Was gehört zur Tiefsee?
was ist die disphotische Zone?
88% der Ozeane
bzw. 66% der Ozeane, wegen dysphotische (Dämmer)-Zone
= Dämmerlichtzone in Tiefen von etwa 200 bis 800 Metern, mit wenig Licht, das nicht für die Photosynthese ausreicht.
Tiefste Stelle der Meere?
Witjas-Tief: 11.034 m (vermutlich Messfehler) im Marianengraben
Tiefste Stelle der Erde?
Challengertief: 10.984
Was ist der Mittelozeanische Rücken?
ausgedehntes unterseeisches Gebirgssystem, das durch die Ozeane der Welt verläuft.
Bildet die Grenze zwischen divergierenden tektonischen Platten.
Vulkane und hydrothermale Quellen sind häufig anzutreffen
Was sind Guyots und Tiefseeberge?
beide vulkanischen Ursprungs
Guypts sind abgeflachte Tiefseeberge
Welche 3 Faktoren untershcieden sich in der Tiefsee zu den anderen Bereichen des Ozeans?
Temperatur
Druck
Lichtmangel
Temperatur der tiefsee:
vegrleich zur Antarktis
Tiefseetemperatur im Mittelmeer?
Antarktis = -1,9 bis 1 Grad
Tiefsee: 2 bis 4 Grad
Ausnhame Mittelmeer: Da das Mittelmeer kaum Konvektion hat
- Mittelmeer hat auch in der Tiefsee 3-10 Grad
Tiefsee- Druck
wodruch ergibt sich der Umgebungsdruck?
wie viel Bar UmgebungsLuftduck hat man in 100m tiefe und in 5000m?
Umgebungsdruck = Luftdruck + Wasserdruck
10m Wassersäule/tiefe entspricht jeweils 1 bar -> bei 10m hätte man 2 bar Umgebungsdruck
pro 10 m Tiefe im Wasser nimmt der Druck um 1 bar zu
- bei 100meter hätte man also 11 bar Umgebungsdruck
5000m = 501bar
Wie sind Tiere an den Hohen Druck in der Tiefsee angeoasst?
Reduziertes Skelett -> Skelett würde unter Druck zusammenbrechen
Keine luftgefüllten Räume (z.B. keine Schwimmblase)
Spezielle Enzyme die „unter Druck“ arbeiten
Lipide mit ungesättigten Fettsäuren verhindern Verfestigung von Membranen -> gewörht Fluidität der Membranen
Piezolyte (z. B. Trimethylamine N-oxide (TMAO)) zur Stabilisierung von Proteinen
Nenne eine Art die an Druck angepasst ist
wie ist sie angepasst
Psychrolutes marcidus = Blobfisch
- Rechts: so sieht er aus oben an land
- links: so sieht er eigentlich aus ➞ wird durch Druck in Form gepresst
Anpassungen:
- Skelett reduziert
- viel gallertartige Muskelmasse ➞ hat damit neutrale Schwebfähigkeit und geringfügig weniger Dichte als das Wasser
- keine Schwimmblase
Wie sind Wale (z.B. Physeter macrocephalus = Pottwal) an den Druck angepasst?
Herz geschützt von flexiblem Brustbein
Austausch von ca. 90% des Lungenvolumens pro Atemzug -> menschen nur etwa 5%, Wale sehr effektiver gasautsauch
Abtauchen mit ca. 400 L Luft
Speicherung von Sauerstoff in Geweben (82%! in Muskulatur: Myoglobin), kaum in Lunge, Blut
Spermaceti-Organ ->Wachsorgan im Vorderbereich des Kopfes ➞ man geht davon aus dass es ein Echolot-System für das Jagen ist
Wie kann der Energieverbauch reduziert werden?
Schweben - statt Schwimmen
Absondern von Gas in Schulpmatrix
Erhöhung des Auftriebs
Anpassung an geringes Nahrungsanegbot?
wie macht das Anoplogaster cornuta
= Fangzahnfisch
Reduktion von Knochen, fleisch und Shcuppen
Entwicklung eines großen Maules
Sinnesrezeptoren erfassen jede Bewegung
wie macht das Haplophryne mollis?
= Seeteufel
Sexualdimorphismus:
Reduktion der Männchengröße
Wegfall der Nahrungskonkurrenz
für Weibchen & Nachwuchs
Sexualparasitismus
-> - Männchen vershchmelzen mit denm weibchen ➞ gelnagen sogar in den Blutkrieslauf der Weibchen ➞ lagern da die Spermien ab ➞ unglaublich, da normalerweise das Immunsytsem sowas (Die Aufahme eines fremdne Organismus!) nie zulassen würde!! > spannedn für Die Forschung; Stichwort Organtransplantation
Anpassung an die Dunkelheit:
Anglerfische
haben so „eine Lichtlaterne“ ➞ benutzt er um Beute oder Fortpflanzungspartner anzulocken
➞ funktionierz mit Biolumineszens ➞ Biolumineszenz ist die Fähigkeit lebender Organismen, Licht durch eine chemische Reaktion zu erzeugen. Diese Reaktion beinhaltet meist das Enzym Luciferase und das Substrat Luciferin
Erkläre den Chmischen Hintergund der Chemolumineszens
- 1 Bildung von Luciferinadenylat:
◦ Luciferin reagiert mit ATP (Adenosintriphosphat) unter Anwesenheit des Enzyms Luciferase und Magnesiumionen (Mg²⁺).
◦ Dabei entsteht Luciferinadenylat und es wird AMP (Adenosinmonophosphat) freigesetzt.
2. Bildung des angeregten Zustands:
◦ Luciferinadenylat reagiert mit molekularem Sauerstoff (O₂) in einer Reaktion, die ebenfalls von Luciferase katalysiert wird.
◦ Dabei wird der angeregte Zustand des Moleküls erzeugt.
3. Emission von Licht und Bildung von Oxyluciferin:
◦ Der angeregte Zustand des Moleküls kehrt in den Grundzustand zurück, wobei Licht (hv) emittiert wird.
◦ Dies führt zur Bildung von Oxyluciferin sowie zur Freisetzung von AMP und CO₂ (Kohlendioxid).
Biolumineszens bei Anglerfishcen
nenen zwei Arten:
produzieren Anhänge, die wie Beute aussehen!
oder "Taschenlampen" zum Entdecken der Beute
Vorderer Stachel der Rückenflosse
Biolumineszenz über symbiontische Bakterien
Arten:
Melanocetus johnsonii
Photostomias guernei
Wie erfolgt die Biolumineszenz bei Scyphozoa
nenn eien art
Scyphozoa = Schirmquallen, z.:B. Atolla wyvillei
Anlockung von Fischen aus über 100 m Entfernung
Einsatz wie Alarmanlage
Aequorin = Photoprotein aus biolumineszenten Quallen der Gattung Aequorea
Coelentarazin
nach Zugabe von Ca2+ erfolgt Emission von Lichtquanten mit Wellenlänge von λmax = 470 nm
Wie erfolgt die Biolumineszenz bei CEPHALOPODA
Photoporen?
haben spezialisierte Lichtorgane, die als Photophoren bezeichnet werden -> sind von biolumineszenten Bakterien besiedelt
Wie erfolgt die Biolumineszenz bei Holothuria?
wie viele Arten sind bekannt
nenne eine Art
= Seegurken
bei Angriff Aufleuchten durch Biolumineszenz
Ablösen der Haut
Schwebt!
ca 20 Arten bekannt
z.B. Enypniastes eximia
Enypniastes eximia hat die Fähigkeit, aktiv durch die Wasserwolke zu schwimmen, indem sie sich auf ihre Tentakel stützt. Dies ist eine Besonderheit unter den Seegurken, die oft eher sesshaft sind.
Spezielles Nahrungsnetz aufgrund Lichtmangels
ziemlich durcheinander ➞ keine Art die im Mittelpunkt steht
- Detritus dennoch wichtig
- herterotoph = fressen und gefressen werden
Wie entstehen Hydrothermalquellen?
Geothermische Aktivität: Magma steigt aus dem Erdmantel in die Erdkruste auf.
Magma erhitzt das Gestein und Wasser im Ozeanboden -> verursahct Risse und Spalten in ozeanischer Kruste
kaltes Meerwasser dringt (in Risse) ein und wird erhitzt (bis zu 400 Grad).
Erhitztes Wasser löst Mineralien aus dem Gestein.
Aufsteigendes Wasser bringt das erhitzte, mineralreiche Wasser zur Oberfläche.
Hydrothermale Quelle tritt am Ozeanboden aus und lagert Mineralien ab.
Schwarze und weiße Raucher: Je nach gelösten Mineralien entstehen schwarze oder weiße Raucher (chimney-like structures).
Wo kommen Hydrothermalquellen vor?
u.a. Mittelozeanischer Rücken
an Plattengrenzen
Prozess der Entstehung und die chemischen Reaktionen in Hydrothermalquellen.
Kaltes Meerwasser (2°C oder -35°F), das Nitrat (NO3) und gelösten Stickstoffgas (N2) enthält, sickert durch Risse im Meeresboden.
Unterhalb von 122°C (252°F) können Mikroben einige NO3 in NH4 (Ammoniak) und N2 umwandeln.
Bei hohen Temperaturen können Mikroben nicht leben, daher wird NO3 durch nicht-biologische Prozesse in NH4 und N2 umgewandelt.
Heiße Flüssigkeiten steigen wieder zur Oberfläche auf.
"Black Smoker"-Schornsteine stoßen heiße Flüssigkeiten von 360°C (680°F) oder mehr aus.
Aufsteigende heiße Flüssigkeiten mischen sich unterhalb des Meeresbodens mit kaltem Meerwasser und erzeugen diffuse Quellen. Sie emittieren Niedrigtemperaturflüssigkeiten (-25°C oder -77°F), in denen Mikroben Stickstoffverbindungen in vielen verschiedenen Reaktionen nutzen.
Hydrothermale Plumes enthalten energie- und stickstoffreiche Verbindungen (NH4), die Mikroben im Ozean unterstützen.
Unterscheide black smoker vs white smoker bzgl der chemis hen Zusammensetzung
Black smoker: Viel Fe2+ -> gelöstes eisen
sehr hohe Temperaturen ü. 350 Grad
White smoker: CaS (Calciumsulfid), SiO2 (siliciumdioxid), Ba[SO4] (Barium)
geringere Temp 200-300 Grad
Erkläre die Chemosynthese als Lebensgrundlage
was ist Chemosynthese?
Chemosynthese = Prozess, bei dem Bakterien chemische Energie nutzen aus anorganischen Molekülen nutzen, um organische vErbindungen zu synthetisieren
-> basierend auf chemischer Energie statt Sonnenenergie.
Chemosynthese: Erkläre die Symbiose zwischen den chemosynthetischen Bakterien und den Organismen, die diese Balterien beheimaten?
wer bekommt was?
Chemosynthetische Bakterien:
Leben in speziellen Zellen der Wirtsorganismen (z.B. Kiemen, Trophosom).
Oxidieren Schwefelwasserstoff (H2S) oder Methan (CH4) zur Energiegewinnung.
Produzieren organische Verbindungen aus CO2. -> können vom Wirt genutzt werden
Wirte (z.B. Calyptogena magnifica, Riftia pachyptila):
Beheimaten Bakterien in spezialisierten Geweben.
Versorgen Bakterien mit H2S und anderen anorganischen Verbindungen -> diese Verbindungen filtrieren sie aus den Hydrothermalquellen
Erhalten organische Nährstoffe von den Bakterien.
Erkäre den zusammnehang zwischen Chemosynthese und Hydrothermalquellen
Hydrothermalquellen:
Heiße Flüssigkeiten mit Schwefelwasserstoff und molekularem Wasserstoff.
Gase und Mineralien stammen aus dem Magma.
Nutzen H2S und andere chemische Verbindungen zur Energiegewinnung.
Produzieren organische Verbindungen als Basis der Nahrungskette.
Muscheln und Röhrenwürmer (filter feeders) leben von den Bakterien.
Freisetzen von CO2 durch den Abbau der Bakterien.
Bipdiversität der Hydrothermalquellen:
was ist Riftia pachyptila und wie hat sich diese Art an die bedingugen angepasst?
= Tiefsee-Röhrenwurm
kein Mund, kein Darm, kein After
Trophosom: zur Kultivierung von symbiontischen
Schwefelbakterien -> - im Trophosom leben bakterien die photosynthetisch aktiv sind ➞ dort betreiben sie Chemosynthese
aus CO2, O2 und HS- werden Zucker gebildet
Hämoglobin bindet neben O2 auch toxische Sulfide
Riftia gibt Sulfide für Bakterien -> diese betreiben damit Chemosynthese
Calyptogena magnifica
wo kommen di esymbiotischen Bakterien vor, die chemosynthese betreiben?
= Weiße Riesenmuschel
symbiotischen Bakterien befinden sich in den Kiemen von Calyptogena magnifica.
genauer gesagt im Epithel der linken Kiemen
Alvinella pompejana
- das weiße sind chemosynthetische Symbionten
- heißt Pompeiiwurm, da er eine extrem große Toleranz gegenüber Temperaturen hat
Biodiversität der Hydrothermalquellen: weitere Arten
Lepetodrilus pustulosus = Schwallschnecke
Kiwa hirsuta = Yeti-Krabbe
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