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Wenn das Meer blüht

Künstlerische Wiedergabe von Phytoplanktonarten, die eine ungleichmäßige Verteilung bilden
Künstlerische Wiedergabe von Phytoplanktonarten, die eine ungleichmäßige Verteilung bilden Marco Mazza MPIDS

Forscher vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation finden Erklärung für ungleichmäßige Verteilung von Algen im Meer

Seit Jahrtausenden wissen Seefahrer, dass die Meere regelmäßig von ungewöhnlicher Farbe und sogar richtig rot werden können. Diese großen Farbschichten, die sich über Dutzende bis zu Hunderte von Kilometern erstrecken, werden vom Phytoplankton verursacht. Ein Team von Wissenschaftlern des Göttinger Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation hat in einer neuen Studie herausgefunden, wie Ungleichmäßigkeiten in der Algenblüte durch leichte Turbulenz ausgelöst werden können. Ihre Ergebnisse sind jetzt in im amerikanischen Journal PNAS erschienen. Färbt sich das Meer rot oder grün, ist Phytoplankton am Werk - unzählige mikroskopisch kleine Algen, die das Sonnenlicht zur Energiegewinnung nutzen und die Färbung verursachen. Das Phytoplankton ist die Basis der marinen Nahrungskette und produziert 50 Prozent oder mehr des Sauerstoffs in der Atmosphäre. Jüngste Beobachtungen zeigen, dass schwimmende Phytoplanktonarten in Ozeanen und Seen eine ungleichmäßige räumliche Verteilung bis in den Millimeterbereich aufweisen. Dies ist insofern überraschend, als es der intuitiven Erwartung entgegensteht, dass die milden Turbulenzen, die in Gewässern allgegenwärtig sind, die Mikroorganismen vermischen und relativ gleich verteilen.
„In unserer Arbeit haben wir festgestellt, dass milde Turbulenz subtil mit der Schwimmfähigkeit des Phytoplanktons wechselwirken und so zu räumlich ungleichmäßigen Verteilungen der Zellen führen können.“, sagt Rebekka Breier als Hauptautorin der Göttinger Studie.
Wenn die typischen Zeitskalen der Turbulenz etwa den Skalen der Interaktion zwischen den Phytoplanktonzellen entsprechen, entstehen kleine dichte Ansammlungen von beweglichen Zellen auf Millimeter großen Skalen.
„Unsere Arbeit ebnet den Weg, um zu verstehen, wie ungleichmäßige Verteilung bei Algen entstehen und wachsen. Der aufgedeckte physikalische Mechanismus hilft zu verstehen, welche Faktoren Algenblüten auslösen können. Dies wird uns wahrscheinlich erlauben, bessere Vorhersagen darüber zu treffen, wie sich Algenblüten verhalten. Dies ist auch für die Fischereiindustrie interessant, da die Algenblüte für sie einen immensen wirtschaftlichen Schaden verursacht ", betont Marco Mazza, der für das Projekt verantwortlich ist.

Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation


Originalartikel:

Rebekka E. Breier, Cristian C. Lalescu, Devin Waas, Michael Wilczek, Marco G. Mazza: Emergence of phytoplankton patchiness at small scales in mild turbulence, Proceedings of the National Academy of Sciences 2018, DOI: 10.1073/pnas.1808711115

https://doi.org/10.1073/pnas.1808711115