Meeresbiologie (Subject) / blubb (Lesson)

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• Mechanismen der Dichtereduktion? Organismen sind der ständigen Einwirkung der Schwerkraft ausgesetzt. Siesind daher darauf angewiesen, gegenüber dem umgebenden Wasser nichtallzu schwer zu sein. Andernfalls müûten sie zu viel Energie gegen das Ab-sinken aus ihrem Lebensraum aufwenden.Gaseinschlüsse. Der wirksamste Mechanismus der Dichtereduktion sindGaseinschlüsse. Das bekannteste Beispiel auf subzellulärem Niveau sind dieGasvakuolen der Cyanobakterien. Diese können durch ihre Gasvakuolen so-gar leichter als das Wasser werden. Durch den Auftrieb verursachte massen-hafte Oberflächenblüten von Cyanobakterien. Durch einen komplizierten Regelmechanismus, bei dem die Gasvakuolen Auftrieb erzeugen und das Polysaccharid Glykogen als Ballast dient, können Cyanobakterien sogar je nach Bedarf leichter oder schwerer als Wasser sein. Pelagische Cephalopoden haben Gaskammern in ihren Skelettstrukturen. (Nautilus) Die Schwimmblasen der Knochenfische sind im Gegensatz zu den Gas-kammern der Cephalopoden komprimierbar, da sie über elastische Wandun-gen verfügen. Der Druck innerhalb der Schwimmblase kann sich daher demAuûendruck anpassenDichteregulation durch Ionen.Meeresorganismen können ihre Dichte innerhalb gewisser Grenzen auch durch den selektiven Ausschluû oderdie selektive Anreicherung von Ionen in den Körperflüssigkeiten steuern. Deshalb kann auch bei isotonischer Lebensweise die Konzentration einzelner Ionen von der des Meerwassers abweichen. Unter den Kationen nimmt die Dichte in der Reihenfolge Ammonium-Natrium-Kalium-Kalzium-Magnesium zu, unter den wichtigsten Anionen ist das Sulfat schwerer als das Chlorid. Vor allem die Ersetzung des Natriums durch Ammonium kann die Dichte desKörperwassers deutlich unter die Dichte des Meerwassers (1,026 bei 35PSUund 20C) senken und so bei besonders wasserreichen Organismen auchzu einer Gesamtdichte unterhalb der Dichte des Mediums führen.
• Viskosität? Die Reynolds-Zahl gibt an, ob die Bewegungen eines Körpers in Wasser von der Trägheit (Re > 1) oder von der Viskosität (Re < 1) dominiert wird.·Bei sehr kleine Reynolds-Zahlen werden Körper laminar umströmt, bei groûen Reynolds-Zahlen turbulent.·Die Bewegung von Mikroorganismen ist viskositätsdominiert, die von Nektontieren ist trägheitsdominiert. Für die Schwimmbewegung von Zooplanktern im Millimeter-Gröûen bereich gelten Reynolds-Zahlen über 1, für ihren Nahrungserwerbgelten Reynolds-Zahlen unter 1. ·Ein aktiv filtrierender Nahrungserwerb durch Meerestiere ist nur dann möglich, wenn sie den Wasserstrom ohne seitliche Ausweichmöglichkeiten durch ihre Filter- oder Siebstrukturen pressen können
• benthische Nahrungsnetze? 2 wurzeln: autochtone PP und nutzungallochtuner Produktion für die Produktion der Filtirerer2Typen Nahrungsketten: Panzernahrungsketten, Fluchtnahrungsketten bethosfauna hat hohe ökolog. Effizienz: (bis 20%)
• Anthropogene Belastung der Ostsee? 80 Millionen Einwohner im Einzugsgebiet- Eintrag von Pestiziden (Dioxin)- Nährstoffeintrag und Eutrophierung- Überfischung
• Ästuare? -sind gezeitenbeiinflusste Flussmündungen- Gradient d Salinität abh. von tiede und Flusswasserstand, oft vertikale Gradienten- gr. Strömungsgeschwindigkeiten mit hoher raum-zeitlicher Variabilität- planktische PP niedrig, crustaceen -Zooplankton erstaunlich ortsfest
• Wattenmeer? gezeitenbeeinflusste Küstenzone, Bereich zwischen Nipptide und Springflut ca. 450 km lang und im mittel 7- 10 km breit sehr dyn. Lebensraum auf allen Raum-zeit- skalen, sehr sensibe gegenüber der relativen Höhe der Landes zum meeresspiegel
• Ökosystem Watt? Wichtigste Faktoren f Besiedelung: Sedimentbeschaffenheit & stabilität, Überflutungsdauer extremer Lebensraum: Salinität 0- 33 Promill, tocken- lange Überflutet, heiß- Frost, mech. Belastung durch eisschollen, häufig starke Sedimentumlagerung, Anaerobie direkt unter der Sedimentpberfläche, Freisetzung von H2S starke Zonierung der flora und benth. Fauna in Abh. v Überflutungsdauer, Wellenschlag/ Sedimentbeschaffenheit, Hangneigung Grabende sedimentfressende Endofauna wichtiger als filtriernde epifauna enormes Pot zur wiederbesiedelung, artenarm aber individuenreich
• Saltzwiesen? Schwingelzone: salzeintrag nur bei hächsten Springtiden und Sturmfluten, wird immer wieder ausgewaschen, halophilie und einige terrestrische Pflanzen andelzone: bei Springtiden und höheren Fluten überflutet-> nur echte Halophyten mit ausgeprägten verdunstungsschutz wie bei XerophytenQuellerzone im Verlandungsgürtel: Euhaliner bereich knapp unter der mittleren hochwasserlinie bei normalen Hochwasser bedeckt, geringe Strömung--> org. und anorg. Partikel setzen sich abaufwachsen des bodens gefördert durch durchwurzelung, Überflutungsfrequenz sinkt, aber eine starke seegangführende flut kann Anlandung von Jahren rückgängig machen
• Fauna mischwatt/ Sandwatt/ Schlickwatt? meist endobionthen, da boden Schutz vor Prädatoren, Wasserströmungen und extremen abiotischen Faktoren bietet;Probleme: sehr lange Schnäbel der vögel, anaerobie, H2S, starke Sedimentumlagerungen es dominieren Würmer (Nematoden, Anneliden, usw.), muscheln und Schnecken, Strudler, Weider, sedimentfresser, Jäger
• sandwatt? gut belüfetet, geringer org. Gehalt, kaum Epibionten, hohe Umlagerung, eingeschr. besiedlung und Produktion, eingeschr. Größenspektrum
• Mischwatt (Sand- Schlick) & insbes. Schlickwatt? artenreicher, anaerobe zone niedriger (schwarz), hoher org. gehalt, hoch produktiv jadebusen
• Bedrohung des Wattenmeers durch? tox. Substanzen aus Flüssen & von Schiffen, Bioakkumulatoren (Vögel, Seehunde, ..)Öltanker, Ölbohrungen und PipelinesEutrophierung TourismusSalzwiesen durch Vordeichen und Landwirtschaft teils stark bedrängtSchlickwatt durch Deichbau deutlich reduziertKlimatische Veränderungen/ beschelunigter Meeresspiegelanstieg bei gleichbleibender DeichlinieFischereiNeophyten und NeozoenWindparks
• Folgen temperaturanstieg im ozean? -direkte Beeinflussung der Biozönosen/ Nahrungsnetze zB Arktis schmilzt-geringere Löslichkeit von CO2 im Wasser-Beeinflussung von Meeresströmungen und Meeresspiegel-Rückgang des aktsichen Meereises-Dichteveränderung des Meerwasser-thermische Ausdehung des Wassers-stärkere Schichtung: mehr Licht und weniger Nährstoffe --> regionale Veränderung der PP -Beeinflussung der Atmosphäre-verstärkte Verdunstung-tropische Wirbelstürme-Extremniederschläge
• ph- wert Veränderung? Folgen? bisher um 0,11 gesunken --> 30% mehr H+! Folgen: Physiologie von Meeresorganismen (vielfältig: von Vergiftungserscheinnungen bis Erhöhung der PS)Problem für kalkbildende Organismen einschl Korallen
• Pumpensysteme? a) Löslichkeitspummpe: Lösl. v Co2 ist bestimmt durch Temperatue, Salzgehalt & Luftdruck: --> höhere Temp ---> ger. Löslichkeit--->weniger CO2 wird aufgenommen  dh in kaltem Wasser wird mehr CO2 gelöst als in warmen (bzw. salzreichem) Wasser Durch Temperaturanstieg stärkere Schichtung --> Wasseraustausch verringert--> Ozean kommt langsamer m Atmosphäre ins GG, puffert CO2 Emission langsamer b) org. KohlenstoffpumpeBei PP werden anorg. Kohlenstoff und Nährstoffe an der Oberfläche verbraucht dh der CO2 -Partialdruck verringert sich dort.Das biolog. Material sinkt teils ab und wird in der tiefe remineralisiert: - Umwandlung des org. in anorg. Kohlenstoff - Anhebung das CO2- Partialdruck in der tiefeGelangt dieses kohlenstoffreiche Wasser an die oberfläche, gast überschüssiges CO2 aus, also keine dauerhafte Speicherung. Erhöhte PP kann, muss aber ncht zeitweilig CO2 in Atmosphäre senkenEffizienz der biol. Pumpe hängt von vielen Faktoren ab und eine erhöhte PP bedeutet auf keinen Fall automatisch eine höhere Sedimanteationsrate in tiefe schichten
• Calciumcarbonat- Gegenpumpe? Oberfläche: Bei Produktion von Kalkschalen Entzug von Karbonat ( Alkalinität gesenkt) --> CO2 wird an Atmosphäre abgegebenTiefenwasser: sinken Kalkschalen in die Tiefe und werden dort aufgelöst, steigt Alkalinität und CO2- Partialdruck sinkt. Gealngt dieses kohlenstoffarme Waser an die Oberfläche, wird CO2 aufgenommen.
• Albedo? = maß für das Rückstrahlungsvermögen von diffus reflektierenden, also nicht selbst leuchtenden Oberflächen= Rückstrahlung der Sonneneinstrahlung durch die Erdoberflächehohe Albedo: Eis, Schnee, Wolken bis zu 90% Rückstrahlungniedrige Albedo: dunkle Oberfläche wie zB Ozeane3-5% Rückstrahlung Erhöhung der albedo: Massenentwicklung (algenblüten) aufgrund von günstigen- Nährstoffverhältnissen-Temperatuen- Lichbedingungen
• natürliche Düngung? - Staube und Sande-abschmelzen von eisbergen
• Eisendüngung? künstliche Erhöhung der Phytoplankton- Produktion durch Eisendüngung: große, landferne Bereiche der WeltmeereEisen kolimitierender Nährstoff, der Massenentwicklung von algen verhindert -> dominanate Phytoplanktongruppen von kleinen zu mittelgroßen gruppen verschoben-hohe bakterielle Produktion und Biomassse
• Ökolog. Folgen einer veränderten durchmischung? - vertikale Temperaturverteilung- O2- Versorgung- nährstoff- transport--> Eutrophierung- Sedimentation- eisbildung- Unterasserlichtklima--> PP
• Zusammenhang zwischen Klimaentwicklung und Eutrophierung? Hoher Nährstoffgehalt (hohe trophie)--> hohe PP --> viel org. abbaubares Material--> hohe sauerstoffzehrung--> P- rücklösung aus dem Sediment --> noch höherer Nährstoffgehalt... oft ähnli. Wirkung wie Klimawandel, wenn Gewässer dadurch stabiler und länger schichten, höhere Temp. --> höhere Respiration, etc. verheerend wenn beides zusammentrifft
• Nitrifikation in marinen Sedimenten? wichtige interne Nitratquelle- konkurriert mit Ammoniumassimilation von algen- korreliert mit sauerstoffverbrauch- minimum Aktivität im sommer durch: geringe Sauerstoffversorgung, größere Konkurrenz um ammonium, höhere sulfitlevel- hemmung durch Licht- Sommermaxima für Nitrifikation: Ptozess folgt JahresTemperatur
• Anammox? anaerobe Ammonium Oxidation Dabei wird Ammonium (NH4+) mit Nitrit (NO2−) unter anaeroben Bedingungen zu molekularem Stickstoff (N2) synproportioniert:NH4+ + NO2− → N2 + 2 H2O spez. Organelle: Anammoxosom Koop. mit aeroben nitrifizierern: aerobier produzieren Nitrit, welches v anaerobiern zusammen mit Ammonium genutzt wird. Zur gleichen zeit halten sie O2- konz niedrigKomkurrenz mit aerobiern während Ammonium Limitation
• anammox Organismen? können auch oxidation org. Säuren mit Nitratreduktion koppeln könne mit Fe- und Mn- Oxiden atmen Fähig zur dissimilatorischen Reduktion von nitrat zu Ammonium gekoppelte DNRA- Anammox kaum von Denitrifikation zu unterscheiden Ladderane- lipide der anamox Organismen einzigartig
• Denitrifikation in marinen Systemen? -startet nach Abbau von Sauerstoff-hohe Aktivität in Sedimentoberfläche oder in anoxischen Mikronischen-Produktion von N2: Eliminationsmechanismus, schützt vor Eutrophierung-Produktion v Ammonium: N wird in verfügbarer Form konserviert-Trend zu höheren Raten in Küstengewässern-saisonale Muster, gekoppelt mit Nitrifikation-Alternative Routen v NitrateliminationNO3- --> NO2- --> NO --> N2O --> N2
• Redox-Zyklus von eisen u Mangan in marinen Habitaten? 1. Metalloxidation ( Fe2+--> Fe(OH)3) OX2. Sedimentation ANOX3. Metallreduktion mit org. Kohlrnstoff ( Fe (OH)3 --> Fe2+) ANOX4. Diffusion OX
• Mirkobielle Matten? Not strictly separate definition with respect to biofilms• Sufficient energy supply is essential• Grazing or mechanical disturbance must be essentially excluded (no macrofauna)• Stable microhabitat with excellent substrate supply (gradients), allows competition with chemical sulfide oxidation• Mainly found at hot or hypoxic sites• Complex interactions between the layers of the mat
• Schichtung Farbstreifen Sandwatt? 1. Feinsand u Kieselalgen2. Cyanobakterien3. Farblose Schwefelbakterien4. Schwefelpurpurbakterien5. Sulfatreduzierende Bakterien6. Sand

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