Die Biosphäre des Schattens: Eine spezifische Zone der aquatischen Ökosysteme

Das Licht nimmt mit der Tiefe exponentiell ab

Die Absorption und Streuung des Lichts im Wasser

Um dies genauer zu verstehen, ist es notwendig zu untersuchen, wie sich das Licht im Wasser verhält.
Wenn das Sonnenlicht in das Meerwasser eindringt, wird es von den Wassermolekülen, den Schwebeteilchen und den gelösten Stoffen absorbiert und gestreut. Diese Absorption und Streuung des Lichts führen zu einer allmählichen Abnahme der Lichtintensität mit der Tiefe. Infolgedessen ist sichtbares Licht ab einer bestimmten Tiefe nicht mehr vorhanden.

Das Beer-Lambert-Gesetz

Es besteht eine physikalische Beziehung zwischen der Helligkeit und der Tiefe im Wasser. Sie kann durch das Beer-Lambert-Gesetz beschrieben werden. Dieses Gesetz ist ein mathematischer Ausdruck, der die Abschwächung des Lichts beim Durchgang durch ein absorbierendes Medium wie Meerwasser beschreibt.

Die Gleichung der Lichtabschwächung

\( I(z) = I_0 \, e^{-k \cdot z} \) wobei I(z) die Lichtintensität in der Tiefe z darstellt, I₀ die Intensität an der Oberfläche, e die Eulersche Konstante (≈2,71828) und k der Absorptionskoeffizient des Wassers (≈0,1 m⁻¹). Diese Gleichung zeigt, dass die Lichtintensität mit der Tiefe im Wasser exponentiell abnimmt.

So fällt die Lichtintensität bei einem Absorptionskoeffizienten k ≈ 0,1 m⁻¹ in einer Tiefe von etwa 46 Metern auf 1 % ihres Oberflächenwerts. Bei einer Restintensität von 10^-6 (die als praktisch null gilt) erreicht die Tiefe etwa 138 Meter. Darüber hinaus ist das Sonnenlicht so schwach, dass es die Photosynthese nicht mehr ermöglicht: Dies ist der Beginn der aphotischen Zone, die in den Ozeanen im Allgemeinen bei etwa 200 Metern Tiefe liegt.

Was ist der Unterschied zwischen der Biosphäre des Schattens und den Abgründen?

Zwei komplementäre Begriffe

Die Biosphäre des Schattens und die Abgründe sind beide Begriffe, die verwendet werden, um bestimmte Zonen der Ozeane zu beschreiben, aber sie beziehen sich auf leicht unterschiedliche Aspekte der marinen Umwelt. Obwohl die Biosphäre des Schattens und die Abgründe beide mit den ozeanischen Tiefen und Bedingungen geringer Helligkeit verbunden sind, konzentriert sich die Biosphäre des Schattens speziell auf die Verringerung des Sonnenlichts in Tiefen, in denen die Photosynthese schwierig wird, während die Abgründe die tiefsten und am wenigsten erforschten Regionen des Ozeans bezeichnen.

Die pelagischen Zonen

Die epipelagische oder photische Zone

Über der Biosphäre des Schattens befindet sich die obere pelagische Zone, auch epipelagisch oder photisch genannt. Sie entspricht dem Teil des Ozeans, in den das Sonnenlicht ausreichend eindringt, um die Photosynthese zu ermöglichen. Diese Zone zeichnet sich durch eine angemessene Helligkeit für das Wachstum des Phytoplanktons und die Entwicklung der marinen Nahrungskette aus. Hier befinden sich die meisten marinen Organismen, die für ihren Lebensunterhalt vom Licht abhängen, wie Fische, Meeressäugetiere, Krebstiere und viele andere Organismen.

Die mesopelagische Zone

Unter der oberen pelagischen Zone befindet sich die mittlere pelagische Zone, in der die Helligkeit mit der Tiefe allmählich abnimmt. Diese Zone wird auch mesopelagisch genannt. Obwohl sie weniger hell ist als die obere pelagische Zone, beherbergt sie noch eine Vielzahl von Organismen, die an Bedingungen geringer Helligkeit angepasst sind.

Die bathypelagische Zone

Unter der mittleren pelagischen Zone befindet sich die tiefe pelagische Zone oder bathypelagische Zone, in der das Licht sehr begrenzt oder sogar fehlend ist. Diese Region entspricht im Allgemeinen der Biosphäre des Schattens, in der die Photosynthese aufgrund unzureichenden Sonnenlichts nicht mehr möglich ist. In dieser Zone finden sich Organismen, die an Bedingungen geringer Helligkeit oder an alternative Energiequellen angepasst sind, wie biolumineszente Organismen und chemosynthetische Gemeinschaften in der Nähe von hydrothermalen Quellen.

Die aphotische Zone oder Schattenzone

Das Fehlen der Photosynthese

Die Zone, in der das Sonnenlicht für die Photosynthese unzureichend wird, wird "aphotische Zone" oder "Schattenzone" genannt. In dieser Region ist die Photosynthese, also der Prozess, durch den Organismen Energie aus Sonnenlicht gewinnen, nicht mehr möglich, da nicht genügend Licht vorhanden ist, um diesen Prozess zu speisen.

Die Anpassungen an die Dunkelheit

Obwohl das Sonnenlicht in der Biosphäre des Schattens begrenzt ist, gibt es jedoch noch Lebensformen, die sich daran anpassen. Diese Organismen sind oft mit speziellen Mechanismen ausgestattet, um Energie zu gewinnen und unter Bedingungen geringer Helligkeit zu überleben. Beispielsweise haben einige Arten von Tiefseefischen biolumineszente Organe, die Licht zum Jagen, zur Kommunikation oder zur Tarnung aussenden. Darüber hinaus gibt es komplexe biologische Gemeinschaften, die sich rund um hydrothermale Quellen in den ozeanischen Tiefen entwickeln, wo Mikroorganismen ihre Energie aus chemischen Prozessen statt aus Sonnenlicht beziehen.

Vergleich der ozeanischen Zonen

Klassifizierung der ozeanischen Zonen

Die ozeanischen Zonen werden in verschiedene Schichten eingeteilt, basierend auf der Tiefe und den Umweltbedingungen, insbesondere Licht und Druck. Die Schattenzone beginnt in der mesopelagischen Zone und umfasst die bathypelagische und die abyssopelagische Zone. Jede Zone weist einzigartige Umweltbedingungen auf, die die Biodiversität und die Anpassungen der dort lebenden marinen Organismen selektieren.

Vergleichstabelle der ozeanischen Zonen nach dem Licht

Die folgende Tabelle fasst die Hauptmerkmale der verschiedenen ozeanischen Zonen zusammen.