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Online-Nachschlagewerk zur Meeresforschung
Herausgeber: Dr. D. Völker

Biologische Pumpe

Autor: Dr. David Voelker

Der vertikale Transport von Partikeln, Nährstoffen und Kohlenstoff innerhalb der Ozeane erfolgt vermittelt durch Organismen. Die photosynthetische Aktivität der Primärproduzenten (einzelligen Algen) der Ozeane ist auf die lichtdurchflutete (photische) Zone, also die oberste "Haut" der Ozeane beschränkt. Ausscheidungen und Skelette der Organismen sinken jedoch aus dieser Zone heraus. Mit dieser "biologischen Pumpe" werden organische Kohlenstoff-Verbindungen, Nährstoffe und kalkiges, sowie kieseliges Skelettmaterial in die Tiefsee transportiert - mit weitreichenden Konsequenzen

Wieso ist das Tiefenwasser relativ reich an Nährstoffen? In der photischen Zone ist die Biodiversität und auch die Masse an produziertem organischen Material am höchsten. Der Grund ist sehr einfach: Nur hier können planktische Algen (Phytoplankton) wie Diatomeen, Radiolarien und Coccolithen Photosynthese betreiben. Da die planktonischen Algen die Grundlage der Nahrungskette der Ozeane bilden, hängt die Bioproduktivität insgesamt - Zooplankton, Fischbestände etc. - an der des Phytoplanktons. Nahezu sämtliche anderen Lebensformen in den Ozeanen leben direkt oder indirekt von der Verwertung der dabei entstehenden Biomasse.

Phytoplankton kann sich explosiv vermehren, wenn günstige Lebensbedingungen herrschen. Die Produktivität ist durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen (Phosphaten und Nitraten), Sonnenlicht und Mikronährstoffen (vermutlich vor allem Eisen) limitiert. Die Zufuhr von Nährstoffen in den Ozean erfolgt im Wesentlichen durch eolischen Staubeintrag und über die Verwitterung kontinentaler Gesteine, eingetragen durch die Flüsse.

Der allergrößte Anteil der Nährstoffe wird in der photischen Zone beständig umgeschlagen, d.h. das Phytoplankton entzieht dem Wasser gelöste Nährstoffe, nach dem Absterben werden diese wieder freigesetzt und stehen erneut zur Verfügung. Jedoch wird auch immer ein Teil der Biomasse aus diesem System herausfallen: Die Oberflächenproduktivität erzeugt einen beständigen Regen von feinen Partikeln, die aus der photischen Zone herab- und teilweise bis auf den Meeresboden sinken und dort z.T. resorbiert werden. Diese Exportproduktion entzieht den Oberflächenwassermassen beständig Nährstoffe und führt sie tiefen Wassermassen zu. Je höher die Produktivität der Oberflächenwässer und je länger dieser Prozeß andauert, desto mehr werden diese Nährstoffe in den tiefen Bereichen angereichert, da sie hier nur begrenzt verbraucht werden können.