz durchmischenden) und amiktischen (nicht durchmischenden): In einem meromiktischen Gewässer findet Durchmischung nur in bestimmten, voneinander getrennten Zonen statt, wodurch sich Zonen verschieden alten Wassers ausbilden, während sich das Wasser in anders geschichteten Wasserkörpern, etwa dimiktischen oder oligomiktischen, zumindest einmal jährlich – in ersteren jahreszeitlich, in zweiteren unregelmäßig – vollständig durchmischt.
Der Begriff der Meromixis wurde vom Österreicher Ingo Findenegg 1935 geprägtIngo Findenegg: Limnologische Untersuchungen im Kärntner Seengebiete. Ein Beitrag zur Kenntnis des Stoffhaushaltes in Alpenseen. In: Internationale Revue der gesamten Hydrobiologie. Band 32, 1935, S. 369–423.Anu Hakala: Meromixis as a part of lake evolution – observations and a revised classification of true meromictic lakes in Finland. In: Boreal Environmental Research Band 9, S. 37–53, 2004, (PDF). und von George Evelyn Hutchinson 1937 wesentlich erweitert.G. Evelyn Hutchinson: A contribution to the limnology of arid regions. In: Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences Band 33, 1937, S. 47–132; Angabe nach Hakala 2004.
Spezielle Begriffsbildungen sind noch „dimiktisch“ (Seen oder Gewässer, die sich zweimal pro Jahr – in der Übergangszeit – durchmischen, Normalfall) und „oligomiktisch“ (Seen oder Gewässer, die sich nur alle paar Jahre durchmischen).Petra Schmocker-Fackel, Fabia Hüsler, Edith Oosenbrug, Klaus Lanz, Samuel Zahner, Eva Wieser: Auswirkungen des Klimawandels auf die Schweizer Gewässer (PDF). Hrsg.: Schweizer Bundesamt für Umwelt (BAFU), Nr. 2101: 134 Seiten. Bern, 2021 (www.bafu.admin.ch/uw-2101-d).
Mechanismen Die regulär zirkulierende obere Schicht wird Mixolimnion (‚mischendes Wasser‘) genannt, der Tiefenwasserbereich Monimolimnion. Im Mixolimnion bildet sich oft eine reguläre – permanent oder intermittierend – mischende Schichtung mit Epilimnion (Oberflächenwasser), Metalimnion (Sprungschicht) und auch einem Hypolimnion (Tiefenschicht) aus, nur überlagert diese das Monimolimnion, sodass sich eine charakteristische Trennschicht ausbildet.
Es kommen vor allem zwei Ursachen in Frage. Temperaturinduzierte Prozesse: Kaltes Wasser mit 4 °C (Temperatur der größten Wasserdichte) reichert sich an, es entsteht eine Temperaturschichtung (Trennschicht: Thermokline). Dieser Mechanismus tritt primär in gemäßigten oder temperierten Klimaten auf.Meromiktischer See., Eintrag in GeoDataZone, geodz.com Salinität und andere Lösungen und Gemische des Wassers: Durch gelöste Stoffe wird Wasser schwerer und optisch dichter (Beispiel Solar Pond), die Trennschicht wird Chemokline genannt,
Meromiktische Gewässer bilden meist einen stabilen Zustand, der nur durch Ausnahmsereignisse aufgehoben werden kann. Das Mixolimnion versorgt das Monimolimnion regelmäßig mit Nachschub an kaltem oder angereichertem Wasser. Die beiden Prozesse kommen auch in Kombination vor, andererseits können hochsaline Monimolimnia auch bei warmem Tiefenwasser stabil bleiben. Begünstigend sind zum Beispiel eine kleine Wasseroberfläche im Verhältnis zur Tiefe, wodurch in windgeschützter Lage kaum Angriffsfläche für den Wind entsteht. Ein Sonderfall ist etwa der Ödensee, Steiermark, der durch kalte unterirdische Höhlenzuflüsse meromiktisch wird: Es fließt nur das warme Oberflächenwasser ab, die Tiefe bleibt chemisch geschichtet.Karl Stundl: Limnologische Untersuchungen an einigen steirischen Seen. In: Mitteilungen des naturwissenschaftlichen Vereins für Steiermark. 83, 1953, Abschnitt Ödensee (Meereshöhe 780 m, Seefläche 20 ha), S. 171–184, hier S. 175 ff. (; dort S. 5).Ausführlichere Diskussion in Amt der Steiermärkischen Landesregierung, Fachabteilungsgruppe Landesbaudirektion: 1. Steirischer Seenbericht, Universitätsbibliothek Graz, 2008, Der Ödensee, 7.2 Sauerstoff, S. 81; via WebArchiv (PDF); literature.at).
Das Mixolimnion verliert ständig durch Sedimentation Biomasse und damit Nährstoffe an das Monimolimnion. Dadurch bilden sich im Tiefenwasser oft anaerobe (sauerstofffreie) Verhältnisse aus. Bekanntes Beispiel ist das Schwarze Meer, das größte meromiktische Becken der Erde, das in der Tiefe für höhere Lebewesen unbewohnbar ist.John L. Ingraham, Roberto Kolter: March of the Microbes: Sighting the Unseen. Neuauflage, Harvard University Press, 2012, ISBN 978-0-674-05403-5, S. 28 ().
Deswegen gibt es in der Donau auch keine natürlichen Aalvorkommen, da dieser in seiner marinen Lebensphase als Tiefseefisch lebt. Auch Methan, Ammonium, Schwefelwasserstoff und ähnliche Stoffwechselendprodukte können sich so anreichern.
Ein Beispiel für ein eigenständiges Biotop, durch ein meromiktisches Gewässer bedingt, ist der () in Palau, ein abgeschnittener Meeresrest mit seiner Quallen- und Seeanemonenpopulation im Mixolimnion, einer schwebende Matte von Bakterien der Gattung Chromatium (Chromatiaceae) an der dünnen, hochsauren Chemokline und dem anoxischen Tiefenwasser.
Neben natürlichen Prozessen können auch anthropogene Ereignisse zur Ausbildung meromiktischer Seen führen. Beispiele sind der Luganersee und Zugersee, zwei randalpine Talungsseen, durch Eutrophierung aus der Landwirtschaft und Abwässern seit den 1950ern, die Bergbaufolgelandschaft Merseburg-Ost (Raßnitzer See), oder der Traunsee im Salzkammergut durch jahrhundertelange industrielle Einleitungen aus den Salinen Bad Ischl und Ebensee. In solchen Fällen ist Frage aktueller Forschung, ob und wie man die „unnatürlichen“ Meromixis aufheben könnte.Christian Holzner: Untersuchung der Tiefenwassererneuerung in meromiktischen Seen mittels transienter Tracer und numerischer Modellierung. Diplomarbeit Eidgenössische Technische Hochschule – Departement Umweltnaturwissenschaften, Zürich 2001, (PDF). mini|Ammonium-Verteilung im Mono Lake (in Mikromol nach Wassertiefe, 1982–1988) Es kann in normalerweise oligomiktischen Seen auch zu meromiktischen Episoden kommen. So sind am Hallstättersee, ebenfalls im Salzkammergut, durch Chloride aus dem Salzbergbau (durch Bergwerksgebrechen) Phasen unterbrochener Durchmischung aus den Jahren 1971–1975, 1981–1988 und 2006–2011 untersucht,Harald Ficker, Hubert Gassner, Daniela Achleitner, Robert Schabetsberger: Limnologische Auswirkungen von Soleeinleitungen auf den Hallstättersee Vortrag. Bericht in Treffen der SIL AUSTRIA, 26.–28. Oktober 2009 in Salzburg, S. 14, protozoology.com (PDF; 225 kB). oder im Mono Lake, USA, in den 1980ern und 1990ern durch starken Oberflächenzufluss von Süßwasser in den See, der durch vorherige Wasserentnahme einen stark angereicherten Salzgehalt aufwies.
In Stauseen – ohne Grundablass – findet sich oft beim Erststau durch anaerobe Zersetzung der überstauten Biomasse Meromixis ein, die sich meist erst nach ein, zwei Jahrzehnten stabilisiert. Aus diesem Grund wird heute möglichst zumindest der Wald geschlägert, optimalerweise der Mutterboden abgetragen.Ulrich Maniak: Hydrologie und Wasserwirtschaft. Springer DE, 2005, ISBN 978-3-540-27839-9, S. 534 (). Dasselbe findet auch bei der natürlichen Neubildung von Seen etwa durch Abschnürungen vom Salzwasser oder bei durch Massenbewegungen verlegten Talungen statt.
Durch spezielle Bedingungen kann es auch zu zumindest teilweisen Zirkulationsvorgängen in das Monimolimnion kommen, wodurch giftige Abbauprodukte von Mikroorganismen zu Fischsterben führen können. Bekannt ist auch der Kohlenstoffdioxid-Ausbruch des Kratersees Nyos in Kamerun nach Erdbeben (1986, 1800 Todesopfer).
Meromixis rückt auch zunehmend in den Fokus der Paläoklimatologie, weil in der Tiefe ungestörte Sedimentation stattfindet, wodurch gut erhaltene Klimaarchive entstehen.Anu Hakala: Paleoenvironmental and paleoclimatic studies on the sediments of Lake Vähä-Pitkusta and observations of meromixis. Dissertation University of Helsinki, 2005, (PDF). Auch wird vermutet, dass viele ergiebige Fossillagerstätten unter den sauerstoffarmen Bedingungen meromiktischer Süßwasserseen oder Lagunen entstanden sind.David M. Martill, Günter Bechly, Robert F. Loveridge: The Crato Fossil Beds of Brazil: Window Into an Ancient World. Cambridge University Press, 2007, ISBN 978-1-139-46776-6, insb. S. 59 ().
Liste der meromiktischen Seen Meromiktische Seen gibt es auf der ganzen Welt. Die Verteilung scheint ungleichmäßig zu sein, was aber möglicherweise auf unvollständige Untersuchungen zurückzuführen ist. Abhängig von der genauen Definition von „meromiktisch“ liegt das Verhältnis zwischen meromiktischen und holomiktischen Seen weltweit bei etwa 1:1000.
Afrika mini|Nyos-See nach dem Ausbruch von 1986 Nyos-See und Manoun-See in Kamerun Kiwusee in Ruanda/Demokratische Republik Kongo Tanganjikasee in Burundi/Demokratische Republik Kongo/Sambia Malawisee in Malawi/Mosambik/TansaniaEgor Zadereev, Bertram Boehrer, Ramesh D. Gulati: Introduction: Meromictic Lakes, Their Terminology and Geographic Distribution, in: Ecology of Meromictic Lakes, Februar 2017, doi:10.1007/978-3-319-49143-1_1 Lake Nyahirya (auch Lake Nyahira, ), südwestlich des Ortes Rwaihamba,Yusuf S. Kizito, Arnold Nauwerck; J. Ejsmont-Karabin, R. M. Pontin (Hrsg.): Temporal and vertical distribution of planktonic rotifers in a meromictic crater lake, Lake Nyahirya (Western Uganda), in: Rotifera VII. Developments in Hydrobiology, Band 109, Springer, Dordrecht, 1995, doi:10.1007/978-94-009-1583-1_38Lake Nyahirya, auf Mapcarta Kyaningasee, West-Uganda Lake Sonachi beim Naivashasee, Nakuru County, Kenia
Antarktis Vandasee alias Lake Vanda im Ross-Nebengebiet mini|Der eisbedeckte Vandasee mit dem Onyx River im Vordergrund (rechts) Fryxellsee in Viktorialand Burton Lake, eine meromiktische und salzhaltige Lagune. 21 Seen einschließlich Organic Lake, Ace Lake,Federico M. Lauro, Matthew Z. DeMaere, Sheree Yau, Mark V. Brown, Charmaine Ng, David Wilkins, Mark J. Raftery, John A. E. Gibson, Cynthia Andrews-Pfannkoch, Matthew Lewis, Jeffrey M. Hoffman, Torsten Thomas, Ricardo Cavicchioli: An integrative study of a meromictic lake ecosystem in Antarctica – Integrated Genomics and Post-Genomics Approaches in Microbial Ecology, in: The ISME Journal Band 5 (2011), S. 879–895, 2. Dezember 2010, doi:10.1038/ismej.2010.185 Pendant Lake, Glider Lake, Williams Lake, Abraxas Lake, Johnstone Lake, Ekho Lake, Lake Farrell, Shield Lake, Oval Lake, Ephyra Lake, Scale Lake, Lake Anderson alias Anderson Lake, Oblong Lake, Lake McCallum, Clear Lake, Laternula Lake und South Angle Lake in den Vestfoldbergen.John A. E. Gibson: The meromictic lakes and stratified marine basins of the Vestfold Hills, East Antarctica, in: Antarctic Science 11.2 (1999): S. 175–192, ResearchGate (freies PDF). Taynaya Bay (Burke Basin)
Asien Pantai Keracut (Keracut Beach) Lake, Penang Nationalpark in NW der Insel Penang, Malaysia. Ongeim'l Tketau (Quallensee), Eil Malk, Republik Palau. mini|Quallensee, Luftbild mit Blick Richtung Westen Zigetangcuo Lake (), ein krenogener See in der Präfektur Nagqu, Tibet, VR China. Es handelt sich um den höchstgelegenen meromiktischen See. Ein Abkömmling der Encyclopedia of Inland Waters. Karnaphuli-Stausee (), im Distrikt Rangamati, im südöstlichen Teil von Bangladesch. Entstanden durch den Bau eines Staudamms in Kaptai zur Errichtung eines Wasserkraftwerks. Bababu-See, Basilisa, Dinagat Islands, Philippinen. Vansee, Osttürkei