Auswirkung interner Wellen auf mikrobielle Habitate kund Aktivitäten sowie den Stoffaustausch an der Wasser-Sediment-Grenzschicht des Stechlinsees
Final Report Abstract
Im Einklang mit den Hypothesen sowie mit den Arbeitsaufgaben konnten unsere Untersuchungen zeigen, dass interne Wellen sowohl die Strömungs-, Temperatur- und Redoxregime in natürlichen Sedimentenkernen des Stechlinsees beeinflussen. Durch eine neuartige „Thermolanze“ konnten erstmals Temperaturänderungen im oberen Sediment und damit Amplituden und Eindringtiefe der Seiche-verursachten Konvektion in einer hohen räumlichen und zeitlichen Auflösung gemessen werden. Das ursprünglich vorgeschlagene Labor Set-up konnte trotz langwieriger Modifikationen nicht für diese Untersuchungen verwendet werden, um den Einfluss der Seiche-induzierten Konvektion auf den Stoffaustausch und die Sedimentmikrobiota in Sedimenten des Stechlinsees zu untersuchen. Der Konvektionseffekt auf den vertikalen Transport von gelösten Stoffen (Sauerstoff als Tracer) zwischen Wasser und porösem Medium (Glaskugel) konnte in einer Vakuum-isolierte Konvektionsanlage nachgewiesen werden. Je größer der negative Temperaturgradient in den Konvektionsversuchen war, desto steiler stieg der lineare Sauerstoffanstieg im Glaskugelbett mit der Zeit an und desto größer war der Unterschied zu den Diffusionsversuchen. Der Einfluss von Seiches auf das Redoxpotential und die damit verbundenen mikrobiellen Prozesse wurden in einem neuentwickelten Labor Set-up unter definierten Bedingungen untersucht und quantifiziert. In einer Serie von Experimenten konnten wir zeigen, dass sowohl die Porenwasserchemie als auch die bakterielle Aktivität der Sedimentkerne mit wechselnden Redoxbedingungen und der Sedimentkerne mit oxischen Bedingungen vergleichbar sind, obwohl in den Wechselkernen anoxische Phasen von bis zu 24 Stunden auftraten. Diese kritischen Redoxübergänge spiegelten sich in der Expression von Schlüsselgenen spezifischer mikrobieller Prozesse wider und werden offensichtlich von Mikroorganismen durchgeführt, die zwar nicht abundant, dafür aber äußerst divers sein können. Die erarbeiteten Ergebnisse bieten eine Grundlage, die ökologische Bedeutung interner Wellen auf den Stoffkreislauf geschichteter Gewässer besser zu vrstehen und zu modellieren. Unsere Arbeiten zeigen, dass Physik, Chemie und Mikrobiologie in geschichteten Gewässern eng miteinander verknüpft sind und daher nicht getrennt voneinander betrachtet werden sollten. Kasprzak, P., Hupfer, M. , Casper, P., Gessner, M., Grossart, H.P. (2011): Freshwater ecosystems under climate stress- what can be done? In: Water: beware!, WGL, Zwischenruf 1: 13-17
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