Redfield-Verhältnis

Das Redfield-Verhältnis (engl. „Redfield Ratio“) beschreibt die Anteile der atomaren Zusammensetzung von marinem Phytoplankton.

Redfield entdeckte den nach ihm benannte linearen stofflichen Zusammenhang 1934 in empirischen Untersuchungen.[1] Im Jahr 1963 veröffentlichte er mit zwei Koautoren die auch heute noch weithin verwendeten Werte:[2][3]

1 Mol P : 16 Mol N : 106 Mol C

Das bedeutet, dass bei unbegrenzt zur Verfügung stehenden Nährstoffen das Plankton pro ein Mol Phosphor 16 Mol Stickstoff und 106 Mol Kohlenstoff enthält.

Die Bedeutung des Redfield-Verhältnisses für die Ozeanographie und Meeresbiologie resultiert aus der Tatsache, dass Plankton die Basis der (autochthonen) Nahrungspyramide ist.[3]

Rechnen mit dem Redfield-Verhältnis

$C_{106}H_{263}O_{110}N_{16}P_{1}$ = 3550 g·mol⁻¹

Aus dem Redfield-Verhältnis ergibt sich bei einem Phosphoranteil (Atommasse = 31 g·mol⁻¹) von 1 kg eine Biomasse von 114,5 kg.

${\frac {1000g}{31g/Mol}}=32,26mol$

32,26 mol · 3550 g·mol⁻¹ = 114.516 g = 114,5 kg

Anwendung in der Aquaristik

Das Redfield-Verhältnis wird zuweilen in der Aquaristik genutzt, um einen Grün- oder Blaualgenbefall zu überwinden. Dazu wird nach Messung von Nitrat und Phosphat im Wasser, deren Verhältnis – gemäß Andreas Groß – in einem bestimmten „grünen“ Bereich sein sollte, der Minimumfaktor als Kaliumnitrat oder Kaliumphosphat zugefügt.[4] Da das Redfield-Verhältnis sich jedoch auf das Verhältnis von Phosphor und Stickstoff (sowie Kohlenstoff) im Meeres-Plankton bezieht, entbehrt die Übertragung auf die erforderlichen Mengen an Düngemitteln für Aquarienpflanzen einer wissenschaftlichen Grundlage, insbesondere da Redfield nicht die Verhältnisse im Wasser, sondern die in der Biomasse von Grün- und Blaualgen bestimmt hatte.[5]

Literatur

W. Fennel, T. Neumann: Introduction to the Modelling of Marine Ecosystems: With MATLAB Programs on Accompanying CD-ROM. Elsevier Oceanography (Paperback) 2004
Roger B. Hanson (Hrsg.): The Changing Ocean Carbon Cycle: A Midterm Synthesis of the Joint Global Ocean Flux Study. International Geosphere-Biosphere Programme Book Series 2000

Einzelnachweise

Alfred C. Redfield: On the proportions of organic derivations in sea water and their relation to the composition of plankton. In: James Johnstone Memorial Volume. Hrsg. von R. J. Daniel. University Press of Liverpool, 1934, S. 176–192 (PDF). (In dieser Veröffentlichung gab Redfield das Verhältnis noch mit 1:20:140 an.)
Jack J. Middelburg: Marine Carbon Biogeochemistry – A Primer for Earth System Scientists (= SpringerBriefs in Earth System Sciences). 2019, ISBN 978-3-03010821-2, 6.1 Redfield Organic Matter, doi:10.1007/978-3-030-10822-9.
Alfred C. Redfield, B. H. Ketchum und F. A. Richards: The influence of organisms on the composition of sea-water. In: In The Sea. Ideas and observations on progress in the study of the sea. Band 2, hrsg. von M. N. Hill, Wiley Interscience, New York, 1963, S. 26–77 (Online)
Andreas Groß: Verwendung des Redfield-Verhältnisses für die Beseitigung von Grün- und Blaualgen, 2008/2009
Bernd [Kaufmann]: Das Redfield-Verhältnis, die Algenbekämpfung und der Bilderklau (Online: Aquamax-Weblog, 2009)

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[1] Alfred C. Redfield: On the proportions of organic derivations in sea water and their relation to the composition of plankton. In: James Johnstone Memorial Volume. Hrsg. von R. J. Daniel. University Press of Liverpool, 1934, S. 176–192 (PDF). (In dieser Veröffentlichung gab Redfield das Verhältnis noch mit 1:20:140 an.)

[2] Jack J. Middelburg: Marine Carbon Biogeochemistry – A Primer for Earth System Scientists (= SpringerBriefs in Earth System Sciences). 2019, ISBN 978-3-03010821-2, 6.1 Redfield Organic Matter, doi:10.1007/978-3-030-10822-9.

[redfield1963-3] Alfred C. Redfield, B. H. Ketchum und F. A. Richards: The influence of organisms on the composition of sea-water. In: In The Sea. Ideas and observations on progress in the study of the sea. Band 2, hrsg. von M. N. Hill, Wiley Interscience, New York, 1963, S. 26–77 (Online)

[4] Andreas Groß: Verwendung des Redfield-Verhältnisses für die Beseitigung von Grün- und Blaualgen, 2008/2009

[5] Bernd [Kaufmann]: Das Redfield-Verhältnis, die Algenbekämpfung und der Bilderklau (Online: Aquamax-Weblog, 2009)