Algen im Meereis © Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung

Die meisten Diatomeen haben eine planktische Lebensweise, das heißt, sie leben freischwebend im Meer und werden durch Strömungen passiv fortbewegt. Hier stellen sie einen Großteil des pflanzlichen Planktons der Weltmeere dar. In den Polargebieten sind es diese Arten, die in das Packeis eingeschlossen werden und hier in den Solekanälen leben. Stellenweise vermehren sie sich so stark, dass das Eis überwiegend an der Unterseite - hier ist es am nährstoffreichsten - braun erscheint. Die Färbung kommt durch ein besonderes Pigment in den Zellen zustande, das Fucoxanthin.

Es gibt jedoch auch einige Arten, die am Meeresboden leben, eine Lebensweise, die Wissenschaftler als benthisch bezeichnen. Auf diese Diatomeen geht übrigens die Braunfärbung des Wattbodens zurück.

In der Nahrungspyramide des Meeres haben die Diatomeen eine herausragende Bedeutung. Sie selber sind Produzenten, indem sie aus anorganischen Stoffen organisches Material herstellen. Biologen schätzen, dass die Kieselalgen für 20 bis 25 Prozent der weltweiten Produktion von Biomasse verantwortlich sind. Das entspricht der Menge, die von den ausgedehnten Nadelwäldern auf der Nordhalbkugel der Erde produziert wird. Dabei sind sie erstaunlich produktiv. Wissenschaftler haben berechnet, dass ihre Primärproduktion bei 200 bis 400 Gramm Biomasse pro Quadratmeter und Jahr beträgt. Dies ist ein überraschend hoher Wert, wenn man ihn mit dem für Getreidefelder vergleicht, der bei 500 bis 1.000 Gramm liegt. Gerade in den kalten Gewässern wie den Polarmeeren stellen sie sehr viel Biomasse her. Als zentraler Bestandteil des Planktons ernähren sich aber auch unzählige andere Organismen von ihnen.

Die Diatomeen des Meereises haben sich teilweise gut an die niedrigen Temperaturen angepasst. So gibt es bestimmte Arten, die nur in kalter Umgebung leben können, bei Temperaturen oberhalb von sechs Grad Celsius sterben sie ab. Ihre Zellmembranen sind so zusammengesetzt, dass sie bei niedrigen Temperaturen optimale physikalische Eigenschaften haben.

Bei Stressfaktoren wie niedrigen Temperaturen tritt das Problem auf, dass in der Zelle vermehrt schädliche Moleküle wie zum Beispiel Sauerstoffradikale entstehen. Deshalb haben die Eisdiatomeen enzymatische Oxidationsschutzmechanismen und Antioxidantien entwickelt, die diese gefährlichen Produkte beseitigen. Gegen die hohen Salzkonzentrationen in den Laugenkanälen schützen sie sich, indem sie die Aminosäure Prolin in hohen Konzentrationen produzieren, diese Moleküle stabilisieren dann als sogenannte "kompatible Solute" die Zellbestandteile. Dadurch wachsen und vermehren sich die Kieselalgen noch bei einem Salzgehalt von 95 Promille - im Meerwasser sind lediglich 34 Promille enthalten.