4.2 Nährstoffe 
System Nordsee 
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Tafel 4-1: Nährstoff-Glossar 
Die gesamte marine Nahrungskette basiert auf der Biomasseproduktion von im Meer treibenden einzelli 
gen Algen - dem Phytoplankton. Anorganische Spurenstoffe wie Phosphat, die Stickstoffverbindungen 
Nitrat, Nitrit und Ammonium sowie Silikat (als Gerüstsubstanz von Kleselalgen) sind für das Phytoplank 
ton lebensnotwendig und wachstumsfördernd, weshalb sie als Nährsalze bezeichnet werden. Der Ober 
begriff Nährstoffe umfasst neben den genannten anorganischen Nährsalzen auch solche organischen 
Verbindungen (z. B. Aminosäuren, Nukleinsäuren, Harnstoff, Lipide), die vom Phytoplankton als Stickstoff 
und Phosphorquellen genutzt werden können. 
Kohlenstoff wird in Form von C0 2 , HC0 3 ~ oder (ausnahmsweise) C0 3 2 ~ benötigt. Da C0 2 im Oberflächen 
wasser In hoher Konzentration vorllegt, wirkt Kohlenstoff kaum begrenzend. Das Carbonatsystem liefert 
stets die jeweils benötigte Form. 
Stickstoff wird für die Synthese von Aminosäuren und Nukleinsäuren In der Form von Nitrat (N0 3 ~), Nitrit 
(NOy), Ammonium (NH 4 + ) oder In Form organischer Verbindungen aufgenommen. So sind Harnstoff und 
Aminosäuren bevorzugte Stickstoffquellen. Viele Bakterien können molekularen Stickstoff fixieren. Am 
monium wird wegen seiner reduzierten Form meist bevorzugt aufgenommen, während Nitrat energetisch 
aufwendig durch das Enzym Nitratreduktase reduziert werden muss, bevor der Stickstoff für Biosynthese 
verfügbar Ist. 
Phosphor wird meistens als Orthophosphat (P0 4 3 ) aufgenommen. Viele Algen können bei ausreichender 
Stickstoffversorgung auch Polyphosphate oder organische Phosphorverbindungen verwenden, die mit 
Hilfe von Phosphatasen an der Zelloberfläche hydrolysiert werden (Ott 1996). 
Silikat Ist eine Verbindung von Silizium und Sauerstoff (Sl x O y ), einem oder mehreren Metallen und even 
tuell auch Hydroxid-Ionen. Mit Silikat bezeichnet man auch die Salze des Siliziums und der Kieselsäuren. 
Ein Mangel an Silikat im Meerwasser verhindert das Wachstum bestimmter Phytoplanktonarten, nämlich 
Kieselalgen bzw. Diatomeen, die Silikate zur Ausbildung ihrer Schalen benötigen. Wenn Stickstoff oder 
Phosphor knapp werden, stellt Phytoplankton generell das Wachstum ein. Wird Silikat knapp, so setzt sich 
zwar das Wachstum des Phytoplanktons fort, aber andere Arten treten hervor, wie nackte (unbeschalte) 
oder mit Zelluloseplatten beschälte Flagellaten, zu denen auch giftige Arten gehören können. 
Phytoplankton enthält die Elemente C, N und P in einem mittleren Atomverhältnis von 106:16:1. Dies wird 
als Redfield-Verhältnis bezeichnet (Redfield 1934). Abweichungen im N:P Verhältnis können auf Produkti 
onsbegrenzung durch das jeweils in geringster Konzentration vorliegende Element hindeuten (Nährstoffli 
mitierung). Außerdem können veränderte N:P-Verhältnlsse zu Verschiebungen In der Phytoplanktonpopu 
lation und eventuell auch zu erhöhter Toxizität bei einigen Algen führen. 
Phytoplankton wird I. d. R. vom Zooplankton gefressen. Abgestorbenes Phytoplankton kann als Schweb 
stoffebenfalls vom Zooplankton aufgenommen werden oder dient Bakterien und benthischen Organismen 
als Nahrung. Das organische Material wird dabei unter Sauerstoffverbrauch in Kohlendioxid umgewandelt 
und die Nährsalze werden wieder freigesetzt. Diese Prozesse werden als Remineralisierung bezeichnet. 
Im Wasser gelöster Sauerstoff ist die Voraussetzung für alles höhere Leben Im Meer. 1 Liter Wasser ent 
hält dabei nur ca. 1/20 der Sauerstoffmenge, die im gleichen Volumen Luft enthalten Ist. Das Oberflächen 
wasser steht In direktem Kontakt zur Atmosphäre und ist i. d. R. gut mit Sauerstoff versorgt. Während des 
Algenwachstums (Photosynthese) kann hier sogar Sauerstoffübersättigung eintreten. Remineralisierungs- 
prozesse zehren hingegen den Sauerstoffvorrat im Bodenwasser auf. Sauerstoffmangel Ist hier Insbeson 
dere im Sommer möglich, wenn vertikale Austauschprozesse durch Schichtung des Meerwassers unter 
bunden sind. 
Eutrophierung bedeutet eine Anreicherung des Gewässers mit Nährstoffen, die zu einem erhöhten Pflan 
zenwachstum führt, welches wiederum eine unerwünschte Störung des Gleichgewichtes zwischen den 
Organismen und eine Beeinträchtigung der Wasserqualität zur Folge hat. Eutrophierung bezieht sich daher 
auf unerwünschte Effekte, die auf eine anthropogene Anreicherung mit Nährstoffen zurückzuführen sind 
(Abgestimmte Definition der OSPAR Commission, vgl. www.ospar.org.)