Phytoplankton

Phytoplankton

Phytoplankton (altgriechisch φυτόνphytón, deutsch ‚Pflanze‘; πλαγκτόνplanktón, deutsch ‚das Umherirrende‘, ‚das Umhergetriebene‘; wörtlich: „Pflanzen-Plankton“) bezeichnet frei schwebendes photoautotrophes, pflanzliches Plankton, welches am Beginn der Nahrungskette steht.

Phytoplankton tritt sowohl in den Meeren, als auch in Süßwasser auf, wobei sich marine Organismen in den oberen Schichten der Ozeane aufhalten und sich von der Meeresströmung treiben lassen.[1]

Das pflanzliche Plankton enthält Kieselalgen (Diatomeen), Grünalgen, Dinoflagellaten, Coccolithophorida, Dictyochaceae und andere, oft einzelligen Algen sowie und Cyanobakterien.[2]

Ökologische Bedeutung

Phytoplankton als Basis eines Nahrungsnetzes in einem See

Phytoplankton baut als Primärproduzent mit Hilfe der Photosynthese aus Kohlenstoffdioxid und Nährstoffen seine Körpersubstanz (Biomasse) auf (Primärproduktion) und erzeugt dabei Sauerstoff. Das Phytoplankton bildet damit die Basis der autochthonen Nahrungspyramide in stehenden und langsam fließenden Gewässern, wo es am Beginn der Nahrungskette steht.[1]

Die Kleinstorganismen dienen als Nahrungsgrundlage des Zooplankton sowie zahlreicher Tierarten, die an und in Meeren sowie Binnengewässern leben. Sogenannte Filtrierer, haben erstaunliche, netzartige Strukturen[3] entwickelt, um es aus dem Wasser zu filtern. Eine der bemerkenswertesten und direkten Nahrungsketten ist: Phytoplankton → Krill → Wal.

Phytoplanktonblüte in der Barentssee

Phytoplankton ist für die Produktion eines Großteils des Sauerstoffs in der Atmosphäre verantwortlich – nach verschiedenen Schätzungen beträgt der vom Phytoplankton produzierte Anteil etwa die Hälfte[4] oder sogar 70 bis 80 Prozent.[5] Vor allem durch ansteigende Meerestemperaturen ist die Menge des marinen Phytoplanktons seit 1950 um mindestens 40 Prozent zurückgegangen.[6] Andere Quellen sprechen von einem Rückgang um zwei Drittel im 20. Jahrhundert.[7] Studien haben aufgezeigt, dass auch Vitamin B12 im Wasser einen signifikanten Einfluss auf die Phytoplankton-Dynamik in Küstenregionen hat, wobei eine höhere Verfügbarkeit von B12 das Wachstum größerer Phytoplanktonarten fördern kann.[8]

Gesteinsbildende Kalkflagellaten zählen ebenfalls zum Phytoplankton

Darüber hinaus sind die winzigen Lebewesen bei der Bildung von organischem Material von großer Bedeutung und sind der Ausgangsstoff für die Bildung von Erdöl. In vergangenen Erdzeitaltern waren es insbesondere die Kalkflagellaten, die sich gemeinsam mit den planktonfressenden Foraminiferen, für die Bildung neuen Gesteins gesorgt haben. Ablagerungen von Kieselalgen führten dagegen zur Bildung von Kieselgur, der ebenfalls gesteinsbildend ist.[2]

Erforschung

Die Plaktonökologie erforscht Reaktionen, Veränderungen und Anpassungen der Planktonpopulationen auf sich verändernde Lebensbedingungen und Lebensräume. Dabei sind insbesondere die Folgen der globalen Erwärmung relevant, da die Erwärmung der Meere, sowie veränderte Meeresströmungen die Lebensbedingungen des Phytoplanktons stark beeinflussen.[9]

Es ist beispielsweise schon seit 2012 bekannt, dass sich die Zusammensetzung des Phytoplanktons durch die Erwärmung der Nordsee und veränderte Windverhältnisse stark verändert hat. Dabei nahm der Anteil der ehemals dominanten Dinoflagellaten seit 1960 stark ab, während zeitgleich ein Anstieg der Kieselalgen nachgewiesen werden konnte. Jedoch ist für diese Verschiebung nicht nur die Erwärmung des Meerwassers verantwortlich, sondern auch die Zunahme starker Winde und die höhere Windgeschwindigkeit über der Wasseroberfläche - wobei die beiden Faktoren einander verstärken.[10][11]

Als Maßnahme des Gewässerschutzes spielt außerdem die Erforschung von übermäßigen Algenblüten sowie deren Ursachen und Auswirkungen eine wichtige Rolle. Gerade im Zusammenhang mit Schadstoffeinträgen, oder einer übermäßigen Versorgung eines Gewässers mit Nährstoffen (z. B. durch landwirtschaftliche Düngemittel) kann es, im Zuge unkontrollierter Algenblüten zu Hypoxie, oder auch zur Eutrophierung von Gewässern kommen.[2]

Siehe auch

Weblinks

Commons: Phytoplankton – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ a b Phytoplankton Bundesministerium für Bildung und Forschung, Pflanzenforschung abgerufen am 18. August 2023
  2. ↑ a b c Lexikon der Geowissenschaften: Phytoplankton Spektrum der Wissenschaft, abgerufen am 18. August 2023
  3. ↑ Antarctic krill Euphausia superba filter of thoracopods. In: ecoscope.com. Archiviert vom Original am 6. Oktober 2020; abgerufen am 21. Dezember 2021 (englisch).
  4. ↑ Russell Leonard Chapman: Algae: the world’s most important “plants”—an introduction. In: Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change. Band 18, 2013, S. 5–12, doi:10.1007/s11027-010-9255-9 (englisch).
  5. ↑ Jack Hall: The Most Important Organism? In: ecology.com. 12. September 2011, archiviert vom Original am 31. Dezember 2019; abgerufen am 21. Dezember 2021 (englisch).
  6. ↑ David A. Siegel, Bryan A. Franz: Century of phytoplankton change. In: Nature. Band 466, 2010, S. 569–570, doi:10.1038/466569a (englisch).
  7. ↑ Plankton:Schwund im Meer von 29. Juli 2010 Süddeutsche Zeitung, abgerufen am 18. August 2023
  8. ↑ S. A. Sañudo-Wilhelmy, C. J. Gobler, M. Okbamichael, G. T. Taylor: Regulation of phytoplankton dynamics by vitamin B 12. In: Geophysical Research Letters. Band 33, Nr. 4, 2006, ISSN 0094-8276, doi:10.1029/2005GL025046 (wiley.com [abgerufen am 2. Oktober 2023]).
  9. ↑ Planktonökologie Universität Hamburg, abgerufen am 18. August 2023
  10. ↑ Klimawandel verändert Phytoplankton der Nordsee von 13. Februar 2012 Scinexx, abgerufen am 18. August 2023
  11. ↑ S. Hinder, G. Hays, M. Edwards et al.: Changes in marine dinoflagellate and diatom abundance under climate change. Nature Climate Change 2, 271–275 (2012). doi:10.1038/nclimate1388

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Nahrungsnetz See 2
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Mixed phytoplankton community 2
Barents bloom ESA364568.tiff
Autor/Urheber: European Space Agency, Lizenz: CC BY-SA 3.0 igo
Although it may appear as a watercolour painting, this image is a natural-colour capture of a plankton bloom in the Barents Sea by the Sentinel-2A satellite.

Plankton, the most abundant type of life found in the ocean, are microscopic marine plants that drift on or near the surface of the sea. They are sometimes referred to as ‘the grass of the sea’ because they are the basic food on which all other marine life depends. Since plankton contain photosynthetic chlorophyll pigments, these simple organisms play a similar role to terrestrial ‘green’ plants in the photosynthetic process. Plankton are able to convert inorganic compounds such as water, nitrogen and carbon into complex organic materials. With their ability to ‘digest’ these compounds, they are credited with removing as much carbon dioxide from the atmosphere as their counterparts on land. As a result, the oceans have a profound influence on climate. Since plankton are a major influence on the amount of carbon in the atmosphere and are sensitive to environmental changes, it is important to monitor and model them into calculations of future climate change. Although some types of plankton are individually microscopic, the chlorophyll they use for photosynthesis collectively tints the colour of the surrounding ocean waters, providing a means of detecting these tiny organisms from space with dedicated sensors, such as Sentinel-2’s multispectral imager with 13 spectral bands. Some algae species are toxic or harmful. If they surge out of control during optimal blooming conditions they can exhaust the water of oxygen and suffocate larger fish. This phenomenon has dramatically increased in recent decades, and is particularly dangerous to fish farms because the fish cannot flee affected areas. Early warning of harmful blooms from satellites can help to prevent fish farmers from losing their stock, as it happened in Chile recently.

This image, also featured on theEarth from Space video programme, was captured by Sentinel-2A on 30 June.
Diversity of coccolithophores.jpg
Autor/Urheber: Monteiro, F.M., Bach, L.T., Brownlee, C., Bown, P., Rickaby, R.E., Poulton, A.J., Tyrrell, T., Beaufort, L., Dutkiewicz, S., Gibbs, S. and Gutowska, M.A., Lizenz: CC BY-SA 4.0
Diversity of coccolithophores.
Emiliania huxleyi, the reference species for coccolithophore studies, is contrasted with a range of other species spanning the biodiversity of modern coccolithophores. All images are scanning electron micrographs of cells collected by seawater filtration from the open ocean. (A to N) Species illustrated: (A) Coccolithus pelagicus, (B) Calcidiscus leptoporus, (C) Braarudosphaera bigelowii, (D) Gephyrocapsa oceanica, (E) E. huxleyi, (F) Discosphaera tubifera, (G) Rhabdosphaera clavigera, (H) Calciosolenia murrayi, (I) Umbellosphaera irregularis, (J) Gladiolithus flabellatus, (K and L) Florisphaera profunda, (M) Syracosphaera pulchra, and (N) Helicosphaera carteri. Scale bar, 5 μm.