Vergleichende Untersuchungen zur Temperaturresistenz von Meeresalgen entlang der pazifischen Küste Nordamerikas

Summary

• 1. Heat and low temperature hardiness of marine algae were comparatively investigated on different places along the Pacific coast of North America (Douglas Island and Izembek Lagoon, Al., Friday Harbor, Wash., Pacific Grove and La Jolla, Cal.).

• 2. Heat as well as low-temperature hardiness decreases along a vertical gradient from the uppermost habitats of the tide zone to the depth which is always water-covered.

• 3. Temperature hardiness of intertidal algae depends, in the first place, upon air temperature and irradiation during ebb tide. Hardiness of sublitoral algae, on the contrary, shows direct relations to sea water temperature.

• 4. With intertidal algae, upper limits of heat hardiness after exposure for 12 hours are found at 30°–32° C. The maximum values of hardiness for intertidal algae, which were found at the shores of Puerto Rico (Biebl 1962 b, c), are as high as 40° C.

• 5. Heat hardiness of sublitoral algae increases from north to south. In Friday Harbor it amounts to 22°–24° C, in Pacific Grove, besides sublitoral algae with the same hardiness limit, others are found with limits at 26° C, and in La Jolla the limit is never lower than 26° C.

• 6. 22° C seems to be the minimal limit of heat hardiness for sublitoral algae of cool and cold seas. Even in Greenland (Biebl 1968) no lower values were found. Maximum values for heat hardiness of sublitoral algae as found in Puerto Rico amount to 32° C after an exposure for 12 hours.

• 7. Low temperature hardiness of sublitoral algae does not reach below the freezing point of sea water even in the coldest oceans. It decreases at a fast rate in warmer sea regions and reaches the absolute minimum so far known with some of the Puerto Rican algae at + 16° C. Freezing is tolerated by intertidal algae of temperate and cold climates only which are exposed to air during ebb tide.

• 8. Determination of osmotic hardiness provides, in agreement with earlier results, a good meins for differentiating three ecological groups: intertidal, ebb line and sublitoral algae.

• 9. The higher limits of heat hardiness found after exposure for half an hour could have ecological significance for intertidal algae in certain cases. A specimen ofPorphyra fucicola, for example, exposed to air during ebb tide at the habitat, attained a thallus temperature of 34,4° C for a short time in air of 24° C. Of course, water loss is also of importance for the raise of temperature hardiness in intertidal algae.

• 10. A possibility for heat hardiness to be adapted to water temperature is indicated by observations onPlocamium coccineum var.pacificum, which shows a hardiness limit after exposure for 12 hours at 24° C in Friday Harbor, compared to 26° C in Pacific Grove and La Jolla. The osmotic hardiness of this alga, on the other hand, is remarkably constant despite increasing salinity of the habitat water from north to south. This phenomenon is compared to the analogous behaviour ofPlocamium coccineum in Roscoff and Naples.

• 11. The absence of particularly heat resistant and low temperature sensitive species in the La Jolla, South California, area, which is in contrast to their occurence on the Channel coast of northern France, is explained as a consequence of the course and temperature of ocean currents. The possibility is again emphasized for conclusions regarding the center of distribution and the geographical origin of an alga to be drawn from its temperature resistance.

Zusammenfassung

• 1. An verschiedenen Orten der pazifischen Küste Nordamerikas (Douglas Island und Izembek Lagoon, Al., Friday Harbor, Wash., Pacific Grove und La Jolla, Cal.) wurde vergleichend die Hitze- und Kälteresistenz von Meeresalgen untersucht.

• 2. Sowohl die Hitzewie die Kälteresistenz nimmt in der Vertikalzonierung von den obersten Standorten der Gezeitenzone zur ständig vom Wasser bedeckten Tiefe hin ab.

• 3. Die Temperaturresistenz der Gezeitenalgen ist vor allem von der Lufttemperatur und den Strahlungsverhältnissen während der Ebbe abhängig. Die der Tiefenalgen steht hingegen in direkter Beziehung zur Temperatur des Meerwassers.

• 4. Die oberen Grenzen der Hitzeresistenz der Gezeitenalgen der nordamerikanischen Pazifikküste liegt im 12-Stunden-Versuch bei 30°–32° C. Die maximalen, an den Küsten von Puerto Rico (Biebl 1962 b, c) gefundenen Resistenzwerte von Gezeitenalgen erreichen 40° C.

• 5. Die Hitzeresistenz der Tiefenalgen nimmt von Norden nach Süden zu. In Friday Harbor beträgt sie 22°–24° C, in Pacific Grove finden sich neben Tiefenalgen mit gleicher Grenze auch schon solche mit einer Lebensgrenze bei 26° C und in La Jolla wird die 26° C-Grenze nicht mehr unterschritten.

• 6. 22° C scheint die Minimalgrenze der Hitzeresistenz von Tiefenalgen kühler und kalter Meere zu sein. Auch in Grönland (Biebl 1968) fanden sich keine niedrigeren Werte. Die höchsten in Puerto Rico gefundenen Werte der Hitzeresistenz von Tiefenalgen lagen nach zwölfstündiger Erwärmung bei 32° C.

• 7. Die Kälteresistenz der Tiefenalgen reicht auch in den kältesten Gewässern nicht unter den Gefrierpunkt des Meerwassers. In wärmeren Meeresgebieten nimmt sie rasch ab und erreicht bei einzelnen Algen von Puerto Rico bei + 16° C ihr bisher bekanntes absolutes Minimum. Ein Einfrieren wird nur von bei Ebbe freiliegenden Gezeitenalgen temperierter und kalter Klimagebiete ertragen.

• 8. Die Bestimmung der osmotischen Resistenz erlaubt, in Übereinstimmung mit älteren Untersuchungen, eine gute Unterscheidung der drei ökologischen Gruppen: Algen der Gezeitenzone, der Ebbelinie und der Tiefe.

• 9. Die bei 1/2 stündiger Erwärmung auftretenden höheren Hitzeresistenzgrenzen können für Gezeitenalgen unter Umständen ökologische Bedeutung haben. So erreichte eine bei Ebbe freiliegendePorphyra fucicola am Standort kurzfristig bei einer Lufttemperatur von 24° C eine Thallustemperatur von 34,4° C. Allerdings kommt bei den Gezeitenalgen auch der Austrocknung eine Bedeutung für die Steigerung der Temperaturresistenz zu.

• 10. Für die Möglichkeit einer Anpassung der Hitzeresistenz an die Wassertemperatur sprechen Beobachtungen anPlocamium coccineum var.pacificum, das in Friday Harbor im 12-Stunden-Versuch eine Resistenzgrenze bei 24° C, in Pacific Grove und La Jolla aber bei 26° C zeigt. Die osmotische Resistenz dieser Alge weist dem gegenüber bei der von Norden nach Süden zunehmenden Salinität des Standortwassers eine auffallende Konstanz auf. Diese Erscheinung wird mit dem analogen Verhalten vonPlocamium coccineum in Roscoff und Neapel verglichen.

• 11. Das Fehlen besonders wärmeresistenter und kälteempfindlicher Arten im Gebiet von La Jolla, Südkalifornien, im Gegensatz zu deren Vorkommen an der Kanalküste Nordfrankreichs wird durch den Verlauf und die Temperatur der Meeresströmungen erklärt. Auf die Möglichkeit, aus der Temperaturresistenz einer Alge Rückschlüsse auf ihr Verbreitungszentrum und ihre Herkunft zu ziehen, wird erneut hingewiesen.