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Organismen, die sich in der Wassersäule befinden und nicht in der Lage sind, gegen eine Strömung zu schwimmen

Plankton Artenvielfalt

Verschiedene Zusammenstellungen bestehen aus einzelligen und mehrzelligen Organismen mit unterschiedlichen Größen, Formen, Fütterungsstrategien, ökologischen Funktionen, Lebenszyklusmerkmalen und Umweltsensitivitäten.[1]

Plankton sind die vielfältigen Ansammlungen von Organismen in Wasser (oder Luft), die sich nicht gegen eine Strömung (oder einen Wind) bewegen können.[2][3] Die einzelnen Organismen, aus denen Plankton besteht, werden Plankter genannt.[4] Im Ozean bieten sie vielen kleinen und großen Wasserorganismen wie Muscheln, Fischen und Walen eine wichtige Nahrungsquelle.

Marine Plankton umfasst Bakterien, Archaeen, Algen, Protozoen und treibende oder schwimmende Tiere, die im Salzwasser der Ozeane und im Brackwasser der Flussmündungen leben. Süßwasserplankton ähnelt dem marinen Plankton, kommt jedoch im Süßwasser von Seen und Flüssen vor. Plankton wird normalerweise als bewohnendes Wasser angesehen, aber es gibt auch Airbourne-Versionen, das Aeroplankton, die einen Teil ihres Lebens in der Atmosphäre treiben. Dazu gehören Pflanzensporen, Pollen und vom Wind zerstreute Samen sowie Mikroorganismen, die von terrestrischen Staubstürmen in die Luft geschwemmt wurden, und ozeanisches Plankton, das durch Seespray in die Luft geschwemmt wurde.

Obwohl viele planktonische Arten mikroskopisch groß sind, Plankton umfasst Organismen über einen weiten Bereich von Größen, einschließlich großer Organismen wie Quallen.[5] Plankton wird eher durch seine ökologische Nische und Motilität als durch eine phylogenetische oder taxonomische Klassifikation definiert. Technisch umfasst der Begriff keine Organismen auf der Wasseroberfläche, die als bezeichnet werden Pleuston– oder diejenigen, die aktiv im Wasser schwimmen, die genannt werden Nekton.

Terminologie[edit]

Der Name Plankton leitet sich vom griechischen Adjektiv πλαγκτός ab (Planktos), was bedeutet fehlerhaftund im weiteren Sinne, Wanderer oder Herumtreiber,[6] und wurde 1887 von Victor Hensen geprägt.[7][8] Während einige Formen in der Lage sind, sich unabhängig zu bewegen und an einem einzigen Tag Hunderte von Metern vertikal schwimmen können (ein Verhalten, das als diel-vertikale Migration bezeichnet wird), wird ihre horizontale Position hauptsächlich durch die umgebende Wasserbewegung bestimmt, und Plankton fließt typischerweise mit Meeresströmungen. Dies steht im Gegensatz zu Nektonorganismen wie Fischen, Tintenfischen und Meeressäugern, die gegen den Umgebungsstrom schwimmen und ihre Position in der Umwelt kontrollieren können.

Innerhalb des Planktons verbringt Holoplankton seinen gesamten Lebenszyklus als Plankton (z. B. die meisten Algen, Copepoden, Salpen und einige Quallen). Im Gegensatz dazu ist Meroplankton nur für einen Teil seines Lebens planktisch (normalerweise das Larvenstadium) und wird dann entweder nektisch (schwimmend) oder benthisch (Meeresboden). Beispiele für Meroplankton sind die Larven von Seeigeln, Seesternen, Krebstieren, Meereswürmern und den meisten Fischen.[9]

Die Menge und Verteilung des Planktons hängt von den verfügbaren Nährstoffen, dem Wasserzustand und einer großen Menge anderen Planktons ab.[10]

Das Studium des Planktons wird als Planktologie bezeichnet, und ein planktonisches Individuum wird als Plankter bezeichnet.[11] Das Adjektiv Plankton ist sowohl in der wissenschaftlichen als auch in der populären Literatur weit verbreitet und ein allgemein anerkannter Begriff. Unter dem Gesichtspunkt der präskriptiven Grammatik wird dies jedoch seltener verwendet planktisch ist strenger das richtige Adjektiv. Wenn englische Wörter von ihren griechischen oder lateinischen Wurzeln abgeleitet werden, wird das geschlechtsspezifische Ende (in diesem Fall “-on”, das angibt, dass das Wort neutral ist) normalerweise gelöscht, wobei nur die Wurzel des Wortes in der Ableitung verwendet wird.[12]

Trophäengruppen[edit]

Plankton wird hauptsächlich in breite funktionelle (oder trophische) Gruppen unterteilt:

  • Virioplankton sind Viren. Viren sind im Plankton häufiger als Bakterien und Archaeen, wenn auch viel kleiner.[14][15]

Mixoplankton[edit]

  • Mixotrophe. Plankton wurde traditionell als Erzeuger-, Verbraucher- und Recyclinggruppe eingestuft, aber einige Planktone können von mehr als nur einer trophischen Ebene profitieren. Bei dieser gemischten trophischen Strategie – bekannt als Mixotrophie – fungieren Organismen gleichzeitig als Produzenten und Konsumenten oder wechseln als Reaktion auf die Umgebungsbedingungen zwischen den Ernährungsweisen. Dies ermöglicht es, die Photosynthese für das Wachstum zu verwenden, wenn Nährstoffe und Licht reichlich vorhanden sind, aber bei schlechten Wachstumsbedingungen auf Phytoplankton, Zooplankton oder einander umzusteigen. Mixotrophe werden in zwei Gruppen eingeteilt; konstitutive Mixotrophe, CMs, die in der Lage sind, Photosynthese selbst durchzuführen, und nicht konstitutive Mixotrophe, NCMs, die Phagozytose verwenden, um phototrophe Beute zu verschlingen, die entweder in der Wirtszelle am Leben gehalten wird und von ihrer Photosynthese profitiert, oder sie verdauen ihre Beute mit Ausnahme der Plastiden, die weiterhin Photosynthese betreiben (Kleptoplastik).[16]

Die Anerkennung der Bedeutung der Mixotrophie als ökologische Strategie nimmt zu.[17] sowie die umfassendere Rolle, die dies in der marinen Biogeochemie spielen kann.[18] Studien haben gezeigt, dass Mixotrophe für die Meeresökologie viel wichtiger sind als bisher angenommen und mehr als die Hälfte des gesamten mikroskopischen Planktons ausmachen.[19][20] Ihre Anwesenheit wirkt als Puffer, der den Zusammenbruch von Ökosystemen in Zeiten mit wenig bis gar keinem Licht verhindert.[21]

Größengruppen[edit]

Plankton wird auch oft in Bezug auf die Größe beschrieben.[22] Normalerweise werden die folgenden Unterteilungen verwendet:

Einige dieser Begriffe können jedoch mit sehr unterschiedlichen Grenzen verwendet werden, insbesondere am größeren Ende. Die Existenz und Bedeutung von Nano- und noch kleinerem Plankton wurde erst in den 1980er Jahren entdeckt, aber es wird angenommen, dass sie den größten Anteil des gesamten Planktons an Anzahl und Vielfalt ausmachen.

Das Mikroplankton und kleinere Gruppen sind Mikroorganismen und arbeiten bei niedrigen Reynolds-Zahlen, wobei die Viskosität von Wasser viel wichtiger ist als seine Masse oder Trägheit.
[23]

Andere Gruppen[edit]

Aeroplankton[edit]

Aeroplankton sind winzige Lebensformen, die in der Luft schweben und treiben, getragen vom Windstrom. Sie sind das atmosphärische Analogon zum ozeanischen Plankton. Die meisten Lebewesen, aus denen Aeroplankton besteht, sind sehr klein bis mikroskopisch klein, und viele können aufgrund ihrer geringen Größe schwer zu identifizieren sein. Wissenschaftler können sie für Studien in Fallen sammeln und Netze aus Flugzeugen, Drachen oder Ballons fegen.[24] Aeroplankton besteht aus zahlreichen Mikroben, darunter Viren, etwa 1000 verschiedenen Bakterienarten, etwa 40.000 Pilzarten und Hunderten von Arten von Protisten, Algen, Moosen und Leberblümchen, die einen Teil ihres Lebenszyklus als Aeroplankton, häufig als Sporen, leben , Pollen und windgestreute Samen. Zusätzlich werden peripatetische Mikroorganismen von terrestrischen Staubstürmen in die Luft geschwemmt, und eine noch größere Menge von marinen Mikroorganismen in der Luft wird im Seespray hoch in die Atmosphäre befördert. Aeroplankton lagert täglich auf jedem Quadratmeter rund um den Planeten Hunderte Millionen Viren in der Luft und Millionen Millionen Bakterien ab.

Geoplankton[edit]

Viele Tiere leben in terrestrischen Umgebungen, indem sie in vorübergehenden, oft mikroskopisch kleinen Gewässern und Feuchtigkeit gedeihen. Dazu gehören Rotifere und Gastrotrichs, die widerstandsfähige Eier legen, die in trockenen Umgebungen jahrelang überleben können, und von denen einige selbst inaktiv werden können. Nematoden sind bei diesem Lebensstil normalerweise mikroskopisch klein. Wasserbären haben zwar nur eine Lebensdauer von wenigen Monaten, können jedoch unter trockenen oder feindlichen Bedingungen in schwebende Animationen eintreten und jahrzehntelang überleben. Dies ermöglicht es ihnen, in terrestrischen Umgebungen allgegenwärtig zu sein, obwohl Wasser zum Wachsen und zur Fortpflanzung benötigt wird. Viele mikroskopisch kleine Krebstiergruppen wie Copepoden und Amphipoden (zu denen auch Sandhoppers gehören) und Seed Shrimp sind dafür bekannt, dass sie im trockenen Zustand ruhen und auch in vorübergehenden Gewässern leben[25]

Gelatineartiges Zooplankton[edit]

Quallen sind gallertartiges Zooplankton.[26]

Gelatineartiges Zooplankton sind zerbrechliche Tiere, die in der Wassersäule im Ozean leben. Ihre empfindlichen Körper haben keine harten Teile und können leicht beschädigt oder zerstört werden.[27] Gelatineartiges Zooplankton ist oft transparent.[28] Alle Quallen sind gallertartiges Zooplankton, aber nicht alle gallertartigen Zooplanktone sind Quallen. Die am häufigsten vorkommenden Organismen sind Ctenophore, Medusen, Salpen und Chaetognatha in Küstengewässern. Fast alle Meeresphyla, einschließlich Annelida, Mollusca und Arthropoda, enthalten gallertartige Arten, aber viele dieser seltsamen Arten leben im offenen Ozean und in der Tiefsee und stehen dem gelegentlichen Ozeanbeobachter weniger zur Verfügung.[29]

Ichthyoplankton[edit]

Lachsei schlüpfen in a Sack braten. In wenigen Tagen nimmt der Sackbraten den Dottersack auf und ernährt sich von kleinerem Plankton

Ichthyoplankton sind die Eier und Larven von Fischen. Sie befinden sich meist in der sonnenbeschienenen Zone der Wassersäule, die weniger als 200 Meter tief ist und manchmal als epipelagische oder photische Zone bezeichnet wird. Ichthyoplankton ist planktonisch, was bedeutet, dass sie nicht effektiv aus eigener Kraft schwimmen können, sondern mit den Meeresströmungen treiben müssen. Fischeier können überhaupt nicht schwimmen und sind eindeutig planktonisch. Larven im Frühstadium schwimmen schlecht, aber Larven im Spätstadium schwimmen besser und hören auf, planktonisch zu sein, wenn sie zu Jungtieren heranwachsen. Fischlarven sind Teil des Zooplanktons, das kleineres Plankton frisst, während Fischeier ihre eigene Nahrungsversorgung haben. Sowohl Eier als auch Larven werden von größeren Tieren selbst gefressen.[30][31] Fische können eine große Anzahl von Eiern produzieren, die häufig in die offene Wassersäule freigesetzt werden. Fischeier haben typischerweise einen Durchmesser von etwa 1 Millimeter. Die frisch geschlüpften Jungen von eiförmigen Fischen werden Larven genannt. Sie sind normalerweise schlecht geformt, tragen einen großen Dottersack (zur Ernährung) und unterscheiden sich stark im Aussehen von jugendlichen und erwachsenen Exemplaren. Die Larvenperiode bei oviparen Fischen ist relativ kurz (normalerweise nur einige Wochen), und die Larven wachsen schnell und verändern Aussehen und Struktur (ein Prozess, der als Metamorphose bezeichnet wird), um Jungtiere zu werden. Während dieses Übergangs müssen die Larven von ihrem Dottersack auf die Fütterung mit Zooplankton-Beute umsteigen. Dieser Prozess hängt von der normalerweise unzureichenden Zooplankton-Dichte ab und hungert viele Larven. Mit der Zeit können Fischlarven gegen Strömungen schwimmen. Ab diesem Zeitpunkt sind sie kein Plankton mehr und werden zu Jungfischen.

Holoplankton[edit]

Holoplankton sind Organismen, die für ihren gesamten Lebenszyklus planktisch sind. Holoplankton kann mit Meroplankton verglichen werden, bei dem es sich um planktische Organismen handelt, die einen Teil ihres Lebenszyklus in der benthischen Zone verbringen. Beispiele für Holoplankton sind einige Kieselalgen, Radiolarien, einige Dinoflagellaten, Foraminiferen, Amphipoden, Krill, Copepoden und Salpen sowie einige Arten von Gastropodenmollusken. Holoplankton lebt in der pelagischen Zone im Gegensatz zur benthischen Zone.[33] Holoplankton umfasst sowohl Phytoplankton als auch Zooplankton und variiert in der Größe. Das häufigste Plankton sind Protisten.[34]

Meroplankton[edit]

Meroplankton ist eine Vielzahl von Wasserorganismen, die in ihrem Lebenszyklus sowohl planktonische als auch benthische Stadien aufweisen. Ein Großteil des Meroplanktons besteht aus Larvenstadien eines größeren Organismus.[25] Meroplankton kann mit Holoplankton verglichen werden, bei dem es sich um planktonische Organismen handelt, die während ihres gesamten Lebenszyklus als Plankton in der pelagischen Zone verbleiben.[35] Nach einer gewissen Zeit im Plankton gehen viele Meroplanktone zum Nekton über oder nehmen auf dem Meeresboden einen benthischen (oft sitzenden) Lebensstil an. Die Larvenstadien von benthischen Wirbellosen machen einen erheblichen Anteil der planktonischen Gemeinschaften aus.[36] Das planktonische Larvenstadium ist für viele benthische Wirbellose besonders wichtig, um ihre Jungen zu zerstreuen. Abhängig von der jeweiligen Art und den Umgebungsbedingungen kann Meroplankton im Larven- oder Jugendstadium für einen Zeitraum von einer Stunde bis zu Monaten in der pelagischen Zone verbleiben.[25]

Pseudoplankton[edit]

Pseudoplankton sind Organismen, die sich an planktonischen Organismen oder anderen schwimmenden Objekten wie treibendem Holz oder schwimmenden Schalen von Organismen wie z Spirulaoder künstliches Treibgut. Beispiele sind Gänsehaut und der Bryozoan Jellyella. An sich können diese Tiere nicht schweben, was sie mit echten planktonischen Organismen wie z Velella und der portugiesische Mann des Krieges, die lebhaft sind. Pseudoplankton kommt häufig im Darm von filternden Zooplanktern vor.[37]

Tychoplankton[edit]

Tychoplankton sind Organismen wie frei lebende oder gebundene benthische Organismen und andere nicht planktonische Organismen, die durch eine Störung ihres benthischen Lebensraums oder durch Winde und Strömungen in das Plankton transportiert werden.[38] Dies kann durch direkte Turbulenzen oder durch Aufbrechen des Substrats und anschließendes Mitreißen in die Wassersäule erfolgen.[38][39] Tychoplankton ist daher eine primäre Unterteilung für die Sortierung planktonischer Organismen nach der Dauer des im Plankton verbrachten Lebenszyklus, da weder ihr gesamtes Leben noch bestimmte Fortpflanzungsbereiche auf die planktonische Existenz beschränkt sind.[40] Tychoplankton wird manchmal genannt versehentliches Plankton.

Verteilung[edit]

Weltweite Konzentrationen von Oberflächen-Ozean-Chlorophyll, gemessen vom Satelliten während des nördlichen Frühlings, gemittelt von 1998 bis 2004. Chlorophyll ist ein Marker für die Verteilung und Häufigkeit von Phytoplankton.

Neben Aeroplankton bewohnt Plankton Ozeane, Meere, Seen und Teiche. Die lokale Häufigkeit variiert horizontal, vertikal und saisonal. Die Hauptursache für diese Variabilität ist die Verfügbarkeit von Licht. Alle Planktonökosysteme werden durch den Eintrag von Sonnenenergie angetrieben (siehe jedoch Chemosynthese), wodurch die Primärproduktion auf Oberflächengewässer sowie auf geografische Regionen und Jahreszeiten mit reichlich Licht beschränkt wird.

Eine sekundäre Variable ist die Nährstoffverfügbarkeit. Obwohl große Gebiete der tropischen und subtropischen Ozeane reichlich Licht haben, erfahren sie eine relativ geringe Primärproduktion, da sie begrenzte Nährstoffe wie Nitrat, Phosphat und Silikat bieten. Dies resultiert aus einer großflächigen Ozeanzirkulation und einer Schichtung der Wassersäule. In solchen Regionen erfolgt die Primärproduktion normalerweise in größerer Tiefe, wenn auch in geringerem Maße (aufgrund des verringerten Lichts).

Trotz signifikanter Makronährstoffkonzentrationen sind einige Ozeanregionen unproduktiv (sogenannte HNLC-Regionen).[41] Der Mikronährstoff Eisen ist in diesen Regionen mangelhaft, und seine Zugabe kann zur Bildung von Phytoplankton-Algenblüten führen.[42] Eisen erreicht den Ozean hauptsächlich durch Ablagerung von Staub auf der Meeresoberfläche. Paradoxerweise weisen ozeanische Gebiete in der Nähe von unproduktivem, trockenem Land typischerweise reichlich Phytoplankton auf (z. B. der östliche Atlantik, wo Passatwinde Staub aus der Sahara in Nordafrika bringen).

Während Plankton in Oberflächengewässern am häufigsten vorkommt, leben sie in der gesamten Wassersäule. In Tiefen, in denen keine Primärproduktion stattfindet, verbrauchen Zooplankton und Bakterioplankton stattdessen organisches Material, das aus produktiveren Oberflächengewässern darüber sinkt. Dieser Fluss von sinkendem Material, der sogenannte Meeresschnee, kann nach dem Ende der Frühlingsblüte besonders hoch sein.

Die lokale Verteilung von Plankton kann durch die windgetriebene Langmuir-Zirkulation und die biologischen Auswirkungen dieses physikalischen Prozesses beeinflusst werden.

Ökologische Bedeutung[edit]

Nahrungskette[edit]

Neben der Darstellung der untersten Ebenen einer Nahrungskette, die die kommerziell wichtige Fischerei unterstützt, spielen Planktonökosysteme eine Rolle in den biogeochemischen Kreisläufen vieler wichtiger chemischer Elemente, einschließlich des Kohlenstoffkreislaufs des Ozeans.[43]

Kohlenstoffzyklus[edit]

Vor allem durch Weiden auf Phytoplankton liefert Zooplankton Kohlenstoff an das planktische Nahrungsnetz, indem es entweder atmet, um metabolische Energie bereitzustellen, oder beim Tod als Biomasse oder Detritus. Organisches Material ist in der Regel dichter als Meerwasser und sinkt daher in offene Ozeanökosysteme abseits der Küsten und transportiert Kohlenstoff mit. Dieser als biologische Pumpe bezeichnete Prozess ist ein Grund dafür, dass die Ozeane die größte Kohlenstoffsenke der Erde darstellen. Es wurde jedoch gezeigt, dass es durch Temperaturinkremente beeinflusst wird.[44][45][46][47] Im Jahr 2019 ergab eine Studie, dass antarktische Phytoplanktons bei anhaltender Versauerung des Meerwassers vor Ende des Jahrhunderts kleiner und weniger wirksam bei der Speicherung von Kohlenstoff werden könnten.[48]

Es könnte möglich sein, die Aufnahme von Kohlendioxid durch den Ozean zu erhöhen (CO
2) erzeugt durch menschliche Aktivitäten durch Steigerung der Planktonproduktion durch Eisendüngung – Einführung von Eisenmengen in den Ozean. Diese Technik ist jedoch möglicherweise in großem Maßstab nicht praktikabel. Der Sauerstoffmangel im Ozean und die daraus resultierende Methanproduktion (verursacht durch die Remineralisierung der überschüssigen Produktion in der Tiefe) sind ein möglicher Nachteil.[49][50]

Sauerstoffproduktion[edit]

Phytoplankton absorbiert Energie von der Sonne und Nährstoffe aus dem Wasser, um ihre eigene Nahrung oder Energie zu produzieren. Bei der Photosynthese setzt Phytoplankton molekularen Sauerstoff frei (Ö
2) als Abfallnebenprodukt ins Wasser. Es wird geschätzt, dass etwa 50% des weltweiten Sauerstoffs über die Phytoplankton-Photosynthese erzeugt wird.[51] Der Rest wird durch Photosynthese an Land von Pflanzen erzeugt.[51] Darüber hinaus hat die Phytoplankton-Photosynthese die Atmosphäre kontrolliert CO
2/.Ö
2 Gleichgewicht seit dem frühen präkambrischen Zeitalter.[52]

Variabilität der Biomasse[edit]

Das Wachstum der Phytoplanktonpopulationen hängt von den Lichtverhältnissen und der Nährstoffverfügbarkeit ab. Der Hauptfaktor, der das Wachstum begrenzt, variiert von Region zu Region in den Weltmeeren. In großem Maßstab ist das Wachstum von Phytoplankton in den oligotrophen tropischen und subtropischen Gyres im Allgemeinen durch die Nährstoffversorgung begrenzt, während Licht häufig das Phytoplanktonwachstum in subarktischen Gyres begrenzt. Die Variabilität der Umwelt auf mehreren Ebenen beeinflusst den Nährstoff und das Licht, die für Phytoplankton verfügbar sind. Da diese Organismen die Basis des marinen Nahrungsnetzes bilden, beeinflusst diese Variabilität des Phytoplanktonwachstums höhere trophische Werte. Beispielsweise sinken die Phytoplanktonspiegel in El Niño-Perioden vorübergehend zwischenzeitlich und beeinflussen die Populationen von Zooplankton, Fischen, Seevögeln und Meeressäugern.

Die Auswirkungen der anthropogenen Erwärmung auf die Weltbevölkerung von Phytoplankton sind ein Bereich aktiver Forschung. Es wird erwartet, dass Änderungen in der vertikalen Schichtung der Wassersäule, der Geschwindigkeit temperaturabhängiger biologischer Reaktionen und der atmosphärischen Nährstoffversorgung wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Phytoplanktonproduktivität haben.[53] Darüber hinaus können Änderungen der Mortalität von Phytoplankton aufgrund von Zooplankton-Weideraten signifikant sein.

Planktonvielfalt[edit]

Bedeutung für den Fisch[edit]

Zooplankton ist die erste Beute für fast alle Fischlarven, wenn sie von ihren Dottersäcken auf externe Fütterung umsteigen. Fische verlassen sich auf die Dichte und Verteilung des Zooplanktons, um der von neuen Larven zu entsprechen, die sonst verhungern können. Natürliche Faktoren (z. B. aktuelle Schwankungen) und vom Menschen verursachte Faktoren (z. B. Flussdämme, Versauerung des Ozeans, steigende Temperaturen) können das Zooplankton stark beeinflussen, was wiederum das Überleben der Larven und damit den Bruterfolg stark beeinflussen kann.

Die Bedeutung von Phytoplankton und Zooplankton ist auch in der ausgedehnten und halbintensiven Teichfischzucht bekannt. Planktonpopulationsbasierte Teichbewirtschaftungsstrategien für die Fischzucht werden seit Jahrzehnten von traditionellen Fischzüchtern praktiziert und veranschaulichen die Bedeutung von Plankton auch in künstlichen Umgebungen.

Siehe auch[edit]

Verweise[edit]

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Weiterführende Literatur[edit]

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Externe Links[edit]