Biologische Meereskunde

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1 Ulrich Sommer Biologische Meereskunde 2. iiberarbeitete Auflage Mit 138 Abbildungen 4y Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einfuhrung ^^/^^^^^^^^i^^g^^gg/^^^^g^^^g^^ggg^ 1.1 Biologische Meereskunde - Meeresokologie - Meeresbiologie Schwerpunkte Einordnung in das hierarchische Modell der Natur Beobachtung, Experiment und Theoriebildung in der biologischen Meereskunde Wer? Wieviel? Warum? Typologie okologischer Experimente Theoriebildung Das darwinistische Paradigma der Organismus-Umwelt-Beziehung Darwins Evolutionstheorie Grenzen der Anpassung 16 2 Physikalische und chemische Eigenschaften des Lebensraumes Meer ^ ^ ^ ^^^^ ^ ^M 2.1 Gliederung des marinen Lebensraumes Pelagial Benthal Lichtklima Oberflacheneinstrahlung MalSe der Lichtintensitat Vertikalprofil des Lichts Schichtung Thermische Schichtung Chemische Schichtung Stromungen und Gezeiten Stromungen Gezeiten 31

3 XII Inhaltsverzeichnis 2.5 Geloste Gase Loslichkeit im Wasser Sauerstoff ' Kohlendioxid Geloste Salze Salzgehalt Biogene Elemente Geloste organische Substanzen Redox-Reaktionen 41 3 Okophysiologie I: Anpassung an abiotische Umweltfaktoren HM1 3.1 Temperatur Natiirliche Variabilitat Biologische Rolle der Temperatur Osmoregulation Dichte Viskositat Die Reynolds-Zahl Stromung urn feste Korper 57 4 Okophysiologie II: Ernahrung und Stoffwechsel ^HHBHBHHH 4.1 Autotrophie Photosynthese Nutzung mineralischer Nahrstoffe Chemosynthese Heterotrophie Osmotrophie Phagotrophie Dissimilatorischer Stoffwechsel Aerobe Atmung Anaerobiose Populationsbiologie ^ MM^^^^H^^H^H^^M^MI 5.1 Die Populationsgrofie und ihre Variabilitat Raumliche Verteilung Zeitliche Veranderung '.'.'.'.' Die mathematische Beschreibung des Populationswachstums Populationswachstum mit konstanter Rate

4 Inhaltsverzeichnis XIII Begrenzung des Wachstums Schatzung der Parameter der Populationsdynamik Struktur einer Population Altersstruktur Genetische Struktur Marine Lebensgemeinschaften I: Das Plankton und Nekton ^ H U H 6.1 Ubersicht Definition Grofienklassen des Planktons Das Phytoplankton Lebensformen und Taxonomische Ubersicht Sinken und Schweben Verteilung, Wachstum und Vergehen von Phytoplanktonpopulationen Zooplankton Taxonomische Ubersicht Funktionelle Gruppen Raumliche und zeitliche Verteilung Bakterien, Pilze, Viren Ubersicht iiber das Bakterioplankton Raumliche und zeitliche Verteilung des Bakterioplanktons Mykoplankton Viren Nekton Taxonomische Ubersicht Lokomotion Wanderungen Populationsbiologie Interaktionen im Pelagial Konkurrenz Rauber-Beute-Beziehungen Nahrungsketten und -netze Saisonalitat Marine Lebensgemeinschaften II: Das Benthos harter Substrate 7.1 Was ist Hartbodenbenthos? Phytobenthos Ubersicht Verteilung in Raum und Zeit 238

5 XIV Inhaltsverzeichnis 7.3 Zoobenthos Ubersicht Lebenszyklus, Verteilung in Raum und Zeit Spezielle Lebensgemeinschaften Biogene Riffe Mittelozeanische Riicken Interaktionen im Hartbodenbenthos Symbiose Facilitation bzw. Kommensalismus Konkurrenz Rauber-Beute-Beziehungen Nahrungsnetze Komplexe Interaktionen Marine Lebensgemeinschaften III: Das Benthos der Sedimente ^ ^ ^^ ^^ ^^ ^^ H 8.1 Der Lebensraum Sediment Physikalische Struktur des Lebensraumes Chemische Gradienten Ubersicht iiber die Sedimentorganismen Phytobenthos Ubersicht Verteilung in Raum und Zeit Zoobenthos Ubersicht Raumliche Verteilung Lebenszyklus und Saisonalitat Bakterio- und Mykobenthos Ubersicht Raumliche Verteilung Spezielle Sedimentokosysteme Wattenmeer Tiefseeboden Interaktionen im Sedimentbenthos Habitatmodifikation Rauber-Beute-Beziehungen Nahrungsnetze 342

6 Inhaltsverzeichnis XV 9 Die Rolle der Meeresorganismen in den Kreislaufen biogener Elemente ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ H M 9.1 Grundziige des Stoff- und Energietransfers Grundziige des Energietransfers Grundziige des Stofftransfers Die Formierung partikularer Substanz Regeneration geloster Substanzen Sedimentation und Deposition Raum-zeitliche Skala der Stoffkreislaufe Spezielle Kreislaufe Kohlenstoffkreislauf Andere Bioelemente Globale Trends in der marinen Primarproduktion Planktonproduktion Benthische Primarproduktion Weltproduktion Das weitere Schicksal der planktischen Primarproduktion Die geochemische Rolle der Meeresorganismen Bildung biogener Sedimente Biologische Kontrolle der Meereschemie Biologische Kontrolle der Atmosphare Die Gaia-Hypothese 391 Glossar 395 Sachverzeichnis 405