Vorlesung 2

• Definition: Umweltfaktoren, an denen keine Lebewesen erkennbar beteiligt sind

• Chemismus (Salinität)

• Temperatur

• Dichte

• Viskosität

• Druck

• Licht,

• Strahlung (UV-Licht)

• Hydrodynamik

  
  

• Regen spült Salze aus dem gestein

• Wasser verdunstet

• Gesteine/Vulkane liefern Salze (Durch Erosion und Verwitterung

  
  

• Na+

• Cl-

• Mg2+

• Ca2+

• K2+

• SO42-

• HCO3-

  
  

• 97% aller Salze im Meer sind NaCL-

  - der Rest besteht aus Mg etc.

  - Die Zusammensetzung der Salze im Meer ist immer nahezu gleich.

• Kohlensäure-Bicarbonatsystem

  • Das Kohlensäure-Bicarbonat-Puffersystem funktioniert, indem es Protonen aus dem Blut aufnimmt, wenn der pH-Wert zu niedrig (saure Umgebung) wird, und Protonen freisetzt, wenn der pH-Wert zu hoch (basische Umgebung) wird. Dies geschieht durch folgende Reaktionen:

    • 1. Protonenaufnahme (pH-Senkung): CO2 + H2O -> H2CO3 -> H+ + HCO3-

      • In sauren Bedingungen nimmt das Bicarbonat Protonen auf, um Kohlensäure zu bilden, wodurch der pH-Wert ansteigt

    • 2. Protonenfreisetzung (pH-Erhöhung): H2CO3 -> CO2 + H2O -> H+ + HCO3-

      • In basischen Bedingungen wird Kohlensäure in Kohlendioxid und Wasser aufgespalten, wodurch zusätzliche Protonen freigesetzt werden und der pH-Wert gesenkt wird.

  • Atmung und Nieren sind zwei wichtige Mechanismen, die dazu beitragen, dieses Gleichgewicht aufrechtzuerhalten, indem sie den CO2-Gehalt und die Bicarbonatkonzentration im Blut regulieren.

• je mehr Co2 in der Luft ist, desto mehr Co2 nehmen die Ozeane auf —> CO2 Partaildrcuk steigt durch den Klimawandel in der Luft an —> Die Meere nehmen deswegen mehr CO2 auf  ➞ CO2 reagiert mit H2O zu Kohlensäure (H2CO3)  ➞ Kohlensäure gibt H+ ab  ➞ pH-Wert sinkt  ➞ Wasser wird saurer

Phosphatfalle

• Organische Überreste von Phytoplankton sinken zum Meeresboden.

• Ein Teil des Phosphats wird von anderen Organismen aufgenommen.

• Ein beträchtlicher Anteil gelangt in tiefere Wasserschichten.

Tiefe Wasserschichten

• Phosphat wird in den tiefen Schichten gefangen.

• Bindung an Sedimente und Partikel.

• Erschwert den Zugang für Organismen in oberflächennahen Gewässern.

Auswirkungen

• Begrenzt die Verfügbarkeit von Phosphat in oberflächennahen Gewässern.

• Beeinflusst das Wachstum von Phytoplankton und anderen Organismen.

• Kann die marine Nahrungskette und Ökosystemdynamik beeinträchtigen.

• gramm pro Liter Meereswasser (g/L)

• PSU (practical salinity unit) -> Maßeinheit für Salzgehalt von Meerwasser.

• Mittlere Salinität der Weltmeere: 34,72 ‰

• Flussmündungen (Estuare, z.B. Rhein in Nordsee)

  • Flussmündungen bringen große Mengen an Süßwasser in das Meer.

  • Dieses Süßwasser hat eine niedrigere Salinität als das umgebende Meerwasser.

• Ebbe und Flut, Regen und Verdunstung z.B. Mittelmeer

  • Regen = Süßwasserzufuhr ins Meer -> Salinität vorübergehend verringert.

  • Verdunstung konzentriert das Salz im verbleibenden Wasser -> Erhöhung der Salinität

• Eulitoral (Wattenmeer, Felswatt Helgoland)

  • Eulitoral = Bereich zwischen Ebbe- und Flutlinie.

  • Meerwasser bei Flut erhöht die Salinität.

  • Niederschläge bei Ebbe senken die Salinität.

• Gezeitentümpel: Aussüßung durch Regen oder Erhöhung durch Verdunstung

  • = Kleine Wasserbecken an Küsten, durch Gezeiten geschaffen.

  • Regen verdünnt das Wasser, senkt die Salinität.

  • Verdunstung konzentriert das Wasser, erhöht die Salinität.

• Süßwasser leichter als Salzwasser -> leichtes Süßwasser asu schwerem Salzwasser -> Strömungen

• Ionenzusammensetzung vieler mariner Organismen ähnlich dem Meerwasser (gleicher osmotischer Druck)

• Marine Invertebraten sind semipermeabel, keine mehrschichtige Epidermis

• „Letztes“ Chordatier mit einschichtiger Epidermis: Branchiostoma

• 
  

• Osmokonformer = Salinität der inneren Körperflüssigkeiten ist ungefähr gleich der Salinitöt des umgebenden Wassers

  
  

  Osmoregulierer = Organismen, die aktiv Mechanismen nutzen, um ihren internen Salzgehalt oder osmotischen Druck unabhängig von der Umgebung zu regulieren.

  
  

  Hyposalines Milieu = geringe Salinität

  
  

  Hypersalines Milieu = hohe Salinität

• bei hyposalinem Milieu:

  • Passive Wasseraufnahme

• Bei hypersalinem Milieu:

  • Passive Wasserabgabe  ➞ dadurch Salzgehalt im Körperinneren höher

• bei hyposalinem Milieu

  • Passive Wasseraufnahme

  • Aktive Wasserausscheidung

  • Aktive Ionenausscheidung

• Bei hypersalinem Milieu

  • Passive Wasserabgabe

  • Aktive Wasseraufnahme

  • Aktive Ionenaufnahme

• stenohalin keine Toleranz gegenüber Salzgehaltsschwankungen

  • Tiefsee, Polarregionen (konstante Bedingungen)

• euryhalin breite Toleranz gegenüber Salzgehaltsschwankungen

  • Viele Invertebraten

• poikilosmotisch (poikil, veränderlich): Toleranz gegenüber passiver Wasseraufnahme oder –abgabe (isotonisch) = passen sich an -> Osmokonformer

• homoiosmotisch (homo, gleich, konstant):Toleranz möglich durch aktive Osmoregulation = halten inneren Zustand (Osmot. Druck) stabil -> Osmoregulierer

• Mischstrategie

• Asteria rubens -> Gemeiner Seestern

• Mytilus edulis -> Gemeine Miesmuschel

• Maja crispata -> kleine Seespinne

• Katadrom

  • Leben überwiegend im Süßwasser.

  • Laichen im Meer.

  • Art: anguilla anguilla (Katadrom)

• Anadrom

  • Leben überwiegend im Meer

  • Laichen im Süßwasser

  • Art: Conger conger (Meeraal)

• Scyliorhinus canicula

• Carcinus maenas

• Schlupf in Sargassosee

• Wanderung zu europäischen Küsten 3

  Jahre

• Metamorphose vor Küste zu Glasaal

• Flussaufwärts ins Landesinnere (Steigaal)

• Auswachsen zur Geschlechtstreife (12-15 Jahre)

• Ablaichen in Sargassosee und absterben (Semelparie)

• Katadrom!

• a) in Frischwasser

  • nimmt Ionen über Kiemen auf

  • absorbiert Wasser durch die Haut

  • scheidet verdünnt Urin aus

• b) im Salzwasser

  • scheidet Ionen über Kiemen aus

  • Verliert Wasser durch Haut

  • scheidet konzentriertes Urin aus

• Salzdrüsen in Schädelvertiefung über Augen

  • sind Sekretionstubuli (Werden von Arteiolen und Venolen versorgt)

• Cl- wird aktiv vin Tubuluszellen in Tubuli transportiert

  • NA+ folgt passiv nach

• Durch Osmose wird etwas Wasser in Tubulus gezogen -> Spült NaCl-Lösung in Zentralkanal

• Jedes Tubulusbündel entleert sich in einem Zentralkanal

• Zentralkanal mpndet in Nasenhöhle

• 1 Grad in den oberen 50m des Sublitorals (Häufig)

• 10-15 Grad tageszeitlich im Eulitoral (Gezeitentümpel)

• 8-15 Grad jahreszeitlich in gemäßigten und subtropischen Bereiten (Adaption)

• 1-400 Gras in weniegen cm: Warmwasser- und HYdrothermalquellen

• bis 5 Grad: El Nino

  
  

• in Polargebiten, Tiefsee und freier Ozean

• Januar: 8-17 Grad

• August: 21-30 Grad

—> siehe genauer in Vorlesungsunterlagen!

• Geografische Lage:

  • Nähe zum Äquator (niedrigere Breitengrade).

  • Umgeben von wärmeren Landmassen (Wärmespeicherung).

• Ozeanografische Faktoren:

  • Eingeschränkte Wasserzirkulation -> insbesondere an der Verbindung zum Atlantik durch die Straße von Gibraltar. Das wärmere Wasser im Osten wird weniger durchströmt und bleibt länger in diesem Bereich.

  • Höhere Verdunstung (höhere Salzkonzentration und Temperatur).

• Klimatische Bedingungen:

  • Mehr Sonnenstunden pro Jahr.

  • Heißere, trockene Winde aus der Sahara.

• Meeresströmungen

• stenotherm= ertragen keine Schwankungen

• eurytherm= größere Temperaturtoleranz

• Jahreszeitliche Schwankungen steuern Fortpflanzungsverhalten

• Erniedrigung oder Erhöhung der Aquarientemperatur führen zum Ablaichen

• Dichte wird durch Temperatur und Salzgehalt bestimmt

• Temperatur und Dichte:

  • kaltes Wasser höhere Dichte als warmes

  • in kalten Regionen kühlt Wasser ab und sinkt!

• Salzgehalt und Dichte

  • Salzhaltiges Wasser ist dichter als weniger salzhaltiges Wasser.

  • Meereisbildung erhöht den Salzgehalt im umgebenden Wasser, das dadurch dichter wird.

• Entstehung von Tiefenwasser

  • Kaltes, salzhaltiges Wasser sinkt in polaren Regionen ab.

  • Dieses Wasser bildet das Tiefenwasser und beeinflusst globale Strömungen.

• Bildung von Tiefenwasser an polaren Regionen -> Tiefenwasser fließt entlang des Meeresbodens in andere Regionen -> Transportiert kaltes Wasser aus polaren zu äquatorialen Regionen und umgekehrt -> Tiefenwasser steigt in Auftriebszonen wieder an Oberfläche (Angetrieben durch Wind und Erdrotation) -> Beeinflusst Nährstoffverteilung, das globale Klima und marine Ökosysteme

• Dichte der Organismen höher als die des Meerwassers •

• Schwerer: Proteine, Kohlenhydrate, Nucleinsäuren, Kalk- und

  Kieselskelette

• Leichter: Lipide und Gaseinschlüsse

• Haie als Knorpelfische erhöhen den Auftrieb durch hohen Ölanteil in ihrer Leber -> Öl hat geriengere Dichte als Meerwasser -> Auftrieb

  • Knorpelfische (z.B.: Haie besitzen keine Schwimmblase)

  • haben leichteres Skelett als Knochenfische

• Knochenfische haben zumeist eine Schwimmblase

  
  

• Viskosität: Viskosität beschreibt, wie "zäh" oder "dünnflüssig" eine Flüssigkeit ist. Hohe Viskosität bedeutet, dass die Flüssigkeit dickflüssig ist und schwerer fließt (z.B. Honig)

• In Wasser finden große Reibungsvorgänge statt

• wird relevant bei Organismen, die kleiner sind als 1 mm

• je kleiner ein Organismus im Meerwasser ist, desto stärker wirkt die Dichte -> Kleine Organismen: hier Dominieren viskose Kräfte, was zu einem stärkeren Einfluss der Wasserdichte und Viskosität auf ihre Bewegung führt.

• Reynoldszahl (Verhältnis von Trägheitskräften zu viskosen Kräften in einer Strömung)

  • Niedrige Re: Kleine Organismen, viskose Kräfte dominieren, z.B. Bakterien, Plankton.

  • Hohe Re: Große Organismen, Trägheitskräfte dominieren, z.B. Fische, Wale.

• Photosynthese: Primärproduktion im Pelagial und Phytal

  • Phytal: Pflanzen besiedelter Bereich des Benthals

  • Limitierender Faktor: starke Konkurrenz um Lichtplätze

  
  

• Verhalten: tagaktive und nachtaktive Tiere

  
  

• Pelagial = freischwimmende Wassersäule eines Gewässers, die sich oberhalb des Benthal befindet und die Lebensräume umfasst, die fernab vom Boden oder Ufer liegen.

• Steuerung von Wanderungen im Pelagial:

  • Primärproduzenten wachsen tagsüber in oberen Schichten

  • sinken nachts ab

  • Primärkonsumenten(z.B.Krebse) wandern nachts dem absinkenden Phytoplankton entgegen und weiden dort

• Schutz bei Pflanzen und Algen

• Abnahme von Lichtqualität und Lichtqunatität je tiefer das Wasser ist!

• auflandig: Wind weht von Meer auf die Küste

  • Drückt Oberflächenwasser zur Küste.

  • Führt zu Wasseranreicherung an der Küste und möglicherweise Abwärtstrieb in tieferen Schichten.

• ablandig: Wind weht von Küste aufs Meer

  • Drückt Oberflächenwasser vom Land weg ins Meer.

  • Verursacht Auftrieb, bringt nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche.

• Stoffaustausch (Sauerstoff, Nährstoffe)

• Transport on LArven

• Einfluss auf Floren- und Faunenzusammensetzung