1.3 Einzellige Konsumenten (Protozoa) im Eis (Primärkonsumenten)

Einzellige Primärproduzenten im Eis (autotrophe Algen und Bakterien) sind die Grundlage des Nahrungsnetzes im Eis: Sie nehmen CO2 auf und stellen daraus mit Hilfe der Energie des Lichtes Kohlenstoffverbindungen her (Photosynthese). Man bezeichnet sie als „sich selbsternährend“, also als autotroph oder auch phototroph. Andere im Meereis beheimatete Organismen nehmen den Kohlenstoff hingegen mit ihrer Nahrung auf; sie sind heterotroph. Dazu zählen einzellige Organismen, die Protisten oder Protozoen, die sich von Algen aber auch von Bakterien und Archaeen (ursprüngliche Bakterien) ernähren. Die häufigste Gruppe sind hier die Ciliaten (Wimpertierchen). Auch Flagellaten sind weit verbreitet, darunter heterotrophe Dinoflagellaten (Panzergeißler). Darunter findet man auch die sogenannten kleptoplastidischen Dinoflagellaten, die Chloroplasten aus gefressenen Algen oder Bakterien konservieren und dann selbst zur Photosynthese nutzen können. Andere Flagellaten im Meereis gehören zu den Choanoflagellaten (Kragengeißeltierchen). Weitere heterotrophe Protisten sind Gymnamoeben (Nacktamöben), Foraminiferen (Kammerlinge), Acantharien und Radiolarien (Strahlentierchen) (Caron et al., 2017), die Schleimfüßchen ausbilden und ihre Beute damit umfließen können. Bis heute hat man die mikrobiellen Nahrungsnetze im Meereis kaum verstanden. Aktuelle Studien aber zeigen, dass die heterotrophen Protisten viele unterschiedliche Ernährungsstrategien verfolgen.

Vorkommen und Verbreitung

Wie auch Algen, Bakterien und Archaeen gelangen die einzelligen Konsumenten (Protozoa) in das Meereis, während es sich bildet. Sie werden dabei gewissermaßen in die Eisstruktur eingeschlossen. Die meisten von ihnen finden sich in Solekanälen, in Presseisrücken im Eis, im Schmelzwasser an der Schnee-Eis-Grenze und an der Unterseite des Eises sowie in Schmelztümpeln auf dem arktischen Meereis (Caron et. al., 2017). Die heterotrophen Protisten leben unter extremen Bedingungen: Der Salzgehalt in den Solekanälen und dem Meerwasser unterscheidet sich extrem (im Arktischen Ozean liegt die Salinität bei circa 32 bei Solekanälen kann er bei 42 bis 93 liegen (Wakatsuchi und Ono, 1983), die Temperatur im Eis kann stark schwanken und die Lichtintensität verändert sich nicht nur im Jahreszyklus, sondern unterscheidet sich auch zwischen z. B. Ober- und Unterseite des Eises. Niedrige Temperaturen führen dazu, dass die Fraß- und Wachstumsraten eher abnehmen. Jedoch ist der Effekt von Temperaturschwankungen auf das Wachstum noch nicht vollends verstanden.

Man findet die heterotrophen Protisten vor allem dort, wo es viele Bakterien und Algen als Nahrung gibt. Im Sommer wächst ihre Population maximal, da dann das Angebot an Beute am größten ist. Infolgedessen ist die größte Biomasse während der Eisschmelze im Spätsommer zu erwarten. Die Biomasse und auch die Abfallprodukte der heterotrophen Protisten gelangen in dieser Zeit als Partikel in das Meerwasser und tragen maßgeblich zum Fluss organischen Materials in der Wassersäule bei.

In den Küstenbereichen der Antarktis tragen die einzelligen Konsumenten (Protozoa) aus dem Meereis z.B. beinahe 20 Prozent zur gesamten mikrobiellen Biomasse bei. Bis zu zehn Prozent der Biomasse treten dabei in den unteren Schichten des Meereises auf (Caron et al., 2017). Im grönländischen Packeis machen heterotrophe Flagellaten im Durchschnitt 20 Prozent der gesamten mikrobiologischen Biomasse aus. Das relative Vorkommen von autotrophen und heterotrophen Protistenarten ist in der Antarktis und in der Arktis ähnlich. Ihre absolute Häufigkeit im Meereis (Anzahl der Zellen pro Volumen geschmolzenen Meereises) ist oft eine bis zwei Größenordnungen höher als im Meerwasser (Anzahl Zellen pro Volumen Meerwasser).

Rolle der einzelligen Konsumenten (Protozoa)

Meereis-Mikrokonsumenten...

  • nehmen partikulären organischen Kohlenstoff (z. B. EPS, Bakterien oder Algen) auf und spielen damit eine wichtige Rolle in den biogeochemischen Kreisläufen der Polargebiete.
  • remineralisieren die aufgenommenen organischen Verbindungen zu anorganischen Nährstoffen. Diese dienen den Bakterien als Substrat, um wachsen zu können, welche wiederum die Primärproduktion antreiben.
  • sind eine wichtige Komponente in den Nahrungsbeziehungen (trophische Interaktionen) der Meereislebensgemeinschaft
  • bilden zusammen mit Eisalgen einen Vorrat an organischem Material, der im Winter im Eis eingeschlossen wird und damit sowohl eine Nahrungsquelle für überwinternde Organismen als auch eine Starthilfe für das Ökosystem im Frühjahr bietet.

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Caron, D. A., R. J. Gast & M.-E. Garneau (2017): Sea ice as a habitat for micrograzers, In: Sea Ice, D. N. Thomas (ed.), 3rd edition, Wiley-Blackwell, Chichester (UK), Hoboken (NJ), 370-393.
Lizotte, M.P. (2003): The Microbiology of Sea Ice, In: D. N. Thomas & G.S. Dieckmann (eds.) Sea Ice, Oxford: Wiley-Blackwell, 201.
Wakatsuchi M. & N. Ono (1983): Measurements of salinity and volume of brine excluded from growing sea ice, Journal of Geophysical Research Oceans, doi.org/10.1029/JC088iC05p02943