Licht und Temperatur

Licht- und Temperatur

Details: Kategorie: Kultivierung

Licht- und Temperaturverhältnisse

Die physikalischen Eigenschaften des Wassers sorgen dafür, dass sich die jahreszeitlichen Licht- und Temperaturunterschiede unter Wasser etwas anders als auf dem Land auswirken. Sonneneinstrahlungen werden beim Durchdringen der Wasseroberfläche zusätzlich durch Reflexion und Brechung abgeschwächt. Des Weiteren sorgen die Trübstoffe bei zunehmender Wassertiefe für weitere Verringerungen der Einstrahlungen. Die unzureichende Lichteinstrahlung führt im Meer zu Einschränkungen der Entfaltung des Lebens, weswegen die Pflanzen eine Winterruhe auf dem Grund der Gewässer einlegen. Bis auf das Phytoplankton wächst im Winter keine weitere Pflanzengruppe. Denn diese sind als einzige Pflanzengruppe, noch bei 1% durchdringender Lichtintensität, in der Lage Photosynthese zu betreiben. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen nicht von anderen Pflanzen, was ihr Licht- und Temperaturoptimum betrifft.

Grundsätzlich absorbieren sie Sonneneinstrahlungen bei einem Absorptionsspektrum von 100-1000 Nanometer, diese Strahlung wandeln sie dann in chemische Energie um, was der zentrale Vorgang bei einer Photosynthese ist. Dabei absorbieren sie hauptsächlich im blauen Wellenbereich 400-500 Nanometer und im roten Wellenbereich über 600 Nanometer, die Wellenbereiche dazwischen werden eher gering genutzt. Ihr Toleranzbereich beträgt hier in der Nord- und Ostsee 0° - 20° Grad, in dieser Temperaturspanne sind sie überlebensfähig, darüber liegende Temperaturen würden zum Absterben der Algen führen. Die optimale Temperatur liegt bei 16° Grad.

Trotz ihrer Größe, die wenige hundertstel Millimeter beträgt, erzeugen sie einen Großteil des Sauerstoffs und produzieren rund 40% der Biomasse. Sie vermehren sich manchmal so stark, dass es zu einer sogenannten Algenblüte kommt, bei der ein Algenteppich die Meeresoberfläche bedeckt. Wenn dies geschieht, ist es Sonneneinstrahlungen kaum möglich, durch die Dichte Algenschicht zu gelangen.

Sodass die unteren Kieselalgen einen akuten Licht- und Nährstoffmangel erleiden und absinken. Dennoch können sie über mehrere Wochen überleben. Das stickstoffhaltige Salz Nitrat, das von Kieselalgen in erheblichen Mengen gespeichert wird, sei der Hauptgrund für dieses Phänomen. Um dies herauszufinden, kultivierten Wissenschaftler sechs verschiedene Kieselalgen-Arten.

Die Forschungsergebnisse zeigten, dass sie ohne Licht und Sauerstoff weiterhin in der Lage waren zu überleben, jedoch ihr Wachstum sowie die Weiterbildung ihrer Spezies erheblich bis komplett unterbrochen wurde. Eine weitere Studie befasste sich damit, inwiefern das Wachstum der Kieselalgen durch die Ozeanversauerung gehemmt wird. Bei diesem Experiment kultivierten die Wissenschaftler Kieselalgen unter der heutigen Meerwasserchemie bei konstanter bzw. wechselnder Lichtintensität. Zunächst nahmen die Wissenschaftler an, dass das zusätzlich freigelassene Kohlenstoffdioxid das Wachstum der Algen beschleunigen würde, jedoch bewies die Studie das Gegenteil. Die Lichtbedingungen in der Natur seien nicht konstant, wie sie im Versuch extra geschaffen wurden. Schließlich verbringen sie weniger Zeit in optimalen Lichtverhältnissen und müssen sich immer an den Wechsel von viel Licht zu wenig Licht anpassen, was somit zu einem Umkehreffekt führte.

Bei einer Kultivierung werden optimale Voraussetzungen geschaffen, die ein Wachstum sowie Vermehrung von bestimmten Organismen gewährleisten. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um ganze oder nur Teile eines Organismus handelt, dennoch ist die Kultivierung von Zellen nur in einem Nährmedium möglich. Damit diese Bedingungen aufrecht gehalten werden, nutzen Wissenschaftler ein technisches Gerät zur Lagerung der fertig vorbereiteten Kultivierungsobjekte, den sogenannten Klimaschrank. Dort werden die Licht- und Temperaturverhältnisse sowie die Feuchte im Innenraum mithilfe von Sensoren präzise geregelt. Dementsprechend werden optimale Wachstumsverhältnisse geschaffen. Im Labor werden häufig hohe Temperaturen genutzt, um Nährböden mit Bakterien oder Krankheitserregern mit idealem Klima zu versorgen.

http://www.io-warnemuende.de/ueber-saisonalitaet-des-algenwachstums.html Zugriff am 27.Februar 2015
Vgl. Biologie Oberstufe, Ulrich Weber (Hg), 2009 Cornlesenverlag, Berlin
http://www.io-warnemuende.de/ueber-saisonalitaet-des-algenwachstums.html Zugriff am 28.Februar 2015
http://www.awi.de/de/news/press_releases/detail/item/a_question_of_light_ocean_acidification_slows_algae_growth_in_the_southern_ocean/?cHash=00de8ea4c830991a157f3a3ea365be63 Zugriff am 1.März 2015
http://de.wikipedia.org/wiki/Kultivierung Zugriff am 27.Februar 2015