Schädliche Algenblüten (harmful algal blooms – HABs) sind seltene Ereignisse, die durch ein plötzliches großes Wachstum potentiell schädlicher Algenarten charakterisiert sind. Dies führt unter Umständen zu einer veränderten Dynamik des gesamten Ökosystems. Da im Zuge des Klimawandels die Zahl solcher Blüten häufiger wird, ist es notwendig, die Mechanismen aufzuklären, die eine solche Blüten verursachen können. Im Beitrag werden sowohl das Phänomen selbst als auch mögliche Faktoren diskutiert, die zum Auftreten von HABs führen.
Um ein geeignetes Modell zu entwickeln, das sowohl verschiedene biotische und abiotische Faktoren kombiniert, haben wir Ideen aus einem ganz anderen Fachgebiet, der Erregung von Neuronen verwendet. In Neuronen ist die Erregung des Membranpotentials ein Resultat des Zusammenwirkens eines Aktivators und eines Inhibitors, das zur Ausbildung eines neuronalen Pulses führt. Bei den schädlichen Algenblüten übernimmt das Phytoplankton (die Pflanzen des Meeres) die Rolle des Aktivators, während das Zooplankton, die kleinen Organismen, die sich von Phytoplankton ernähren, die Inhibitoren sind. Viele der bisherigen Modelle betrachten jedoch nur das Wachstum einer speziellen, möglicherweise schädlichen Art, während wir das Problem aus der Perspektive der gesamten Planktongesellschaft beleuchten. Damit wird auch die Konkurrenz zwischen verschiedenen schädlichen und nicht schädlichen Arten mitberücksichtigt. Darüber hinaus betrachten wir die Präferenz der Fraßfeide für bestimmte nichtschädliche Arten. Wir zeigen, wie dieses Wechselspiel von Konkurrenz und Umweltfaktoren zu einem plötzlichen explosionsartigen Wachstum schädlicher Arten führen kann. Das Modell basiert sowohl auf Beobachtungen im Ozean wie auch Laborexperimenten.
Hydrodynamische Strömungen sind wichtige Faktoren für die Verbreitung von schädlichen Algenblüten im Ozean. Auf der Basis von Beobachtungen in der Kalifornischen Bucht zeigen wir, dass insbesondere mesoskalige Wirbel in der Strömung eine entscheidende Rolle für die Ausbildung und den Transport von Algenblüten spielen. Solche Wirbel können als Inkubatoren von Blüten wirken sowie ganz allgemein für die Ausbildung unterschiedlicher Dominanz verschiedenen Arten in unterschiedlichen räumlichen gebieten im Ozean verantwortlich sein. Dies kann anhand von einfachen kinematischen Strömungsmodellen, in denen Wirbel entstehen und vergehen können, nachgewiesen werden.
Es trägt vor: Frau Prof. Dr. Ulrike Feudel, Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Institut für Chemie und Biologie des Meeres.