Meeresbiologie (Subject) / Stoffkreisläufe (Lesson)

PM3, Rostock, WS 15/16

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• Wieso ist die Gesamtsauerstoffaufnahme im Benthal höher als die diffusive? Bioirrigation überwiegt den diffusiven Transport um den Faktor 2-10
• Was passiert mit sedimentierter Organik, wenn der Sauerstoff verbraucht ist? Abbau (Reduktion) durch anaerobe Atmungmit der Tiefe: Reduktion von NO3- – Mn(IV) – Fe(III) – SO42- – Methanogenese
• Wie kann partikuläres Eisen als Elektronenakzeptor benutzt werden? Elektronenübertragung über „nanowires“ direkt auf die Eisenpartikel Elektronenshuttle-Vermittlung zwischen Eisenoxid und OrganismusLiganden (ähnlich Siderophoren) helfen bei der Lösung des Eisenoxids
• Was ist Bacteriorhodopsin? Wozu dient es? Membranprotein in Halobacterium halobium, das durch Lichteinstrahlung seineKomformation verändert, Protonen transportiert und so den H+-Gradienten zur ATPGewinnung aufrechterhält
• Was sind Phytochrome? Photorezeptorproteine (Verhältnis helles/dunkles rotes Licht) → Phototaxis
• Nennen Sie die limitierenden Elemente der oligotrophen ozeanischen Gyren. Nordatlantische Gyre (Sargassosee): PhosphatSüdatlantische Gyre, Nordpazifische Gyre, Südpazifische Gyre, Südindische Gyre: Stickstoff (Eisen)
• Was versteht man unter Tiefer Biosphäre? Biosphäre Erdkruste viele Bakterien bis zu Temperaturen von 121 °Csehr alt, kaum physiologisch aktiv
• Was versteht man unter Sauerstoffminimumzonen? Schichten im Ozean, in denen die Sauerstoffkonzentration stark sinkt, durch Respiration der aus der euphotischen Zone absinkenden Organikdarunter kann durchaus wieder eine oxische Schichte folgen
• Erklären Sie die Ozeanischen Kohlenstoffpumpen: Physikalische Löslichkeitspumpe, Karbonat Gegenpumpe, Biologische C-Pumpe Physikalische LöslichkeitspumpeTiefenwasserbildung im Nordatlantik: niedrige Temperaturen, gute CO2-Löslichkeitäquatoriale/subtropische Auftriebsgebiete: CO2-Ausgasen durch ErwärmungKarbonat GegenpumpeCa2+ + HCO3- ←→ CaCO3 + H2O + CO2Karbonatbildung an der Oberfläche setzt CO2 freiKarbonat-Lösung in der Tiefe bindet CO2Biologische PumpePrimärproduktion senkt pCO2 an der Oberfläche → Konzentrationsgradient, CO2 diffundiert nach obenAbsinken organischen Materials: Aggregate, Kotballen, POCUmsetzung durch Benthosbiologie → Biomasse, DIC, DOC
• Was sind transparente Exopolymere und welchen Effekt haben sie? Aggregierung von Ausscheidungen und toten Mikroorganismen → marine snow-> Substrat, Nahrung, Schutz für Mikroorganismen-> Nahrung für Makrozooplankton und Nekton durch Aggregation schnelleres Absinken + hohe C/N Konz, weil Ausscheidungen -> C Senke
• Wie lassen sich die vertikale Planktonmigrationen im Tagesgang und Jahresgang erklären? tagsüber tief, abends hochVermeidung von Prädation beim Fressen, Energie sparen, Vermeidung von Kannibalismus zwischen GenerationenKopplung mit der ozeanischen ZirkulationWinter: mit Grönlandstrom in Tiefe nach SFrühling/Sommer: mit Golfstrom an Oberfläche nach NReproduktion an warmer Oberfläche
• Nennen Sie Unterschiede zwischen Schirmquallen und Rippenquallen Schirmquallen (Scyphozoa)Kontraktion, Polypen, Gastrovascularraum, Nesserzellen Rippenquallen (Ctenophora)Cilienschlag, keine Polypen, Mund-Pharynx-Darm-2Analporen, Klebzellen
• Erläutern Sie Faktoren, die zu „Quallenblüten“ beitragen Eutrophierung: Konkurrenzvorteil bei O2-Mangel/ viel CO2steigende Temperaturen: Konkurrenzvorteil im warmen, nährstoffarmen WasserHartsubstrateintrag (Windparks): Substrat für PolypenTranslokation (Ballastwasser): Quallen als NeozoenÜberfischung: Reduzierung der PrädatorenGiftstoffeintrag: sehr hohe Toleranz der Quallen
• Wie sind Krillbestände an die Eisbedeckung der Antarktis gebunden? Ernährung durch Abweiden der Eisalgen, die unter und im Eis wachsenEis als Faktor für die Fortpflanzung/ Überwinterung
• Was haben höhere Salpenbestände mit geringeren Krillbeständen zu tun? Erwärmung: Abnahme des Phytoplankton um die Antarktis- Salpen sind an geringe Nahrungskonzentrationen angepasst (sonst „verstopft“ das Filtrationssystem), Krill benötigt großes Nahrungsangebot- Salpen sind an wärmere Temperaturen angepasst
• Warum ist Sulfid zelltoxisch? Sulfid und Fe2+ reagieren -> Bindung an Hämoglobin -> innere Erstickung
• Filtration vs Ingestition vs Assimilation Menge an H2O, die durchgepumpt wird Menge an Nahrung, die aufgenommen wird Menge an Nährstoffen, die angereichert werden
• Häutung Copepoden vs Cladoceren neues Stadium vs kein neues Stadium
• Was sind Siderophoren? Stoffgruppe mit hoher Fe(III) Affinität -> partikuläres Fe kann genutzt werden (von anaerob. Bakt., Pilzen, Pflanzenwurzeln)
• Welche abiotischen Faktoren bestimmen das Wattenmeer? StrömungLichtTemperaturSalinitätPegel
• Worauf basiert die sehr hohe Sekundärproduktion im Watt? Anreichung des H2O mit Nährstoffen über dem Watt -> hohe PP im H2O vor der Küste (bei Ebbe)viele PP bei Flut ins Watt -> hohe Sekundärpr.
• Ist das deutsche Wattenmeer eutrophiert? ja, aufgrund von großen anthropogenen Nährstoffeintrag (z.B. Elbe) oxidiertes Watt -> schwarz
• Gibt es im Watt einwandernde Arten, die das System verändern könnten? Pazifische Auster, Gespensterkrebs, Amerikanischer Hummer
• Welche beiden Phosphorverbindungen sind die Hauptquelle für Phosphor für Bakterien im Meer? PO43- (Phosphat) DOP (Phosphonat)
• Nenne min 3 Elektronenaktzeptoren, die bei Abwesenheit von O2 zum anaeroben Aufbau von organischer Substanz genutzt werden können. NO3 (Nitrat), FeO(OH), SO42- (Sulfat), CO2
• Welche Einteilung von Planktonorganismen kennen Sie? Lebenszyklus: Holo-, Meroplankton Fraß: carni, herbi, omni, bacterio Größe: femto, pico, nano, micro, meso, macro, mega
• Durch welchen Bioturbationsprozess können Tracermaxima unterhalb der Sedimentoberfläche entstehen? Wie muss man die Diffusionsgleichung erweitern, um ein solches Profil berechnen zu können? Partikelvermischung, Bioirrigation (non local mixing) Advektionsterm (Frequenz und Schrittlänge des Transports)
• Charakteriesieren Sie die räumliche Abfolge der Prozesse bei "gekoppelter Nitrifizierung und Denitrifizierung" im Sediment an Röhren benthischer Infauna, indem Sie die Sauerstoffbedürfnisse beider Prozesse skizzieren durch Bioirrigation von Infauna viel O2 in Röhre -> Nitzifizierer Verbrauchen O2, sitzen im Sediment dich an der Röhre Denitrifizierer geben O2 ab, sitzen tiefer im Sediment
• Mit welchen zwei Elementkreisläufen steht der Eisenkreislauf besonders eng in Verbindung? In welcher Weise reagiert dabei das jeweilige Element mit Eisen (keine Gleichungen)? N - Eisen in Nitrogenase P - adsorbiert an oxidiertes Eisen (S - in anoxischem Wasser, Eisensulfidfällung)

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