Ein neuer Blick auf Plankton und die Biogeochemie des Meeres

Herkömmliche Modelle stellen Meeresplankton in zwei Gruppen dar: als Phytoplankton, also winzige Pflanzen, und als Zooplankton, das sich von ersterem ernährt. Dieser Ansatz wird jedoch durch die Existenz mixotrophischer Organismen, die verschiedene Energiequellen und Kohlenstoffe nutzten können, in Frage gestellt. Zum Beispiel kann die Mehrheit des Planktons, das die Photosynthese benutzt, sich auch von Bakterien ernähren.

Das Projekt BIOMES ("Biogeochemical impacts of mixotrophy and ecological stoichiometry") untersuchte die ökologischen Mechanismen, die sich auf die Mixotrophie auswirken. Mittels Beobachtungen und Nahrungsnetz-Modellen wurde untersucht, wie sich Interaktionen zwischen trophischen Ebenen in der Nahrungskette auf die Ökologie im großen Maßstab und auf biogeochemische Kreisläufe auswirken. Die trophische Ebene eines Organismus kann mit der Position beschrieben werden, die er in der Nahrungskette einnimmt.

Es wurde ein Computermodell entwickelt, um eine genaue Darstellung des Mixotrophie basierend auf einem kontinuierlichen Spektrum von Phytoplankton zu Zooplankton darzustellen. Zur Entwicklung diente ein 1D-Wassersäulenmodell, bevor es zu einem kompletten globalen Ozeanmodell erweitert wurde. Das Modell wird erklären, mit welchen Mechanismen die Mixotrophen in verschiedenen Umgebungen bestehen können und wie sich ihr Erfolg auf die Kreisläufe der Elemente auswirkt.

Darüber hinaus wurden für große Gebiete Veränderungen des Verhältnisses zwischen Plankton und den Elementen untersucht und ein Modell entwickelt, um den Wettbewerb zwischen marinen Stickstofffixierern und anderem Phytoplankton zu verstehen. Diese elementare Variabilität ist ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Daher wird das Modell helfen, die Zusammenhänge zwischen Physiologie, Ökologie und Biogeochemie zu erklären.

Die Ergebnisse zeigten, dass Mixotrophe von Ressourcenpools profitieren können, von denen man zuvor annahm, dass sie von Phytoplankton oder Zooplankton nicht genutzt werden könnten. Dieser Mechanismus könnte erhebliche Auswirkungen haben, da die Modellergebnisse darauf hindeuten, dass Mixotrophie einen viel effizienteren Transfer von Biomasse zu höheren Ebenen der Lebensmittelkette ermöglicht.

Die durch BIOMES durchgeführten Arbeiten lieferten Wissenschaftlern neue Erkenntnisse darüber, wie Meeresplankton sich auf biogeochemische Kreisläufe im Ozean auswirkt. Sie werden außerdem dazu beitragen, unser Wissen zum globalen Kohlenstoffkreislauf zu erweitern.