6. Planktonblüten

Warum ist Phytoplankton wichtig?

Das Meer enthält als marines Äquivalent zur Vegetation an Land das Phytoplankton (mikroskopisch kleine Algen oder Pflanzen). Das Phytoplankton stellt die Basis der Nahrungskette im Meer dar und wird daher oft als Primärproduzent bezeichnet.

Außerdem ist das Phytoplankton aufgrund seiner Auswirkung auf das Klima von Bedeutung. Phytoplankton enthält Chlorophyll und nutzt Kohlendioxid, um - wie die Landpflanzen auch - Photosynthese zu betreiben. Das dafür benötigte Kohlendioxid gelangt aus der Atmosphäre ins Meer.

Licht und Nährstoffe

Phytoplankton benötigt Licht, Nährstoffe und Kohlendioxid, um zu wachsen. Die für das Phytoplankton verfügbare Menge an Licht und Nährstoffen schwankt weltweit und ist zudem jahreszeitlichen Schwankungen unterworfen.

In tropischen Gebieten gibt es viel Licht, aber oft nur geringe Mengen an Nährstoffen. Diese Gebiete bezeichnen wir als nährstofflimitiert; Phytoplankton wächst dort, bis alle Nährstoffe aufgebraucht sind. Im Bereich höherer Breitengrade tritt dagegen eine Lichtlimitierung auf; es stehen oft viele Nährstoffe zur Verfügung, aber es ist nur zu einer bestimmten Jahreszeit genug Licht vorhanden.

Frühjahrsblüte

In manchen Gebieten treten signifikante Vergrößerungen der Phytoplanktongemeinschaft auf, die über einen Zeitraum von einigen Tagen oder Wochen andauern. Man bezeichnet diese Phänomene als Phytoplanktonblüten. Im Nordatlantik findet im Frühjahr eine solche Blüte aus folgenden Gründen statt:

• Erhöhte Sonneneinstrahlung
• Veränderungen an der Meeresoberfläche dahingehend, dass das Phytoplankton mehr Zeit in sonnenbeschienenen Bereichen nahe der Oberfläche, in der sog. euphotischen Zone, verbringt.
• Verfügbarkeit von Nährstoffen, die aus dem nährstoffreichen Tiefenwasser infolge Durchmischung mit dem oberflächennahen Wasser während der winterlichen Sturmzeiten in die euphotische Zone gelangt sind
• Weniger Zooplankton, welches sich vom Phytoplankton ernährt

Farbbilder des Meeres geben uns eine Vorstellung von der Menge an vorliegendem Chlorophyll und weisen damit auf die Menge an vorhandenen Phytoplankton hin. Wir können Satellitenbilder nutzen, um Änderungen, wie beispielsweise die Frühjahrsblüte im Atlantik, zu verfolgen. Des Weiteren können von Jahr zu Jahr stattfindende Änderungen beobachtet werden. Möglicherweise finden auch Trends statt, die mit dem Klimawandel in Verbindung gebracht werden können, wie z.B. Änderungen der Wassertemperatur.

Dieses Bild zeigt mit den Satellitensensoren "Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor"(SeaWiFS) und "Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer" (MODIS) auf dem Aqua-Satelliten der NASA zwischen dem 21. März und dem 20. Juni 2006 gemessene Chlorophyll-Konzentrationen. Die hellen grünen, gelben und roten Färbungen deuten darauf hin, dass die nördlichen Bereiche des Ozeans im Frühjahr 2006 viele Pflanzen enthalten haben.
Quelle: NASA

Verschiedene Diatomeen (Phytoplankton), die zwischen Kristallen des jährlichen Meereises im McMurdo-Sund (Antarktis) zu finden sind. Das Bild wurde von einem 35mm Ektachrome-Dia digitalisiert (1983).
Quelle: NOAA

Wird sich der Klimawandel auf das Phytoplankton auswirken?

In den unten stehenden Bildern sind einige der Folgen dargestellt, die aufgrund gestiegener Temperaturen des Oberflächenwassers zu erwarten sind. Das jeweils auf der linken Seite befindliche Bild zeigt den derzeitigen Zustand - die Nährstofflimitierung im Falle der Tropen und die Lichtlimitierung im Falle höherer Breitengrade.

Änderungen der Oberflächentemperatur können die Zirkulationen des Meerwassers sowie die Durchmischung von Oberflächenwasser mit Tiefenwasser beeinflussen. Die Nährstoffgehalte nahe der Oberfläche können von diesen Zirkulations-Änderungen betroffen sein. Die Verfügbarkeit von Licht könnte in manchen Gebieten zunehmen.

Erwartete Reaktion des Phytoplanktons auf die erhöhte Temperatur des Oberflächenwassers der Meere.
a: In den Tropen und mittleren Breitengraden ist das Phyotplankton typischerweise nährstofflimitiert; Luftbilder lassen darauf schließen, dass verringerte biologische Produktivität mit der Erwärmung von Oberflächenwasser und sinkender Nährstoffverfügbarkeit zusammenhängt. b: In höheren Breitengraden findet eine entgegengesetzte biologische Reaktion auf die zukünftige Erwärmung statt, zudem kommt es zu einer Zufuhr an zusätzlichem Süßwasser. In diesen Gebieten ist das Phytoplankton oft lichtlimitiert; eine geringere Durchmischung würde das Plankton in Oberflächennähe, wo die Lichtintensität höher ist, halten.
Quelle: Nature