Biologische Meereskunde

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1 Ulrich Sommer Biologische Meereskunde Mit 150 Abbildungen und 16 Farbtafeln Springer

2 1 Einleitung 11 Biologische Meereskunde Meeresökologie Meeresbiologie Schwerpunkte Einordnung in das hierarchische Modell der Natur 12 Beobachtung, Experiment und Theoriebildung in der biologischen Meeresforschung Wer? Wieviel? Warum? Typologie ökologischer Experimente Theoriebildung Das darwinistische Paradigma der Organismus-Umwelt-Beziehungen Darwins Evolutionstheorie Grenzen der Anpassung 16 Literatur 18 2 Das Meer als physikalisch-chemischer Lebensraum 21 Gliederung des marinen Lebensraumes 19 Pelagial 212 Benthal Lichtklima 221 Oberflächeneinstrahlung Maße der Lichtintensität 22 Vertikalprofil des Lichts Schichtung Thermische Schichtung Chemische Schichtung Strömungen und Gezeiten Strömung Gezeiten 32 3

3 Gelöste Gase Löslichkeit im Wasser Sauerstoff Kohlendioxid Gelöste Salze Salinität Biogene Elemente Gelöste organische Substanzen Redox-Reaktionen Literatur 43 3 Ökophysiologie I: Anpassung an abiotische Umweltfaktoren Temperatur 45 Natürliche Variabilität 45 Biologische Rolle der Temperatur 46 Osmoregulation 50 Dichte 53 Viskosität 56 Die Reynolds-Zahl 56 Strömung um feste Körper 58 Literatur 59 4 Ökophysiologie 11: Ernährung und Stoffwechsel 41 Autotrophie Photosynthese Nutzung mineralischer Nährstoffe Chemosynthese Heterotrophie 85 Osmotrophie 86 Phagotrophie 88 Dissimilatorischer Stoffwechsel Aerobe Atmung Anaerobiose 103 Literatur Populationsbiologie 51 Die Populationsgröße und ihre Variabilität Räumliche Verteilung Zeitliche Veränderung

4 XI 52 Die mathematische Beschreibung des Populationswachstums Populationswachstum mit konstanter Rate Begrenzung des Wachstums Schätzung der Parameter der Populationsdynamik Struktur einer Population Altersstruktur Genetische Struktur 127 Literatur Marine Lebensgemeinschaften Das Plankton 61 Was ist Plankton? Das Phytoplankton 135 Taxonomische Übersicht 135 Sinken und Schweben 141 Verteilung Wachstum und Vergehen von Phytoplanktonpopulationen 143 Zoopankton 149 Taxonomische Übersicht 149 Funktionelle Gruppen 151 Räumliche und zeitliche Verteilung Bakterien Pilze Viren Übersicht über das Bakterioplankton Räumliche und zeitliche Verteilung des Bakterioplanktons Mykoplankton Viren Interaktionen im Plankton Konkurrenz Räuber-Beute-Beziehungen Nahrungsketten und -netze Saisonalität 196 Literatur Marine Lebensgemeinschaften Das Nekton 71 Übersicht,, Cephalopoda (Kopffüßer) Pisces (Fische) Reptilia (Reptilien) und Aves (Vögel) Mammalia (Säugetiere) 211

5 72 Wanderungen Lokomotion Schwarmverhalten Vertikalwanderung Langstreckenwanderungen Populationsbiologie 731 Bestandsgröße Lebenszyklus Altersstruktur Nahrungsnetze im Nekton Literatur 231 Marine Lebensgemeinschaften 111: Das Benthos harter Substrate 81 Was ist Hartbodenbenthos? Phytobenthos Übersicht Verteilung in Raum und Zeit Zoobenthos Übersicht Lebenszyklus Verteilung in Raum und Zeit Spezielle Lebensgemeinschaften Biogene Riffe Mittelozeanische Rücken Interaktionen im Hartbodenbenthos Symbiose Facilitation bzw Komensalismus Konkurrenz Räuber-Beute-Beziehungen Nahrungsnetze 291 Literatur Marine Lebensgemeinschaften Das Benthos der Sedimente 91 Der Lebensraum Sediment Physikalische Struktur des Lebensraumes Chemische Gradienten Übersicht über die Sedimentorganismen Phytobenthos Übersicht Verteilung in Raum und Zeit 307

6 Zoobenthos 311 Übersicht 311 Räumliche Verteilung 319 Lebenszyklus und Saisonalität 322 Bakterio- und Mykobenthos 325 Übersicht 325 Räumliche Verteilung 330 Spezielle Sedimentökosysteme 333 Wattenmeer 333 Tiefseeböden Interaktionen im Sedimentbenthos Habitatmodifikation Räuber-Beute-Beziehungen Nahrungsnetze 347 Literatur Die Rolle der Meeresorganismen in den Kreisläufen biogener Elemente 101 Grundzüge des Stoff- und Energietransfers Grundzüge des Energietransfers Grundzüge des Stofftransfers Die Formierung partikulärer Substanz Regeneration gelöster Substanzen Sedimentation und Deposition Raum-zeitliche Skala der Stoffkreisläufe Spezielle Kreisläufe Kohlenstoffkreislauf Andere Bioelemente Globale Trends in der marinen Primärproduktion Planktonproduktion Benthische Primärproduktion 380 Weltproduktion Das weitere Schicksal der planktischen Primärproduktion Die geochemische Rolle der Meeresorganismen Bildung biogener Sedimente Biologische Kontrolle der Meereschemie Biologische Kontrolle der Atmosphäre Die Gaia-Hypothese 397 Literatur 399

7 11 Meeresbelastung und -nutzung 1 11 Eutrophierung Nährstoffzufuhr und Biomassebildung Eutrophierungsquellen Eutrophierungsfolgen im Pelagial Eutrophierungsfolgen im Benthos Schadstoffe 419 Schwermetalle Chlorierte Kohlenwasserstoffe Nutzung mariner Bioressourcen Fischerei Aquakultur Von der Bewirtschaftung der Fische zur Bewirtschaftung der Meere? 435 Literatur 438 Glossar 441 Farbtafeln 451 Sachverzeichnis 467