Planktonrückgang - Lebensgrundlage auf dieser Erde

Christine Sbick, Amed Scuba

Sitze ich abends nach getaner Arbeit mit den Fischern von Jemeluk am Meer und höre ihnen zu, so klagen sie, wie wenig Fisch noch in den Gewässern um Bali zu finden ist. Sie erzählen über die vielen Boote, die hinaus auf das Meer fahren und über die Fischer der Nachbarinseln, die nach Bali herübersegeln, um hier zu fischen oder auch mit Dynamit zu jagen. Oder sind es die großen Hochseetrawler, von denen die Fischer berichen?

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98% der Biomasse des Meeres besteht aus Plankton. Plankton definiert sich durch Organismen, deren Schwimmrichtung von der Wasserströmung vorgegeben wird. Alles das, was von der Strömung des Wassers mitgetragen wird, gehört somit zum Plankton, also normalerweise aus winzig kleinen im Wasser dahin treibenden Pflanzen und Tieren. Aber auch größere Tiere wie zum Beispiel Quallen, die von der Strömung mitgetragen werden, gehören zum Plankton. Das Wort kommt aus dem griechischen und bedeutet, das Dahintreibende. Es dient primär und sekundär als Nahrung für das Nahrungsnetz aus Krebsen, Fischen, Säugetieren. Grob unterteilt man das Plankton als pflanzliches und als tiereisches Plankton. Das pflanzliche oder phytoplankton zeichnet sich dadurch aus, dass es mit Hilfe von Sonnenenergie, Wasser und Kohlenstoff Zucker und Sauerstoff aufbaut und damit zur

Amed Scuba: Phytoplankton

Nahrungsgrundlage allen tierischen Planktons und ebenfalls höherer Lebewesen wird, die nicht in der Lage sind, photoautotroph diesen Zucker herzustellen. Dafür frisst jedoch das Zooplankton das Phytoplankton und erhält seine Energie aus dem von dem Phytoplankton in den Chloroplasten hergestellten Zucker. Hier wird auch ein großer Teil des Kohlenstoffdioxids gebunden, das sich als Treibhausgas in der Admosphäre befindet. Seegras besteht zum Beispiel aus Einzellern, die sich zu Kollonien zusammen schließen und wie lange schimmernde Perlenketten wirken und schimmern bläulich-grün!

Amed Scuba: Phytoplankton in Bali

Um Photosynthese zu betreiben und Zucker herzustellen, muss das Phytoplankton tagsüber an oder in die Nähe der Oberfläche treiben. Der Raum bis ca. 20 Meter in die Meerestiefe hinein, ist von Licht durchflutet und besitzt die Energie, die der Farbstoff Chlorophyll für die Photosynthese benötigt.

Amed Scuba: Plankton in Bali

Das Kohlenstoffdioxid erhält das Phytoplankton aus dem Meer, in dem es gelöst als Kohlensäure H2CO3 oder gebunden als Calciumcarbonat vorliegt. Die Photosynthese, auch der Kohlenstoffzyklus genannt, ist ein ausgeklügelter biochemischer Prozess. Je mehr Kohlenstoffdioxid zu Sauerstoff umgewandelt wird, desto mehr Kohlenstoffdioxid kann sich wieder mit dem Wasser verbinden. Diesen Prozess kann man sich wie einen großen Sog vorstellen. Unsere Weltmeere sind sehr große Kohlenstoffdioxidsenken, weil das Meer so viel Phytoplankton bestitzt und damit CO2 speichern kann. Somit wird rund die Hälfte des Kohlenstoffdioxids der Atmosphäre im Meer gespeichert und vor allem verarbeitet. Damit stellt das Meer und insbesondere die Korallenriffe, die eien Symbiose zwischen Alge und Koralle bilden, die Lunge unserer Erde dar. Als photoautotropher Organismus bildet dadurch das Phytoplankton die breite Basis aller
Nahrungspyramiden, Nahrungsketten und Nahrungsnetze im Ökosystem Meer. Dadurch stellt das Phytoplankton die Grundlage allen Lebens im Meer! Tierische Organismen fressen das

Amed Scuba Bali, Ein Plankton kommt selten allein!

Phytoplankton und wandeln den Zucker in ihren Mitochondrien mit Hilfe von Sauerstoff zu Energie um. Es entsteht dabei wieder Kohlenstoffdioxid und Wasser und treibt somit den Kohlenstoffzyklus weiter an.

Plankton in Bali. Roter Farbstoff sind häufig Anthozyane, brauner Farbstoff Fucoxantin, Amed Scuba

Erhält das Phytoplankton die richtigen Voraussetzungen, so wächst es schnell an. Die Teilung und Vermehrung kann dabei logarithmisch erfolgen und ist dann explosionsartig, bis alle Nährstoffe der Umgebung aufgebraucht sind. Eine Planktonblüte kann sich entwickeln. Voraussetzung für diese Planktonblüte ist auf jedenfall eine optimale Versorgung des Phytoplanktons mit Licht und Nährstoffen und der richtigen Temperatur. Wenn biotische und abiotische Faktoren für das Wachstum stimmen, so erhalten die im Nahrungsnetz folgenden Organismen reichlich Nahrung. Dafür benötigt das Phytoplankton auf jedenfall Sonnenlicht. Das Phyotoplankton muss dazu im Raum an und direkt unter der Oberfläche sein. Die größte Dichte an Phytoplankton findet man tagsüber bis ca. 20 Meter Wassertiefe!

Amed Scuba, Plankton in Bali, Jemeluk

Um das Gerüst aufzubauen, werden Selicat, Phosphat, Nitrat (besonders bei Kieselalgen) und Amonium benötigt. Viele dieser Nährstoffe kommen aus der Tiefsee oder aus Auswaschungen aus dem Vulkangestein oder werden durch das Förderband der Meere an die Oberfläche befördert.
In der Tiefsee lagern sich die Ausscheidungen der Tiere und ihre Kadaver in der Tiefe ab und auch jede Menge Mikroplastik befindet sich jetzt am Meeresgrund. Meeresströmungen, die die Weltmeere miteinander verbinden, wirken wie riesige Umwälzpumpen. In diesem Kreislauf sinkt kaltes, salzhaltiges und dadurch schwereres Wasser in die Tiefe auf den Meeresboden, wo es Nährstoffe aufnimmt und wenn es sich erwärmt und salzärmer wird, steigt das leichtere

Amed Scuba, Plankton Bali Jemeluk

Wasser wieder an die Oberfläche. Riesige Umwälzungen finden hier statt. Diese an die Oberfläche geschwemmten Nährstoffe sind Voraussetzung, damit das Phytoplankton sich überhaupt vermehren kann. Doch welchen Einfluss hat das Mikroplastik auf das Phytoplankton. Wird es mit eingebaut in die Zellen und auch das an Plastik häufig gebundene Gift?
Bei guten Bedingungen teilt sich das Phytoplankton ein bis zwei Mal am Tag, so dass bei optimalen Bedingungen Algenblüten entstehen.

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https://www.faz.net/aktuell/gesellschaft/ozeane-erheblicher-planktonrueckgang-in-noerdlichen-ozeanen-170996.html
A large research synthesis, published in one of the world’s most influential scientific journals, has detected a decline in the amount of dissolved oxygen in oceans around the world — a long-predicted result of climate change that could have severe consequences for marine organisms if it continues.
The paper, published Wednesday in the journal Nature by oceanographer Sunke Schmidtko and two colleagues from the GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research in Kiel, Germany, found a decline of more than 2 percent in ocean oxygen content worldwide between 1960 and 2010. The loss, however, showed up in some ocean basins more than others. The largest overall volume of oxygen was lost in the largest ocean — the Pacific — but as a percentage, the decline was sharpest in the Arctic Ocean, a region facing Earth’s most stark climate change.

Christine Sbick, http://www.amedscubabali.com

The loss of ocean oxygen “has been assumed from models, and there have been lots of regional analysis that have shown local decline, but it has never been shown on the global scale, and never for the deep ocean,” said Schmidtko, who conducted the research with Lothar Stramma and Martin Visbeck, also of GEOMAR.
Ocean oxygen is vital to marine organisms, but also very delicate — unlike in the atmosphere, where gases mix together thoroughly, in the ocean that is far harder to accomplish, Schmidtko explained. Moreover, he added, just 1 percent of all the Earth’s available oxygen mixes into the ocean; the vast majority remains in the air.
Climate change models predict the oceans will lose oxygen because of several factors. Most obvious is simply that warmer water holds less dissolved gases, including oxygen. “It’s the same reason we keep our sparkling drinks pretty cold,” Schmidtko said.
But another factor is the growing stratification of ocean waters. Oxygen enters the ocean at its surface, from the atmosphere and from the photosynthetic activity of marine microorganisms. But as that upper layer warms up, the oxygen-rich waters are less likely to mix down into cooler layers of the ocean because the warm waters are less dense and do not sink as readily.-https://www.washingtonpost.com/news/energy-environment/wp/2017/02/15/its-official-the-oceans-are-losing-oxygen-posing-growing-threats-to-marine-life/?postshare=7971487308694701&tid=ss_fb&utm_term=.a44548237a03growing-threats-to-marine-life/?postshare=7971487308694701&tid=ss_fb&utm_term=.a44548237a03

Förderband der Ozeane

Christine Sbick für Amed Scuba in Bali

Unter dem Förderband der Ozeane, die auch unser Leben auch auf dem Land beeinflussen, versteht man die thermohaline Zirkulation der Ozeane, die alle miteinander verbunden sind und die durch den Salzgehalt und die Temperatur der Ozeane am Laufen gehalten werden. Ohne diese abiotischen Faktoren der physikalischen Umwelt, wäre das Leben auf der Erde nur schwer möglich. Bringt die Zirkulation doch angenehme Temperaturen vom Äquator hoch zu den Polen und transportiert gleichzeitig Sauerstoff und Nährstoffe und verteilt diese im gesamten Ozean bis hinunter in die tiefste Tiefsee. Diese physikalischen Bedingungen unterliegen permanenten Veränderungen, die teilweise auch von Menschenhand geschaff

Phytoplankton in Bali - Bucht von Jemeluk

en sind und drohen, das Förderband zum erliegen zu bringen. Aber dazu später. Zunächst einmal sollten wir und ansehen, welchen Faktoren das Förderband unterliegt und welchen Einflüssen es ausgesetzt ist.

Im engeren Sinne sind die physikalischen Rahnmenbedingungen im Ozean bestimmt durch die Temperatur, den Druck , den Salzgehalt (genauer handelt es sich hierbei um die chemischen Zutaten der Ozeane, die unter Salzgehalt zusammen gefasst werden) und die daraus resultierenden Bewegungen des Wassers in den Ozeanen. Zusammen mit Temperatur und dem Druck des Wassers bestimmt der Salzgehalt die Dichte des Wassers. Zusammen sind all diese physikalischen und chemischen Rahmenbedingungen verantwortlich für die weltumspannenden Umwälzungsbewegungen der Ozeane.

Im Meer selber haben sich die Organismen diesen vorgebrachten Temperaturbereichen, dem Salzgehalt und Druckverhältnissen angepasst. Aber auch andere abiotische Faktoren beeinflussen das Leben im Meer und können unter dem Kapitel abiotische Faktoren eingesehen werden.

An der Meeresoberfläche bestimmen vor allem Temperatur und Salzgehalt die Dichte des Wassers und damit, ob es an der Oberfläche bleibt oder absinkt. Dies sieht man sehr deutlich am Golfstrom. Fließt das warme Wasser in Richtung des Nordpols, so kühlt es sich stark ab. In der Grönlandsee liegt der Salzgehalt bei 34,5% und die Wassertemperatur sinkt dadurch unter den Gefrierpunkt und liegt bei -1,9 Grad Celsius. Gleichzeitig wird im Kristallgitter des Eises vor allem Süßwasser gespeichert, da die Kristallstruktur weniger Salz als das umgebende Meerwasser aufnehmen kann. Damit ist das Wasser am Nordpol kälter und salzhaltiger. Die Dichte ist dadurch höher und damit auch das Gewicht es Wassers, das mit einer Geschwindigkeit von 19 Mrd Litern pro Secunde auf den Grund des Ozeans stürzt und damit wieder in Richung des Äquators abfließt. Diese Fließbewegung auf die genauer noch eingegangen wird, hält vor allem die thermohaline Zirkulation am Laufen. Die Versorgung der Tiefseeorganismen mit Sauerstoff hängt damit von der hier (und abgeschwächt in den Subtropen) entstehenden Tiefen- und Bodenwasserbildung ab, die kaltes und sauerstoffreiches Oberflächenwasser der Tiefe zuführt.

Durch den Tages- und Jahresgang der Sonnenstrahlung entsteht im Oberflächenwasser und damit auch in den oberflächennahen Schichten ein Tages- und Jahresgang der Temperatur. Ebenfalls werden dieses oberflächennahen Schichten durch Niederschläge, Flüsse und wie oben beschrieben Schmelzen und Gefrieren von Meereseis beeinflusst. Diese Beeinflussung ist Regional gebunden wie an die eiskalten Pole, die regenreichen, warmen Tropen oder die verdunstungsreichen Subtropen. Da Wasser elektomagneische Strahlung wie Licht und Wärme stark absorbiert, bleibt der Effekt der Erwärmung durch die Sonnenstrahlung, auf die oberste dünne Schicht der Ozeane begrenzt. Selbst in dem nährstoffarmen, daher planktonarmen und äußerst klaren Bereichen der offenen Ozeane, dringt die Sonnenstrahlung nur in eine Tiefe von bis zu 200 Metern Tiefe ein. Darunter ist absolute Dunkelheit, die im Mariannengraben bis in eine Tiefe von über 11.000 Metern hinunter reicht. Dieses sogenannte Abyssal ist oft mehrere Kilometer mächtig und im Durchschnitt über den gesamten Ozean betrachtet, 3000 Meter Tief. 71% der gesamten Erde ist von Wasser bedeckt und hält dank des Treibhauseffektes und dank der Speicherkapazität des Wassers die Temperaturen auf der Erde in einem angehemen in der Regel mittleren Temperaturbereich.

Salzreiches Wasser ist dichter als salzarmes. Die Dichte steigt also nicht nur wie bei den Polen bereits beschrieben durch die Kältezunahme und die Eisbildung, sondern die Dichte steibt ebenfalls durch die Verdungstung, die in den wie oben beschriebenen Subropen wie bei uns in Bali einsetzt. Sobald die Dichte an der Oberfläche höher ist als in den darunter liegenden Schichten, sinkt das Wasser in die Tiefe und treibt die thermohaline Zirkulation an. Dies wird auch als thermohaline Vertikalkonvektion bezeichnet. Also auch bei uns in Bali steigen mit dem Absinken des schwereren Wassers gleichzeitig kälteres und nährstoffreicheres Wasser an die Oberfläche auf! Dies führt unter anderem zu dieser absolut gigantischen Artenfülle im sogenannten Korallendreieck. Ähnlich wie die winderzugten Turbulenzen sort diese Konvektionsbewegung für die Durchmischung und Homogenisierung der Deckschicht oder aber der Wassersäule bis in mehrere Kilometer Tiefe. Jedoch findet man die größten Oberflächendichten und Konvektionstiefen, wie bereits beschrieben, an den kalten, eisigen Polkappen der relativ salzreichen subpolaren Zonen. Erwärmt sich das Oberflächenwasser, so nimmt dessen Dichte ab und der Dichteunterschied zum darunterliegenden Wasser verstärkt sich. Dadurch wird das leichtere warme Wasser im Oberflächenwasser fest gehalten und es kommt zu keinem Nährstoffaustausch aus dem nährstoff- und destruentenreichen Tiefenwasser. Das geschieht oft in der Regenzeit. Eine Durchmischung kann nicht stattfinden, weil sich an der Oberfläche des Meeres durch den Regen salzarmes, warmes Wasser befindet, das mit Schwebeteilchen durchmischt ist und daher ein Eindringen der Sonnenstrahlung in tieferes Wasser verhindert. Es bilden sich dann Schichten im Wasser mit leichterem warmen Wasser an der Oberfläche und kälterem Tiefenwasser, das durch eine sogennnte Sprungschicht – die Thermokklyne- getrennt ist. Niederschläge verstärken die Schichtung deutlich! Erst, wenn die Verdunstung und die Winde wieder einsetzen, kommt es zur erneuten Durchmischung der Schichten und kälteres nährstoffreiches Wasser kann zur Oberfläche aufsteigen. Dazu tragen auch die Stürme vor und nach der Regenzeit bei, die zu einer Wasserumwälzung führen und die Organismen an der Oberfläche wieder mit kälterem und nährstoffreichem Wasser versorgen, das sie dringend benötigen. Sind die Wassertemperturen jedoch anbleibend und nachhaltig zu hoch, kommt es zu keinem Nährstoffaustauch, die Wassertemperaturen steigen weiter an und es kommt zum Korallensterben. El Ninio und La Ninia haben uns dies in der Vergangenheit sehr deutlich vor Augen gehalten.

Im Einzelnen jedoch hängt die Mächtigkeit der durchmischten Schicht vom Jahresgang des Wärmeumsatzes, von der Vertikalgeschwindigkeit – resultierend aus dem Unterschied der Strömungen, des Windes und der Wellenbewegungen – ab. In Schelfmeeren wie der Ostsee spielen auch noch zusätzlich die Gezeitenbewegungen eine sehr große Rolle und die Einflüsse von Süßwasser aus den angrenzenden Flüssen. Hier haben sich bereits durch die sich hier durch die Erwärmungen und Zuflüsse gezeigten deutlichen Schichtungen in der Ostsee sogenannte Todeszonen gebildet, die bereits die Größe von Irland erreicht haben. Kaltes salzhaltiges Wasser wird dabei in der Tiefe festgehalten. Es kommt zu keiner Durchmischung des warmen sauerstoffhalten Oberflächenwassers und des kalten nährstoff- und salzreichen Tiefenwassers, die Dichteschichtung ist dadurch stabilisiert. Alles Leben in der Tiefe muss ersticken, wenn es nicht vorher auswandert. Das Norseewasser ist hingegen durch die Gezeitenbewegungen homogen durchmischt. Das kalte nährstoffreiche Wasser wird jedoch vor allem durch die globalen Meeresströmungen wieder an die Oberfläche gebracht. Bis das an den Polen oder in den Subtropen abgesunkene Oberflächenwasser wieder an die Oberfläche gelangt und das Förderband wieder seinen Ursprung erreicht, sollen oftmals 1000 Jahre vergehen. Um diese Bewegungen zu verstehen, sollte man noch einmal die Bewegungen des Wassers durch den Einfluss der Winde verstehen. Streicht der Wind über die obersten Wasserschichten, so überträgt er durch Impulskraft seine Energie auf die oberflächennahen Wasserteilchen und diese Wasserteilchen an der Oberfläche fangen an sich in eine Richtung zu bewegen. Trifft diese Bewegung auf Land oder auf andere Teilchen die aus einer anderen Richtung eintreffen, können zu einer Neigung der Meeresoberläche führen und damit zu horizontalen Druckunterschieden. Wasser besitzt die Neigung vom hohen zum tiefen Druck zurück zu fließen. 
Meeresspiegelneigungen entstehen aber auch durch räumliche Unterschiede der Winde, wodurch das Wasser aufeinander zufließt oder auseinander getrieben wird. Im ersten Falle führt dies zu einer Druckerhöhung und im zweiten sinkt der Druck, bis er wieder auf eine Gegenbewegung trifft. So entstehen auch auf den Meeren selber Berge und Täler und die daraus resultierenden Druckgefälle führen zu einer Wasserbewegung innerhalb der Ozeane und dadurch zu ausgeprägten Strömungen, wie wir sie gerade um den Komodo Nationapark herum stark an der Oberfläche sehen können. Strudel entstehen und lassen zum Beispiel das Wasser in die Tiefe absinken oder aus der Tiefe aufsteigen, je nachdem wie sich die Druckverhältnisse verändern, was auch mit den Gezeiten zusätzlich zusammentreffen kann. All die Bewegungen werden zusätzlich von den sogenannten Korioliskräften überlagert, die durch die Drehung der Erde um die eigenen Achse bedingt werden. Die Strömungen dieser Erde drehen sich dabei auf der nördlichen Hemisphäre im Urzeigersinn nach rechts und auf der südlichen Hemisphäre wie in Indonesien drehen sich die Strömungen entgegen dem Urzeigersinn nach links. Wenn, wie in Komodo die Kräfte durch den Druckgradienten und die Corioliskraft im Gleichgewicht sind, strömt das Wasser nicht vom hohen zum tiefen Druck, sondern z.B. um ein Gebiet mit hohem Druck (einem Hügel auf der Meeresoberläche) herum. Auch durch die Windreibung wird die Corioliskraft an der Oberfläche abgelenkt und das Wasser weicht dann auf der Südhalbkugel um 45 Grad nach links der Corioliskraft aus. Das kann zu sehr starker Wasserbewegung führen, weil hier auch verschiedene Strömungen aufeinander treffen, die worher voneinander weg getrieben worden sind. Starke Strudelbilung lässt sich bereits an der Oberfläche erkennen, die einer Waschküche gleicht. Meereströmungen sind aber auch neben Corioliskraft, Strömungen, Wind, Reibung von der Form der Küste (z.B viele kleine Inseln) und vom Meeresboden beeinflusst. So ist z.B. die Meeresoberläche zwischen dem Westwindgürtel der mittleren Breiten und den Passaten der Subtropen in allen Ozeanen aufgewölbt. Die Strömungen laufen darum herum und können nicht hindurch passieren, was zu einem großen subtropischen Wirbel in der Wasserbewegung führt. Diese Wölbungen verhalten sich dann wie Küsten und durch die resultierende Schichtung des Wassers können die Druckgradienten an der Oberfläche denen in der Tiefe entgegengerichtet sein. Unterströmungen sind die Folge, die in entgegengesetzte Richtung zum Oberflächenwasser in der Tiefe fließen! Indonesien ist aber auch direkt und indirekt durch den antarktischen Zirkularpolstrom beeinflusst, der den antarktischen Kontinent umrundet. Bei der kontinuierlichen Anfachung durch den Wind würden den Zirkularpolstrom ins Unendliche anwachsen lassen, aber die internen Druckgradienten lassen die Strömungen und ihre Energie auch wieder abweichen. Zwischen dem warmen Wasser der Subtropen und dem kalten Wasser in der Antarktis bilden sich dann starke Temeraturunterschiede aus. Mit diesen Fronten sind meridionale Druckgradienten und damit eine zonale Strömung verbunden. Es entstehen Vertikalbewegungen und Überschiebungen an den Fronten, die zu hoher biologischer Aktivität beitragen. Genauso auch die küstenparallelen Winde welche, abgelenkt von den Corioliskräften, Wasser von der Küste abdrängen und gleichzeitig Wasser aus tieferen Regionen an die Wasseroberfläche aufsteigen lassen und viele Nährstoffe nach oben mitbringen. Dieser Auftrieb des kalten, nährstoffreichen Wassers bringt dem Phytoplankton die erwünschte Nahrung, die sie neben dem Sonnenlicht zum Wachsen benötigen. Durch diese Fotosynthese entsteht dann eine hohe Bio-Produktivität, die als Nahrung für ein formen- und artenreiches Paradies gelten und die komplette Nahrungskette versorgt.

Wir freuen uns darauf, zusammen mit Dir in Bali abzutauchen und auch mehr über die Faktoren, die das Leben im Meer bedingen, zu vermitteln.

Quelle:

Al Gore, "Eine unbequeme Wahrheit"

Ursula, Schauer, Gerd Rohardt, Eberhard Fahrenbach, "Die physikalische Umwelt Meer"

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https://cousteaudivers.wordpress.com/2018/05/04/tedx-talks/

Mikroorganismen des Meeres

Amed Scuba- Stoffkreislauf: Phyllodesmium mit Mikroorganismen

Aufgaben der Mikroorganismen im Meer

Die immense Vielfalt mariner Mikroorganismen und die durch sie bewirkten Prozesse sind essenziell nicht nur für den Stoffhaushalt mariner Ökosysteme. Sie besitzen die Fähigkeit, gelöste und auch feste Partikel sowohl organischer als auch anorganischer Stoffe aerob und anaerob abzubauen. Bakterien werden zu den wichtigsten Katalysatoren für die Funktionen biochemischer Kreisläufe.  Bei der mikrobiellen Oxidation von organische Substraten sind dabei Stoff- und Energietransfer untrennbar miteinander verbunden. Die Endprodukte des mikrobiellen Stoffwechsels sind remineralisierte anorganische Nährstoffe, die wiederum die Grundlage primärproduzierender Prozesse darstellen. Dabei sind die Kreisläufe der Hauptelemente über die Elementzusammensetzung der Organismen eng miteinander vernetzt und greifen ineinander. Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf, Schwefel- und Phosphorkreislauf sind Voraussetzung für alles organische Leben auf der Welt. Die Stoffumwandlungen sind dabei als Leistung der mikrobiellen Lebensgemeinschaften zu verstehen, die erst durch die enge Wechselbeziehung zwischen den Einzelorganismen ihre Bedeutung gewinnt. Gleichzeitig tragen sie nicht nur zur Sauerstoff- und Glucose Gewinnung bei sondern ebenfalls zum Abbau von Schadstoffen.
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Das Meer als Lebensraum

71 % unserer Erde ist von Wasser bedeckt. Damit ist das Meer sowohl in horizontaler als auch vertikaler Ausdehnung der größte Lebensraum der Erde. Mit einer Fläche von 361 Millionen Quadratkilometern und einer mittleren Wassertiefe von 3700 Metern (11033 Meter tiefste Stelle im Mariannengraben) bietet das Meer unzähligen Organismen Heimat und wirkt gleichzeitig auf das Klima unseres Planeten großen Einfluss aus.
Vor ca. 3,5 Milliarden Jahren entstand das Weltmeer. Die Lithosphäre, unsere Erdkruste, bildet eine Anzahl riesiger Schollen oder Platten, die sich auf dem viskös-flüssigen Erdmantel langsam verschieben, aufeinander zu schwimmen oder sich voneinander entfernen. Diese Bewegungen tragen zu einer tektonischen Unruhe bei. Driften Platten aufeinander zu, wobei eine Platte sich unter die andere schiebt (Subduktion), wie dies im indonesischen Feuergürtel passiert, entstehen dabei Tiefseegräben, wie auch zwischen Bali und Lombok, und Vulkane säumen ihre Ränder. Nährstoffe, die die Stoffkreisläufe antreiben, gelangen mit der Lava und den Auswaschungen des Lavagestein ins Meer. Phosphor-, Stickstoff-, Schwefel- und Kohlenstoffkreisläufe spielen eine wichige Rolle im Meer und sind unerlässlich für unsere Sauerstoffproduktion in der Welt. Eine besondere Bedeutung kommt dabei den Druckverhältnissen, der Salinität, der Sonneneinstrahlung und der Temperatur als abiotische Faktoren für die Stoffkreisläufe und für das Leben im Meer zu.

Wichtiger Primärproduzent im Meer: Phytoplankton, Amed Scuba Bali

Die wichtigsten Bewohner der Meere sind die Mikroorganismen, die einen Großteil der Biomasse des Meeres ausmachen und die an Zahl alle anderen Organismen im Meer um Größenordnungen übertreffen. Die mikrobielle Biomasse und Oberfläche der Mikroorganismen ist größer als die aller anderen Organismen zusammengenommen. Dies wird auch durch das Oberflächen-Volumen-Verhältnis zusätzlich begünstigt. Mikroorganismen besitzen aufgrund ihrer geringen Größe ein hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen und dieses Oberflächen/Volumen-Verhältnis (O/V-Verhältnis) steigt mit abnehmender Größe an und erhöht dadurch den intensiven Stoffaustausch und die Stoffwechselrate der Mikroorganismen. Ein hohes O/V-Verhältnis begünstigt ein intensives Austauschpotential der Mikroorganismen und erhöht die Intensität der Kommunikation zwischen dem Organismus und seiner umgebenden Umwelt, was vielfältige Stoffwechselleistungen zur Folge hat.  Die mikrobiellen Populationen umfassen die

Amed Scuba Bali

unterschiedlichsten physiologieschen Gruppen von Organismen mit einem breiten Spektrum katabolischer Enzyme, die in die Stoffkreisläufe eingreifen und den Umsatz von organischem und anorganischem Material ermöglichen. Dabei sind die Kreisläufe im Meer hochgradig Effizent, da oftmals eine hohe Affinität und Spezifität besteht und nicht nur im Korallenriff Symbiosen entstanden sind, die kurze Wege der Umsetzung ermöglichen.
"Die Ergebnisse zeigten, dass die Ozeanerwärmung auf das Phytoplankton über zwei grundlegende Mechanismen wirkt, zum einen durch eine Erhö-hung der Stoffwechselraten und die Beweidung durch Zooplankton, zum anderen durch die geringere Nährstoffzufuhr aufgrund verstärkter Schichtung der Wassersäule. Es zeigte sich, dass der erste Mechanis-mus besonders in kälteren, vertikal gut durchmischten Ökosystemen wichtig ist, letzterer erschien unter warmen, geschichteten Bedingungen bedeutsamer," schreibt Professor Worms in seinem Handout. 

Was macht Mikroorganismen so erfolgreich?

Kurze Generationszeiten mit rascher Vermehrungsrate, logarithmisches Wachstum der Populationen macht sie zu sich schnell entwickelnden und sich schnell anpassenden Organismen. Sie sind in der Lage sich untereinander oder auch mit anderen Individuen zu verbinden und Assoziationen zu bilden. Dadurch sind sie in der Lage eine hohen Abbaurate zu erreichen, welche die Leistung eines Einzelorganismus bei weitem übertrifft. Die mikrobielle Besiedlung von Oberflächen durch mikrobielle Lebensgemeinschaften, die man auch als Biofilme bezeichnet, erfolgt räumlich und zeitlich sehr unterschiedlich. Daraus resultieren ausgeprägte Gradienten biologischer und chemischer Parameter, entlang derer die Organismen Material und Energie äußerst effizient nutzen können. Diese Gradienten bilden den Motor für mikrobielle Stoffkreisläufe. In einer Studie des Forschungsinstitutes Geomar wurden Planktondaten bis hin zurück zu den Anfängen der ozeanographischen Forschung verfolgt und es konnte ein langfristiger Rückgang des Planktons in acht von zehn großen Meereszonen nachgewiesen werden. Dies hat zwar unterschiedliche Ursachen, doch hängen sie mit der globalen Erwärmung zusammen. Zum einen ist der Rückgang des Planktons zurückzuführen auf die Erwärmung des Wassers und wird verstärkt durch die in der Folge entstehende Schichtung des Meeres.

Mikrometazoen (Mikrozooplankton), Amed Scuba Bali

Die Einteilung der Mikroorganismen erfolgt aufgrund einer vergleichenden rRNA Sequenzanalyse und C. Woese teilt die Organismen demnach in drei Kategorien die Bacteria, Archaea und Eukarya ein. Als Prokaryonten fasst man Bakterien und Archaebakterien zusammen und stellt sie den Eukaryoten mit echtem Zellkern gegenüber. Zu diesen Eukaryoten gehören zum Beispiel Mikroalgen, Pilze, Protozoen und Mikrometazoen. Bakterien nutzen als Organisationsform Licht als Energiequellen oder beziehen ihre Energie aus der Oxidation anorganischer oder organischer Substrate unter aeroben und anaeroben Bedingungen. (siehe z.B. Schwefelkreislauf) Die Archaea hingegen sind Bewohner extremer Standorte mit hohen abiotischen Anforderungen an diese wie Temperatur, pH-Werte, Salzgehalt und umfassen sowohl autotrophe wie heterotrophe Aerobier oder Anaerobier und decken damit ein weites Spektrum möglicher Lebensbedingungen oder Anforderungen an diese Mikroorganismen ab. Hierzu zählen methanbildende sowie extrem halophile und thermophile Bakterien.
Die wichtigsten Primärproduzenten im Meer sind das Phytoplankton (Mikroalgen), was photoautotroph in der Lage ist, mit Hilfe des Sonnenlichtes, Wasser und Kohlenstoffdioxid organische Verbindungen in Form von Zucker herzustellen. Hierbei wird ebenfalls der für uns sehr wichtige Sauerstoff gebildet, den wir atmen.
Pilze sind als Destruenten heterotroph und nicht in der Lage wie das Phytoplankton Fotosynthese zu betreiben. Sie spielen eher eine Rolle als Destruenten, die mit ihrem Myzel beim Abbau organischen Materials behilflich sind oder als Einzeller zur Autolyse beitragen.
Protozoen (Protozooplankton) als Konsumenten sind in der Lage gelöste organische Stoffe aufzunehmen und zu speichern und dienen als sehr heterogene Gruppe. Als Konsumenten von Bakterien und Phytoplankton stehen sie als Fundament in der Nahrungspyramide und dienen als Nahrung für Eukaryonten eine zentrale Rolle im Nahrungsnetz.
Mikrometazoen (Mikrozooplankton) sind bereits vielzellige heterotrophe Organismen, die als Larvenstadien temporär oder wegen ihrer geringen Größe auch als Adulte zu den Mikroorganismen gerechnet werden.
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https://www.geomar.de/fileadmin/content/zentrum/preise/petersen_handout_03_worm.pdf

Symbiosen zwischen Bakterien

Weder Mund, Magen noch einen Darm hat der 1- 2 cm lange Oligochaet Olavius algarvensis, der im anaeroben Sulfid enthaltenden Meeressediment sitzt – und trotzdem kann der Meereswurm sich ernähren, unterschiedliche Bakterien helfen ihm dabei. Die winzigen Einzeller sitzen in seiner Haut, liefern ihm Nährstoffe und entsorgen zugleich die Abfälle. Dabei greifen die Bakterien mit ihren Stoffwechselprodukten ineinander und unterstützen sich gegenseitig. Die Sulfat reduzierenden Schwefelbakterien sind in der Lage anaerob organische Substrate abbauen. Dabei dient ihnen Sulfat als Elektronenakzeptor und es bildet sich Schwefelwasserstoff (H2S in der sogenannten Sulfatatmung). Auf der anderen Seite stehen sogenannte Sulfidoxidierer (chemosynthetisch aktive Schwefelbakterien), die in der Lage sind, ihren Energiebedarf durch das oxidieren des für viele Tiere giftigen H2S zu decken. Sie oxidieren H2S durch Schwefelwasserstoff (S2-).  Die Summengleichung entspricht dann der Photosynthese und die Bakterien sind dadurch chemo-autotroph. Aus 6CO2 + 12 H2S entstehen dann Glucose C6H12O6 + 6H2O + 12S   Für die Meeresbiologin Nicole Dubilier ist der Wurm das Beispiel für eine Symbiose, für das Zusammenleben von Lebewesen. Die Wissenschaftlerin vom Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Bremen leitet die Abteilung für Symbiose-Forschung. Jede Art – ob Tier oder Pflanze – arbeitet auf die ein oder andere Weise mit anderen Arten zusammen, sagt Dubilier.

https://www.zobodat.at/pdf/DENISIA_0020_0165-0172.pdf

Drastischer Planktonrückgang

Zur Zeit lässt sich ein drastischer Planktonrückgang im Meer beobachten. Das Phytoplankton (pflanzliche Plankton), was an der Basis der Nahrungspyramide steht, ist seit 1950 weltweit um über 40% gesunken. Warum es so wichtig ist, lässt sich zum einen am Rückgang des Fischbestandes fest machen, aber vor allem hat es globale Auswirkungen. Die Aufgabe des photoautotrophen Planktons ist es mit Hilfe von Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid organische Stoffe in Form von Glucose als Nahrungsgrundlage und den Sauerstoff herzustellen. Dadurch sind drastische Auswirkungen auf das Leben im Meer, aber auch auf die gesammte Menschheit zu befürchten, denn 71% unserer Erde ist mit Wasser bedeckt und das Phytoplankton nimmt hier durch seine Lebensweise eine aktive Rolle als CO2 Speicher und Sauerstoffproduzent ein.
Dadurch steht das Plankton an der Basis nicht nur der Nahrungspyramide. Die Meere sind Heimat vieler Lebewesen von gigantischen Säugetieren wie Mantas und Walhaien bis hin zu bizarren Tiefsee Lebewesen. Es sind jedoch die Mikroorganismen wie Grünalgen, Kieselalgen, Cyanobakterien, die all das ermöglichen. Das planzliche Plankton steht dabei an der Basis der Nahrungspyramide und wird vom Zooplankton gefressen, das wiederum anderen Tieren als Nahrungsgrundlage dient. Eine Kette, die immer auf dem Phytoplankton als autotrophen Lebewesen aufbaut.
Der Mensch ist dabei, der Nahrungspyramide in den Ozeanen das Fundament langsam zu zerstören. Inzwischen gilt es als ausgemacht, dass die durch den Klimawandel steigenden Temperaturen an der Wasseroberfläche die Menge des Phytoplanktons verringern. Wie groß der Effekt aber ist, und wie er sich in den vergangenen Jahrzehnten entwickelt hat, galt lange Zeit unbekannt.
Die Zahlen des Rückgangs sind jedoch erschreckend. Seit 1899 ist die Masse des Phytoplanktons im globalen Durchschnitt um jährlich ein Prozent gesunken, berichtet ein internationales Forscherteam im Fachblatt "Nature". Boris Worm von der Dalhousie University im kanadischen Halifax, einer der Autoren der Studie bestätigt: "Insbesondere ab Mitte des vergangenen Jahrhunderts seien die Zahlen zuverlässig." Seit 1950 sei die Masse an Phytoplankton im weltweiten Durchschnitt um 40 Prozent zurückgegangen. Der Sauerstoffgehalt in den Weltmeeren hat seit 1960 im Schnitt um mehr als zwei Prozent abgenommen, so das Ergebnis einer Studie des Geomar Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung aus dem Jahr 2017.

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Was ist Ökologie?

Die Ökologie befasst sich mit den Wechselwirkungen zwischen den Organismen und ihrer Umwelt sowie den Beziehungen der Organismen untereinander. So unterscheidet man Einflüsse der unbelebten (abiotische Faktoren) und der belebten Umwelt (biotische Faktoren), die auf ein Individuum einwirken.
Verschiedene Organismen bzw. Populationen (Gesamtheit  aller Individuen derselben Art, die zur selben Zeit im selben Raum leben), besiedeln einen bestimmten Lebensraum, den man als Habitat bezeichnet. Eine Spezies oder Art ist eine Gruppe von Organismen, die sich untereinander kreuzen und dabei fruchtbare Nachkommen zeugen können. Eine Lebensgemeinschaft ist eine Gruppe von Populationen, die in einem Raum leben und in einer Wechselbeziehung miteinander stehen. Solche Lebensgemeinschaften und die dazugehörigen Biotope bilden ein Ökosystem, eine mehr oder minder abgegrenzte ökologische Funktionseinheit, die von einer Gemeinschaft und ihrer abiotischen Umwelt beeinflusst wird. Der Wald z.B. stellt ein solches Ökosystem dar. Die Gesamtheit aller Ökosysteme, die den Lebensraum der Biomasse aller Organismen auf der Erde stellen, wird als Biossphäre bezeichnet. Die Biossphäre ist Teil der Hydrosphäre, Pedosphäre und Atmosphäre, die von lebenden Organismen bewohnt wird.

Christine Sbick für Amed Scuba Bali

Der Mensch ist Bestandteil und gleichzeitig Störfaktor vieler Ökosysteme. Seit dem Ende der 60er- Jahre, als die Auswirkungen der Umweltverschmutzung und die Begrenzung der natürlichen Rohstoffvorkommen immer deutlicher wurden, ist die Ökologie mehr als eine aus der Biologie hervorgegangene Wissenschaft. Sie steht für eine neue Weltanschauung, die erkannt hat, dass die Natur nur in begrenztem Maße Veränderungen toleriert, ohne irreversible Schäden zu erleiden. Der Mensch muss für den Erhalt der Erde und den Schutz der Natur eintreten. Neben dem Regenwald stellt das Korallenriff ein wichtiges Ökosystem dar. Das Korallenriff befindet sich im Meer, einem der wichtigsten CO2 Speicher dieser Erde. Im Meer gibt es zwei unterschiedliche Umgebungen, das Benthal und das Pelagial, die von den in ihnen lebenden Tieren ganz unterschiedliche Anpassungen erfordern. Das offene Meer ist eine riesige blaugefärbte Umgebung ohne Verstecke und auf der anderen Seite finden wir das Korallenriff, ein begrenztes Gebiet mit vielen unterschiedlichsten Strukturen, Farben, Mustern und Schattierungen.
Eines der wichtigsten Ökosysteme dieser Erde stellt das Korallenriff dar. Einige der schönsten Korallenriffe finden sich auf Bali im sogenannten Korallendreieck.

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Christine Sbick