Höhere Organismen in Gewässern sind auf Phytoplankton angewiesen – von Wasserflöhen, Ruderfußkrebsen bis hin zu Fischen. Die mikroskopisch kleinen Algen spielen auch eine entscheidende Rolle für das Klima, da sie in den Seen und Meeren weltweit erhebliche Mengen an Kohlenstoffdioxid (CO2) aufnehmen und Sauerstoff produzieren. Die nötige Energie dafür bezieht das Phytoplankton aus dem Sonnenlicht, welches in das Wasser eindringt. Auch das Farbspektrum ist in diesem Prozess entscheidend: von Violett über Indigo, Blau, Grün, Gelb und Orange bis hin zu Rot – also den sieben Farben des Regenbogens.

Forschende haben nun herausgefunden, dass diese Lichtfarben nicht nur das Phytoplankton, sondern auch die Nahrungsbeziehungen im See beeinflussen. Das zeigt eine aktuelle Studie des Instituts für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) an der Universität Oldenburg, entstanden in Zusammenarbeit mit der Universität Greifswald. Sie wurde im Oktober in der Fachzeitschrift „Journal of Ecology“ veröffentlicht.

Sensibles Nahrungsnetz im See

„Bislang hat sich die Forschung zu ökologischen Prozessen in Gewässern vor allem auf die Lichtmenge konzentriert“, sagt Studienautor Sebastian Neun aus der Arbeitsgruppe Planktologie am ICBM. „Wir können nun zeigen, dass auch die Lichtfarbe unmittelbaren Einfluss auf das Phytoplankton und nachfolgend die Nahrungsbeziehungen im Ökosystem See hat.“

Den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen zufolge sollten künftige Forschungsarbeiten das Lichtspektrum mehr einbeziehen.

„Die Menge an Mikroalgen nimmt in vielen Seen zu, wodurch diese immer grüner werden“, erklärt Studienautorin und Planktologin Dr. Maren Striebel. „Die Lichtverhältnisse unter Wasser werden sich künftig noch stärker verändern und das sensible Nahrungsnetz zwischen Mikroalgen und höheren Organismen beeinflussen“.

Hohe Nährstoffeinträge durch Abwässer und Landwirtschaft begünstigen zunehmend das Algenwachstum und führen, vor allem im Zusammenspiel mit höheren Temperaturen, zu regelrechten Algenblüten in Gewässern.

See bei Wilhelmshaven wird zum Forschungslabor

Für ihre Erkenntnisse führte das Forschungsteam im Mai 2022 ein Experiment im Badesee Schortens in der Nähe von Wilhelmshaven in Niedersachsen durch. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler befüllten mit rot-, blau- und grünfarbiger Lichtfilterfolie umhüllte Flaschen mit Phytoplankton aus dem See und brachten diese an verschiedenen Positionen unter Wasser an.

Über einen Zeitraum von zwei Wochen beobachtete das Team, wie sich die Mikroalgen unter verschiedenen Lichtverhältnissen und variierenden Mengen an Nährstoffen in den Flaschen entwickelten. Im Anschluss untersuchten die Forschenden das Phytoplankton im Labor, um Rückschlüsse darüber zu gewinnen, wie nahrhaft es infolge der unterschiedlichen Licht- und Nährstoffeinflüsse für Wasserflöhe ist.

Das Ergebnis: Je weniger Lichtstrahlen die Mikroalgen unter Wasser erreichten, desto entscheidender wurde das Farbspektrum für ihr Wachstum. Verschiedene Phytoplanktonarten reagierten zudem unterschiedlich auf die Lichtfarben. Es veränderte sich sowohl der Nährstoffgehalt als auch die Zusammensetzung an Fettsäuren. Das wiederum beeinflusste das Wachstum der Wasserflöhe, die sich von den Mikroalgen ernähren.

„Das deutet darauf hin, dass die Lichtfarben auch das Nahrungsnetz im See beeinflussen“, sagt Neun. „Wir sehen also, dass das Farbspektrum des Lichts unter Wasser einen weitaus größeren Einfluss hat als bisher angenommen.“

Das Team um Neun und Striebel ist bereits dabei, die besondere Rolle der Lichtfarbe für das Phytoplankton in einem dreijährigen Forschungsprojekt weiter zu untersuchen. Auch hierfür steht der Badesee Schortens wieder im Fokus. Momentan wird die Reaktion verschiedener, aus dem See isolierter Phytoplanktonarten im Labor in Wilhelmshaven auf unterschiedliche Lichtbedingungen getestet.

Wissenschaftlicher Ansprechpartner: 
Sebastian Neun
sebastian.neun@uol.de

Originalpublikation:
Neun, S., Wacker, A., Striebel, M.: Light spectrum matters: Interactive effects of light and nutrients on phytoplankton communities and trophic transfer, in: Journal of Ecology, 2025. DOI: https://doi.org/10.1111/1365-2745.70161