Ökologie (Fach) / Lebensraum Meer (marine Ökologie) (Lektion)

PM2, WS 15/16 Rostock

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• holomiktisch-dimiktisch unsere Breiten, 2 mal im Jahr komplette Durchmischung Winterstagnation -> Frühjahrsvollzirkulation -> Sommerstagnation -> Herbvollzirkulation im Winter stabil unter Eis; im Sommer Epilimnion u. Hypolimnion durch Thermokline getrennt, Vollzirkulationen windgetrieben
• amiktisch polar, keine durchmischung (entspricht Winterstagnation in unseren Breiten)
• kalt-monomiktisch Winterstagnation während 3/4 des Jahres, im Sommer warm genug für Vollzirkulation (entspricht Frühjahrsvollzirkulation in unseren Breiten; nicht warm genug, dass es zur Sommerstagnation kommen kann) v.a. polare Regionen
• warm-monomiktisch mediterran, nur im Winter kalt genug für Vollzirkulation, sonst äquivalent zur Sommerstagnation in unseren Breiten (Auftrennung in Epi- und Hypolimnion durch Thermokline; nur Epilimnion durch Wind durchmischt; über Thermokline wenig Nährstoffe, darunter wenig O2)
• oligomiktisch konstante Gliderung in Epilimnion und Hypolimnion, getrennt durch eine Thermokline (entspricht unserer Sommerstagnation), kommt in den tropen vor, sehr seltene Durchmischung in kalten, klaren, windigen Nächten
• warm-polymiktisch Titicacasee, tagsüber Sommerstagnation, nachts Vollzirkulation (tropische Breiten, daher tagsüber sehr warm, aber nachts sehr kalt, weil sehr hoch gelegen)
• meromiktisch (Ost-)See wird nur teilweise Durchmischt oben: jahreszyklische Durchmisch (z.B. dimiktisch, wie bei uns) unten: keine Durchmischung (wenig O2, Todeszone/ Deepzone?) Ursachen: Chemokline (z.B. Halokline)/ Wind kommt nicht bis unten, weil See tief und schmal
• Monimolimnion Tiefenwasserbereich in meromiktischen Seen, der nicht in die jahreszyklische Durchmischung einbezogen ist liegt unterhalb einer Chemokline (z.B. einer Halokline) oder in einem See, der so tief ist, dass der Wind nicht bis unten kommt
• Eulitoral Gezeitenzone zwischen Hoch- und Niedrigwasserlinie starke Prägung durch Ebbe und Flut -> starke mechanische Kräfte, die das Aufwachsen größerer Pflanzen nicht zulassen, regelmäßiger Trockenfall
• oberes Sublitoral Flachwasser zwischen Niedrigwasserlinie und Springtiden Niedrigwasser Trockenfall nur während Springtiden (1x pro Monat), sonst stets von Wasser bedeckt; viel Licht, viele Pflanzen
• unteres Sublitoral 10 % Licht bis Kompensationspunkt (Photosynthese = Respiration) Lichtlimitation, Mechanismen zum Fraßschutz erforderlich
• Profundal unterhalb Lichtkompensationspunkt (Photosynthese = Respiration), noch auf Schelf -> kein Phototrophes Wachstum
• Plankton vs. Nekton Plankton: können nicht gegen Strömung anschwimmen Nekton: können gegen Strömung anschwimmen
• fundamentale und realisierte Ökologische Nische fundamental: physiologische Potenzeiner Art, theoretisch möglicher Lebensraum realisiert: Teil der fund. Nische, der von der Art tatsächlich genutzt wird, begrenzt durch abiotische und biotische Faktoren; stets kleiner als fund. Nische -> in natürlichen Ökosystemen nur realisierte ökologische Nischen
• „zero net growth isocline“, ZNGI Ressourcen-Konz. so gering, dass für Art X  Reproduktionsrate = Verlustrate -> kein Wachstum aus: Tilman´s mechanistische Konkurrenztheorie
• Plankton-Paradoxon nach Gause: 1 Faktor = 1 Nische = 1 Art Nordsee: ca. 70 Faktoren -> Annahme: ca. 70 Plankton-Arten, in Wahrheit aber ca. 2000 Arten Diskrepanz zwischen erwarteten und beobachteten Arten im Widerspruch zu Gause´s Exklusionsprinzip, bzw. keine erwartete Einnischung nach Gause
• intermittend-disturbance-hypothesis wechselnde Dominazverhältnisse/ Limitationswechselsituationen (durch Umweltvarianz) ermöglichen stabile Koexistenz
• Wann dominieren Diatomeen bzw. Cyanobakterien Diatomeen: P-Limitation, N ausreichend vorhanden Cyanobakterien: absoluter N-Mangel, keine P-Limitation N:P↑ dominieren GrünalgenN:P↓ dominieren Blaualgen
• Wie kommt die thermohaline Zirkulation zustande? Dichtegradienten aufgrund unterschiedlicher Temperatur und Salinität treiben Große Wassermassen an
• Reynoldszahl bestimmt, ob in einem System Trägheit oder Viskosität dominiert< 1 – laminar; > 1 – turbulent Re = (Dichte des Fluids x Δv* x charachteristische Länge des Objekts)/ dynamische Viskosität *relative Geschwindigkeit des Mediums zum Objekt
• Dichteanomalie des Wassers Dichtemaximum über dem Gefrierpunkt -> flüssige Phase bei 4° dichter als feste Phase Eis: Tridymit-Strukturflüssiges Wasser: freie Moleküle4° C: Tridymit-Cluster aufgebrochen aber nicht aufgelöst -> freie Moleküle füllen Innenräume von Tridymit-Clustern -> höchste Dichte
• Pleuston vs. Neuston Pleuston: an und auf der Oberfläche lebend Neuston: unter der Oberfläche, mit Kontakt zur Oberfläche lebend
• In welche Lebensräume wird das Meer unterteilt? Pleustal - an und auf der Oberfläche, hoher Umsatz, Akkumulation von Stoffen aus Atmosphäre und Wasser, schlecht untersuchtPelagial - freier Wasserkörper:   Epipelagial (ca. -200m, Licht, Photosynthese, Grenze nach unten P = R)   Mesopelagial (ca. -1000m, oben Restlicht, Ernährung aus Epipelagial)   Bathypelagial (ca. -4000m, kein Licht, Energie von Meeresboden und Vertikalwanderung)Benthal - Meeresboden:   Phytal (Kontinentalschelf; Licht, Nährstoffe von Land, Primärprod.)   Bathyal (Kontinentalhang; Fluss von organischem Material und Nährstoffen)   Abyssal (Tiefseeboden; Sedimentationssenke)   Hadal (Tiefseegraben; wenig bekannt, viel Druck)
• Hydrolittoral Zone zwischen höchsten und niedrigsten Wasserstand in Bereichen in denen es keine Gezeiten gibt, sondern Wasserbewegungen von Windverhältnissen abhängen (Bsp. Ostsee)
• Exklusionsprinzip nach Gause 1 Faktor – 1 Nische – 1 Artim selben Lebensraum kann von mehreren um die gleiche Ressource konkurrierenden Arten stets nur 1 Art überleben
• Geolitoral Sommerstrand an der Ostseeim Sommer aufgrund relativ konstanter Witterung meist trocken ist, im Winter aber regelmäßig überflutet
• Gliederung des Phytals Supralitoral – Spritzwasser, hoher Salzgehalt, Überlfutung zu Springtiden HWEulitoral – durch Gezeiten hohe mechanische Belastung; nach Dauer des Trockenfalls, UV- und T-Stress in oberes, mittleres und unteres Eulitoral gegliedertSublitoral oberes: gelegentlicher Trockenfall zu SpringtidenNW, Schutz vor osmotischem Stress mittleres: konstante Bedingungen, viel Licht, hohe PP unteres: wenig Licht, FraßschutzProfundal – kein Licht, keine PP, auf Schelf, unter Lichtgrenze
• Zeigeart: Supralitoral Xanthoria sp. (gelbe Flechte)
• Zeigeart: Übergang Supra- zu Eulitoral Verrucaria maura (Flechte, schwarzes Band an Tidengrenze)
• Zeigeart: unteres Eulitoral Rotalgen (Mastocarpus sp.)
• Zeigeart: oberes Sublitoral Braunalgen (Ascophyllum sp.)
• Zeigeart: mittleres Sublitoral "Kelbarten" (Laminaria sp.)
• Zeigeart: unteres Sublitoral Krustenalgen (Corralina sp.)
• NAO+ stärkere Westwinde bringen feuchte, warme Luft vom Atlantik nach Europa-> wenig Frost, viel Regen, Stürme Grönland und Mittelmeer kalt und trockenund viel Sahara-Staub im Atlantik, weil starke Passat-Winde
• NAO- schwächere Westwinde, Festlandluft aus Russland-> kalte, trockene Winter in Nordeuropa Grönland und Mittelmeer mild und feuchtund wenig Sahara-Staub im Atlantik, weil schwache Passat-Winde
• Walkerzirkulation äquatoriale Luftströmung im Pazifikwarme Luft steigt vor Indonesien auf -> Bodennaher Luftstrom von Ost nach Westkalte Luft sinkt vor Südamerika ab -> Luftstrom in der Athmosphäre von West nach Ost-> feucht in Indonesien, trocken in Südamerikahervorgerufen durch warme Meeresströmungen an Ostküsten und kalte Strömungen an Westküsten
• El Niño Umkehrung der Walkerzirkulation Absinken der Thermokline -> Erwärmung des Oberflächenwassers vor Südamerika-> warmer, feuchter Luftstrom über dem Äquator von West nach Ost-> Stürme und starker Niederschlag in Südamerika
• ENSO • komplex gekoppeltes Zirkulationssystem von Atmosphäre und Ozean im tropischen Pazifik • stärkste natürliche Klimaschwankung im Zeitmaßstab von einigen Monaten bis zu mehreren Jahren • El Niño = ozeanische Zusammenhänge • Southern Oscillation = atmosphärische Zusammenhänge
• La Niña nach El Niño auftretende besonders stark ausgeprägte Walkerzirkulation(überdurschnittliche Luftdruckdifferenz zwischen Südamerika und Indonesien) -> sehr kühler Ostpazifik, Flutgefahr im Westpazifik
• Konsequenzen der Erderwärmung am Beispiel der Arktis Eisschmelze -> Anstieg des MeeresspiegelsHabitatverlust (Eisbären)/ Verschiebung von VegetationszonenAbnahme Permafrostboden (Methanentgasung)lokale Versüßung
• Faktoren fürs Korallensterben Temperaturerhöhung> Korallen leben an Temperaturobergrenze> geringe Erhöhungen -> Verlust der Symbionten ein weiterer Grund ist erhöhte UV-Strahlung
• Einfluss der Erderwärmung auf Mangroven - Erwärmung: Ausdehnung in höhere Breiten - Meerwasseranstieg: Verlagerung landeinwärts -> geringere Ausdehnung auf Grund anthropogener Barrieren - höhere Niederschläge: Aussüßung  -> Konkurrenzschwäche gegenüber Regenwald- Stürme: Erosion/Sedimentation
• AZP azaspiracid poisoning Azaspirsäure, Norwegen/Irland, Protoperidinium
• ASP amnesic shellfish poisoning Domoinsäure, Westküste USA, Pseudonitzschia, Amnesie, Orientierungslosigkeit
• NSP neurotoxic shellfish poisoning Brevetoxin, Gymnodinium breve, Red tides
• PSP paralytic shellfish poisoning Saxitoxin, Alexandrinum tamarense, Muskellähmung, unzusammenhängendes Sprechen, Atemnot natürlicher Klasse 1 Kampfstoff
• DSP diarrethic shellfish poisoning Ciguatoxin, Dinophysis acuta, 3 Tage schwerer Durchfall
• CFP ciguatera fish poisoning Ciguatoxin, Prorocentrum micans, Umkehrung des Temperaturempfindens
• Zeigeart: oberes Eulitoral Fucus spiralis
• Lotka-Volterra dN1/dt * 1/N1 = r1 (K1-N1-αN2)/K1r = pot. Wachstumsrate; N = Größe Ausgangspop., K = Umweltkapazitätbeschreibt Einfluss einer Art auf eine andere Schnittpunkt der Artgleichgewichtslinien gibt möglichen Bereich für Koexistenz(Gleichgewichtslinie: Pop. Größe entspricht Umweltkapazität)

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