Verständliches Lehrbuch für Studierende, das umfassende Informationen zu Lebensräumen und -gemeinschaften des Meeres liefert.
Das Meer ist der größte Lebensraum der Erde - hier hat die Evolution der Organismen begonnen, und hier findet sich auch die größte Vielfalt organismischer Baupläne. Lernfreundlich aufbereitet und leicht verständlich geschrieben, gibt das Lehrbuch einen grundlegenden und umfassenden Überblick über die verschiedenen Lebensräume und Lebensgemeinschaften des Meeres. Ökologische Prozesse wie Konkurrenz, Fressbeziehungen, Symbiosen und Nahrungsnetze sind zentrale Themen. Zahlreiche Abbildungen regen zum Lesen und Lernen an.
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1 Einführung
1.1 Biologische Meereskunde - Meeresökologie - Meeresbiologie 1
1.1.1 Schwerpunkte 1
1.1.2 Einordnung in das hierarchische Modell der Natur 3
1.2 Beobachtung, Experiment und Theoriebildung in der biologischen Meereskunde 5
1.2.1 Wer? Wieviel? Warum? 5
1.2.2 Typologie ökologischer Experimente 8
1.2.3 Theoriebildung 11
1.3 Das darwinistische Paradigma der Organismus-Umwelt-Beziehung 14
1.3.1 Darwins Evolutionstheorie 14
1.3.2 Grenzen der Anpassung 16
2 Physikalische und chemische Eigenschaften des Lebensraumes Meer
2.1 Gliederung des marinen Lebensraumes 19
2.1.1 Pelagial 19
2.1.2 Benthal 20
2.2 Lichtklima 21
2.2.1 Oberflächeneinstrahlung 21
2.2.2 Maße der Lichtintensität 22
2.2.3 Vertikalprofil des Lichts 22
2.3 Schichtung 26
2.3.1 Thermische Schichtung 27
2.3.2 Chemische Schichtung 28
2.4 Strömungen und Gezeiten 30
2.4.1 Strömungen 30
2.4.2 Gezeiten 31
2.5 Gelöste Gase 32
2.5.1 Löslichkeit im Wasser 32
2.5.2 Sauerstoff 33
2.5.3 Kohlendioxid 34
2.6 Gelöste Salze 36
2.6.1 Salzgehalt 36
2.6.2 Biogene Elemente 36
2.7 Gelöste organische Substanzen 40
2.8 Redox-Reaktionen 41
3 Ökophysiologie I: Anpassung an abiotische Umweltfaktoren
3.1 Temperatur 45
3.1.1 Natürliche Variabilität 45
3.1.2 Biologische Rolle der Temperatur 46
3.2 Osmoregulation 49
3.3 Dichte 52
3.4 Viskosität 55
3.4.1 Die Reynolds-Zahl 56
3.4.2 Strömung um feste Körper 57
4 Ökophysiologie II: Ernährung und Stoffwechsel
4.1 Autotrophie 61
4.1.1 Photosynthese 62
4.1.2 Nutzung mineralischer Nährstoffe 72
4.1.3 Chemosynthese 82
4.2 Heterotrophie 85
4.2.1 Osmotrophie 86
4.2.2 Phagotrophie 88
4.3 Dissimilatorischer Stoffwechsel 100
4.3.1 Aerobe Atmung 100
4.3.2 Anaerobiose 104
5 Populationsbiologie
5.1 Die Populationsgröße und ihre Variabilität 110
5.1.1 Räumliche Verteilung 110
5.1.2 Zeitliche Veränderung 112
5.2 Die mathematische Beschreibung des Populationswachstums 114
5.2.1 Populationswachstum mit konstanter Rate 114
5.2.2 Begrenzung des Wachstums 117
5.2.3 Schätzung der Parameter der Populationsdynamik 120
5.3 Struktur einer Population 125
5.3.1 Altersstruktur 125
5.3.2 Genetische Struktur 127
6 Marine Lebensgemeinschaften I: Das Plankton und Nekton
6.1 Übersicht 134
6.1.1 Definition 134
6.1.2 Größenklassen des Planktons 134
6.2 Das Phytoplankton 136
6.2.1 Lebensformen und Taxonomische Übersicht 136
6.2.2 Sinken und Schweben 141
6.2.3 Verteilung, Wachstum und Vergehen von Phytoplanktonpopulationen 143
6.3 Zooplankton 148
6.3.1 Taxonomische Übersicht 148
6.3.2 Funktionelle Gruppen 150
6.3.3 Räumliche und zeitliche Verteilung 158
6.4 Bakterien, Pilze, Viren 161
6.4.1 Übersicht über das Bakterioplankton 161
6.4.2 Räumliche und zeitliche Verteilung des Bakterioplanktons 163
6.4.3 Mykoplankton 165
6.4.4 Viren 165
6.5 Nekton 167
6.5.1 Taxonomische Übersicht 167
6.5.2 Lokomotion 174
6.5.3 Wanderungen 177
6.5.4 Populationsbiologie 182
6.6 Interaktionen im Pelagial 188
6.6.1 Konkurrenz 188
6.6.2 Räuber-Beute-Beziehungen 200
6.6.3 Nahrungsketten und -netze 209
6.6.4 Saisonalität 219
7 Marine Lebensgemeinschaften II: Das Benthos harter Substrate
7.1 Was ist Hartbodenbenthos? 229
7.2 Phytobenthos 232
7.2.1 Übersicht 232
7.2.2 Verteilung in Raum und Zeit 238
7.3 Zoobenthos 243
7.3.1 Übersicht 243
7.3.2 Lebenszyklus, Verteilung in Raum und Zeit 252
7.4 Spezielle Lebensgemeinschaften 255
7.4.1 Biogene Riffe 255
7.4.2 Mittelozeanische Rücken 261
7.5 Interaktionen im Hartbodenbenthos 263
7.5.1 Symbiose 264
7.5.2 Facilitation bzw. Kommensalismus 267
7.5.3 Konkurrenz 267
7.5.4 Räuber-Beute-Beziehungen 279
7.5.5 Nahrungsnetze 285
7.5.6 Komplexe Interaktionen 290
8 Marine Lebensgemeinschaften III: Das Benthos der Sedimente
8.1 Der Lebensraum Sediment 297
8.1.1 Physikalische Struktur des Lebensraumes 297
8.1.2 Chemische Gradienten 299
8.1.3 Übersicht über die Sedimentorganismen 300
8.2 Phytobenthos 301
8.2.1 Übersicht 301
8.2.2 Verteilung in Raum und Zeit 303
8.3 Zoobenthos 307
8.3.1 Übersicht 307
8.3.2 Räumliche Verteilung 314
8.3.3 Lebenszyklus und Saisonalität 318
8.4 Bakterio- und Mykobenthos 320
8.4.1 Übersicht 320
8.4.2 Räumliche Verteilung 325
8.5 Spezielle Sedimentökosysteme 329
8.5.1 Wattenmeer 329
8.5.2 Tiefseeböden 332
8.6 Interaktionen im Sedimentbenthos 336
8.6.1 Habitatmodifikation 337
8.6.2 Räuber-Beute-Beziehungen 340
8.6.3 Nahrungsnetze 342
9 Die Rolle der Meeresorganismen in den Kreisläufen biogener Elemente
9.1 Grundzüge des Stoff- und Energietransfers 349
9.1.1 Grundzüge des Energietransfers 350
9.1.2 Grundzüge des Stofftransfers 354
9.1.3 Die Formierung partikulärer Substanz 358
9.1.4 Regeneration gelöster Substanzen 360
9.1.5 Sedimentation und Deposition 362
9.1.6 Raum-zeitliche Skala der Stoffkreisläufe 365
9.2 Spezielle Kreisläufe 367
9.2.1 Kohlenstoffkreislauf 367
9.2.2 Andere Bioelemente 369
9.3 Globale Trends in der marinen Primärproduktion 372
9.3.1 Planktonproduktion 373
9.3.2 Benthische Primärproduktion 375
9.3.3 Weltproduktion 376
9.4 Das weitere Schicksal der planktischen Primärproduktion 377
9.5 Die geochemische Rolle der Meeresorganismen 380
9.5.1 Bildung biogener Sedimente 380
9.5.2 Biologische Kontrolle der Meereschemie 384
9.5.3 Biologische Kontrolle der Atmosphäre 388
9.5.4 Die Gaia-Hypothese 391
Glossar 395
Sachverzeichnis 405