Steckbrief: Foraminiferen

Beitrag von Katrin Hättig.

Abbildung 1: Auflichtmikroskopieaufnahme von A. lobifera, mehrkammerige kalzitisch-hyaline Foraminifere. Braune Endosymbionten scheinen durch die Schale durch. 
Ca. 0,5 mm groß.

 

Foraminiferen sind Einzeller, die eine einkammerige bis vielkammerige Schale bilden, welche je nach Art unterschiedlich gebaut sein kann. Diese sind die Stars im Projekt FORALEX (FORAminifera Low earth orbit EXperiment), in welchem wir deren Verhalten und Schalenwachstum in der Schwerelosigkeit untersuchen.

Was sind das für Lebewesen?

Foraminiferen sind Einzeller und gehören zum Zooplankton, in der Wassersäule schwebend, oder zum Zoobenthos, auf dem Meeresboden lebend. Sie lassen sich in 3 Grundformen einordnen: Organische, agglutinierte und sekretierte Karbonat-Schalenbildner.

Benthische, auf dem Boden lebende Foraminiferen haben Pseudopodien, mit denen sie sich auf dem Untergrund ~ 1 cm/h fortbewegen können.

 

Abbildung 2: Zeichnung, einkammerige Foraminifere mit Endosymbionten die Fotosynthese betreiben.

Wie groß sind sie?

Sie sind zwischen  0,5-3 mm groß. Großforaminiferen können sogar zwischen 3 mm bis 20 cm groß werden.

Wie ernähren sie sich?

Sie sind Primärkonsumenten, das bedeutet, dass sie sich heterotroph ernähren zum Beispiel von Diatomeen, Flagellaten oder kleinen Krebsen. Einige Arten leben zusätzlich in Symbiose mit Algen, diese profitieren von dem Schutz des Foraminiferen-Gehäuses und stellen ihnen Fotosynthese-Produkte zur Verfügung.

Wofür steht der Name?

„Foramen“ heißt Öffnung, „mini“ bedeutet klein und „ferre“ steht für tragen, somit steht der Name für: Organismen, die eine kleine Öffnung tragen.

Wie sehen sie aus?

Die Gehäuseform ist ein- oder vielkammerig und ei-, kugel-, röhrenförmig oder spiralig.

Wie bauen sie ihre Schale?

Das Ektoplasma tritt durch die Öffnung aus und formt eine Schicht um die Schale herum und scheidet die Schalenwandungen aus. Neue Kammern werden immer an der letzten Öffnung gebildet, alle Kammern sind verbunden. Karbonatschaler bilden ihre Schale indem Kalzit sekretiert wird.

Wo leben sie?

Mehrheitlich leben sie im Meer. Sie finden eine weite Verbreitung in allen Ozeanen von den Polen bis zum Äquator. Benthische, Fotosynthese betreibende Arten leben im Schelfbereich in der lichtdurchflutenden Zone. Manche Foraminiferenarten treten in bis zu 10.000 m Tiefe auf.

Seit wann gibt es sie?

Ab dem Ordoviz (~480 Mill. Jahre) treten die ersten Kalkschaler auf, spiralige Gehäuse ab Silur (~440 Mill. Jahre). Komplexe Gehäuse und Großformen entwickelten sich ab dem Karbon (~350 Mill. Jahre) und planktische Formen ab dem Jura (~200 Mill. Jahre).

Seit wann kennen wir sie?

D´ Orbigny beschrieb erstmals 1839 systematisch eine große Zahl mit einem Mikroskop. J. Crushman entdeckte im 20. Jh. Foraminiferen als Schlüsselfossilien für den Ölboom. Sie wurden wichtige Fossilien für die Exploration von Öl aufgrund ihres globalen und langanhaltenden Auftreten.

Welche Informationen tragen sie?

Eine Verschlechterung von Lebensbedingungen spiegelt sich bei vielen Kalkschalern in Zwergenwuchs und einer zunehmenden Unterdrückung der Oberflächenskulptur wider. Über ihr Verhalten und ihrer Biomineralisation lassen sich Umweltbedingungen ableiten.

Fossile Foraminiferen sind Paläoinformationsträger. Ihr Alter kann über Isotopie und Morphotypen bestimmt werden. Daher sind sie wichtige Mikrofossilien für die Biostratigraphie und Paläoozeanographie. Mit ihnen kann die Paläotemperatur, Paläowassertiefe und die Mächtigkeit der photischen Zone rekonstruiert werden. Und das war noch nicht alles – sie geben Hinweise auf die Salinität, Alkalinität, Nährstoffe und sind Sauerstoffanzeiger.

Wovon stammen sie ab?

Eukaryoten (Zelle besitzt echten Kern)

Protozoa (das erste Tier)

Rhizopoda (Ausbildung von Pseudopodien)

Abbildung 3: Stammbaum nach den synapomorphen Merkmalen.

Welche ökologische Bedeutung haben sie?

Foraminiferen sind von biologischer Relevanz. Sie bilden wichtige Bestandteile von Küstenökosystemen (u.a. für deren Kohlenstoff- und Nitratkreislauf).

Sie sind in Bereichen zwischen Korallenriffen, die dominanten Sedimentproduzenten neben Kalkalgen und Korallen und tragen so zur Stabilisierung von Küsten bei. Großforaminiferen tragen rund 0,5 % zur weltweiten Karbonat-Produktion bei, wo hingegen planktische Foraminiferen mit rund 20 % der jährlichen Menge als die bedeutendsten Karbonat-Produzenten gelten.

Weiterhin werden Foraminiferen auch zum Biomonitoring verwendet. Da Arten mit und ohne Symbionten unterschiedliche Qualitätsansprüche an ihren Lebensraum (Lichtverhältnisse, Nährstoffe etc.) haben, können z.B. Rückschlüsse auf die Wasserqualität gezogen werden.

Welche Art untersuchen wir?

Amphistegina lobifera (Larsen, 1976) gehört zu der Großgruppe Rotaliida, welche ein kalzitischer Hyalinschaler ist. Das bedeutet, dass sie eine durchscheinende kalzitische Schale bildet. Sie lebt am Meeresboden in der photischen Zone und ernährt sich heterotroph und durch Fotosyntheseprodukte von Algen, die als Endosymbionten dienen.

Warum sind sie interessant?

Wir möchten untersuchen, wie sie unter den Stressbedingungen eines Raketenstartes reagieren und ob sich die Schwerelosigkeit in ihrem Verhalten und in der Mineralisation der Kalkschale widerspiegelt.

Referenzen

[1] Knoll, A., Kotrc, B. (2015) Protistan Skeletons: A Geologic History of Evolution and Constraint. In: Hamm C. (eds) Evolution of Lightweight Structures. Biologically-Inspired Systems, Vol 6. Springer, Dordrecht.

[2] Susan T. Goldstein: Foraminifera: A Biological Overview In: Barun K. Sen Gupta (Hrsg.): Modern Foraminifera. Springer Netherlands (Kluwer Academic), 2002, ISBN 978-1-4020-0598-5, S. 37–57.

[3] Klaus Nuglisch: Foraminiferen – marine Mikroorganismen, Wittenberg, 1985, „11.1 Benthosforaminiferen“, S. 106–113 und  „5. Symbionten“, S. 25–28

[4] Pamela Hallock: Symbiont-bearing Foraminifera In: Barun K. Sen Gupta (Hrsg.): Modern Foraminifera. Springer Netherlands (Kluwer Academic), 2002, ISBN 978-1-4020-0598-5, S. 123–139.