Plankton

Ob wir einen Garten oder eine Terrasse haben, Plankton wäre mit großer Wahrscheinlichkeit dort zu finden. In einem Teich, einem Eimer mit stehendem Wasser in einer Ecke oder sogar einer Pfütze hat Plankton reichlich Zeit, sich anzusiedeln. Vielleicht finden wir da nicht die gleiche Vielfalt wie in einem Tropfen Meerwasser, aber wir können dennoch interessante Tier- und Pflanzenarten entdecken. 

Trotz dieser Vielfalt stellt sich eine Frage: 

Wie ist sie dorthin gekommen und wie überlebt sie? 

Die Pfütze war letzten Sommer noch nicht da. 

Dafür gibt es mehrere Gründe, die alle mehr oder weniger überraschend sind.

Bevor wir uns mit Plankton und der übrigen Artenvielfalt befassen, wollen wir uns zunächst mit den sogenannten temporären aquatischen Lebensraum beschäftigen. Diese Art von Ökosystem, die menschlichen oder natürlichen Ursprungs ist, zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Laufe des Jahres mehr oder weniger vollständig verschwindet.

Dieser Lebensraum kann mehrere Monate bestehen bleiben, wie beispielsweise ein Waldteich, bevor dieser bei schönem Wetter austrocknet und von der vorhandenen Flora vollständig konsumiert wird. Es gibt auch Pfützen, die nur wenige Wochen oder sogar nur wenige Tage oder noch kürzer bestehen bleibt. Es gibt noch andere temporäre aquatische Lebensräume, geschlossene wie die genannten Beispiele oder offene wie ein kleiner Bach, der sich nach einem Regen oder nach einer Schneeschmelze bildet.

All dies sind besondere Lebensräume, bei denen man anfangs nicht vermuten würde, dass sich dort Fauna und Flora dauerhaft ansiedeln könnten, und doch ...

Abgesehen vom Verschwinden des Lebensraums könnten auch der geringe Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Wasser, die mögliche Anreicherung von Schadstoffen oder der Temperaturanstieg als einschränkende Faktoren angesehen werden. Aber diese Artenvielfalt hat sich daran gewöhnt.

Die Stars der Pfützen sind die Daphnien

Die Daphnien sind nicht allen bekannt, aber Neugierige und Wissenschaftsinteressierte erkennen die Daphnie sofort.

Dieses kleine, nur wenige Millimeter große Krustentier finden wir in ruhigen Gewässern, Tümpeln, Seen, Teichen, Pfützen...

Manchmal findet man Hunderte von ihnen in temporären Lebensräumen, und man fragt sich, wie sie dorthin gekommen sind, wie zum Beispiel auf einem überfluteten Feldweg. Natürlich sind sie nicht durch Zauberei dorthin gelangt, sondern auf mehr oder weniger erstaunliche Weise. 

Befindet sich oberhalb dieser temporären Wasserstelle ein Tümpel oder Teich, kann es sein, dass der Regen einen Überlauf und dann einen Abfluss verursacht hat, der Fauna und Flora in diesen neuen Lebensraum transportiert hat. Oder es handelt sich um eine andere Transportart, die häufiger vorkommt, als man denkt: die Zoochorie. Ein ungewöhnlicher Name, der den Transport von Eiern oder Samen durch Tiere bezeichnet. 

Wenn beispielsweise eine Ente von Teich zu Teich fliegt, ermöglichen ihre Füße dem daran haftenden Wasserleben, diesen neuen Ort zu besiedeln. Schlecht gereinigte und wiederverwendete Stiefel können ebenfalls ein weiteres Mittel zur Verbreitung sein.

Grundsätzlich wenn ein Fischer, der den Teich wechselt, ohne seine Stiefel zu reinigen, kann verschiedene Tier- und Pflanzenarten transportieren, dies wird als Anthropochorie bezeichnet, da der Transport durch den Menschen erfolgt.

Beim Baden in Pfützen können Vögel auch als Taxi für Tiere und Pflanzen dienen.

Nun kennen wir einige Beispiele für die Ankunft dieser Organismen, aber wie können sie nach einer vollständigen Austrocknung ihres Lebensraums wieder auftauchen? 

Dank der Diapause.

Beliebter als man denkt die Diapause.

Ein merkwürdiger Mechanismus zur Vorhersage von Umweltveränderungen, ermöglicht es einer Vielzahl von Lebewesen, ihre Stoffwechselaktivitäten so stark zu reduzieren, um eine plötzliche Veränderung in ihrer Umgebung zu überleben. Sie kommt insbesondere bei Pflanzen und Wirbellosen vor: Insekten, Spinnentieren oder Krebstieren, einer Gruppe, zu der auch unsere Daphnien gehören.

In einer gesunden Umgebung schwimmen die Daphnien ruhig umher und vermehren sich durch Parthenogenese, d. h. die Weibchen gebären ausschließlich Individuen des gleichen Geschlechts, ohne befruchtet worden zu sein. Männchen erscheinen erst, wenn sich die Lebensbedingungen des Tieres verschlechtern. Die diesmal geschlechtliche Fortpflanzung führt zur Bildung von Ephyren, widerstandsfähigen Eiern, die eine Diapause des Tieres bewirken. Diese sehr widerstandsfähigen Eier können Trittbelastung, Frost bis zu einer bestimmten Grenze und Austrocknung eines Lebensraumes, die direkt mit dem Verschwinden ihres Lebensraums zusammenhängt, überstehen, und das manchmal über mehrere Jahrzehnte hinweg!

In der Diapause werden die abgepackten Artemia-Eier für Experimente zur „Wiederbelebung” verwendet.

Sie werden auch in der Aquakultur oder Aquaristik zur Fütterung bestimmter Fischarten eingesetzt.

Eine ebenso wertvolle wie vergängliche Ressource

Diese mehr oder weniger großen aquatischen Lebensräume, die wie Oasen erscheinen und dann wieder verschwinden, beherbergen mikroskopisch kleines Leben, das in diesen verschiedenen Ökosystemen eine wichtige Rolle spielen. In winzigen Pfützen und Teichen bilden sich Nahrungsnetze, deren Grundlage mikroskopisch kleine Organismen wie Daphnien oder Kieselalgen bilden. Außerdem bieten sie viele weitere lebenswichtige Dienste für die übrigen Arten, die in derselben Umgebung leben und manchmal sogar geschützt sind.

Nehmen wir noch einmal das Beispiel der Daphnien: Durch das ununterbrochene Flattern ihrer Antennen wird die Umgebung mit Sauerstoff angereichert, die Temperaturunterschiede zwischen Oberfläche und Grund ausgeglichen und das Phytoplankton verteilt.

Ihre Ernährung spielt ebenfalls eine wichtige Rolle, da sie durch ihre hohe Filterleistung die Populationen von Bakterien und pflanzlichem Plankton kontrolliert und für eine gute Transparenz des Wassers sorgt. Dies ermöglicht gleichzeitig eine bessere Durchdringung des Wassers durch Sonnenlicht, was zahlreichen Organismen und insbesondere photosynthetischen Lebewesen zugute kommt.

Plankton oder nicht Plankton, das ist hier die Frage. Der Begriff scheint für die meisten Fachleute klar zu sein, enthält jedoch Nuancen, die es zu verstehen gilt. Zwischen irreführenden Verallgemeinerungen, Gewässern, die nicht den erforderlichen Normen entsprechen, und meteorologischen Bedingungen: Gehen wir dieses Thema nicht mit einem Netz, sondern mit einer Pinzette an.

Plankton, …

Der Begriff stammt vom griechischen „Planktos” ab, was „umhertreiben” bedeutet, und umfasst alle Wasserorganismen, die sich nicht gegen eine Strömung wehren können. Tiere, Pflanzen, Viren, Bakterien… Plankton ist ein riesiger Sack, der eine enorme Vielfalt an Lebewesen enthält. Eine klare Definition also. Allerdings beeinflussen einige abiotische, nicht lebende Faktoren wie Wetter, Bodenbeschaffenheit, pH-Wert des Wassers und biotische lebende Faktoren wie Biologie des Organismus, Nahrungsnetz etc. 

Ist Plankton noch Plankton, wenn es sich in einer Wasserpfütze befindet? Ist es noch Plankton, wenn es sich an einem Substrat festhält? Das sind Fragen, die man sich normalerweise nicht stellt, die jedoch die Begriffe verdeutlichen.

Ob ein Individuum planktonisch ist oder nicht, hängt davon ab, ob eine Strömung vorhanden ist oder nicht. Auch der Wind spielt eine Rolle. Ein Teich oder eine einfache Pfütze können durch eine Windböe aufgewühlt werden und Organismen in Bewegung versetzen, die sich diesem Ereignis nicht widersetzen können. Ohne diese Einflüsse leben diese Organismen ruhig auf dem Grund, das sind sogenannte benthische Arten oder schwimmen friedlich von einem Ort zum anderen (sogenannte nektonische Arten). Ein Copepode ist also je nach seiner Umgebung und den Wetterbedingungen planktonisch.

Aus verschiedenen Gründen lassen sich einige allgemeine Aussagen über Organismen treffen, wie die oben genannten. So kann ein Copepode, der eigentlich eine große Gruppe von Krebstieren ist, die alle aquatischen Lebensräume der Erde besiedeln, unter bestimmten Bedingungen Plankton sein.  

Ein weiteres Beispiel: Quallen 

Einige hundert Arten, von denen viele noch unentdeckt sind, bevölkern die Ozeane und sogar bestimmte Süßwasserlebensräume! 

Die Natur beweist uns, dass es zu jeder Regel eine Ausnahme gibt.

Quallen im pelagischen Stadium, die in der Wassersäule leben, kämpfen also nicht gegen die Strömung. Die kleinen und vor allem die mikroskopisch kleinen Quallen können dies aufgrund ihrer Größe offensichtlich nicht.

Die anderen, größeren Quallen können es auch nicht oder wollen es nicht! Ein ziemlich erstaunliches Verhalten, denn man kann sich kaum vorstellen, dass ein Fisch im offenen Wasser passiv bleibt und sich von den Strömungen treiben lässt. Doch im Gegensatz zu Fischen müssen Quallen weder Beute jagen noch vor ihren Feinden fliehen, dank ihrer Tentakel! Warum sollten sie sich also anstrengen, um sich fortzubewegen?

Man stellt sie sich daher alle als Plankton vor, aber wie oben erwähnt: gibt es zu jeder Regel eine Ausnahme.

Eine davon, die bereits als giftigstes Tier der Welt aus der Masse heraussticht, kämpft gegen die Strömung. Es handelt sich um die Seewespe oder Chironex fleckeri. 

Im Gegensatz zu ihren zahlreichen Artgenossen jagt Chironex ihre Beute, indem sie sich entlang der Strände fortbewegt! Durch aktives Schwimmen kämpft sie gegen die Strömung an und landet nicht im Plankton. Aber wenn das Wetter umschlägt, wird sie schnell genug dort landen! Man könnte noch viele weitere Beispiele nennen, wie bestimmte pflanzliche Planktonarten, die sich an einem Substrat festhalten können und als „Mikrophytobenthos” bezeichnet werden, aber das reicht wohl.

Eine Frage, die sich stellt:

Der Begriff „Plankton” wird manchmal ungeschickt verwendet, indem man zu schnell eine Qualle oder einen Copepoden darunter versteht. Eine falsche Verwendung dieses Begriffs ist nicht so „besorgniserregend” wie eine falsche Identifizierung einer Art, aber es scheint wichtig zu sein, zwischen den beiden zu unterscheiden. Dies ermöglicht es vor allem, einen Schritt zurückzutreten und die Biologie des Individuums und die Beschaffenheit seiner Umgebung zu betrachten.

Eine Frage, die man sich stellen sollte und die viele Antworten birgt!

Was ist Phytoplankton?

Der Begriff „Phytoplankton“ leitet sich von den griechischen Wörtern phyto/Pflanze und plankton/Wandern bzw. treiben ab und bezeichnet mikroskopisch kleine Organismen, die in salzigen und süßen Gewässern leben.

Einige Arten von Phytoplankton sind Bakterien, andere sind Protisten, und die meisten sind einzellige Pflanzen. Zu den häufigsten Arten gehören Cyanobakterien mit Siliziumdioxid umhüllte Kieselalgen, Grünalgen und mit Kalk umhüllte Coccolithoporiden. 

Wie Landpflanzen, verfügt auch Phytoplankton über Chlorophyll, um Sonnenlicht einzufangen, und wandelt dieses Licht  durch Photosynthese in chemische Energie um. Es verbraucht Kohlendioxid und setzt Sauerstoff frei. Alle Phytoplanktonarten betreiben Photosynthese, aber einige beziehen zusätzliche Energie aus dem Verzehr anderer Organismen.

Je nach der Verfügbarkeit von Kohlendioxid, Sonnenlicht und Nährstoffen hängt die Fortbildung von Phytoplankton ab. Phytoplankton benötigt Nährstoffe wie Nitrat, Phosphat, Silikat und Kalzium in unterschiedlichen Mengen, je nach Art.

Einige Phytoplanktonarten können Stickstoff binden und in Gebieten mit geringer Nitratkonzentration wachsen. Es benötigt außerdem Spuren von Eisen, was das Wachstum von Phytoplankton in weiten Teilen des Ozeans einschränkt, da die Eisenkonzentration dort sehr gering ist. Weitere Faktoren beeinflussen die Wachstumsrate von Phytoplankton, darunter Wassertemperatur und Salzgehalt, Wassertiefe, Wind und die Art der Tiere, wie der Riesenhai, die sich davon ernähren.

Unter günstigen Bedingungen kann die Population von Phytoplankton explosionsartig wachsen, ein Phänomen, das als Blüte bezeichnet wird. Blüten im Ozean können Hunderte von Quadratkilometern bedecken und sind auf Satellitenbildern gut zu erkennen. Eine Blüte kann mehrere Wochen andauern, aber die Lebensdauer eines einzelnen Phytoplanktons beträgt selten mehr als ein paar Tage.

Phytoplankton ist die Grundlage die alles ernähren, von mikroskopisch kleinen, tierähnlichen Zooplankton bis hin zu mehrere Tonnen schweren Walen. Kleine Fische und Wirbellose ernähren sich ebenfalls von den pflanzenähnlichen Organismen, und diese kleineren Tiere werden dann von größeren gefressen.

Phytoplankton kann auch Vorbote von Tod oder Krankheit sein. Bestimmte Phytoplanktonarten produzieren starke Biotoxine und sind damit für die sogenannte Algenblüten verantwortlich. Diese giftigen Blüten können Meereslebewesen und Menschen, die kontaminierte Meeresfrüchte verzehren, töten.

Durch Photosynthese verbraucht Phytoplankton Kohlendioxid in einem Umfang, der dem von Wäldern und anderen Landpflanzen entspricht. Ein Teil dieses Kohlenstoffs wird beim Absterben des Phytoplanktons in die Tiefsee transportiert, ein anderer Teil gelangt in verschiedene Schichten des Ozeans, wenn das Phytoplankton von anderen Lebewesen gefressen wird, die sich selbst vermehren, Abfall produzieren und sterben.

Weltweit transportiert diese „biologische Kohlenstoffpumpe” jedes Jahr etwa 10 Gigatonnen Kohlenstoff aus der Atmosphäre in die Tiefsee. Selbst kleine Veränderungen im Wachstum des Phytoplanktons können sich auf die Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre auswirken, was sich wiederum auf die globalen Oberflächentemperaturen auswirken würde.

Phytoplanktonproben können direkt aus dem Wasser an permanenten Beobachtungsstationen oder von Schiffen aus entnommen werden. Zu den Probenahmegeräten gehören Schläuche und Flaschen zum Sammeln von Wasserproben, und manchmal wird Plankton auf Filtern gesammelt, die hinter einem Schiff durch das Wasser gezogen werden.

Satelliten spielen eine zentrale Rolle für globale Studien über Phytoplankton und dessen Rolle beim Klimawandel. Einzelne Phytoplankton-Organismen sind winzig, aber wenn sie zu Milliarden blühen, verändern sie die hohen Konzentrationen an Chlorophyll und anderen lichtabsorbierenden Pigmenten die Art und Weise, wie die Oberfläche Licht reflektiert.

Dadurch kann sich das Wasser grünlich, rötlich oder bräunlich verfärben. Die kreideartigen Schuppen, die Kokkolithophoren bedecken, färben das Wasser milchig-weiß oder leuchtend blau. Wissenschaftler nutzen diese Veränderungen der Meeresfarbe, um die Chlorophyllkonzentration und die Biomasse des Phytoplanktons im Ozean zu schätzen.

Phytoplankton gedeiht entlang der Küsten und Kontinentalschelfe, entlang des Äquators im Pazifik und Atlantik sowie in hohen Breitengraden. Winde spielen eine wichtige Rolle bei der Verteilung des Phytoplanktons, da sie Strömungen antreiben, die dazu führen, dass nährstoffreiches Tiefenwasser an die Oberfläche gelangt.

Diese Auftriebszonen, darunter eine entlang des Äquators, die durch die Konvergenz der östlichen Passatwinde aufrechterhalten wird, und andere entlang der Westküsten mehrerer Kontinente, gehören zu den produktivsten Ökosystemen der Ozeane. Im Gegensatz dazu ist Phytoplankton in abgelegenen Ozeanwirbeln aufgrund der begrenzten Nährstoffe rar.

Wie bei Pflanzen an Land variiert das Wachstum von Phytoplankton je nach Jahreszeit. In hohen Breitengraden erreicht die Blüte ihren Höhepunkt im Frühjahr und Sommer, wenn die Sonneneinstrahlung zunimmt und die unaufhörliche Vermischung des Wassers durch Winterstürme nachlässt.

Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die kräftige Vermischung im Winter die Voraussetzungen für ein explosives Wachstum im Frühjahr schafft, indem sie Nährstoffe aus tieferen Gewässern in die sonnenbeschienenen Schichten an die Oberfläche befördert und das Phytoplankton von seinen Zooplankton-Fressfeinden trennt.

Da Phytoplankton für die Meeresbiologie und das Klima so wichtig ist, könnte jede Veränderung seiner Produktivität einen erheblichen Einfluss auf die Artenvielfalt, die Fischerei und die Nahrungsmittelversorgung der Menschen haben.

Viele Modelle zur Chemie und Biologie der Ozeane sagen voraus, dass es weniger vertikale Vermischung, um Nährstoffe aus der Tiefe zurück an die Oberfläche zu transportieren, geben wird.

In den Ozeanen der Erde leben Hunderttausende von Phytoplanktonarten, die jeweils an bestimmte Wasserbedingungen angepasst sind. Veränderungen der Wasserklarheit, des Nährstoffgehalts und des Salzgehalts verändern die Arten, die an einem bestimmten Ort leben.

Da größere Planktonarten mehr Nährstoffe benötigen, sind sie stärker auf die vertikale Durchmischung der Wassersäule angewiesen, die verbrauchte Nährstoffe wieder auffüllt.