Marine Ökologie: Quiz zu Schlüsselkonzepten

Einführung in die Meeresökologie

• Die Ökologie ist das Studium der Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer Umwelt.
• Die Umwelt bildet Muster, die von der Ökologie klassifiziert werden und oft von Temperatur und Niederschlag an Land bestimmt werden.

Marine Biome

• Marine Biome werden nach Longhurst in 4 Klassen aufgeteilt.
• Sie werden im Wesentlichen durch Meerwasserschichten definiert.
• Zu den marinen Biomem gehören:
  • Trade (Passatwinde)
  • Westerly (Westliche Winde): Lokale Windgeschwindigkeit und Licht
  • Polar: Reduzierte Salzgehalte an der Oberfläche
  • Coastal (Küsten): komplexe Prozesse

Marine Ökoregionen

• Marine Ökoregionen werden durch Fauna und Zusammensetzung bestimmt.
• Realms (Reiche): Großräumige ökologische Einheiten, die sich in Klima, Geologie und biologischen Faktoren unterscheiden.
• Provinces (Provinzen): Mittlere ökologische Einheiten innerhalb eines Reiches, die oft zwischen Ökoregionen liegen und detailliertere Biodiversitätsmuster aufweisen.
• Ecoregions (Ökoregionen): Geografisch definierte Gebiete und Untereinheiten von Provinzen, die detailliertere Biodiversitätsmuster aufweisen und auf Küsten- und Schelfgebiete beschränkt sind.

Spezies

• Spezies sind Gruppen von Organismen, die sich unter natürlichen Bedingungen kreuzen und fruchtbare Nachkommen erzeugen können.
• Die reproduktive Isolation ist entscheidend, obwohl Hybride in einigen Fällen existieren.
• Die Spezies-Vielfalt kann anhand der Anzahl der entdeckten Arten geschätzt werden; die Kurve flacht ab, wenn ein Großteil der Spezies entdeckt ist.
• Artenzahlen sind nicht gleichmäßig verteilt, mit einem Rückgang am Äquator.
  • Species Richness: Anzahl der Arten in einem bestimmten Gebiet.
  • Species Diversity: Artenzahl und deren relative Häufigkeit – Peak in 400-500 m Tiefe.
  • Der Shanon-Diversity-Index dient zur Berechnung der Diversität.
• Herausforderungen bei Kryptische und sibling Arten, unentdeckte Tiefseearten und Mikroorganismen die schwer zu klassifizieren sind.
• 39 % der Phyla (Tierstämme) sind endemisch für den Ozean, keine ausschließlich auf das Land beschränkt.

Primär- und Sekundärproduktion

• Primärproduktion: Rate, mit der Biomasse von Primärproduzenten produziert wird.
• Gross-Primary (Brutto): Totale Fixierung von Kohlenstoff durch Photosynthese.
• Net-Primary (Netto): GPP (Gross Primary Production) – respirierter Kohlenstoff.
• Euphotic zone (euphotische Zone): Oberfläche bis zu einer Tiefe, in der 1 % der Strahlung ankommt.
• Compensation deep (Kompensationstiefe): Photosynthese – Respiration = 0.
• Die Primärproduktion ist abhängig von Licht, Nährstoffen, Wasserstabilität und dem Mischung für Nährstoffzufuhr .

Faktoren der Primärproduktion

• Tropical (tropisch): Begrenzt durch Nährstoffe.
• Polar: Solare Strahlung.
• Temperate (gemäßigt): Saisonal dynamisch.

Sekundärproduktivität

• Produktion von Biomasse durch Heterotrophe.
• Sie wird gemessen durch die Veränderung von Biomasse pro Zeit.
• Angegeben in Produktion zu Biomasse Verhältnis P/B.
• Kleine Organismen haben ein höheres P/B-Verhältnis.
• Bottom-Up kontrolliert.

Felsige und sandige Ufer

• Gut erreichbar für Untersuchungen
• Hohe Diversität
• Kann manipuliert werden bzgl Wettnes/ Dryness und salinity
• Die Zonierung erfolgt durch die Gezeiten.
• Die untere Zone wird durch biotische Faktoren wie Konkurrenz oder Prädation bestimmt.
• Die obere Zone wird durch physikalische Faktoren wie Trockenheit und Hitze bestimmt.
• Prädation fördert die Koexistenz.
• Bottom-up: Ressourcen bestimmen.
• Top-down: Konsumenten bestimmen.

Keystone Spezies

• Keystone Spezies können mit ihrem Vorhandensein oder verschwinden das System komplett verändern.
• Sandy shores (Sandstrände)
  • Bottom-up-Prozesse dominieren.
  • Hohe Diversität und Organismen sind mobiler.
  • Beute weniger gut erreichbar.
  • Bioturbation und Nettoimport von organischem Material.
• Einfache Manipulation ermöglicht gut kontrollierte Experimente zu einem oder mehreren Faktoren.

Kontinentaler Schelf

• Der Kontinentalschelf erstreckt sich von Niedrigwasser bis zu einer Tiefe von 200 m (Schelfkante).
• Er erstreckt sich bis zu 1500 km vor der Küste, im Durchschnitt jedoch 80 km.
• Physical forcing: Wellen, Strömungen, verschiedene Schichtgrenzen(Horizontal u vertical), Turbulenz, Temperatur.

Habitate des Kontinentalschelfs

• Soft habitats: (von Kies bis Schlamm) dominieren das kontinentale shelf
• Hard habitats: (von Fels bis Kopfsteinpflaster) eher selten, aber Ankerflächen für sessile Biota, Konkurrenzkampf um Platz.
• Die Art des Meeresbodens bestimmt die Größe und Art der darin lebenden Organismen.
  • Macrobiota (kelp).
  • Meiofauna (Mehrzellig).
  • Microfauna (Einzeller und Mikrotieren).
  • Epibiota (Leben auf dem Substrat).
  • Infauna (Leben in dem Substrat).

Weitere Faktoren des Kontinentalschelfs

• Veränderte Turbulenz je Substrat und Besiedelung.
• Bioturbation im Sandbereich.
• Viel Algenwachstum, Grazers, Räuber und Aasfresser und Particle feeders.
• Ökosystemarchitekten bauen Riffe auf (Muscheln, Schwämme, Korallen).
• Ausgeprägtes Nahrungsnetz.

Pelagische Ökosysteme

• Offene See
• Tägliche Migration zum Schutz vor Prädatoren und zur Nahrungsaufnahme.
• Sauerstoffminimumzonen.
• Prädatoren meist größer als die Beute.
• Gefahr durch Überfischung

Tiefsee

• Alles tiefer als 200 m Tiefe in der aphotischen Zone.
• Konditionen:
  • Aphotisch: Keine Photosynthese
  • Chemosynthese
  • Niedrige Temperaturen
  • Hoher Druck
  • Salinity und pH-Wert Konstant
  • Dissolved oxygen 5mg pro L
  • Bottom currents
  • Biolumineszenz: emittiert durch die Oxidation eines Licht-emittierenden Moleküls, sehr effektives Signal zur Kommunikation in der Tiefsee.
• Feines matschiges Sediment und die geringe Verfügbarkeit von Primärproduktionprodukten.
• Hauptquelle organischen Materials ist marine snow. Tiefseegigantismus vertreten, andere Gruppen schrumpfen aber auchGeringere Diversität und abundance mit der Tiefe

Seamounts

• Seamounts stellen als Inseln des Lebens aus der Tiefsee heraus.
  • Treppen des Lebens erkennbar an diesen
  • Endemische Spezies and Hotspots of species richness Canyons bedecken 11% des continental slopes
  • Komplexe Topographie und Currents
  • Upwelling und Shortcut für Sedimenttransport
  • Bevorzugt von suspension feeders
  • Coldwater Korallenriffe, Coral gardens on soft or hard bottomund Sponge fields and reefs Hydrothermale Quellen
  • Tektonische Aktivität
  • Hohe Wassertemperaturen und Nährstoffeintrag (Chemicals and vent specific fauna)

Korallenriffe

• Korallenriffe kommen in der Äquatorregion vor.
• Bei höheren Wassertemperaturen und geringerem Kaltwasserauftrieb und Frischwassereintrag begrenzt durch die Bedingungen.
• Fringing reefs (Saumriffe), Atolle, Patch reefs, and Barrier reefs

Zonen der Korallenriffe

• Shoreriffe und Patchriffe
• Barrierriffe mit hoher Wellenenergie und geringerer Energie auf unterschiedlichen Seiten
• In den höhern Schichten mehr Turbulenz
• In den tieferen Schichten weniger Turbulenz
• In den Schichten mit weniger Licht formen sich flache „Tellerkorallen“, um mehr Licht absorbieren zu können [Mesophotic reefs]
• Sehr hohe Diversität und Hotspot dieser Ncihen werden besetzt, Zusammenleben einiger Arten in Koexistenz, Geografische Isolation
• Hohe Produktivität in Korallenriffen
• Umgekehrte trophische Pyramiden in unberührten Korallenriffen, Geringe Toleranz an veränderte Temperaturen
• Nur geringe Temperaturveränderungen können die Korallen zerstören

Mangrovenwälder

• Mangrovenwälder sind tropische und subtropische Küsten, oft an Flussmündungen und Gezeitenzonen.
• Hohe Produktivität, Schutz vor Küstenerosion, Kohlenstoffspeicherung und wichtiger Lebensraum für Jungfische, Krabben und Vögel.
• Haupttypen: Flussmangroven(Flüssmündungen mit niedriger Tide), Fringing Mangroven(Tiden dominiert, hohe Wellenbelastung) und Basin Mangroven (Hinter Fringing Mangroven, variable Salinity)
• Anpassungen: Sauerstoffmangel im Sediemnt-> Luftwurzeln, Kniewurzeln, Hoher Salzgehalt-> Ausscheidung über Blätter, Salzspeicherung im Gewebe und Hohe Temperatur & Wasserverlust-> Blätter passen Winkel zur Sonne an
• Seegraswiesen: Echte marine Blütenpflanze mit Anpassung an Salzwasser, Global verbreitet
• C02 Speicherung & Sauerstoffproduktion und Kinderstube für Fische & Wirbellose
• Sedimentstabilisierung & Küstenschutz und Höchste globale Produktivität

Anpassungen in Mangrovenwäldern

• Langlebige Kolonien
• Hydrophile Bestäubung & Klonale
• Vermehrung
• Lacunar-Gras_Transportsystem für Sauerstoff
• Sexuelle und Asexuelle Vermehrung
• Krabben als Ökosystemarchitekten tragen zur Aufrechterhaltung der ökologischen Balance bei.

Polare Regionen

• Niedrige Temperaturen, Saisonalität, Gigantismus
• Landlocked mit 15 million m2, Ice thickness 3,5m, Mean depth 1800m und Freshwater input
• Open Sea mit 36 million m2, , Ice thickness 1,5m, Mean depth 4000-6500m und No river input
• Packeis ist Eis, das im offenen Ozean gefriert und nicht mit dem Land verbunden ist, ist dominiert von Currents, Wellen und Wind
• Eisberge stammen von Kontinentalen Gletschern und Iceshelfs sind mit der Küstenline verbunden
• Eiskristalle frieren Grease ice-> Dünne Oberfläche und Nilas -> Kleine Schollen bilden sich Pancakes -> Eisschollen
• Im Eis sind eine Vielzahl an Algen und Organismen an diese Umweltbedingungen angepasst und leben dort und Produktivität abhängig von der Saisonalität
• Arktis ist die sich am schnellsten Verändernde Umwelt überhaupt und Große Anzahl an sessilen suspension feedern
• Canyons entstehen durch die wandernden Eismassen am Grund

Fischerei

• Überfischung kann zum kommerziellen Aussterben des Fisches führen
• 55% des Ozeans befischt und Fischfang steigend-> Wenige Arten werden überwiegend gefangen Sowohl Fisch als auch Wirbellose werden gefangen (Tintenfische, Krabben), Dominiert von einigen Nationen und Nicht alle Fänge werden aufgezeichnet
• Illegal, Unreguliert, unreported catch und Catsch: was gefangen wurde
• Discards: Was zurückgeworfen wird und Landings: Was an Land gebracht wird
• Overfishing: Zu viele Fischer fangen zu viel Fisch
• Hoher Anteil wird zurückgeworfen und stirbt wird aber nicht registriert
• 40% der Bestände gelten als Überfischt und Fischereiinduzierte Veränderungen im Nahrungsnetz

Aquakultur

• Salzwasserfische schwer zu züchten, bringen aber die höchsten Einnahmen und Polykulturen
• Großer Wachstum in den letzten 30 Jahren, Hotspots der Verschmutzung um Aquakulturen und Toxische Algenblüten

Ökologische Störung

• Natürlicher und menschlicher Einfluss und Sukzession auch eine Störung
• Höchste Diversität tritt bei mittleren Störungsstufen auf
• Einfluss des Menschen auf mehrere Spezies schwer zu messen: Abundance, Biomass, Species richness, Species diversity, Taxonomic diversity und Mean trophic index
• Long term data benötigt und Durch Patches in Experimenten herausfindbar
• Agents of change: Fluss input und Landnutzung, Kontaminanten, Eutrophierung, Sauerstoffminimumzonen, Wateruse, Hydrokarbon (Oil), Mining und Plastics

Klimawandel

• Changes in Temperatur, Eis, Sealevel, pH-Wert, globales Wetter, marine Zirkulation, C02 Raten Atmospheric C02 at Mauna Loa Observatory
• C02 Gehalt in der Atmosphäre stetig am steige

Testen Sie Ihr Wissen über marine Biome, Artenvielfalt und Ökosysteme. Dieses Quiz behandelt Themen wie Longhurst-Klassifizierung, Artbegriffe und die Auswirkungen der Ozeanversauerung. Fordern Sie sich selbst heraus und vertiefen Sie Ihr Verständnis der marinen Ökologie.