Warum frieren Fische im See nicht ein?

Wenn der See zufriert, können die Fische trotzdem überleben. Und das liegt an einer besonderen Eigenschaft des Wassers: Kaltes Wasser ist leichter als warmes Wasser. Deshalb bildet sich oben auf dem See eine Eisschicht, auf der wir Schlittschuhlaufen können. Das wärmere Wasser sinkt dagegen zum Grund des Sees hinab. Und dorthin ziehen sich die Fische im Winter zurück.

Anders als andere Stoffe dehnt sich Wasser aus, wenn es abkühlt. Das bedeutet, dass von zwei gleich großen Würfeln Wasser und Eis der Eiswürfel etwas leichter ist. Eis schwimmt also an der Wasseroberfläche. Ebenso wie das Eis ist sehr kaltes Wasser ein wenig leichter als warmes und steigt nach oben. Dies gilt auch für einen See im Winter. An der Oberfläche bildet sich Eis. Darunter steigt das kalte Wasser nach oben und gefriert, während das wärmere Wasser absinkt. Es bilden sich so im Laufe des Winters mehrere Wasserschichten mit unterschiedlichen Temperaturen. Mit zunehmender Tiefe wird es stetig etwas wärmer.

Die unterste Schicht misst aber immer vier Grad Celsius, da das Wasser bei dieser Temperatur am schwersten ist und zu Boden sinkt. Das ist zwar noch immer ziemlich kalt, aber für Fische reicht es, um nicht zu erfrieren. Sie verharren in Winterstarre am Boden, das heißt, sie bewegen sich möglichst wenig, zehren von ihren Fettreserven und überleben so bis zum nächsten Frühling. Allerdings muss das Gewässer mindestens 80 Zentimeter tief sein. Sonst kann es passieren, dass ein See bis auf den Grund einfriert.

Wärmeschichten des Wassers

Ein Wasser-Molekül (1) setzt sich zusammen aus noch winzigeren Atomen – einem negativ geladenen Sauerstoffatom und zwei positiv geladenen Wasserstoffatomen. Da Plus und Minus sich jeweils verbinden, bilden die Moleküle bei 0 Grad Celsius, also im gefrorenen Zustand, eine Gitterstruktur (2). Es befinden sich so vergleichsweise wenig Moleküle auf demselben Raum, deshalb schwimmt Eis oben auf. Sind die Moleküle dagegen bei wärmeren Temperaturen in Bewegung (3), rücken sie auch mal dichter aufeinander. Am dichtesten und damit auch am schwersten ist Wasser bei 4 Grad Celsius – es sinkt zum Grund (4). Erwärmt sich das Wasser noch mehr, wird es wieder leichter und steigt auf, dann friert der See aber auch nicht mehr zu.