Meeresbiologie (Fach) / blubb (Lektion)

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• Lebensraum meer? ca. 70% der ErdoberflächeAufteilung ozeanischer Bereich:-Epipelagial : euphotisch- Mesopelagial: oligophotisch- Bathypelagial: aphotisch- Abyssal-Hadalflachere Regionen (<200m) neritisch
• Salzgehalt? mittlerer Salzgehalt: 34,7% Brackwasser: 5-30 % Hyperhaline: >40%
• CO2 und Carbonat Gehalt im meerwasser? normal: pH von 7,9- 8,5 H2CO3: HCO3: CO3 -verhältnis ca. 1:90:9 Der erhöhte eintrag von CO2 führt zur absenkung des pH- Wertes und damit zur Versauerung des Ozeans
• Eigenschaften von Salzwasser? Höhere dichte: Hauptantrieb für vertikale Bewegung von Wassermassen Abkühlung und Verdunstung --> Absinken --> durchmischung der Ozeane Gefrierpunkterniedrigung: Salzwasser zirkuliert bis -1,9°C
• Lebensformen im pelagial? Pflanzen 40 Spermatophyten (Seegräser)22000 Algen: Dinoflagellaten, Phaeophyceen (Braunalgen), Rhodophyceen (Rotalgen), Diatomeen (Kieselalgen), Coccolithophoriten (Flagellaten mit Kalkblättchen)
• Leben im Meer- Artenzahlen? Tiere 70000 Mollusca, davon 50000 Gastropoda25000 crustacea16000 Osteiches (Knochenfische)8000 Cnidaria (Nesseltiere)6000 Echinodermata (Stachelhäuter)5000 Porifera (Schwämme)5000 Polychaeta (Vielborster)
• Lebensformtypen? 1. Pelagial: -holopelagisch: gesamter Lebenszyklus im freiwasser, Bewohner des küstenfernen Pelagials (Rippenquallen)-meropelagisch: Teile des Lebenszyklus benthisch- küstennahes Pelagial (Medusengenerationen vieler Hydrozoen und Scyphozoen; Larvenstadien bodenlebender Tiere: Porifera, Polychaeten, Crustaceen, ...
• Phytoplankton? In nähestoffarmen Gebieten wichtig und dominierend bei der planktischen PP (Cyanobakterien, Picoplankter)
• Phytytoflagellaten? Emiliana: KalkschuppenDictyocha: SiO2- Skelettmit Zellwand: Dinoflagellaten: Masssenentwicklung mit rotbrauner Färbung; bei giftigen Dinoflagellaten Giftanreicherung in muscheln
• Kieselalgen? aus zwei Hälften bestehende SiO2- Schale (diatomeen)Wegen Kieselschale schwer, Si- Bedarf - an große Durchmischungstiefen gebunden, Charateristisch für Frühjajhrs- und Herbstblüte gemäßigter und kalter meere sowie ganzjährig für Auftriebsgebiete
• Zooplankton? Protozoen : mehrzelliges Mikrozooplankton: Rotatorien und Nauplien Mesozooplankton: CopepodenMakro- und Mehazooplankton: Meroplanktische Larven
• Zooplankton? Protozoen : mehrzelliges Mikrozooplankton: Rotatorien und Nauplien Mesozooplankton: CopepodenMakro- und Mehazooplankton: Meroplanktische Larven
• Zooplankton? Protozoen : mehrzelliges Mikrozooplankton: Rotatorien und Nauplien Mesozooplankton: CopepodenMakro- und Mehazooplankton: Meroplanktische Larven
• Plankton? neritisch großteil Licht, Bodeneinfluss Phytoplankton; Diatomeen, Dinoflagellaten
• Plankton? ozeanisch großteils lichtlos, kein Bodeneinfluss, fast aussschließlich holopelagisch, artenreicher als neritisches Plankton Phytoplankton: Coccolithophoriden
• Pleuston? Sonderformen des Planktons, nur an der Wasseroberfläche Staatsqualle Physalia: meterlange Dactylozoide (Fangpolypen), Segelqualle, Veilchenschnecke :Schaumfloß
• Nekton? Meer: thermisch gemäßigter Lebensraum: schwach ausgeprägte Temüeratueextreme und langsame TemperaturveränderungTemperatueregulation: Wasser leitet Wärme 27mal schneller ab als LuftMeersäuger sind daher meist großwüchsig und haben ein niedriges Verhältnis Oberfläche: Volumen -geringer spezifscher Wärmeverlust, mehrheit der Meerestiere poikilotherm (Wechselwarm)Grund: Wärmeverlust über die Kiemen (gr. Oberfläche wegen geringem O2 Gehalt des Wassers verglichen mit Luft) Homöothermie nur bei Luftatmern Gefrierschutz bei Lithoorganismen der kalten Zonen und antarktischen fischen: Salze und organische Stoffe
• Dichteregulation? Pelagische Organismen geringere dichte als benthische Organismen Regulation: Gaseinschlüsse, Gasvakuolen, Gaskammern der Cephalopoden, Schwimmblasen der fische
• Korallenriffe? Bestände von Steinkorallen, artenreichster MeereslebensraumGroßteil des Kalks von algen, Foraminiferen, Mollusken und Bryozoen als Kitt zwischen den Steinkorallenauf die Starklichtzone beschränkt (anst. der Makrophyten) Lichtabhängigkeit durch Symbiose mit zooxanthellen: dinoflagellat Symbiodinium im endotherm des Korallenpolypensymbionthenhaltige Korallen: kurzgeshclossenes Produzenten- Konsumenten- SystemVorkommen bei starker Wasser bewegung: suspensionsfressermeiste korallenriffe im Indo- Pazifik
• Riffarten? Saumriff- auf primären Hartboden, Schutthalde aus Bruchstücken, Wachstum seewärtsStillwasserbereich--> Lagunensaumriff, Seegras (Westindische Inseln, Rotes Meer)Barriereriff: Flachwasserküsten, oft auf Sediment, inseln (cays), landfern, tiefe Lagune (Australien)Plattformriff: auf unterseeischen rücken Atoll: auf sinkenden Inseln, ringförmiges riff mit tiefer Lagune, steiler abfall, luvseits breiter und Inseln (Schutt), leeseits Abfluss der Lagune (Pazifik, Malediven)
• Euphotische zone wie groß? ca. 2-3 fache der sichttiefe
• Wovon hängz vertikale Lichtabnahme ab? Konz photosynth elemente, Humusstoffe und suspensierenderPartikel
• Schichtung des Meerwasser? thermohaline Schichtung nach Temperatur und SalzgehaltIn warmer Jahreszeit: durchmischte Deckschicht aus warmen leichtem WasserUnterhalb der Deckschicht bildet sich eine saisonale Sprungschicht, in der die Temperaturen stark mit der Tiefe abnhemen Diese wird in den gem. und tropischen Ozeanen durch kaltes Wasser polaren Ursuprungs gebildet, dasssich unter das lokale winterwasser schiebt
• durchmischung? mit hilfe von kinetischer Energie von Strömung, Wind und Gezeiten Deckschicht (einh.Temperatur) gefolgt von thermokline
• Permanente Thermokline? bis zum 60°in beide äq. RichtungenBildung: nicht abkühlen bis zum Gefrierpunkt, Eindringen von schwerem kalten Wasser aus den Polarzonen
• treibende Kraft der Meeresströmungen? Wind, die Corioliskraft und thermohaline Tiefenwasserbildung
• Golfstrom? wichtiger Strom, transportiert warmes wasser von aus dem Golf von -mexiko nach Nord und Westeuropa
• Auftriebsgebiete? durchschn. Kälter als durschn in der breitenregion durch wegtreiben der warmen deckschicht von der Küste durch wind u corioliskraft. zB Benguelastrom, Humboldt-Strom
• Gezeiten? durch anziehungskraft des Mondes --> periodische Schwankungen des Meeresspiegels, Periodenlänge etwa 12 Stunden.tidenhub bei voll und neumond am größten, bei halbmond am kleinstenTiden für organismen am Küsten von großer bedeutung: bildung von speziellen Lebensgemeinschaften
• Sättigungskonz Sauerstoff im Meer? 9,09 mg/l-1 bei normaldruck und 20°C 8,74 mg/l-1 bei 22°C (da O2 nicht abgegeben werden kann)
• Quellen und senken des Sauerstoffs? Quellen: duch Photosynthese von Cyanobakterien und PflanzenSenken: Respiration durch Organismen, chemische Oxidationen und chemolithtrophe Prozesse
• Vertikalprofil Sauerstoff? Sauerstoffkonz nehmen mit der Tiefe ab, da respiratorische Sauerstoffverluste da nicht mit Photosynthese o Austrausch mit Atmosphäre ausgegelichen werden können.Da opt. Lichtintensität für die PS im sommer niedriger ist als die Oberfläcenstrahlung im Sommer kann unter besonders stabilen Schichtungsbedingungen ein lokales O2 maximum in einigen Metern Tiefe auftreten.Steilheit der vert. Sauerstoffabnahme hängt stark von produktion plankt Biomasse in euphotischer Zone ab. Bildung viel--> viel kann absinken und steht dort für respiration heterotropher Organismen zurverfügung
• Quellen und Senken des CO2s? Senken: Photosynthese, ChemosyntheseQuelle: normale Respiration, im anaeroben Sulfat/Nitratatmung,Gärungsprozesse
• Kalk- Kohlensäure- Gleichgewicht? wichtig; kohlendioxid und hydratsierung zu Kohlensäure und deren Dissoziation zu Bikarbonat und KarbonatDadurch kann wasser mehr CO2 aufnehmen als nach dem Henryschen Gesetz möglichDissoziationszustand v Kohlensäure ist pH-abhängig. Bei niedrigem pH verschiebt sich das GGauf die linke Seite der Dissoziationsgelichungen, dh Protonen werden gezehrt.und andersrum. im meer beim pH von 7,9-8,5liegt fast nur Bikarbonat vor. wegen starker pufferung des Meerwassers hat PS kaum auswirkungen auf den pH
• Salzgehalt? Der Salzgehalt des Meerwassers schwankt zwischen 32 (Nördliches Eismeer)und 40PSU (Rotes Meer). Wasser mit einer Salinität von weniger als 28PSUwird als Brackwasser bezeichnetPSU (practical salinity unit)
• Zusammensetzung des Meersalzes? Anionen: Cl-, F-, Br-, H2BO3-, HCO3-, SO42- Kationen: Na2+, Mg2+, Ca2+, K+, Sr2+
• Potentielle Mangelelemente der Biomasseporduktion? Stickstoff: Atmosphäre erneuerbarer Vorrat an N2 vor, dieser kann jedoch nur von stickstoffixierenden Prokaryoten genutzt werden.Die hauptsächlichen Stickstoffquellen der Primärproduktion sind Nitrat und Ammonium.noch die Elemente S, P, K, Ca, Mg, Naund Cl mit meist mehr als 0,1% in der Trockenmasse der Organismenvertreten. Die Elemente S, K, Ca, Mg, Na und Cl sind dabei meistens reichlich im Wasser vorhanden.Anders verhält es sich mit dem Phosphor, der im Wasser und in biologischen Verbindungen als freies Orthophosphation oder als Phosphorsäureester vorliegtEine Sonderstellung unter den biogenen Elementen nimmt das Siliziumein. Es wird nur von einem Teil der Organismen in nennenswerten Mengen benötigt (z.B. Kieselalgen, Silicoflagellaten, Synurophyceen, Radiolarien, Horn- und Kieselschwämme).die Spurenelemente sind  Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, V, Cound Si für nicht verkieselte Or-ganismen
• Pflanzennährstoffe? Gelöste Pflanzennährstoffe werdenwährend der Vegetationsperiode inder euphotischen Zone gezehrt und reichern sich im Tiefenwasserund insbesondere im Porenwasser des Sediments an.
• gelöste org. Substanzen? Das Wasser enthält eine Fülle gelöster organischer Substanzen, die entwederaus der Exkretion lebender Organismen, der Autolyse abgestorbener Organismen und dem mikrobiellen Abbau im Meer selbst oder aus dem allochthonen Eintrag, d.h. aus dem Import von außerhalb des Meeres, stammen. Im allgemeinen ist die Konzentration desDOC (dissolvedorganiccarbon= gelöster,organischerKohlenstoff) höhe als die Konzentration des POC (particulateorganiccarbon= partikulärer, organischer Kohlenstoff = Biomasse plus Detritus).
• Zusammensetzung des DOC? Niedrigmolekulare Komponenten des DOC (Zucker, organische Säuren, Alkohole) werden schnell von Bakterien und anderen Mikroorganismen aufgezehrt und sinddeshalb nur in geringen Konzentrationen (meist unter 10 mgl1) vorhanden,wenn man von lokalen Verschmutzungsquellen (z.B. Abwassereinleitungen)absieht. Gelöste Polysaccharide treten in höheren Konzentrationen auf alsmono- und oligomere Substanzen.Der überwiegende Teil des DOC ist der aquatische Humusª, ein Gemischaus Fulvosäuren, Humussäuren und Huminstoffen, das als Endprodukt desAbbaus pflanzlicher Substanz autochthonen und allochthonen Ursprungsübrig bleibt.
• Die wichtigste biologische Funktion des aquatischen Humus? besteht in der Komplexbildung mit Metallionen.
• Redox-Reaktionen? Viele biologische und chemische Reaktionen im Meer sind Redox-Reaktionen. Dabei findet ein Elektronentransfer statt. Der Elektronenakzeptor wird als Oxidationsmittel bezeichnet, der Elektronendonator als Reduktionsmittel . Bei der Redox-Reaktion wird dann aus dem urprünglichen Reduktionsmittel ein Oxidationsmittel und umgekehrt.
• Die Reduktion und Oxidation des Eisens? hat wichtige Folgewirkungen für den Phosphor. Oxidiertes Eise hat einniedriges Löslichkeitsprodukt mit Phosphor und tendiert dazu, den Phos-phor zu fällen. Geht bei niedrigem Redoxpotential das Fe3+ jedoch in Fe2+ über, können Eisen und Phosphor wieder in Lösung gehen. Bei einem weiteren Sinken des Redoxpotentials bildet sich jedoch aus Schwefel Sulfid , das mit dem Eisen wieder unlösliches, schwarzes Eisensulfid bildet. Während die erste Reaktion auch im anaeroben Tiefenwasser (z.B. des Schwarzen Meeres) eine Rolle spielen kann, kommt die zweite fast nur im Sediment vor.
• Temperaturregulation'? ist im Wasser schwieriger als in der Luft, da dasWasser die Wärme 27-mal schneller ableitet. Die meisten Meeressäugersind groûwüchsig, woraus ein geringes Verhältnis Oberfläche:Volumen re-sultiert. Dadurch sind die Wärmeverluste pro Einheit Körpergewicht relativgering. In der Luft ist der isolierende Effekt des Pelzes etwa doppelt so groû wie der einer gleich dicken Fettschicht. Im Wasser verliert er jedoch weitgehend seine Wirksamkeit, hier dienen vor allem die dicken Speckschichten der Wale und Robben als Wärmeisolation. Trotz der guten Isolation müssen Meeressäuger etwa doppelt so viel Energie zur Aufrechterhaltung der Homöothermie verwenden wie gleich schwere Landsäuger.
• Poikilothermie? Die groûe Mehrheit der Meerestiere ist wechselwarm (poikilotherm). Ihre Körpertemperatur hängt von der Umgebungstemperatur ab.Zwar produzieren auch bei wechselwarmen Organismen die Stoffwechselvorgänge fortwährend Wärme, diese wird jedoch so schnell an das Wasser abgegeben, daû die Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur unmöglich ist. Der gröûte Teil der Wärmeverlusts erfolgt dabei nicht über die äuûere Körperoberfläche, sondern durch die Kiemen. Da das Wasser wesentlich sauerstoffärmer ist als die Luft, müssen die respiratorischen Epithelien derKiemen eine sehr groûe Oberfläche haben, die ständig von frischem Wasserumspült wird. Mit dem Gasaustausch erfolgt natürlich auch ein Wärmeaus-tausch. Einige groûe, poikilotherme Organismen haben zwar wechselnde, aber gegenüber dem Wasser um bis zu 12C erhöhte Temperaturen
• Gefrierschutz? da durch das Frieren das lebenswichtige Lösungsmittel Wasser blockiert wird und durch die Bildung von Eiskristallen im Cytoplasma Zellbestandteile irreversibel zerstört werden.Der Gefrierschutz besteht vor allem darin, den Gefrierpunkt der Körperflüssigkeiten und des Cytoplasmas durch erhöhte Gehalte gelöster Elektrolyte (überwiegend Na+und Cl- Ionen, aber auch K+ und Ca2+) und organischer Substanzen (Zucker, Aminosäuren, Glykopeptide) herabzusetzen.
• Osmoregulation? Osmose. Der Grund für die Verbreitungsgrenze zwischen Süû- und Salzwas-ser liegt im osmotischen Druck, den das Umgebungsmedium auf Organismen ausübt. Dieser wird vom Gehalt an gelösten Substanzen, und zwar in erster Linie von den Salzen bestimmt. Biologische Membranen sind semipermeabel (halbduchlässig), d.h. sie sind für Wasser durchlässig, nicht jedoch für wesentlich gröûere Moleküle. Die Fähigkeit, diesem Prozeû entgegenzuwirken und den eigenen osmoti-schen Wert innerhalb eines gewissen Bereiches einigermaûen konstant zuhalten, bezeichnet man als Osmoregulation. Organismen ohne Osmoregulation passen sich dem osmotischen Druck des Mediums an und sind poikilosmotisch
• Poikilosmotische Organismen? Eine poikilosmotische Lebensweise wird im Meer dadurch begünstigt, daû in weiten Bereichen nur geringe Schwankungen des Salzgehalts auftreten. Organismen können daher isotonisch (gleicher osmotischer Wert) gegenüber dem Umgebungsmedium sein, ohne im Inneren ihrer Zellen allzugroûe Schwankungen des osmotischen Wertes er-tragen zu müssen. Fast alle Meeresplankter gehören diesem Typ an, aber auch viele Mollusken. In der Gezeitenzone sind sie jedoch osmotischem Stress ausgesetzt: Verdunstung erhöht den osmotischen Wert im Haftwasser(hypertonischer Streû), Verdünnung durch Regenwasser setzt ihn herab (hy-potonischer Streû). Muscheln der Gezeitenzone schützen sich davor durchSchlieûen ihrer Schalen. Eine ähnliche Rolle spielt der Schleim auf der Ober-fläche von Makroalgen: Er dient einerseits als Wasserreserve, so daû erstnach seinem Austrocknen das Gewebe Wasser verliert, andererseits ver-mischt er sich kaum mit dem Regenwasser. Das Fehlen einer Osmoregulation bedeutet jedoch nicht das Fehlen einer Ionenregulation. Poikilosmotische Meeresorganismen können sehr wohl bestimmte Ionen anreichern und andere ausschlieûen, während die Gesamt-Ionenstärke gleich bleibt
• Hypertonische Regulatoren? Im Süûwasser und im Brackwasser unter ca. 7%o Salzgehalt ist eine isotonische Lebensweise unmöglich, da ein derartiges Medium für die Aufrechterhaltung der Lebensprozesse in den Zellen zu verdünnt wäre.Organismen, die zeitweilig oder dauernd einem Medium mit wenigerals 7%o Salzgehalt ausgesetzt sind, müssen in der Lage sein, den osmotischen Druck ihrer Körperflüssigkeit über dem des Mediums zu halten.Hypertonische Körperflüssigkeiten bewirken, dass ständig Wasser in denOrganismus einströmt. Dieses Wasser muû aus dem Körper entfernt werden,gleichzeitig muss der Verlust von Ionen an das umgebende Medium verhindert werden. Beides kostet Energie, und diese Kosten nehmen mit der Diskrepanz zwischen dem Regulationspegel und dem osmotischen Wert des Mediums zu. Wegen der Kosten der Osmoregulation weisen z.B. Plankter des Süûwassers deutlich niedrigere Wachstumsleistungen auf als gleichgroûe und ansonsten vergleichbare Plankter des Meeres. Die hypertonische Regulation ist vor allem in Brackwasserbereichen mitschwankender Salinität (z.B. Fluûmündungen) wichtig, aber auch in Gezei-tenzonen
• Hypotonische Regulatoren? Die hypotonischen Regulatoren halten ihr Regulationsniveau unter dem des Mediums. Sie sind unter anderem in hypersalinen Lebensräumen, z.B. Salzseen und Salinen anzutreffen. Ein extremes Beispiel ist der Salinenkrebs. auch die Knochenfische des Meeres sind hypotonische Regulatoren. Das Blut der Knorpelfische (Haie, Rochen) hat einen höheren osmotischen Wert als das der Knochenfische; dieser erhöhte Wert geht jedoch nicht auf gelöste Salze, sondern auf Harnstoff zurück. Hypotonische Regulatoren müssen stets Wasser trinken, um den Wasserverlust durch Osmose auszugleichen. Dabei nehmen sie jedoch auch Salze aus dem Wasser auf, die wieder ausgeschieden werden müssen, um den os motischen Wert auf dem Regulationspegel zu halten. Bei vielen hypotonischen Regulatoren kann man daher spezialisierte Salzdrüsen finden. Die Ex-kretion von Salzen kostet ebenfalls Energie, kann somit fitness Vermindern.

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