plankton (pdf) - · pdf filedie produktion von phytoplankton (primärproduktion) ist die...
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PlanktonVictor Hensen
Viktor Hensen (1835-1924)prägte 1887 den Begriff „Plankton“.
Gr. Plagktos = umherschweifend
Alle Organismen, die im Freiwasser (Pelagial) leben und deren Eigen-bewegungen im Vergleich zu den Bewegungen des Wasserkörpers
unbedeutend sind.
Passive Verfrachtung durch Strömungen Schweben im Wasserkörper.
Eigenbewegungen - zum Erhalt des Schwebezustandes - zur Höhenregulierung im Wasser.
PlanktonLebensräume
Pelagial: Lebensraum von Plankton (Algen, Daphnien, Rädertierchen)
und Nekton (Fische)
Benthal: Lebensraum des Benthos (z.B. Flohkrebse, Würmer)
PlanktonKomp-Ebene Einteilung nach Lichtintensität
KompensationsebeneBrutto-Photosyntheserate und Respiration gleichen sich aus. Größere Tiefen – weniger Lichtenergie für Pflanzen.
Oberhalb der Kompensationsebene:
Bilanz der Photosynthese positiv.Neue Biomasse wird aufgebaut.
Unterhalb der Kompensationsebene:
Verluste durch Veratmung größer als die Gewinne aus Photosynthese.
PlanktonZusammensetzungZusammensetzung des Planktons
Unterschiedliche Organismen-
gruppen.
Einzeller (Protozoen) und Mehrzeller (Metazoen).
pflanzliche, tierische und mikrobielle Organismen.
PlanktonEinteilungEinteilung der Planktonorganismen
1) Nach der Körpergröße:
Femto- bis Megaplankton
2) Nach dem Lebenszyklus:
Holoplankton und Meroplankton
3) Nach Funktion / Ernährungsweise:
Destruenten: Bakterioplankton (Bakterien, Pilze)
Produzenten: Phytoplankton (Algen)
Konsumenten: Zooplankton (tierische Organismen)
PlanktonGrößenklassen 1Plankton: Größenklassen
Femtoplankton 0,2 µm Viren, Phagen
Picoplankton 0,2 µm 2 µm Bakterien, kl. Phytopl., Protozoen
Nanoplankton 2 µm 20 µm Phytoplankter, Protozoen, gr. Bak.
PlanktonGrößenklassen 2Plankton: Größenklassen
Mikroplankton 20 µm 200 µm große Phytoplankter u. Protozoen,kleine Metazoen (z.B. Rotatorien)
Mesoplankton 200 µm 2 mm größte Einzeller, Phytoplankton-kolonien, viele Metazoen
Volvox spec.(200-2000 µm)
Bosmina spec.(bis über 1000 µm)
PlanktonGrößenklassen 3Plankton: Größenklassen
Makroplankton 2 mm 2 cm extrem große Phytoplanktonkol.gr. pelagische Crustaceen (Krill)
Megaplankton über 2 cm größte Zooplankter (z.B. Quallen)
Daphnia spec. (bis über 2000 µm) Euphausia superba (über 6 cm)
PlanktonHoloplankton 1Plankton: Lebenszyklen - Holoplankton
Nauplius-Stadien
Copepodid-Stadien
AdultusEi
Alle Stadien des Lebenszyklus werden im Pelagial verbracht.
Copepoda
PlanktonHoloplankton 3Plankton: Lebenszyklen - Holoplankton
Cladocera: Keine Larvenstadien.
Schlupf aus Dauereiern während der ersten Planktonblüte.
Parthenogenetische und sexuelle Fortflanzung (Heterogonie)
PlanktonMeroplankton 1Plankton: Lebenszyklen - Meroplankton
Mindestens ein Lebenszyklusstadium nicht planktonisch
BüschelmückeChaoborus crystallinus
Larven: 12 bis 17 mm.
Zwei Generationen pro Jahr.
Erste Generation ist im Juli/August ausgewachsen und legt sofort Eier ab.
Larven der 2. Generation überwintern bei tieferen Temperaturen am
Teichgrund
Schlupf im folgenden April/Mai
PlanktonMeroplankton 2aPlankton: Lebenszyklen - Meroplankton
2-4 cm große Süßwasser-Muschel (Flüsse und Seen). Oft massenhaft in großen Kolonien.
Etwa 1830 von Südost-nach Mitteleuropa eingewandert.
Wandermuschel(Dreissena polymorpha)
Nach Nordamerika verschleppt.
„Wandermuschel“, weil sie mit ihrer freischwimmenden Larve schnell neue Lebensräume besiedeln können.
PlanktonMeroplankton 2bPlankton: Lebenszyklen - Meroplankton
Über 40 000 Eier werden ins Wasser abgegeben.
3-5 Tage nach der Befruchtung schlüpfen die Larven (Veliger) und verbleiben bis über einen Monat frei-schwimmend im Wasser.
Austern-Veliger
PlanktonBakterioplanktonPlankton: Funktion – Destruenten/Reduzenten
BakterioplanktonPlanktische Bakterien, können sowohl autotroph als auch heterotroph sein.
Fluoreszenzmikroskopie
Häufigste Plankter
Plattenkeimzahl
Coliforme Bakterien weisen auf fäkale Verunreinigungen hin.
Große metabolische Vielfalt !!! Epifluoreszenz-Präparat gefärbt mit dem DNA-Fluoreszenzfarbstoff DAPI und angeregt mit UV-Licht.
PlanktonMykoplanktonPlankton: Funktion – Destruenten/Reduzenten
MykoplanktonPlanktische Pilze sind heterotroph
Ernähren sich saprophytisch (von abgestorbenem organischen Material)
Viele parasitische Formen.
Algenpilze (Oomycota) auf fädigen Grünalgen.
Echte Pilze (Eumycota) häufig parasitisch.
Schlauchpilze (Ascomycetes) sind durch Hefen vertreten. (besonders in Gewässern, die stark durch gelöste organische Substanzen belastet sind)
PlanktonPhytoplanktonPlankton: Phytoplankton - Produzenten
Alle autotrophen Planktonorganismen, die Photosynthese betreiben.
6 CO2 +6 H2O C6H12O6 + 6 O2 (- 2802 kJ)
Hauptsächlich pflanzliche Organismen, wie z. B
Blaualgen (Cyanobakteria),
Kieselalgen (Diatomeen)
Grünalgen (Chlorophyceen),
andere Phytoflagellaten (z.B. Dinophyta, Euglenophyta)
Die Produktion von Phytoplankton (Primärproduktion) ist die Lebensgrundlage für andere Organismen im und am Gewässer.
PlanktonBlaualgenPhytoplankton: Blaualgen (Cyanobakterien)
Trotz prokaryotischer Zellorganisation fast alle Lebensformtypen des Phytoplanktons. Microcystis spec.
Synechococcus spec.
Einzellig
Fädig
Kolonien
N-Fixierung !
Gasvakuolen
PlanktonKieselalgenPhytoplankton: Kieselalgen (Diatomeen)Einlagerungen von Kieselsäure in den Zellwänden, stets einzellig
2 Ordnungen: Pennales u. Centrales
Vermehrung durch Zweiteilung
Hypotheke wird neu gebildet
Tabellaria spec.
Asterionella formosa
Dadurch werden die Zellen immer kleiner.
Bei einer kritischen minimalen Größe sexuelle Fortpflanzung.
PlanktonGrünalgenPhytoplankton: Grünalgen (Chlorophyta)Stammesgeschichtlicher Ausgangspunkt der höheren Pflanzen.
Alle Organisationsstufen, 8000 ArtenVolvox spec.
Chlorococcum spec.
Scenedesmus spec.
PlanktonPhytoflagellatenPhytoflagellaten (Dinophyta, Euglenophyta)
Eine Quer- und eine Längsfurche in denen je eine Geißel liegt.Gymnodinium paradoxum.
Zellwände mit Cellulose
Euglena viridis.
Autotrophe, myxotrophe, und heterotrophe Formen
PlanktonZooplanktonZooplankton (Konsumenten)
Betreiben keine PhotosyntheseErnähren sich von anderen Organismen.
Herbivore, onmivore und carnivoreZooplankter
Assimilation organischer Substanz
O2-Verbrauch
N-Freisetzung
Komplexe Fraßbeziehungen
-> Nahrungsnetz
PlanktonRädertierchenZooplankton: Rädertierchen (Rotatoria)
Lecane spec.ca. 200 µm
Räderorgan erzeugt Wasserwirbel
Ernährung
Fortbewegung
Kaumagen
Ostracoden
Zooplankton: Ostracoda (Muschelkrebse)
(0,5 – 3 mm)
Zweiklappiger Carapax umschließt gesamten Körper.2. Antennen dienen der Fortbewegung.
Marin und limnisch, nur wenige pelgische Arten.
Cladocera 1Zooplankton: Cladocera (Wasserflöhe)
(1 – 6 mm)
Carapax zweiklappigLimnisch, nur wenige marine Arten
Cladocera 2
Durchsichtig und farblosLanger Schwanzstiel
Weibchen ohne Stachel
Räuber von Cladocerenund Copepoden
(1 – 6 mm)
Bythotrephes spec.(bis 10 mm)
Zooplankton: Cladocera (Wasserflöhe)
Cyclopoidea
Zooplankton: Copepoda (Cyclopoida)
Macrocyclops albidus(um 2,5 mm)
1. Antennen dienen der FortbewegungWeibchen mit Eiballen
PlanktonIchtyoplankton Ichtyoplankton (Fischeier und -larven)
(10 - 30 mm)
Dottersacklarven
Temporäres AuftretenRäuber von Cladoceren und Copepoden
Nahrungsspektrum verändert sich rasch mit der Zunahme der Körpergröße
TrophodynamikTrophische Interaktionen (Nahrungsnetze)
Körpergröße nimmt mit der Position in der Nahrungskette zu.
Energie- und Stoffverluste begrenzen Länge von Nahrungsketten.
Phytoplankton: Photosynthese
Zooplankton: Herbivore (Pflanzenfresser)
Carnivore (Fleischfresser)
Omnivore (Allesfresser)
Ernährungsweise: Greifer, Strudler, Filtrierer, Leimrutenfänger
Phytoplankton
HerbivoresZooplankton
CarnivoresZooplankton
Raubfische
Bakterien / Pilze
PlanktonNahrungsnetz
End-konsumenten
Sekundär-konsumenten
Primär-konsumenten
Primär-produzenten
Destruenten
PlanktonVertikalwanderungVertikalwanderung
Manche Zooplankter(Daphnien, Copepoden)
Fraßvermeidung
Metabolische Vorteile
Im Meer:Nordischer KrillFlügelschnecken
PlanktonCyclomorphoseCyclomorphose
Daphnia cocculataFoto: C. Laforsch
Jahreszeitliche Form-veränderung einer Art (z.B. Daphnien)
Ausbildung von Dornen, Buckeln oder Helmen
Fraßvermeidung
Jahresgang PhytolanktonPlanktonJahresgang
Die saisonale Abfolge der Planktonentwicklung wird bedingt durch die Gegenläufigkeit von Lichtintensität und Nährstoffverteilung.
Winter: Lichtmangel und niedrige Temperaturen verhindern AlgenwachstumFrühjahr: Anstieg der Lichteinstrahlung führt zu Blüte und NährstoffzehrungSommer: Nährstoffminderung durch Umlagerung und SedimentationHerbst: Nährstoff-Freisetzung nach vertikaler Durchmischung
PlanktonFrühjahrsblüte Frühjahrsblüte
Algenwachstum wird von Nährstoff-ressourcen und Temperatur begrenzt.
Kieselalgen dominieren zunächst
Verdrängung durch andere Phyto-plankter durch Silikat-Limitierung.
Zooplankton folgt dem Phytoplanktonmit Verzögerung. Zunächst kleine, dann größere Zooplankter.
PlanktonSommerstagnationSommerstagnation
Frühjahrsmaximum wird durch Grazing und Sedimentation abgebaut.
Nährstoffpool erlaubt nur geringes Phytoplankton-Wachstum.
Überwiegend Pico- und Nanoplankter.
Nährstoffquelle hauptsächlich durch Exkretion der Zooplankter.
PlanktonHerbstzirkulationHerbstzirkulation
Die Herbstblüte findet statt, wenn bei noch genügender Lichteinstrahlung Nährstoffe aus dem Tiefenwasser nach oben befördert werden.
Dichteunterschiede im Wasserkörper sind nicht mehr vorhanden
Zirkulation durch Windeinfluss
PlanktonWinterstagnationWinterstagnation
Niedrige Temperaturen und geringe Lichteinstrahlung verhindern Wachstum.
Mineralisierung von organischen Stoffen am Seegrund.
Wasser wird mit Nährstoffen, Mineralien und CO2 angereichert.
PlanktonKlarwasserstadiumEutrophe Systeme
Klarwasserstadium:
Intensive Frühjahrsblüte
Schnelle Entfaltung des Zooplanktons
Zusammenbruch des Phytoplanktonsdurch Grazing.
Hungerbedingungen für Zooplankter
Sommermaximum:
Genügend Nährstoffe
Kontinuierliches Algenwachstum
Blaualgenblüte:
Bei N-Limitierung