Interaktion zwischen Protisten und suspendiertem Sediment

Dieses Projektes soll den Einfluß suspendierter Sedimente auf bakterivore Protozoen untersuchen. Suspendierte Sedimente werden nach Regenfällen, Schneeschmelze oder Hochwässern in die Oberflächengewässer eingetragen. Abhängig von den Wetterbedingungen können diese Sedimente zum dominierenden abiotischen Faktor werden. In einigen Flüssen, wie dem Ganges oder dem Yellow River sind permanente Sedimentfrachten im Bereich von mehreren Gramm bis zu mehreren hundert Gramm pro Liter zu verzeichnen. Mikrobielle Organismen (Bakterien, Protisten, Mikroalgen) spielen für die Ökosystematmung sowie für Elementkreisläufe eine herausragende Rolle. Bakterivore Organismen nehmen zudem eine Schlüsselposition im Kohlenstoffkreislauf zwischen mikrobiellen Nahrugsgewebe und höheren trophischen Ebenen (bis schließlich zu Fischen) ein. Selektives Fressen innerhalb des mikrobiellen Nahrungsgewebes verändert die Bakteriengesellschaft und darüber indirekt auch Abbau und Akkumulation von Schadstoffen. Suspendierte Sedimente behindern die Nahrungsaufnahme von bakterivoren Protisten und spielen eine wesentliche Rolle für die Einschleusung bioakkumulativer Schadstoffe in die Nahrungskette. Der Einfluß suspendierter Sedimente auf Protisten ist überaschenderweise aber kaum untersucht. Ziel dieser Studie ist es, Einblick in diese Interaktionen zu gewinnen. Das Projekt ist dreigeteilt angelegt. Zunächst sollen in Laborexperimenten der Einfluß von Tonkonzentration und Tonmineralogie untersucht werden. Desweiteren soll der Einfluß von an die Tonpartikel angelagerten Substanzen (insbersondere Blei und Cadmium) untersucht werden. In der dritten Phase des Projektes sollen die gewonnenen Erkenntnisse in einer Reihe von Freilandexperimenten überprüft werden (exemplarisch für den Mondsee, Salzkammergut, Österreich). Untersucht werden soll das Fraß- und Selektionsverhalten, Nahrungsaufnahme und -verdauung, sowie der Zusammenhang zwischen Nahrungskonzentration und Fraßrate sowie Populationswachstum. Unterschiedliche, sich ergänzende Methoden sollen angewandt werden: "Batch"-Kultur-Experimente mit anschließender Auswertung via Fluoreszenzmikroskopie und Durchflußcytometrie sollen mit Lebendbeobachtungen mit Hilfe hochauflösender Videomikroskopie unterstützt werden. Diese Kombination von Methoden erlaubt eine detailiertere Analyse als die Anwendung einer einzelnen Methode. Wir erwarten, daß durch dieses Projekt grundlegende Zusammenhänge zwischen einem wichtigen abiotischen Faktor (suspendiertes Sediment) und bakterivoren Protisten aufgeklärt werden.

Mikroorganismen (Bakterien, Protisten, Mikroalgen) sind für Ökosystematmung und Stoffflüsse hauptsächlich verantwortlich. Ein Schlüssel zum Verständnis von Ökosystemfunktionen sind Untersuchungen der Regulation mikrobieller Prozesse und die Identifizierung der Rolle von bislang nur schlecht untersuchten abiotischen Faktoren. Suspendierte Sedimente werden in Flüsse und Seen durch Oberflächenabluß nach Niederschlägen oder Schneeschmelze eiingetragen oder durch windinduzierte Turbulenzen aufgewirbelt. Abhängig von den Wetterbedingungen sind suspendierte Sedimente ein quantitativ bedeutender Faktor in allen Süßgewässern. Das Ziel dieses Projektes war es, die Bedeutung suspendierter Sedimente für heterotrophe Mikroorganismen, insbesondere Protisten, zu untersuchen. Da das derzeit gültige Artkonzept (Morphospecieskonzept) die ökologische Variabilität nicht ausreichend auflöst, wurden Untersuchungen zu Überlebensstrategien von Flagellaten und der Variabilität unterhalb der Artebene ein weiterer Schwerpunkt der Untersuchungen. Eine gewisse Verallgemeinerung auf der Artebene scheint zulässig. Beispielsweise ist Spumella ein r-Stratege und hauptsächlich auf größere Bakterien als Futter angewiesen - kleine Bakterien machen hier aber auch einen wesentlichen Teil der Nahrung aus. Im Gegensatz dazu ist die naheverwandte Gattung Poteriochromonas ein K- Stratege und auf tendenziell größere Futterorganismen angewiesen. Konzepte, die die Räuber-Beute-Interaktion auf Größenverhältnisse oder sogar auf Größenklassen der Beuteorganismen reduzieren, sind aber irreführend. Weder für filamentöse Bakterien, noch für Ultramikrobakterien sind diese Konzepte brauchbar. Trotz gewisser verallgemeinerbarer Trends ist die molekulare und ökophysiologischer Diversität unterhalb der Artebene hoch, insbesondere im Hinblick auf die Habitatspezifität und Überdauerungsstrategien. Süßwasserstämme sind anfällig für suspendierte Sedimente im Bereich der natürlichen Konzentrationen nach Niederschlägen. Im Gegensatz zu Ciliaten diskriminieren Flagellaten bei der Futteraufnahme generell stark gegen Sedimentpartikel. Trotzdem führen suspendierte Sedimente generell zu einer Verringerung der Wachstumsraten, was sich in einer positiven Korrelation zwischen Sedimentkonzentration und Halbsättigungskonstante sowie Mindestfutterkonzentration und einer negativen Korrelation mit der maximalen Wachstumsrate wiederspiegelt. Gelöste Substanzen (Schwermetalle, Nährstoffe, etc.) binden generell stark an suspendierte Sedimentpartikel und machen diese Substanzen damit weniger bioverfügbar. Freilandversuche bestätigen diese Befunde: Während auf der Gesellschaftseben kaum ein Einfluß suspendierter Sedimente festgestellt werden kann, nehmen typische Süßwassertaxa bei Zunahme der Sedimentkonzentration stark ab. In Fließgewässern wurde zudem ein starker Austausch der gewässertypischen Protisten durch bodenstämmige Formen beobachtet. Dieser Austausch ist nach Niederschlagsereignissen besonders ausgeprägt.