Einführung in die Meeresbiologie 2: Das Meer als Lebensraum und seine Nutzung

242 Pages·1988·10.024 MB·German

by  Klaus-Jürgen Götting, Ernst F. Kilian, Reinhard Schnetter (auth.)

Klaus-Jurgen Gotting
Ernst F. Kilian
Reinhard Schnetter
Einfuhrung in die Meeresbiologie 2
Das Meer als Lebensraum
und seine Nutzung
viewag studium
Grundkurs Biologie
Klaus-Jurgen Gotting, Ernst F. Kilian, Reinhard Schnetter
Einfuhrung in die Meeresbiologie
Bd.1 Marine Organismen - Marine Biogeographie
Bd.2 Das Meer als Lebensraum und seine Nutzung
Hans-Ulrich Koecke
Allgemeine Zoologie
Bd.1 Bau und Funktionen tierischer Organismen
Gunter Tembrock
Grundlagen der Tierpsychologie
Christiane Buchholtz
Grundlagen der Verhaltensphysiologie
Helmut Kindl
Biochemie - Ein Einstieg
Aufbaukurs Biologie
Georges Cohen Gunter Tembrock
Die Zelle - Der Zellstoffwechsel Biokommunikation
und seine Regulation, Bd. 1
Georges Cohen Heinz Geiler
Die Zelle - Der Zellstoffwechsel Okologie der Land- und
und seine Regulation, Bd.2 Sui!wassertiere
Klaus-JUrgen Gatting
Ernst F. Kilian
Reinhard Schnetter
Einflihrung
in die
Meeresbiologie 2
Das Meer als Lebensraum
und seine Nutzung
Mit 120 Bildern und einer farbigen Karte
Friedr. Vieweg & Sohn Braunschweig/Wiesbaden
CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Gutting, K1aus-Jiirgen:
Einfiihrung in die Meeresbiologie / Klaus-jiirgen Gutting;
Ernst F. Kilian; Reinhard Schnetter. - Braunschweig;
Wiesbaden: Vieweg.
(Vieweg-Studium; ... )
NE: Kilian, Ernst F.:; Schnetter, Reinhard:
2. Gutting, Klaus-jiirgen: Das Meer a1s Lebensraum
und seine Nutzung. - 1988
Gutting, Klaus-Jiirgen:
Das Meer als Lebensraum und seine Nutzung / Klaus-jiirgen
Gutting; Ernst F. Kilian; Reinhard Schnetter. - Braunschweig;
Wiesbaden: Vieweg, 1988
(Einfiihrung in die Meeresbiologie / Klaus-jiirgen Gutting;
Ernst F. Kilian; Reinhard Schnetter; 2)
(Vieweg-Studium; 45: Grundkurs Biologie)
NE: Kilian, Ernst F.:; Schnetter, Reinhard:; 2. GT
Die beiliegende Fischereikarte wurde mit Unterstiitzung des Fischwirtschaftlichen
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ISBN-I3: 978-3-528-07245-2 e-ISBN-13: 978-3-322-86589-2
DOl: 10.1007/978-3-322-86589-2
v
Inhal tsverzeichnis
Vorwort ................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. IX
1 Geomorphologie des Meeresbodens .......................... 1
1.1 Verteilung von Land und Wasser ............................ 1
1.1.1 Horizontale Gliederung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1.2 Vertikale Gliederung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Zur Geschichte der Ozeane 4
1.3 Ursachen der Kontinentalverschiebung - Sea Floor Spreading ........ 5
1.4 Groggliederung des Meeresbodens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 12
1.5 Sedimente am Meeresboden ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 15
1.5.1 Natur der Sedimente ............................... 15
1. 5.2 Transport der Sedimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 17
2 Physikalische und chemische Parameter des Meerwassers 21
2.1 Sonderstellung des reinen Wassers ........................... 21
2.2 Zur Geschichte des Meerwassers ............................ 22
2.3 Chemische Zusammensetzung des Meerwassers 22
2.4 Gase .............................................. 28
2.5 Elektrische Leitfiihigkeit ................................. 31
2.6 Thermische Eigenschaften ................................ 31
2.7 Dichte, Wiirmeausdehnung und Kompressibilitiit ................. 32
2.8 Druck ............................................. 33
2.9 Ziihigkeit und Oberfliichenspannung ......................... 34
2.10 Akustische Eigenschaften 35
2.11 Optische Eigenschaften 35
3 Meerwasser in Bewegung 38
3.1 Meeresstromungen..................................... 38
3.1.1 Oberfliichenstromungen ............................. 40
3.1.2 Tiefenzirkulation .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 45
VI Inhaltsverzeichnis
3.1.3 Auftriebsgebiete ......... . 45
3.1.4 Meeresstromungen und Klima 46
3.2 Oberflachenwellen und interne Wellen 47
3.2.1 Klassifizierung der Wellen .......................... 47
3.2.2 Von den Wellen zum Seegang .......................... 48
3.2.3 Brandung ....................................... 50
3.2.4 Lange Oberflachenwellen: Tsunamis und Sturmfluten . . . . . . . . .. 51
3.2.5 Lange Wellen als Gezeitenwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 54
3.2.5.1 Begriffe und Erscheinungen der Gezeiten. . . . . . . . . . . .. 54
3.2.5.2 Gezeitenstrome ............................. 60
3.3 Biologische Aspekte der Wasserbewegung 60
4 Energie- und Wasserhaushalt des Meeres 63
4.1 Temperaturverhaltnisse der Ozeane .......................... 63
4.1.1 Verteilung der Wassertemperatur in der Tiefe ............... 65
4.1.2 Warmehaushalt des Weltmeeres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 68
4.2 Wasserhaushalt 71
5 Ausgewahlte Lebensraume 74
5.1 Gezeitenbereich der Felskiiste 74
5.1.1 Anpassungen an die wechselnden Milieubedingungen .......... 76
5.1.2 Aspekte der Gezeitenkiisten ........ . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 81
5.1.3 Gezeitenlose Kiisten ................................ 85
5.1.4 Gezeitentiimpel, Felstiimpel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 88
5.1.5 Emigranten und Immigranten im Litoral .................. 91
5.2 Astuare ............................. . 91
5.2.1 Salinitatsverhaltnisse ................ . 92
5.2.2 Sedimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ........ . 93
5.2.3 Astuarbewohner und Produktivitat .. 94
5.3 Ostsee ..................... . 96
5.3.1 Geschichte .............. . 96
5.3.2 Hydrographische Verhaltnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 97
5.3.3 Sauerstoffgehalt des Tiefenwassers ...................... 97
5.3.4 EinfluB der Salinitat auf die regionale Verbreitung von Organismen. 97
5.4 Mangrove ...... . 102
5.5 Korallenriffe .... . 105
5.5.1 Riffbewohner 108
5.5.2 Primarproduktion von Riffen .......................... 114
5.5.3 Weitere Riffbildner ................................ 118
5.6 Tiefsee............................................. 120
5.6.1 Raum der Tiefsee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 120
Inhaltsverzeichnis VII
5.6.2 Umweltbedingungen flir die Tiefseetiere und deren Anpassungen 123
5.6.3 Ernahrungsweisen und Nahrungsquellen der Tiefseetiere ........ 124
5.6.4 Tiefseeorganismen ................................. 129
5.6.5 Warmwassergebiete der Magmareservoire .................. 135
6 Nutzung des Meeres durch den Menschen ..................... 138
6.1 Seefischerei ......................................... 138
6.1.1 Fischfang und Nahrungsversorgung aus dem Meer ............ 138
6.1.2 Heringsfischerei ..... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 144
6.1.3 Fischereiwirtschaft der Bundesrepublik Deutschland .......... 146
6.1.4 Fischfang in den Auftriebsgebieten ...................... 147
6.1.5 Fischereiregulierung ................................ 152
6.1.6 Fischereimethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 154
6.1.7 Fischereifahrzeuge .... ."............................ 155
6.2 Wal- und Robbenfang ........................... . . . . . . .. 157
6.3 Nutzung der Seeschildkroten 158
6.4 Schwamm-und Perlfischerei 159
6.5 Algenernte .......................................... 160
6.5.1 Algen als Nahrungsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 160
6.5.2 Algen als Viehfutter ................................ 162
6.5.3 Soda-, Pottasche-und J odgewinnung aus Algen .............. 162
6.5.4 Algen als Olinger .................................. 163
6.5.5 Phykokolloide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 163
6.5.6 Algen in Pharmazie und Medizin ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 164
6.6 Aquakultur.......................................... 165
6.6.1 Algen ......................................... 165
6.6.2 Weichtiere ...................................... 168
6.6.3 Krebse ......................................... 173
6.6.4 Fische ......................................... 174
6.7 Das Meer als Rohstoff- und Energiequelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 175
6.7.1 RohstoffevomMeeresboden .......................... 176
6.7.2 Energiegewinnung aus dem Meer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 181
6.7.3 Offshore-Gewinnung von Erdol und Erdgas . . . . . . . . . . . . . . . .. 184
6.7.4 Okologische Probleme der Meerestechnologie ............... 186
6.8 Meeresverschmutzung................................... 188
6.8.1 Hausliche Abwasser, Klarschlamm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 190
6.8.2 Metalle ........................................ 195
6.8.3 Erdol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 204
6.8.4 Chlorierte Kohlenwasserstoffe ......................... 207
6.8.5 Kunststoffe ..................................... 210
6.8.6 Thermische Belastung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 211
6.8.7 Radioaktivitat ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 212
VIII Inhal tsverzei chnis
Anhang
Die Bestimmungen der Internationalen Seerechtskonvention ............... 213
Die absolute Dauer der Erdzeitalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 214
Literatur ................................................ 215
Verzeichnis cler wissenschaftlichen Namen 220
Verzeichnis cler cleutschen Namen 225
Sachwortverzeichnis 228
IX
Vorwort
Wlihrend wir im erst en Band versucht haben, einen Einblick in die marine Pflanzen-und
Tierwelt zu geben, wobei die Organismen der europliischen Meeresteile besonders beruck
sichtigt wurden, schienen uns fUr die Darstellung des Meeres als Lebensraum globale
Aspekte vordringlich. Das t)kosystem Meer kann nicht von regionalen Gesichtspunkten
aus verstanden werden. Wie sehr unser Leben von der Erhaltung des Gleichgewichtes im
gri:iBten Wasserraum unseres Planeten abhlingig ist, wollten wir auch uber den Rahmen
rein biologischer Gesichtspunkte hinaus aufzeichnen. DaB dem durch den Umfang des
Buches enge Grenzen gesetzt sind, braucht nicht besonders betont zu werden. Aus der
Fiille des Stoffes muBte eine Auswahl getroffen werden, die sicherlich subjektiv ist. Dies
gilt insbesondere fur die Darstellung einzelner Lebensrliume. Von der anthropogenen
Belastung der marinen Umwelt hi:iren oder sehen wir fast tliglich, sie zu vermindern er
fordert genaue Analysen von Ursachen und Wirkungen. Entsprechende Kenntnisse sind
trotz aller Bemuhungen noch immer zu luckenhaft, urn mi:igliche Verlinderungen mit
allen Folgen abschlitzen zu ki:innen. Wir haben uns bemuht, einige Faktorenkomplexe
darzustellen.
Fur den ersten Band der "Meeresbiologie" haben wir zahlreiche Hinweise bekommen
und auch sachliche Kritik erfahren. Wir erhoffen dies auch fur den zwelten Band. Herrn
A. A. We is und dem Verlag haben wir fUr Geduld und das Eingehen auf unsere Wunsche
zu danken, dem Fischereiwirtschaftlichen Marketing-Institut, Bremerhaven, fiir das Uber
lassen seiner Fischereikarte und einen groBzugigen Druckkostenbeitrag. Zu den Ab
bildungen durften wir Fotos der Kollegen Dr. H. Erhardt, Institut fUr Zoologie und Ver
gleichende Anatomie der Gesamthochschule Kassel, und Dr. A. Figueras, Instituto de
Investigaciones Pesqueras de Vigo, Spanien, verwenden. Eigene Zeichnungen wurden von
unseren Mitarbeitern und Schiilern, Frau N. Pohl und den Diplombiologen M. Kilian und
M. Roth angefertigt. Frau G. Koch arbeitete bei der Herstellung des Registers mit, das
Manuskript schrieben Frau B. Gelzenleichter, Frau E. Hochheiser und Frau U. Schlifer.
Allen sind wir zu Dank verpflichtet.
GieBen, im Mai 1988 Die Verfasser
1
1 Geomorphologie des Meeresbodens
1.1 Verteilung von Land und Wasser
1.1.1 Horizontale Gliederung
- "und die Sammlung der Wasser nannte er Meer" (1. Mose 1.10)
Das Meer bedeckt heute als eine zusammenhiingende Flache 510,1 X 106 km2, das sind
70,8 % der ErdoberfHiche. Bei diesem riesigen Flachenanteil ist aber der Massenanteil
an unserem Planeten sehr gering; mit 1,419 X 1018 t betragt er nur 0,24 %. Auf einen
mannshohen Globus projiziert, wiirden die Ozeane (einschlieBlich der Nebenmeere) mit
ihrer durchschnittlichen Tiefe von 3729 m nur eine diinne Haut von 0,5 mm Dicke
darstellen. Andererseits ergibt sich durch die groBe Ausdehnung des Meeres eine enorme
Reaktionsflache, die die Bedingungen auf dem Festland entscheidend mitpragt.
Die Unebenheiten der Erdkruste bestimmen die Topographie im Bereich der Konti
nente und des Meeres gleichermaBen. Der Hohenunterschied zwischen hochster terrestri
scher Erhebung (Mount Everest, 8 848 m) und groBter Meerestiefe (Vitiaztiefe des Mari
anengrabens, 11 022 m) betragt rund 20 km. Die vorhandene Wassermenge fiillt alle
Einsenkungen der Erde bis zu einem einheitlichen Niveau (Bild 1) aus, das als Grenzlinie
149 100 Mill.kml
%
8
Lan d M e e r
km
6
Bild 1 Hohenlagen der ErdoberfIache, bezogen auf den Meeresspiegel, rechts ihr prozentualer Anteil
(nach Seibold 1974).