Plankton Plankton PLANKTON

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1 Plankton PLANKTON Grundkurs - Ökologie SS 2005

2 Victor Hensen Viktor Hensen ( ) prägte 1887 den Begriff Plankton. Gr. Plagktos = umherschweifend Alle Organismen, die im Freiwasser (Pelagial) leben und deren Eigenbewegungen 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.

3 Lebensräu me Pelagial: Lebensraum von Plankton (Algen, Daphnien, Rädertierchen) und Nekton (Fische) Benthal: Lebensraum des Benthos (z.b. Flohkrebse, Würmer)

4 Komp- EbeneEinteilung nach Lichtintensität Kompensationsebene Brutto-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.

5 Schichtun g Einteilung nach der Temperaturschichtung Schichtung des Wasserkörpers im Sommer

6 nsetzungzusammensetzung des Planktons Unterschiedliche Organismengruppen. Einzeller (Protozoen) und Mehrzeller (Metazoen). pflanzliche, tierische und mikrobielle Organismen.

7 Einteilung 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)

8 Größenkl assen 1 Plankton: 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.

9 Größenkl assen 2 Plankton: Größenklassen Mikroplankton 20 µm 200 µm große Phytoplankter u. Protozoen, kleine Metazoen (z.b. Rotatorien) Mesoplankton 200 µm 2 mm größte Einzeller, Phytoplanktonkolonien, viele Metazoen Volvox spec. ( µm) Bosmina spec. (bis über 1000 µm)

10 Größenkl assen 3 Plankton: 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)

11 Holoplan 1 Plankton: Lebenszyklen - Holoplankton Alle Stadien des Lebenszyklus werden im Pelagial verbracht. Copepoda Adultus Ei Copepodid- Stadien Nauplius- Stadien

12 Holoplan 3 Plankton: Lebenszyklen - Holoplankton Cladocera: Keine Larvenstadien. Schlupf aus Dauereiern während der ersten Planktonblüte. Parthenogenetische und sexuelle Fortflanzung (Heterogonie)

13 Meroplan 1 Plankton: Lebenszyklen - Meroplankton Mindestens ein Lebenszyklusstadium nicht planktonisch Büschelmücke Chaoborus 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

14 Meroplan kton 2a Plankton: Lebenszyklen - Meroplankton 2-4 cm große Süßwasser-Muschel (Flüsse und Seen). Oft massenhaft in großen Kolonien. Etwa 1830 von Südostnach Mitteleuropa eingewandert. Nach Nordamerika verschleppt. Wandermuschel (Dreissena polymorpha) Wandermuschel, weil sie mit ihrer freischwimmenden Larve schnell neue Lebensräume besiedeln können.

15 Meroplan kton 2b Plankton: Lebenszyklen - Meroplankton Über 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

16 Bakteriop Plankton: Funktion Destruenten/Reduzenten Bakterioplankton Planktische 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.

17 Mykoplan Plankton: Funktion Destruenten/Reduzenten Mykoplankton Planktische 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)

18 Phytoplan Plankton: Phytoplankton - Produzenten Alle autotrophen Planktonorganismen, die Photosynthese betreiben. 6 CO 2 +6 H 2 O C 6 H 12 O O 2 ( 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.

19 Blaualgen Phytoplankton: Blaualgen (Cyanobakterien) Trotz prokaryotischer Zellorganisation fast alle Lebensformtypen des Phytoplanktons. Microcystis spec. Einzellig Synechococcus spec. Fädig Kolonien N-Fixierung! Gasvakuolen

20 Kieselalg en Phytoplankton: Kieselalgen (Diatomeen) Einlagerungen von Kieselsäure in den Zellwänden, stets einzellig 2 Ordnungen: Pennales u. Centrales Tabellaria spec. Asterionella formosa Vermehrung durch Zweiteilung Hypotheke wird neu gebildet Dadurch werden die Zellen immer kleiner. Bei einer kritischen minimalen Größe sexuelle Fortpflanzung.

21 Grünalge n Phytoplankton: Grünalgen (Chlorophyta) Stammesgeschichtlicher Ausgangspunkt der höheren Pflanzen. Alle Organisationsstufen, 8000 Arten Volvox spec. Chlorococcum spec. Scenedesmus spec.

22 Phytoflagellaten (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

23 on Zooplankton (Konsumenten) Betreiben keine Photosynthese Ernähren sich von anderen Organismen. Herbivore, onmivore und carnivore Zooplankter Assimilation organischer Substanz O 2 -Verbrauch N-Freisetzung Komplexe Fraßbeziehungen -> Nahrungsnetz

24 Rädertierc hen Zooplankton: Rädertierchen (Rotatoria) Räderorgan erzeugt Wasserwirbel Ernährung Fortbewegung Kaumagen Lecane spec. ca. 200 µm

25 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.

26 Cladocera 1 Zooplankton: Cladocera (Wasserflöhe) Carapax zweiklappig Limnisch, nur wenige marine Arten (1 6 mm)

27 Cladocera 2 Zooplankton: Cladocera (Wasserflöhe) Durchsichtig und farblos Langer Schwanzstiel Weibchen ohne Stachel Räuber von Cladoceren und Copepoden (1 6 mm) Bythotrephes spec. (bis 10 mm)

28 Cyclopoidea Zooplankton: Copepoda (Cyclopoida) Macrocyclops albidus (um 2,5 mm) 1. Antennen dienen der Fortbewegung Weibchen mit Eiballen

29 Ichtyopla nkton Ichtyoplankton (Fischeier und -larven) Dottersacklarven (10-30 mm) Temporäres Auftreten Räuber von Cladoceren und Copepoden Nahrungsspektrum verändert sich rasch mit der Zunahme der Körpergröße

30 Trophodynamik Trophische 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

31 Nahrungs netz Raubfische Carnivores Zooplankton Herbivores Zooplankton Endkonsumenten Sekundärkonsumenten Primärkonsumenten Primärproduzenten Phytoplankton Destruenten Bakterien / Pilze

32 Vertikalw anderung Vertikalwanderung Manche Zooplankter (Daphnien, Copepoden) Fraßvermeidung Metabolische Vorteile Im Meer: Nordischer Krill Flügelschnecken

33 Cyclomor Cyclomorphose Jahreszeitliche Formveränderung einer Art (z.b. Daphnien) Ausbildung von Dornen, Buckeln oder Helmen Fraßvermeidung Daphnia cocculata Foto: C. Laforsch

34 Jahresgan g Jahresgang Phytolankton Die saisonale Abfolge der Planktonentwicklung wird bedingt durch die Gegenläufigkeit von Lichtintensität und Nährstoffverteilung. Winter: Lichtmangel und niedrige Temperaturen verhindern Algenwachstum Frühjahr: Anstieg der Lichteinstrahlung führt zu Blüte und Nährstoffzehrung Sommer: Nährstoffminderung durch Umlagerung und Sedimentation Herbst: Nährstoff-Freisetzung nach vertikaler Durchmischung

35 Frühjahrs blüte Frühjahrsblüte Algenwachstum wird von Nährstoffressourcen und Temperatur begrenzt. Kieselalgen dominieren zunächst Verdrängung durch andere Phytoplankter durch Silikat-Limitierung. Zooplankton folgt dem Phytoplankton mit Verzögerung. Zunächst kleine, dann größere Zooplankter.

36 agnationsommerstagnation Frühjahrsmaximum wird durch Grazing und Sedimentation abgebaut. Nährstoffpool erlaubt nur geringes Phytoplankton-Wachstum. Überwiegend Pico- und Nanoplankter. Nährstoffquelle hauptsächlich durch Exkretion der Zooplankter.

37 kulationherbstzirkulation 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

38 gnationwinterstagnation Niedrige Temperaturen und geringe Lichteinstrahlung verhindern Wachstum. Mineralisierung von organischen Stoffen am Seegrund. Wasser wird mit Nährstoffen, Mineralien und CO 2 angereichert.

39 Klarwasse rstadiumeutrophe Systeme Klarwasserstadium: Intensive Frühjahrsblüte Schnelle Entfaltung des Zooplanktons Zusammenbruch des Phytoplanktons durch Grazing. Hungerbedingungen für Zooplankter Sommermaximum: Genügend Nährstoffe Kontinuierliches Algenwachstum Blaualgenblüte: Bei N-Limitierung

40 Jungforsc her