Astronomie, Satellit, Weltraum

Phytoplankton blüht aus dem All



Das explosive Wachstum von Phytoplankton verbreitet Blüten über Hunderte von Kilometern des Ozeans.


Dieses Bild ist eine Satellitenaufnahme einer Phytoplanktonblüte, die sich 2008 im Atlantik vor der Küste Namibias entwickelte. Die Blüte erschien zum ersten Mal am 28. Oktober und begann sich bis zum 14. November aufzulösen. Die typische Phytoplanktonblüte dauert nur wenige Wochen oder weniger . Blüten sind außerhalb Namibias häufig anzutreffen, da tiefe Meeresströmungen kaltes, nährstoffreiches Wasser aus dem Südpolarmeer in der Nähe der Antarktis liefern. Die Strömungen treffen auf den Festlandsockel und das Wasser wird den Festlandsockel hinauf an die Oberfläche gedrückt. Oft wachsen die Blüten so aggressiv, dass die Zersetzung von verstorbenen Planktonkörpern so viel Sauerstoff verbraucht, dass sich in diesen Bereichen eine "tote Zone" entwickelt. Dieses Satellitenbild wurde vom NASA Earth Observatory erstellt. 1

Phytoplankton durch ein Mikroskop: Diese Fotografie zeigt zahlreiche Arten von mikroskopisch kleinen pflanzenähnlichen Organismen, die als Kieselalgen bekannt sind. Kieselalgen sind ein häufiges Mitglied der Phytoplanktonpopulationen, die in den sonnenbeschienenen Gewässern der Meeresoberfläche leben und treiben. Viele von ihnen haben eine dünne Silikahülle, die als "Test" bezeichnet wird, und enthalten Chlorophyll. Während einer Blüte lassen Milliarden von Kieselalgen im Wasser die Farbe bläulich grün bis grün erscheinen. Wenn sie sterben, sinken ihre Körper zu Boden und tragen Kieselsäure und organischen Kohlenstoff zum Bodensediment bei. 2

Was ist eine Phytoplanktonblüte?

Phytoplankton sind mikroskopisch kleine pflanzenähnliche Organismen, die in den sonnenbeschienenen Oberflächengewässern der meisten Gewässer der Erde wachsen, sich vermehren und treiben. Der Name "Phytoplankton" ist eine Kombination aus zwei griechischen Wörtern: "Phyton" (was "Pflanze" bedeutet) und "Planktos" (was "Drifter" bedeutet).

Phytoplankton besetzt die Basis der Nahrungskette des Ozeans. Die meisten von ihnen enthalten Chlorophyll und produzieren Energie aus der Photosynthese. Wenn es in hohen Konzentrationen im Wasser vorhanden ist, verleiht das Chlorophyll in ihrem Körper dem Wasser eine grüne Farbe. Anderes Phytoplankton scheidet Skelettmaterial aus Calciumcarbonat ab. In hohen Konzentrationen können diese dem Wasser eine helle türkise Farbe verleihen.

Normalerweise ist Phytoplankton in sonnenbeschienenen Oberflächengewässern vorhanden und häufig anzutreffen, aber normalerweise werden sie von Menschen an Land, die in Booten vorbeifliegen oder in Flugzeugen überfliegen, nicht bemerkt. Wenn jedoch die Bedingungen für Temperatur, Sonnenlicht und Wasserzusammensetzung perfekt sind, nehmen das explosive Wachstum und die Fortpflanzung exponentiell zu. Diese Perioden explosiven Wachstums erzeugen im und auf dem Wasser eine grüne oder türkise Farbe, die als „Phytoplanktonblüte“ bezeichnet wird.

Am 29. Mai 2017 flossen die Donau, der Dnepr und andere Bäche, die in das Schwarze Meer münden, über und überfluteten ihre Ufer mit landwirtschaftlichen Nutzflächen. Das Wasser der Bäche nahm Mutterboden, Bodensedimente, Dünger und tierische Abfälle auf und führte sie ins Schwarze Meer. Dieser Anstieg von gelöstem Eisen, Stickstoff und Phosphat in diesen Gewässern löste ein explosionsartiges Wachstum des Phytoplanktons im Meer aus und erzeugte die zahlreichen Blüten, die im Satellitenbild oben zu sehen sind. Dieses NASA-Satellitenbild wurde von Norman Kuring erstellt. 4

Phytoplankton durch ein Mikroskop: Dieses Foto zeigt einen Coccolithophor, einen einzelligen, pflanzenähnlichen Organismus, der ein planktonisches Leben im flachen, sonnenbeschienen Wasser des Ozeans oder in anderen Gewässern führt. Coccolithophore scheiden sich ab und umgeben sich mit bis zu dreißig plättchenförmigen Schuppen aus Kalziumkarbonat mit einem Durchmesser von jeweils wenigen Mikrometern. Während einer Blüte können Milliarden von treibenden Coccolithophoren dazu führen, dass das Wasser eine sehr helle türkisfarbene Farbe annimmt, wenn Sonnenlicht auf ihre Schuppen fällt und von diesen reflektiert wird. Wenn sie sterben, sinken ihre Körper zu Boden und tragen Calciumcarbonat zum Bodensediment bei. 3 Creative Commons Bild von Hannes Grobe.

Die Bedeutung von Phytoplankton

Winziges Phytoplankton trägt in vielen Teilen der Ozeane der Erde wesentlich zur Sedimentbedeckung bei. Sie spielen auch eine wichtige Rolle bei der Mäßigung des Kohlendioxidgehalts der Erdatmosphäre. Phytoplankton absorbiert gelöstes Kohlendioxid aus dem Meerwasser und setzt durch Photosynthese Sauerstoff frei.

Wenn sie sterben, sinken ihre Körper auf den Meeresboden und sammeln sich als feinkörniges organisches Material an, das als Schlamm bekannt ist. Anhäufungen von Kieselalgen erzeugen einen kieselsäurehaltigen Schlamm, der ein als Kieselgur bekanntes Sedimentgestein bilden kann. Anhäufungen von Coccolithophoren erzeugen einen calciumcarbonatreichen Schlamm, der ein Sedimentgestein bilden kann, das als Kreide bekannt ist.

Beide Arten von Phytoplankton tragen gelöstes Kohlendioxid zum Tiefseewasser und aus organischen Quellen stammenden Kohlenstoff zur Sedimentmasse bei. Dieser Kohlenstoff kann für Millionen von Jahren im Tiefseewasser und in den Meeresbodensedimenten eingeschlossen werden. Dadurch wird der Ozean zu einer Kohlenstoffsenke. Auf diese Weise entfernt Phytoplankton Kohlendioxid, ein Treibhausgas, aus oberflächennahen Gewässern und verhindert, dass es in die Atmosphäre gelangt. Diese Entfernung von Kohlenstoff hilft, den Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre und dadurch die globalen Temperaturen zu regulieren.

Ein Satellitenbild einer Phytoplanktonblüte, die sich vor der Ostküste Neuseelands gebildet hat. Diese Blüte wuchs zwischen dem 11. und 25. Oktober 2009 explosionsartig. Ein Wettstreit zwischen Winden und Strömungen führte das Plankton über Hunderte von Kilometern der Meeresoberfläche, um komplizierte Wirbel und Muster zu bilden. Die Blüte enthielt so viele mikroskopisch kleine Organismen, dass man sie vom Weltraum aus deutlich sehen konnte. Dieses NASA-Satellitenbild wurde von Robert Simmon und Jesse Allen erstellt. 5

Phytoplankton Informationen
1 Phytoplankton-Blüte vor Namibia Ein Artikel auf der Website des NASA Earth Observatory, abrufbar ab Januar 2019.
2 Diatoms Through the Microscope, eine gemeinfreie Fotografie von Gordon T. Taylor von der Stony Brook University, die über Wikimedia vertrieben wird und ab Januar 2019 verfügbar ist.
3 Was ist ein Coccolithophor? von John Weier, einem Artikel auf der Website des Earth Observatory der NASA, abgerufen im Januar 2019.
4 Türkisfarbene Wirbel im Schwarzen Meer von Kathryn Hansen, Pola Lem und Norman Kuring, ein Artikel auf der Website des NASA Earth Observatory, abrufbar ab Januar 2019.
5 Was ist Phytoplankton? von Rebecca Lindsey und Michon Scott, einem Artikel auf der Website des NASA Earth Observatory, abrufbar ab Januar 2019.
6 Phytoplankton-Blüten vor New Jersey von Kathryn Hansen und Jeff Schmaltz, ein Artikel auf der Website des Earth Observatory der NASA, abrufbar ab Januar 2019.
7 Bloom in the Ross Sea von Mike Carlowicz, Hugh Powell und Norman Kuring, ein Artikel auf der Website des Earth Observatory der NASA, abrufbar ab Januar 2019.
8 Bloom im Ärmelkanal von Steve Groom, Plymouth Marine Laboratory, einem von Wikimedia gehosteten gemeinfreien Bild, auf das im Februar 2019 zugegriffen wurde.
9 Bloom in the Barents Sea von Mike Carlowicz, Holli Riebeek, Barney Balch, Norman Kuring und Sergio Signorini, ein Artikel auf der Website des Earth Observatory der NASA, abgerufen im Februar 2019.

Wo kommen Phytoplanktonblüten vor?

Phytoplanktonblüten kommen am häufigsten in Gewässern mit einer blühenden Meeresbevölkerung vor, und in denen reichlich Nährstoffe, die für das Wachstum von Phytoplankton benötigt werden, in einem kontinuierlichen Strom oder in Wellen hinzugefügt werden. Dies sind häufig Gebiete an den Rändern von Kontinenten, in denen Nährstoffe durch Abflüsse von Flüssen zugeführt werden oder in denen kaltes, nährstoffreiches Wasser aus den Tiefen des Ozeans an die Oberfläche gelangt. Blüten können auch in Süßwasserkörpern vorkommen und werden oft durch landwirtschaftliche Abflüsse ausgelöst. Wenn die Bedingungen perfekt sind, bringt die reichliche Nährstoffversorgung das explosive Wachstum des Planktons zum Blühen.

Am 6. Juli 2016 trat im Atlantik vor der Küste von New Jersey eine ungewöhnliche Phytoplanktonblüte auf. Diese Blüte erhielt Nährstoffe aus einem als "Upwelling" bekannten Prozess. Starke, anhaltende Winde, die vom Kontinent nach Osten wehten, trugen das Oberflächenwasser von der Küste weg. Dies brachte kaltes, nährstoffreiches Wasser den Kontinentalhang hinauf, um das Wasser zu ersetzen, das ins Meer geblasen wurde. Das Ergebnis war eine küstennahe Phytoplanktonblüte. Entlang der Atlantikküste treten im Sommer regelmäßig ähnliche Blüten auf. Dieses NASA-Satellitenbild wurde von Jeff Schmaltz erstellt. 6

Dieses Satellitenbild zeigt eine Phytoplanktonblüte im Rossmeer in der Antarktis. In jedem Frühjahr, wenn die Sonne hoch genug am Himmel der südlichen Hemisphäre aufgeht, trifft genug Sonnenenergie auf das Rossmeer, um eine Phytoplankton-Explosion auszulösen. Dies ist eine Zeit, in der alles, was rund um das Rossmeer lebt, ein jährliches Fest feiert. Krill ernähren sich vom Phytoplankton, Fisch ernährt sich vom Krill, Pinguine ernähren sich vom Fisch und Killerwale ernähren sich von den Pinguinen. Die Nahrungskette explodiert von ihrer Basis. Dieses NASA-Satellitenbild wurde von Norman Kuring erstellt. 6

Dieses Satellitenbild zeigt eine milchig weiße Phytoplanktonblüte im Ärmelkanal vor der Südwestspitze Englands. Diese Wolke wurde am 24. Juli 1999 in einem Landsat-Bild aufgenommen. Sie zeichnet sich durch ihre milchig-türkise Farbe aus, die auf Sonnenlicht zurückzuführen ist, das von Milliarden von Coccolithophor-Schuppen (Emiliania huxleyi) reflektiert wird, die aus weißem Calciumcarbonat bestehen. Dieses Landsat-Bild wurde von Steve Groom vom Plymouth Marine Laboratory erstellt. 8

Dieses Satellitenbild zeigt eine Phytoplanktonblüte in der Barentssee vor der Küste von Nordnorwegen und Nordwestrussland am 14. August 2011. Jede Planktonblüte im Frühjahr erstreckt sich über Hunderte von Kilometern entlang dieser Küsten. Die Blüten werden durch das Abfließen des Frühlingsstroms ausgelöst, vor allem aber durch die 24-Stunden-Sonneneinstrahlung, die in jedem Frühling auftritt. Farbabweichungen in der Wolke sind auf unterschiedliche Wassertiefen (die Coccolithophore in der Wolke können bis zu 50 Meter unter der Oberfläche leben) und unterschiedliche Phytoplanktonkonzentrationen zurückzuführen. Die Muster in der Wolke werden durch wechselnden Wind und Strömung verursacht. In diesem Teil des Arktischen Ozeans haben Kieselalgenblüten in der Regel im Mai und Kokzolithophorblüten im Juni ihren Höhepunkt. Dieses NASA-Bild wurde von Jeff Schmaltz vorbereitet. 9