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Die Kalk-Fabrik im Ozean

Eine Alge macht das Rennen

Größter Kalklieferant im Ozean: Emiliania huxleyi © Jeremy Young, NHM London

Eine Vielzahl von Lebewesen nutzt die Ausfällung von Kalk ganz gezielt, um sich mit Schilden, Panzern, Außenskeletten und Gehäusen gegen Feinde zu wappnen oder für eine spezielle Lebensweise zu rüsten. Der ideale Lebensraum für diese Organismen ist das Meer, denn die Ozeane bieten einen schier unerschöpflichen Vorrat an Kalk, der durch die Flüsse ständig aufgefrischt wird. Zudem herrscht im Meer eine viel höhere Kalk-Konzentration als im Süßwasser, weil es durch die ebenfalls gelösten Salze mehr Kalzium aufnehmen kann.

Auftritt für die Kleinen im Gesteinskreislauf

Seit Jahrmillionen sorgen viele der kleinsten Meeresbewohner – Algen, Schwämme, Schnecken, Muscheln oder Korallen – dafür, dass der Kalk-Kreislauf auf der Erde in Gang gehalten wird. Denn sie sind in der Lage, das im Meerwasser gelöste Kalzium zu gewinnen und wieder in Kalziumkarbonat umzuwandeln.

Kalkschild von Emiliania huxleyi © J.Young, NHM London

Die weltweit führenden Kalk-Produzenten sind winzige, einzellige Algen, so genannte Coccolithophoriden. Über 200 Arten wabern als Phytoplankton durch die Ozeane und erzeugen nach Schätzungen von Wissenschaftlern mehr als 1,5 Millionen Tonnen Kalziumkarbonat pro Jahr, das sind 80 Prozent des im Meer ausgefällten Kalks. Die Algen sind maximal drei Hundertstel Millimeter groß, und jede ist von einer Schicht aus winzigen Kalk-Schuppen umgeben.

Alge produziert „Radkappen“ aus Kalk

Emiliania huxleyi ist die bedeutendste der Coccolithophoriden und bisher am besten erforscht. Sie schmückt sich mit bis zu 30 Kalk-Plättchen, die wie kleine „Radkappen“ auf der Außenseite der Alge sitzen, von denen aber keine größer als drei Tausendstel Millimeter ist. Die als Coccolithen bezeichneten Kalk-Schilde werden im Zellinneren gebildet.

Dazu transportiert die Alge Kalzium-Ionen aus dem umgebenden Meerwasser in die Zelle. In einem speziellen Bläschen schafft Emiliania huxleyi eine mit Kalzium übersättigte Lösung und damit ein Ausfällungsmilieu. Man nimmt an, dass eine Matrix aus Zuckermolekülen als Kristallisationskeim dient. Das ausfallende Kalziumkarbonat setzt sich auf dem „Rohbau“ aus Kohlenhydraten ab, und ein neuer Coccolith wächst heran. Ist die Scheibe fertig, stülpt die Alge sie nach außen und passt sie zwischen die anderen Schuppen auf der Außenseite ein.

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Rätsel um die Kalk-Synthese

Kalkalge Discosphaera tubifera © NLfB, BGR

Die Formen der Coccolithen sind bei den unterschiedlichen Kalkalgen-Arten sehr vielfältig. Bisher gibt es jedoch nur Vermutungen darüber, welchen konkreten Zweck die Kalk-Hülle erfüllt. Nach Meinung von Wissenschaftlern könnte sie für Auftrieb sorgen, als Schutz gegen Fressfeinde und Parasiten dienen oder die Algen vor Schäden durch UV-Licht bewahren.

Weshalb die Einzeller überhaupt Kalk produzieren, ist ebenso unklar. Man geht davon aus, dass das bei der Mineralisation freiwerdende CO2 gleichzeitig für die Photosynthese verwendet wird und sich die Algen so über Engpässe bei der Versorgung mit Kohlendioxid selbst hinweghelfen könnten. Allerdings ist die Kalk-Produktion sehr energieaufwändig, so dass andere Experten einen Zusammenhang zur Photosynthese für unwahrscheinlich halten.

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Stand: 15.01.2005

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Kalk
Über eine ungewöhnliche Allianz aus Wasser und Stein

Hartes Wasser, weicher Stein
Die Sache mit dem CO2

Die Kalk-Fabrik im Ozean
Eine Alge macht das Rennen

Stichwort Biomineralisation
Die Tricks der Kalk-Produzenten

Kalk-Recycling und Klimawandel
CO2 -Anstieg wirkt bis zum Meeresboden

Kalk heißt nicht immer Kalkstein …
… sondern auch Kreide, Dolomit oder Marmor

Wo die Donau in der Erde versinkt
Vom unterirdischen Fließen

Ausgelaugt und eingebrochen
Georisiko Karst

Frisch gezapft
Quellkalke und Tropfsteine

Türme in der Landschaft
Tropischer Karst und fossile Riffe

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