Untersuchungen Meereskunde, Trophische Interaktionen, Experimentelle Ökologie, Pelagische Ökosysteme
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die im Rahmen des Projektes durchgeführten Experimente zeigten, dass die Delta15N und Delta13C Signaturen auf Primärproduzentenebene sehr starken inter- und intra-spezifischen Schwankungen unterliegen und dass diese besonders unter dem Einfluss von Nährstofflimitation ausgeprägt sind. Die Anreicherung der Konsumenten mit schweren Isotopen zeigte starke Abweichungen vom erwartenden Anreicherungsgrad. Es konnte gezeigt werden, dass sowohl die Zusammensetzung der Nahrungsquelle als auch die Nahrungsqualität einen entscheidenden Einfluss auf den Grad der Anreicherung auf Konsumentenebene hat. Dies trifft insbesondere für die unteren trophischen Ebenen zu, da die Variabilität in diesem Bereich am stärksten zum Tragen kommt. Gleichzeitig ergaben die Experimente, dass insbesondere die Variabilität von Delta15N auf Primärproduzentenebene bei der Weitergabe an die Primärkonsumenten stark gedämpft, also ein Grossteil der beobachteten Variabilität der Isotopensignale an der Grenzfläche Primärproduktion/Herbivore abgepuffert wird. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass Primärkonsumenten ein hohes Maß an isotopischer Homöostase aufweisen. Im Weiteren ergab dieses Projekt, dass durch Nährstofflimitation hervorgerufene Variabilität in der Kohlenstoff/Stickstoff/Phosphor-Stöchiometrie von Primärkonsumenten nicht unweigerlich durch homöostatische Bestrebungen der Konsumenten abgepuffert werden, sondern dass diese an höhere trophische Ebenen weitergegeben werden können. Diese Weitergabe von Limitationssignalen an Konsumenten steht der grundlegenden Hypothese in der Stöchiometrie zur Kompensation von Limitations-Signalen durch die Konsumentenebene entgegen. Die hieraus gewonnene Erkenntnis der immensen Bedeutung von Nahrungsqualitätsaspekten für höhere Trophieebenen könnte somit zu einem Umdenken im Bereich der Stöchiometrie und der stärkeren Berücksichtigung von Nahrungsqualitätsaspekten in marinen Systemen führen. Die Pigmentzusammensetzung der einzelnen Algenarten zeigten erwartungsgemäß gruppenspezifische Unterschiede. Die Konzentrationen der Pigmente Chlorophyll a and ß-Carotin, die in allen Algengruppen vorkommen, zeigten keine deutlichen interspezifischen Unterschiede. Außerdem konnte kein direkter intra-spezifischer Unterschied der Pigmentkonzentration im Zusammenhang mit den jeweiligen Temperatur- und Nährstoffbedingung der Algen gefunden werden. Die Astaxanthin- Konzentration von Copepoden zeigte jedoch deutliche Unterschiede im Zusammenhang mit der jeweiligen Futterquelle und den Temperatur- und Nährstoffbedingungen der Futterquelle. Der höchste Astaxanthingehalt wurde bei Copepoden gefunden, die mit Rhodomonas salina gefüttert wurden. Erhöhte Temperaturen und Nährstoffe bei der Kultivierung von Mikroalgen bewirkten eine erhöhte Asaxanthin-Produktion. Dies lässt darauf schließen, dass die Pigmentkonzentrationen der einzelnen Algenarten keine direkten Rückschlüsse auf den Astaxanthingehalt von Copepoden zulassen. Die art- bzw. umweltspezifischen Syntheseparameter der Mikroalgen, scheinen jedoch einen indirekten Einfluss auf die Umwandlung der Algenpigmente in Astaxanthin zu haben. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination von Isotopen- und Pigmentanalyse eine gute Möglichkeit bietet die Nahrungsnetzbeziehungen von marinen Organismen hochauflösender zu erfassen. Dies trifft insbesondere auf die unteren trophischen Ebenen zu, da die Analyse stabiler Isotope in diesem Bereich nur ein sehr grober Indikator für die Trophiebene und den Ernährungszustand von Konsumenten darstellt. Besonders der Astaxanthingehalt aber auch das RNA:DNA Verhältnis können in Bezug auf die Nahrungsqualität wertvolle Zusatzinformationen liefern. Die Kombination von mehreren trophodynamischen Tracern (stabile Isotope, Pigmente, Fettsäuren, etc.) sollte somit für zukünftige Nahrungsnetzanalysen in marinen Systemen routinemäßig Verwendung finden.
