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Planktonforschung. Eine Chance für die Zukunft?

Facharbeit (Schule) 2012 19 Seiten

Biologie - Allgemeines, Grundlagen

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Plankton
2.1. Definition
2.2. Systematik
2.3. Marines Phytoplankton
2.3.1 Funktion im marinen Ökosystem
2.3.2 CO2-Bindung des Phytoplanktons

3. Die Anfänge der Planktonforschung
3.1. Die Väter der Planktonforschung
3.1.1. Victor Hensen (1835-1924)
3.2. Die Planktonexpedition von 1889
3.2.1 Durchführung und Methodik
3.2.2 Ergebnisse
3.2.3 Bedeutung für die heutige Forschung

4. Planktonforschung heute
4.1. Expedition „EisenEx“ (2000) und „EIFEX“ (2004)
4.1.1 Zielsetzung
4.1.2 Hintergrund
4.1.3 Durchführung und Methodik
4.1.4 Ergebnisse
4.2. Forschungen für Industrie und Technik

5. Zusammenfassung und kritische Bewertung

6. Literaturverzeichnis

7. Anhang

1 Einleitung

Klimawandel durch zunehmende Kohlenstoffdioxid(CO2)-Emission und Klimaschutz sind brisante Themen in der Umweltpolitik. Neben der Frage, wie man den CO2-Ausstoß verringern kann, ist es auch ein Ansatz, den natürlichen Abbau des CO2 zu erhöhen. In diesem Zusammenhang sind besonders die Pflanzen mit ihrer Fähigkeit CO2 in Sauerstoff umzuwandeln, in der öffentlichen Diskussion. So gibt es sogar mittlerweile Organisationen, die als Ausgleich für lange Flugreisen sogenannte “Ablassbriefe“ verkaufen, aus deren Erlös u.a. Wälder aufgeforstet werden.[1] Aber es sind nicht nur die Lebewesen auf dem Land, die eine Rolle im CO2-Haushalt spielen. Im Gegenteil: wenn man bedenkt, dass 2/3 der Erde von Wasser bedeckt ist, so erstaunt es nicht, dass das Ökosystem Meer an der Produktion, aber auch Elimination von Kohlendioxid einen ganz entscheidenden Anteil hat.

Umfangreiche Forschungen der meeresbiologischen Institute haben dabei ganz bestimmte Organismen der Ozeane im Visier: das Plankton.

Den meisten ist Plankton nur als ganz unten stehendes Glied in der Nahrungskette bekannt.[2] Aber die Erforschung dieser mikroskopisch kleinen Lebewesen hat gezeigt, welch zentrale und positive Rolle sie innerhalb des weltweiten Kohlendioxidhaushaltes spielen. Diese Erkenntnis hat angesichts der ansteigenden CO2-Konzentration in der Atmosphäre und der damit verbundenen gefürchteten globalen Erwärmung die Meeresbiologen auf eine Idee gebracht: Könnte es möglich sein, sich die Fähigkeiten des Planktons zu Nutze zu machen und durch gezielte Beeinflussung eine Verminderung des CO2 zu erreichen?[3]

In meiner Seminararbeit möchte ich mich nach einer einleitenden Begriffsbestimmung und einem Rückblick zu den Anfängen der Planktonforschung, im Wesentlichen mit der Realisierung dieser spannenden Idee beschäftigen: den vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) durchgeführten Eisendüngungsexperimenten des südlichen Ozeans im Jahr 2000 und 2004, welche interessante Ergebnisse brachten und eine öffentliche kontroverse Diskussion auslösten.

Als Fazit wird die Frage zu beantworten sein, ob das Plankton und die Planktonforschung tatsächlich eine Chance für die Zukunft darstellt?!

2 Plankton

2.1 Definition

Der Begriff „Plankton“ kommt aus dem Altgriechischen und bedeutet „das Umhergetriebene“, da es sich um im Wasser schwebende, mikroskopisch kleine Organismen handelt, die sich nicht selbst fortbewegen können, sondern passiv in Strömungen treiben. Um die Sinkgeschwindigkeit auf ein Minimum zu reduzieren, haben sie verschiedene Strategien entwickelt, wie beispielsweise die Vergrößerung der relativen Oberfläche, die Verringerung der Dichte durch Einlagerung leichterer Substanzen (Fette/Öle/Gase) oder die Erhöhung des Wassergehaltes der Gewebe.[4]

2.2 Systematik

Eine wesentliche Differenzierung des Planktons ist die Einteilung in pflanzliches Plankton (Phytoplankton) und tierisches Plankton (Zooplankton). Innerhalb jeder Gruppe gibt es weiterhin eine große Artenvielfalt: So gehören zum Zooplankton Einzeller wie Amöben, aber auch Nesseltiere, Krebsarten und Molluskenarten. Bekannte Beispiele für das Phytoplankton sind Kieselalgen, Blau-und Grünalgen und Flagellaten.[5]

Weitere Einteilungskriterien sind die Größe (z.B. Mikroplankton 50-500µg) und das Vorkommen. So lebt im Salzwasser das Haliplankton, während es im Süßwasser Limnoplankton genannt wird. Auch innerhalb des Salzwassers wird noch unterschieden, ob das Plankton in Küstennähe oder im offenen Meer, oder ob es an der Oberfläche oder in Bodennähe vorkommt.[6]

2.3 Marines Phytoplankton

Kieselalgen (Diatomeen) sind die häufigsten Phytoplankter und sogar die häufigsten Pflanzen der Erde und bilden zusammen mit den Dinoflagellaten (Dinophyceae) die Hauptbiomasse des Meeres, insbesondere der polaren Meere. Die Zusammensetzung und die Dichte des Planktons ist abhängig von Temperatur, Licht und Nährstoffen. Jahreszeitlich bedingte Nährstoffanstiege können zu einer starken Produktionszunahme, zur sogenannten Planktonblüte, führen.[7], [8]

2.3.1 Funktion im marinen Ökosystem

Phytoplankton ist ein Primärproduzent im Stoffkreislauf des Meeres, da es in der Lage ist mit Hilfe der Photosynthese anorganische Verbindungen in organische Substanzen umzuwandeln. Es ist das erste Glied in der Nahrungskette im Meer, d.h. typischerweise dient es als Nahrung für das Zooplankton, welches wiederum von kleinen und mittleren Fischen gefressen wird, die den Raubfischen als Nahrung dienen. Außerdem sind die größten Meerestiere wie Bartenwale, Riesenhaie und Teufelsrochen reine Planktonfresser.[9]

2.3.2 CO2-Bindung des Phytoplanktons

Im Rahmen der Photosynthese wird klassischerweise unter Einwirkung des Sonnenlichtes aus Wasser und Kohlendioxid Biomasse aufgebaut und Sauerstoff freigesetzt. Dies hat zur Folge, dass angesichts der großen Gesamtbiomasse des Phytoplanktons mehr als 50% der weltweiten Sauerstoffproduktion auf die Weltmeere entfällt.[10] Im Gegenzug wird CO2 im Phytoplankton gebunden und damit der Atmosphäre entzogen. Bleibt dieses Phytoplankton in der Deckschicht des Meeres, so wird es allerdings, zumindest zum Teil, gefressen und dadurch das CO2 wieder freigesetzt. Abgestorbene Algen jedoch sinken aus dieser Zone heraus und nehmen das bei der Photosynthese erzeugte CO2 mit in die Tiefe. Dadurch entstehen in der Tiefsee riesige Kohlenstoffreservoirs.[11]

3 Die Anfänge der Planktonforschung

3.1 Die Väter der Planktonforschung

Beschäftigt man sich mit dem Thema Planktonforschung, so trifft man unweigerlich auf die Namen der Wissenschaftler Johannes Müller (1801-1858) und seines Schülers Ernst Haeckel (1834-1919) sowie auf den Mediziner, Physiologen und Meeresbiologen Victor Hensen (1835-1924).[12]

Müller führte in den Jahren 1832 - 1845 auf der Insel Helgoland sehr umfangreiche mikroskopische Untersuchungen durch und erarbeitete mit seinem Schüler Haeckel bereits eine umfangreiche Systematik des „(…) pelagischen Auftriebs (…)[13], wie die Mikroorganismen zu dieser Zeit genannt wurden. Bei diesen eher deskriptiven Untersuchungen entdeckten sie eine enorme Formenvielfalt. Der Begriff „Plankton“ wurde von Victor Hensen geprägt, der deutlich weitergehende, insbesondere quantitative Untersuchungen durchführte.[14]

3.1.1 Victor Hensen (1835-1924)

Anatomische und physiologische Studien der Sinnesorgane, Embryologie und Vererbungslehre beschäftigten den deutschen Mediziner und Naturwissenschaftler Victor Hensen zu Beginn seiner Forscherlaufbahn. Erst im späteren Verlauf widmete er sich den Studien der Meeresbiologie.[15] Er erkannte, dass das Plankton als Urnahrung die Basis allen Lebens im Meer ist und dessen Erforschung essentiell für das Verständnis der Biologie des Meeres ist. Seine Intention war aber nicht nur rein wissenschaftlich, sondern auch „(…) im Interesse der Fischerei (…)“ um „(…) sich ein Urteil über die Ertragsfähigkeit der Meere zu bil- den (…)[16]. Ihn beschäftigte weniger die Morphologie des Planktons, als vielmehr die Verteilung des Planktons in der vertikalen als auch horizontalen Ausdehnung. Von besonderem Interesse waren die Einflussfaktoren, die zu einer höheren Dichte des Planktonbestandes führten. Er konstruierte ein spezielles Netz, mit dem Vertikalfänge aus definierten Meeresschichten möglich wurden. Mehrere Expeditionen in der Ostsee führten zu seiner Theorie, dass eine gleichmäßige Verteilung des Planktons im Meer vorliegt. Den wichtigsten Beitrag zur Planktonforschung lieferte die unter Hensens Leitung durchgeführte große Planktonexpedition 1889, welche zwar auch kontroverse Diskussionen auslöste, aber im wesentlichen als großer Erfolg gewertet wurde und den Namen Victor Hensen in die Geschichte eingehen ließ.[17]

3.2 Die Planktonexpedition von 1889

Vom 15.Juli 1889 bis 7.November 1889 wurde mit dem Forschungsschiff „National“ eine genau geplante und gut ausgerüstete Expedition im Atlantischen Ozean durchgeführt. Während bisher ausschließlich küstennahe Gewässer untersucht wurden, wurden erstmals die Bedingungen in den Hochseeregionen erforscht. Dass diesem Thema schon damals eine große Bedeutung beigemessen wurde, zeigt die Tatsache, dass Victor Hensen ausreichende finanzielle Mittel aus verschiedenen Quellen zur Verfügung standen.[18]

3.2.1 Durchführung und Methodik

Auf der 16000 Seemeilen langen Route, die große Teile des atlantischen Ozeans erfasste[19], wurden über 140 Planktonzüge mit dem „Hensenschen Vertikalnetz“ durchgeführt. Von besonderer Bedeutung war hier das Schließnetz, weil es Fänge aus einem vorgegebenen Tiefenbereich erlaubte.

Im Weiteren wurde die Wassersäule abfiltriert, vorsortiert und konserviert, damit an Land eine Analyse erfolgen konnte.[20]

3.2.2 Ergebnisse

Als wichtiges Ergebnis konnte Hensen seine Theorie beweisen, dass die Planktonverteilung über sehr weite Strecken gleichmäßig ist und es nicht in Scharen auftritt. Überraschend war die Erkenntnis, dass in warmen Regionen eine geringere Planktondichte vorliegt, als in kälteren Regionen. Dies legte für Hensen die Vermutung nahe, dass neben Sonnenlicht, Sauerstoff und mineralischen Salzen weitere Stoffe notwendig sind und daraufhin stellte er eine Stickstoffhypothese auf.

Eine weitere Beobachtung war eine unterschiedliche Verteilung der Planktonarten in den verschiedenen klimatischen Zonen.[21]

3.2.3 Bedeutung für die heutige Forschung

Die Erkenntnisse Victor Hensens haben zum großen Teil bis heute Bestand und dienten als Grundlage für die weitere Planktonforschung. Insbesondere etablierte er die Planktologie als wichtigen Zweig der Meeresforschung, was zum Beispiel in Kiel zur Einrichtung eines Lehrstuhls für Planktologie führte.[22]

[...]


[1] Vgl. Quelle 4.

[2] Vgl. Quelle 7.

[3] Vgl. Quelle 22.

[4] Vgl. Quelle 1, 7 und 8.

[5] Vgl. Quelle 6.

[6] Vgl. Quelle 1 und 9.

[7] Vgl. Abb. 2

[8] Vgl. Quelle 7 und 8.

[9] Vgl. Quelle 1 und 7.

[10] Vgl. Quelle 17.

[11] Vgl. Quelle 3 und 5.

[12] Vgl. Quelle 2 und 3.

[13] Zitat aus Quelle 2, S. 96.

[14] Vgl. Quelle 2.

[15] Vgl. Quelle 12.

[16] Zitat aus Quelle 2, S.104.

[17] Vgl. Quelle 2, 10 und 11.

[18] Vgl. Quelle 2.

[19] Vgl. Abb. 1.

[20] Vgl. Quelle 2.

[21] Vgl. Quelle 13 und 14.

[22] Vgl. Quelle 10.

Details

Seiten
19
Jahr
2012
ISBN (eBook)
9783656976622
ISBN (Buch)
9783656976639
Dateigröße
2.3 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v301023
Note
1,0
Schlagworte
Planktonforschung Plankton Klimawandel CO2-Reduktion

Autor

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Titel: Planktonforschung. Eine Chance für die Zukunft?