Abiotische Faktoren beim Riffwachstum

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Standortfaktoren
Abiotische Faktoren begrenzen Korallenriffe auf bestimmte Regionen unserer Erde, da sie das Riffwachstum limitieren. Zu diesen Faktoren gehören die Temperatur, die Lichtverhältnisse und die Salinität des Meeres, Druckverhältnisse, Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, pH-Wert und die vorherschende Strömung und Wellenbewegung. Diese abiotischen Faktoren haben neben der Zusammensetzung der Organismen (also den biotischen Faktoren) großen Einfluss auf das Riff und sind ebenso Schwankungen im Laufe des Tages und der Jahreszeiten unterworfen. Viele marine Organismen sind an bestimmte Umweltfaktoren angepasst, um dort zu überleben und möglichst ihr Optimum zu finden. Durch Wasserbewegungen können die Umweltbedingungen auch verlagert werden wie durch die jährlich auftretende Regenzeit. 
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Temperatur
Die Wachstumsstandorte der Korallenriffe weisen relativ gleich bleibende Bedingungen auf, die sich zum großen Teil im Bereich der 20°-Isotherme abspielen. Optimale Wachstumsbedingungen finden Korallenriffe bei durchschnittlichen Wassertemperaturen von 25 bis 26°Celsius vor. Fallen die Temperaturen unter 20°Celsius so sinkt zunächst die Wachstumsrate der riffbildenden Korallen. Fallen die Temperaturen jedoch weiter, so sterben die Korallen. Bei einer Wassertemperatur von 15°C geschieht dies bereits nach 24 Stunden und alle Korallen sind tot.

Amed Scuba - Gorgonienfan

Bei ansteigenden Temperaturen über 29°Celsius kommt es durch den Stressfaktor dem die Korallen dadurch ausgesetzt sind zur so genannten Korallenbleiche. Die Alge, die in der Koralle lebt, produziert falsche Stoffwechselprodukte und wird von ihrem Wirten abgestoßen. Diese obligate Endosymbiose zwischen Koralle und seiner Zooxanthellen ist lebensnotwendig für das Überleben des Riffes. Kehrt der Symbiont nicht innerhalb eines halben Jahres zu seinem Wirten zurück, so sterben die Korallenpolypen.
Temperatur und Salzgehalt (bzw. Mineralienzusammensetzung) sind dabei eng miteinander verbunden, denn sie bestimmen die Dichte des Wassers im System. Die sogenannte thermohaline Zirkulation im Riff setzt die Umwelzüngsbewegungen im Riff mit in Kraft.

Lichtverhältnisse
Licht ist der begrenzende Faktor bei der Verbreitung des Riffes in tieferes Wasser. In Tiefen von 70 bis 90m können Korallen kaum noch wachsen. Die Lichtintensität liegt hier unter 10% im Vergleich zur Oberfläche. Die Abhängigkeit des Korallenwachstums vom Licht rührt von der symbiotischen Beziehung zwischen Korallen und den Algen her. Die autotrophen Zooxanthellen benötigen das Sonnenlicht für ihre Photosynthese, um mit Hilfe des Lichtes aus Wasser und Kohlendioxid Zucker und Sauerstoff zu gewinnen. Der Zucker ernährt sowohl die Algen als auch die Korallenpolypen.

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Aber der Lichtgradient im Riff ändert sich nicht nur von oben nach unten, sondern auch innerhalb des Riffes entstehen durch das unterschiedliche Wachstum der Korallen selbst vielfältige Licht-Schatten Bereiche. Um sich an diese Lichtverhältnisse anzupassen, wachsen die Korallen in verschiedenen Bereichen unterschiedlich gut. Dadurch differenziert sich das Riff in ökologisch unterschiedliche Bereiche und es entstehen unterschiedliche ökologische Nischen.
Neben dem physikalischen Raum, den ein Organismus besetzt, beschreibt die ökologische Nische auch das spezifische Wirkungsfeld einer Art, die durch ein System von Wechselbeziehungen zwischen dem Organismus und seiner Umwelt entsteht.

Salinität
Optimale Wachstumsbedingungen finden die riffbauenden Organismen bei einem durchschnittlichen

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Salzgehalt im Sommer von 36 Promille und im Spätsommer von 28 bis 32 Promille vor. Dabei werden höhere Salzgehalte bis maximal 45 Promille leichter akzeptiert als zu niedrige. Das stellt ein Problem in der Regenzeit dar und durch eventuelle Einleitungen von Süßwasser durch eine wachsende Anzahl von Hotels an der Küstenlinie. Obwohl Korallen kurzzeitig einen niedrigeren Salzgehalt bis zu 75% unter dem Normalwert tolerieren, sterben sie nach kurzer Einwirkungszeit ab. Daher findet man auch keine Koralleriffe im Einflussbereich von Süßwasser wie zum Beispiel in Flussmündungen.
Phytoplankton benötigt im Riff Nährstoffe und das Sonnenlicht, da es hier - als photoautotrophes Lebewesen - die Energie für die Fotosynthese bezieht und dann in der Lage ist aus CO2 und Wasser organische Energie in Form von Zucker und Sauerstoff herzustellen. Dafür verbraucht das Phytoplankton für sein Wachstum jedoch die vorhanden Nährstoffe im Oberflächenwasser. Direkten Zugriff auf die Nährstoffe aus dem Tiefenwasser

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besitzt es jedoch nicht. Denn die Nährstoffe befinden sich im Tiefenwasser, wo bakterielle Remineralisierung in der Tiefe durch Destruenten statt findet. Diese Remineralisierung jedoch benötigt den Sauerstoff aus dem Oberflächenwasser. Die thermohaline Zirkulation ist hierbei sehr wichtig, sie spühlt kaltes, salzhaltiges Wasser mit den benötigten Nährstoffen an die Oberfläche zum Phytoplankton und diese Zirkulation bringt sauerstoffhaltiges Meerwasser in die Tiefenregionen. Um die thermohaline Zirkulation am Laufen zu halten, ist der Salzgehalt und die Temperatur des Wasser sehr wichtig. Denn kaltes salzhaltiges Wasser besitzt eine größere Dichte und ein höheres Gewicht als warmes Frischwasser und sinkt somit in die Tiefe. Jedoch wird es an der Oberfläche mit seinen Nährsalzen benötigt. Jedoch wird das leichtere Wasser an der Oberfläche zurück gehalten. Für eine Durchmischung sorgen Konvektionsbewegungen, die mittels kalter Strömung salzhaltiges Wasser an die Oberfläche befördern. Auch Wind, Wellen, Strömungen oder Gezeiten können für eine Durchmischung und Homogenisierung der Deckschicht bzw. Wassersäule sorgen.

Stoffkreisläufe

Als limitierend für das Riffwachstum erweisen sich vor allem die Stoffkreisläufe. Stickstoff wird im Riff durch stickstoffbindende Bakterien bei der Stickstofffixierung zu Ammonium umgewandelt aber auch bei der Ammonifikation wird bei der Zersetzung von organischen Verbindungen Ammonium NH4 freigesetzt. Tote Organische Verbindungen (Ausscheidungen und abgestorbene Biomasse) werden im Riff sofort durch Bakterien abgebaut und mineralisiert

Freies Phytoplankton im Meer, Amed Scuba

und über Ammoniak NH3 direkt zu Ammonium NH4 umgewandelt und über die Nitrifikation wird Nitrit zu Nitrat weiterverarbeitet, was essentiell für den Aufbau von weiterer Biomasse ist. Phosphat kommt natürlich im vulkanischen Gestein vor und gelangt über Auswaschung als Phosphationen in das System, wo es vom Phytoplankton zum Aufbau der Biomasse benötigt wird. Erst über den Konsum des Phytoplanktons gelangen die Phosphationen PO4 in die Tiere und sind somit wieder an das Korallenriff gebunden. Phospat ist ein Minimumfaktor und gelangt durch natürlliche Auswaschung ins Meer. Werden jedoch Fäkalien ins Meer eingeleitet, kommt es zur Überdüngung und zu einer Algenblüte im Meer, was einen erhöhten Sauerstoffbedarf zur Folge hat. Die Werte von PO4-P und Ammonium liegen im oligotrophen Riff sogar über dem Wert des Riff umspülenden Wassers, weil sie an die Biomasse gebunden und sofort wieder umgewandelt werden, wenn die Tiere absterben. Die Konzentration von PO4-P ist im Riff gewöhnlich nur geringfügig höher als im umgebenden Ozean. Sie liegt jedoch nahe am limitierenden Faktor für das Phytoplanktonwachstum.

Amed Scuba - Korallengarten

Die NH4 Konzentration liegt gewöhnlich höher als im umgebenden Ozean und über der für das Phytoplankton limitierenden Konzentration.
Aus diesem Grund zeigen sich die Riffe auch ausgesprochen nährstoffarm und arm an freiem Phytoplankton. Allein die enge Symbiose zwischen Koralle und pflanzlichem Symbiont ermöglicht im oligotrophen Meer diese Fülle an Biomassenproduktion. Das autotrophe Phytoplankton wird als Primärproduzent in einer faktultativen Symbiose mit der Koralle gebunden (Zooxanthelle als Symbiont in jedem Korallenpolypen) Die Zooxanthelle ist für die Nahrungskette in jedem ökologischen System daher unendbehrlich, um die folgenden Kettenmitglieder zu ernähren und alle elementaren Stoffe in den Stoffkreislauf einzubrigen. Tiere sind hierzu nicht in der Lage. Sie benötigen die Pflanzen, um anorganische Elemente in organische Verbindungen umzubauen, damit sie diese dann konsumieren können und in ihren eigenen Körper einzubauen und um letztendlich diese große Fülle an Biomasse, die im Riff trotz Nährstoffmangel vorhanden ist, aufzubauen.
Energie geht in der Nahrungspyramide unter anderem durch die Stoffwechselreaktionen der lebenden Organismen verloren. Auch aus diesem Grund ist die enge Endosymbiose zwischen Koralle und Algen unerlässlich für das überleben der Korallen und des gesamten Riffes und seiner tierischen Bewohner. Die Höhe der autotrophen Primärproduktion hängt jedoch nicht

Korallenriffe in Bali, Riesiger Vasenschwamm, Amed Scuba

absolut vom Vorrat an anorganischen Nährstoffen im Korallengarten ab, denn das System ist auch mit dem umfließenden Meerwasser verbunden.
Plankton ist als biotischer Faktor eng an den abiotischen Faktor gebunden und Grundlage allen Lebens im Korallenriff.
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