Zooplanktern ausgeschiedenen festen Material bilden zusätzliche Stoffflüsse zum
Detritus [9, 14]. Im Modell wird zwischen zwei Fraktionen von Detritus unterschieden,
die mit verschiedenen Sinkgeschwindigkeiten absinken, also verschiedene
Größenklassen repräsentieren ("größer" Detritus: w = 100 m-d' 1 ; "kleiner" Detritus: w =
4 m-d' 1 ).
Durch mikrobiellen Abbau wird POC in labile, also schnell abbaubaren DOC (gelöster
organischer Kohlenstoff) überführt [11, 16]. Produktion von DOC erfolgt außerdem
durch Exkretion der Organismen [17]. Der Verbrauch des DOC erfolgt in erster Linie
durch die Aufnahme in Bakterienbiomasse [12]. Zusätzlich zum Phytoplankton bilden
auch Bakterien und Detritus die Nahrungsgrundlage des Zooplanktons [10, 15].
Die Rückführung in den anorganischen Kohlenstoff-Pool DIC erfolgt über die
Respiration sowie die benthische Regeneration [21]. Bei der Respiration werden die
organischen Verbindungen abgebaut und die darin gebundene chemische Energie für
den Bau- und Betriebsstoffwechsel genutzt. Durch die Atmung von Zooplankton [13]
und Bakterien [4] wird Sauerstoff verbraucht und dem DIC-Pool Kohlendioxid CO2
zugeführt.
Ein Teil des Kohlenstoffs wird für den Aufbau von Kalkschalen bestimmter
Phytoplankter (Coccolithophoriden) genutzt [1]. Sterben diese Phytoplankter [18], so
werden die Schalen teils unter Freisetzung von Karbonat (CO3 2 ') im Wasser gelöst [2],
teils sinken sie zu Boden [23] und werden dort abgelagert. Auch am Meeresboden wird
gelöster anorganischer Kohlenstoff bei der Zersetzung der Schalen freigesetzt [22].
Der Stickstoffkreislauf
Der Stickstoffkreislauf ist sehr eng mit dem Kohlenstoffkreislauf verknüpft. Abb. 3.10
zeigt das Diagramm für den Stickstoffkreislauf, der dem gleichen Stoffkreislaufschema
wie für Kohlenstoff folgt. Nitrat (NO3") und Nitrit (NO2 ) werden innerhalb des Modells
nicht getrennt betrachtet, sondern in einer Zustandsvariable „Nitrat“ zusammengefasst.
Zusammen mit Ammonium (NEE" 1 ") bildet sie den gelösten anorganischen Stickstoff
(DIN). Diesen braucht das Phytoplankton zum Aufbau des organischen Materials
(PON) [1, 2]. Ammonium wird bevorzugt von Phytoplankter aufgenommen. Gelöster
organischer Stickstoff (DON) wird durch Ausscheidungen von Organismen [17] und
durch Zerfall von PON [11, 16] gebildet. Ein wesentlicher Unterschied zum
Kohlenstoffkreislauf besteht in der Rückführung aus dem organischen Pool. Hier wird
durch die Exkretion des Zooplanktons [13] und der Bakterien [4] Ammonium
freigesetzt, das durch Nitrifizierung wieder in Nitrat überführt wird [18]. Ammonium
wird weiterhin durch benthische Remineralisierung freigesetzt [21]. Anaerobe Bakterien
reduzieren Nitrat zu molekularem Stickstoff (N2) [22], der an die Atmosphäre
abgegeben wird. Dieser Prozess wird als Denitrifizierung bezeichnet.