Ein größenstrukturiertes Nahrungsnetzmodell für den globalen Ozean

Wir präsentieren ein Modell von unterschiedlichen Phytoplankton- und Zooplanktonpopulationen, das in ein globales Ozeanzirkulationsmodell eingebettet ist. Physiologische und ökologische Eigenschaften der Organismen werden durch Beziehungen zur Zellgröße eingeschränkt. Das Modell reproduziert qualitativ die globalen Verteilungen von Nährstoffen, Biomasse und primärer Produktivität und erfasst die Potenzgesetzbeziehung zwischen Zellgröße und numerischer Dichte, die realistische Neigungen zwischen −1,3 und −0,8 aufweist. Wir verwenden das Modell, um die globale Struktur mariner Ökosysteme zu untersuchen und heben die Bedeutung von Nährstoff- und Herbivorenkontrollen hervor. Das Modell legt nahe, dass die Biomasseverhältnisse von Zooplankton zu Phytoplankton (Z:P) von einer Größenordnung von 0,1 in den oligotrophen Wirbeln bis zu einer Größenordnung von 10 in Auftriebs- und hochgradigen Regionen variieren können. Globale Schätzungen der Stärke von Bottom-up- und Top-down-Kontrollen innerhalb der Plankton-Größenklassen deuten darauf hin, dass diese großräumigen Gradienten in den Z:P-Verhältnissen durch einen Wechsel von starker Bottom-up-Nährstoffbegrenzung in den oligotrophen Wirbeln zu der Dominanz von Top-down-Herbivorenkontrollen in produktiveren Regionen getrieben werden.