Diplomarbeit, 2006
65 Seiten, Note: 1,5
1. Einleitung
1.1 CO2 und der Ozean
1.2 Auswirkungen erhöhter CO2- Konzentrationen auf marine Organismen
1.3 Die Scholle Pleuronectes platessa
1.4 Aufgabenstellung
2. Material und Methoden
2.1 Versuchstiere
2.2 Versuchsbedingungen
2.3 Versuchsprotokoll
2.4 Verwendete Messgeräte
2.5 Bestimmung des Wachstums
2.5.1 Versuchsaufbau
2.5.2 Versuchsdurchführung
2.6 Bestimmung des Grundstoffwechsels in vivo
2.6.1 Versuchsaufbau
2.6.2 Respirations- und Ventilationsmessungen
2.6.3 Herzratenmessungen
2.7 Bestimmung des Protein-, Kohlenhydrat- und Lipidgehaltes von P. platessa und C. crangon
2.7.1 Versuchsdurchführung
2.8 Auswertung
2.8.1 Wachstum
2.8.2 Grundstoffwechsel in vivo
2.8.3 Bestimmung des Protein-, Kohlenhydrat- und Lipidgehaltes
2.9 Statistik
3. Ergebnisse
3.1 Auswirkungen von Hyperkapnie auf das Wachstum von P. platessa
3.2 Auswirkungen von Hyperkapnie auf den Grundstoffwechsel von P. platessa
3.3 Auswirkungen von Hyperkapnie auf den Protein-, Kohlenhydrat und Lipidgehalt von P. platessa
3.4 Auswirkungen von Hyperkapnie auf Kondition und Gewebeparameter von P. platessa
4. Diskussion
4.1 Diskussion der verwendeten Methoden
4.2 Veränderung der Wachstumsrate bei einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration
4.3 Veränderung von Sauerstoffverbrauch und Ventilationsfrequenz bei einer langfristigen Erhöhung der CO2- Konzentration
4.4 Veränderungen des Herz- und Kreislaufsystems bei einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration
4.5 Veränderungen des Energiestoffwechsels und des Nahrungszustandes bei einer langfristigen Erhöhung der CO2- Konzentration
5. Zusammenfassung
Diese Arbeit untersucht die Auswirkungen einer langfristig erhöhten CO2-Konzentration (Hyperkapnie) auf die Physiologie juveniler Schollen (Pleuronectes platessa L.), um potenzielle Folgen der Ozeanversauerung für diesen wirtschaftlich bedeutenden Nutzfisch zu bewerten.
1.1 CO2 und der Ozean
Seit Beginn der Industrialisierung ist in der Atmosphäre ein Anstieg der Kohlendioxid- Konzentration von 275 auf 370 ppm festzustellen (Hoffert et al. 2002), der durch die Nutzung fossiler Brennstoffe und die vermehrte Rohdung von Wäldern begründet ist (Keeling und Whorf 1998). Kohlendioxid ist neben Wasserdampf und Methan ein natürliches Treibhausgas, das durch Absorption von langwelligen Strahlen zur Erwärmung der Atmosphäre (Treibhauseffekt) beiträgt (Ott 1996). Durch die weitere Anreicherung von CO2 könnte es zur einer globalen Klimaveränderung, dem daraus folgenden Schmelzen der Polkappen und einem anschließenden Anstieg des Meeresspiegels führen (Houghton et al. 1996; Joos et al. 1999; Marland et al. 2001). Die Erderwärmung verändert die geographische Verbreitungen von Tierarten und löst das Aussterben von Tiergemeinschaften aus (Parmesan und Yohe 2003; Thomas et al. 2004). Bei der weiterhin konstanten Nutzung der fossilen Brennstoffe wird eine intensive Zunahme der CO2- Konzentration prognostiziert. Im Jahre 2100 wird laut dem IPCC IS92a Szenario ein atmosphärischer CO2- Gehalt um die 1900 ppm erwartet. Für diesen Anstieg wird eine pH- Reduktion um max. 0,77 in den oberen Schichten des Ozeans erwartet (Abb. 1.1.1; Caldeira und Wickett 2003, 2005).
Da die Atmosphäre im direkten Gasaustausch mit dem Ozean steht, kommt es auch hier zu einem Anstieg der CO2- Konzentration und zu einer Veränderung des gesamten System des gelösten anorganischen Kohlenstoffs im Ozean (DIC: dissolved inorganic carbon). Kohlendioxid ist im Meerwasser besonders gut löslich und in verschiedenen Formen als Kohlensäure (H2CO3), Bikarbonat (HCO3-), Carbonat- Ionen (CO32-) vorhanden. Die Verhältnisse der CO2- Zustände sind ausgewogen. Das Karbonatpuffersystem wird durch folgende Gleichgewichtsreaktionen beschrieben: CO2 gas + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3- ↔ H+ + CO32-
1. Einleitung: Einführung in die Problematik der steigenden CO2-Konzentrationen in Ozeanen und die Vorstellung der Zielsetzung der Untersuchung an juvenilen Schollen.
2. Material und Methoden: Detaillierte Beschreibung des Versuchsaufbaus, der Versuchstiere sowie der angewandten Messmethoden zur Bestimmung von Wachstum, Grundstoffwechsel und Körperzusammensetzung.
3. Ergebnisse: Darstellung der erhobenen Daten zum Wachstum, Stoffwechsel, zur Ventilation, Herzrate sowie zur Körperzusammensetzung unter Kontroll- und Hyperkapnie-Bedingungen.
4. Diskussion: Interpretation der Ergebnisse im Hinblick auf physiologische Anpassungen der Schollen an erhöhte CO2-Bedingungen und Vergleich mit bestehender Fachliteratur.
5. Zusammenfassung: Zusammenfassende Bewertung der Auswirkungen einer langfristigen CO2-Erhöhung auf die untersuchten physiologischen Parameter der Schollen.
Hyperkapnie, Pleuronectes platessa, Ozeanversauerung, Stoffwechselrate, Wachstumseffizienz, Respirationsrate, Ventilation, Herzrate, Körperzusammensetzung, CO2-Konzentration, juvenile Schollen, physiologische Anpassung, Klimawandel, marine Organismen, Konditionsfaktor
Die Arbeit untersucht die Auswirkungen einer langfristigen Erhöhung der CO2-Konzentration im Wasser (Hyperkapnie) auf die Physiologie und das Wachstum von juvenilen Schollen.
Zentrale Themen sind das Wachstum, der Grundstoffwechsel, die respiratorische Leistung (Ventilation und Sauerstoffverbrauch), die Herzfunktion sowie die Körperzusammensetzung des Fisches.
Das Ziel ist es, zu simulieren, wie sich die für die Zukunft prognostizierte CO2-Erhöhung im Ozean auf einen für die Fischerei wichtigen Nutzfisch auswirkt und welche Anpassungsmechanismen vorhanden sind.
Es werden experimentelle Langzeitinkubationen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt, kombiniert mit gaschromatographischen Analysen, CHN-Analysen sowie physiologischen Messungen wie der Herzraten- und Stoffwechselbestimmung.
Der Hauptteil gliedert sich in die Material- und Methodenvorstellung, die Ergebnispräsentation der Messreihen (Wachstum, Stoffwechsel, Zusammensetzung) und die wissenschaftliche Diskussion dieser Daten.
Die Arbeit lässt sich durch Begriffe wie Hyperkapnie, Pleuronectes platessa, Stoffwechselrate, Ozeanversauerung und Wachstumseffizienz charakterisieren.
Ja, unter Hyperkapnie wurde bei den juvenilen Schollen nach 53 Tagen ein signifikanter Unterschied im Längenwachstum festgestellt, wobei die Rate niedriger war als unter Kontrollbedingungen.
Es konnte eine geringe Reduktion der Herzrate (Bradykardie) unter Hyperkapnie beobachtet werden, die jedoch statistisch nicht signifikant war.
Die Scholle reagiert als benthischer Grundfisch auf Störungen eher passiv, indem sie sich im Sediment eingräbt, was mit einem reduzierten Sauerstoffverbrauch einhergeht.
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