Marine Nahrungsnetze und trophische Dynamik

Die von Phytoplankton fixierte Energie fließt über Weidegänger, Prädatoren und Destruenten in Nahrungsnetzen nach oben, deren Struktur – und die überraschende Bedeutung von Mikroben darin – die Produktivität des gesamten Ozeans bestimmt.

Definition

Marine Nahrungsnetze sind die Netzwerke von Fütterungsbeziehungen, die Energie und Nährstoffe zwischen Meeresorganismen bewegen; trophische Dynamik beschreibt, wie die Produktion übertragen, umgewandelt und verloren geht, während sie diese Ebenen durchläuft.

Scope

Dieses Thema behandelt den Transfer von Energie und Material zwischen trophischen Ebenen, die klassische Weide-Nahrungskette vom Phytoplankton bis zum Fisch, die mikrobielle Schleife, die gelöste organische Materie recycelt, die Effizienz des trophischen Transfers und die Kontrollen (Bottom-up und Top-down), die die Struktur mariner Gemeinschaften prägen.

Core questions

• Wie effizient wird Energie im Meer von einer trophischen Ebene zur nächsten übertragen?
• Was ist die mikrobielle Schleife und wie verändert sie die klassische Nahrungskette?
• Wie strukturieren die Bottom-up-Nährstoffversorgung und die Top-down-Prädation gemeinsam marine Gemeinschaften?
• Wie beeinflusst die Struktur des Nahrungsnetzes die Fischereierträge und die Ökosystemstabilität?

Key theories

Effizienz des trophischen Transfers

Nur ein kleiner Bruchteil der Energie auf einer trophischen Ebene wird an die nächste weitergegeben, daher unterstützen kurze Nahrungsketten in produktiven Auftriebsgebieten weitaus größere Fischereien als lange Ketten im offenen Ozean.

Die mikrobielle Schleife

Bakterien verbrauchen gelöste organische Materie und werden von Protisten gefressen, wodurch Kohlenstoff und Nährstoffe in das Nahrungsnetz zurückgeführt werden und ein wichtiger Pfad aufgedeckt wird, den die klassische Weidekette übersehen hatte.

Mechanisms

Phytoplankton wird von Zooplankton gefressen, das wiederum von größeren Tieren gefressen wird, wobei bei jedem Schritt durch Respiration und Abfall etwa eine Größenordnung an Energie verloren geht. Parallel dazu leitet die mikrobielle Schleife gelöste organische Materie über Bakterien und Protisten zurück in das Nahrungsnetz, und die relative Bedeutung dieser Pfade hängt von der Nährstoffversorgung und der Größenstruktur des Planktons ab.

Clinical relevance

Die Struktur des Nahrungsnetzes bestimmt, wie sich die Primärproduktion in erntefähige Fische umsetzt, wie Kontaminanten wie Quecksilber zu Spitzenprädatoren biomagnifizieren und wie Ökosysteme auf Überfischung und klimabedingte Verschiebungen in Planktongemeinschaften reagieren.

History

Lindemans trophisch-dynamisches Konzept des Energieflusses (1942) rahmte Nahrungsnetze quantitativ ein; im Ozean etablierten Pomeroy und später Azam und Kollegen in den späten 1970er und 1983er Jahren die mikrobielle Schleife, was die Sichtweise, wie marine Energie und Kohlenstoff fließen, grundlegend revidierte.

Key figures

• Lawrence Pomeroy
• Farooq Azam
• John Steele

Seminal works

• millerWheeler2012
• azam1983

Frequently asked questions

Warum gibt es im offenen Ozean so wenige große Prädatoren?

Da nur etwa ein Zehntel der Energie auf jeder trophischen Ebene an die nächste weitergegeben wird, bleibt bei langen Nahrungsketten im offenen Ozean wenig Energie für Spitzenprädatoren übrig, die daher relativ selten sind.

Was ist die mikrobielle Schleife?

Es ist der Pfad, bei dem Bakterien von anderen Organismen freigesetzte gelöste organische Materie aufnehmen und dann von winzigen Protisten konsumiert werden, wodurch Kohlenstoff und Nährstoffe in das marine Nahrungsnetz zurückgeführt werden.