Planktologische und mikrobiologische Bestandsvariablen

Entsprechend der physikalischen Strukturierung der Wassersäule in beiden Untersuchungsgebieten finden sich die höchst™ Biomassekonzentrationen, ausgedrückt in POC und PON, in der durchmischten Deckschicht (Abb. 3.16 und 3.17). Für beide Untcrsuchungsgebiete lassen sich hinsichtlich der Maximalwerte (POC - und PON - Mittelwerte für die Bornholmsee: 475 ± 13 mg C m'3, 76 ± 9 mg N m"3; desgleichen für die Gotlandsee: 421 ± 23 mg C m'3, 66 ± 6 mg N m'3), die ausschließlich aus Wassertiefen von 1 - 5 m ermittelt wurden, keine signifikanten Unterschiede feststellen. Unterhalb der euphotischen Zone erfolgt eine ausgeprägte Abnahme der Biomassevariablen. Während in der Bornholmsee die Werte bis zur Sedimentnähe auf 113 -182 mg POC m*3 bzw. 15 - 26 mg PON m"3 zurückgehen, wurden für die Gotlandsee, bedingt durch die größere Wassertiefe, Werte um 94 mg POC m"3 bzw. 15 - 21 mg PON m"3 bestimmt

Abb. , 3.17: Temperatur. Salzgehalt, Licht, gelöstes Orthophosphat, Hitrat, Nitrit, POC, PON, Chlorophyll a und partikulare Netto - Prlnärproduktlon der Station 208 aus der Gotlandsee wahrend der Untersuchung ‘BEBOP 90*.

Die Vertikalverteilung der autotrophen Biomasse - indiziert durch Chlorophyll a - Messungen - zeigt eine deutliche Beziehung zur euphotischen Zone (Abb. 3.16 und 3.17). In beiden Untersuchungsgebieten wurden mit 2,1 - 3,2 mg Chi am"3 die maximalen Konzentrationen im Bereich von 1 -1 0 m Wassertiefe ermittelt Bereits oberhalb der Thermokline (15 m) erfolgt ein ausgeprägter Rückgang der Chlorophyll a

-_3

Konzentrationen, die sich ab 50 und 70 m bis in Sedimentnähe auf Werte um 0,06 - 0,10 mg Chi. am stabilisieren.

Aufgrund der Lichtverhältnisse in der Wassersäule konnte eine primäre Bildung biogener Partikel durch die Photosynthese nur in der durchmischten Deckschicht stattfinden (Abb. 3.16 und 3.17). Die Produktionsmaxima wurden stets nahe der Wasseroberfläche (1 - 5 m) gemessen und erreichen in beiden Meeresgebieten zwischen 8,3 und 18,1 mg C m h . Spätestens unterhalb von 5 m Wassertiefe ist eine stark ausgeprägte Abnahme der Produktionsraten festzustellen, die mit dem Beginn der Thermokline nicht mehr nachweisbar waren.

Die folgenden, vom Autor erarbeiteten Meßergebnisse der planktologischen und mikrobiologischen Variablen sind in Form von Isoplethendiagrammen dargestellt. Die in der Bomholmsee durchgeführte viertägige Driftphase vom 31.07. bis 03.08.1990 umfaßt die Stationen 195, 196, 197 und 199 , während die viertägige Driftphase in der Gotlandsee die Stationen 206,207,208 und 209 beinhaltet. Die einzelnen Stationen werden in den Grafiken an der oberen Horizontalachse durch die Tagesnummer des Driftexperimentes repräsentiert.

Bezogen auf den Untersuchungszeitraum weist die vorangestellte Analyse der in den Abbildungen 3.18 - 3.23 dargestellten biologischen Variablen für beide Driftgebiete eine große horizontale und zeitliche Homogenität innerhalb der durchmischten Deckschicht auf. Als zusätzliches Beurteilungskriterium für die verhältnismäßig geringe räumliche und zeitliche Variabilität in der homogenen Deckschicht können für beide Untersuchungsgebiete die prozentualen Standardabweichungen der integrierten Einzelwerte (0 - 20 m) (Tab.

3.4) herangezogen werden. Insgesamt bewegt sich die prozentuale Standardabweichung vom Mittelwert zwischen 4,7 und maximal 33,8 %, wobei die geringsten Abweichungen für die Stationen in der Gotlandsee zu verzeichnen sind.

Tab. 3.4: Mittelwert (Avg) und prozentuale Standardabweichung (Sd \ ) der autotrophen Pikoflagellatenbiomasse - APFB, Gesamtpikocyanobakterienbiomasse - TCB, heterotrophen Nanoflagellatenbiomasse - HNFB, Gesamtbakterienbiomasse - TBB, bakteriellen Sekundärproduktlon - BP und der partikulären pDNA - Konzentration - pDNA, integriert von 0 - 20 m, in mg C m'2 bzw. mg C nf 2 d'1 (BP) bzw.

mg pDNA m’2 (pDNA) für die Bornholm- und Gotlandsee während der Untersuchung 'BEBOP 90'.

Untersuchungsgebiet APF TCB HNFB TBB BP pDNA

Die Vertikalverteilung von Abundanz und Biomasse der autotrophen Pikoflagellaten folgt weitestgehend den bereits beschriebenen biotischen Variablen POC / PON und Chlorophyll a (Abb. 3.18). Die Maximalwerte für die Vertikalverteilung der Zellzahl und Biomasse der autotrophen Pikoflagellaten sind stets im

n frf rfi 3rh * n ty rp .irh (o - 10 m) anzutreffen, wohingegen sich mit einer Ausnahme in der Bomholmsee (3.

Drifltag) ab spätestens 50 m Wassertiefe die Zellzahlen unterhalb der mikroskopischen Nachweisgrenze (< 0,1 »IO9Zellenm'3) befanden. Während in der Bomholmsee die Maximalwerte zwischen

1,4-3,9 • IO? m*3 bzw. 1,4 - 3,9 mg C m"3 erreichen, konnte aus der Gotlandsee eine annähernd doppelt so hohe Abundanz und Biomasse (2,9 - 5,9 • 109 Zellen m'3 bzw. 2,9 - 5,9 mg C m'3) der autotrophen Pikoflagellaten ermittelt werden.

d o y

*66- 3.18: Zeitzahl (10® Zellen nf3) und Biomasse (mg C ra'3) der autotrophen Pikoflagellaten im Driftgebiet der BornhoInsee (A) und der Gotlandsee (B) wahrend der Untersuchung 'BEBOP 90'.

Den größten Anteil am autotrophen Pikoplankton erreichen in beiden Untersuchungsgebieten die Pikocy- anobakterien. Für beide Untersuchungsareale lassen sich bezüglich der Vertikalverteilng dieser Variablen und ihrer Meßgrößen keine signifikanten Unterschiede feststellen (Abb. 3.19). Die höchste Abundanz und Biomas­

se der Pikocyanobakterien konzentriert ach im wesentlichen auf den Bereich der Wasseroberfläche (1 • 5 m).

Für beide Untersuchungsgebiete liegen maximale Zell- und Binmasspiltnnwntr^tinn^n von 290 • 109 m'3 bzw. l l ß mg C m ' vor. Somit and die Pikocyanobakterien - bezogen auf die TrilmM - um den Faktor 100 häufiger als die autotrophen Pikoflagellaten. Im Vergleich zur Biomasse der autotrophen Pikoflagellaten läßt sich hinsichtlich des Biomasseanteils der Pikocyanobakterien nur ein Faktor von 2 - 5 errechnen.

Abb. 3.19: Zellzahl (-TCN in 109 Zellen in-3) und Biomasse (-TCB ln mg C m~3) der Pikocyanobakterlen im Driftgebiet der Bornholmsee (A) und der Gotlandsee (B) während der Untersuchung 'BEBOP 90'.

~ f r ;:lT HNF 1n 109 Ze11en *"3) und Bioa,asse (* HNFB in mg C m’3) der heterotrophen Nanofla-gellaten in Driftgebiet der Bornholasee (A) und der Gotlandsee (B) wahrend der Untersuchung 'BEBOP 90*.

Abb. 3.21: Zellzahl (- TBN in lO1^ Zellen m"3) und Biomasse (- TBB in mg C m"3) der Driftgebiet der Bornholmsee (A) und der Gotlandsee (B) während der Untersuchung 'BEBOP 90'.

Bakterien im

Bereits innerhalb der homogenen Deckschicht erfolgt ein deutlicher Rückgang von Zellzahl und Biomasse. Im Bereich der Thermokline betragen die Werte nur noch 1/5 der Oberflachenwerte und in ca. 70 m Tiefe nur noch 1/100 (Biomasse) bzw. 1/200 (Zellzahl). In der Gotlandsee wurden an den beiden letzten Tagen des Driftexperimentes zusätzlich Proben aus dem anoxischen Bereich der Wassersäule (150 m) genommen.

Die Auswertung der Zellzählungen deutet auf eine Akkumulation der Pikocyanobakterien in diesem Bereich hini da ein signifikanter Anstieg der Zellzahlen und -biomasse von 100 m auf 150 m (0.13 auf maximal 4,60 • 109 Zellen m'3 bzw. 0,005 auf maximal 0,200 mg C m'3) zu verzeichnen ist.

In den Meßergebnissen für Abundanz und Biomasse der heterotrophen Nanoflagellaten spiegelt sich bezüglich der beiden Driftgebiete eine große Variabilität dieser Meßgrößen wider (Abb. 3.20). Ein generelles Charakteristikum bleibt jedoch die enge Bindung dieser Variablen an autotrophe und mikrobielle Prozesse (s.

u.), die sich durch Maximalkonzentrationen innerhalb der homogenen Deckschicht und einer deutlichen Abnahme der Werte unterhalb der Thermokline ausdrückt. Für die Bomholmsee wurden Höchstwerte von 9,0 - 17,8 • 109 Zellen m"3 bzw. 33,9 - 108,0 mg Cm'3 ermittelt, während für die Gotlandsee mit 6,2 -9.3 • lö9 Zellen m’3 bzw. 21,8 - 31,8 mg C m'3 insgesamt etwas niedrigere Werte angetroffen wurden. Eine Integration der Biomassewerte innerhalb der homogenen Deckschicht (0 - 20 m) ergibt für die Bornholmsee eine doppelt so hohe heterotrophe Nanoflagellatenbiomasse als für die Gotlandsee (Tab. 3.4).

Zwischen 40 und 50 m Wassertiefe stabilisiert sich die Anzahl der heterotrophen Nanoflagellaten auf

< 1,0 • 109 Zellen m'3, während besonders für die Bornholmsee die Vertikalverteilung der Biomasse im unteren Bereich der Wassersäule mit lokal begrenzten sekundären und tertiären Maxima bezogen auf die 1 mg C m~ - Isolinie ein heterogenes Bild aufweist. Ebenso wie für die Pikocyanobakterien erfolgt in der Gotlandsee für die heterotrophen Nanoflagellaten eine Akkumulation der Zellzahl und Biomasse in 150 m Wassertiefe.

Die ermittelten Werte für Abundanz und Biomasse der Bakterien weisen für beide Driftgebiete keine signifikanten Unterschiede auf (Abb. 3.21). Höchste Zell- und Biomassekonzentrationen mit 4,7 • 1012 Zellen m'3 respektive 78,5 mg C m*3 (Bomholmsee) bzw. 4,2 • 1012 Zellen m'3 respektive 86.3 mg C m -3 (Gotlandsee) befinden sich stets im oberen Bereich der homogenen Deckschicht. Bis zur Thermokline sinken Abundanz und Biomasse der Bakterien auf ca. 1/3 der Oberflächenwerte ab. Unterhalb der Thermokline wurden nur noch < 1,0 - 0,5 • 1012 Bakterienzellen m‘3 und Biomassewerte von 5,8 - 15,8 mg C m -3 ermittelt. Eine Ausnahme bildet auch für diese Variablen die Probennahme aus dem anoxischen Bereich der Wassersäule (150 m) während des 3. und 4. Drifttages in der Gotlandsee. In dieser Region steigen Abundanz (bis 1,2 • 1012 Zellen m'3) und Biomasse (bis 41,2 mg C m'3) erneut signifikant an.