Einfluss von Mixotrophie auf Phytoplankton-Zooplankton Interaktion entlang von Nährstoff- und Lichtgradienten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Biomassezusammensetzung (Kohlenstoff:Nährstoff Quoten) von Phytoplanktongemeinschaften hängt von der Verfügbarkeit von Licht und Nährstoffen ab. Im Süßwasser sind Kohlenstoff:Phosphor (C:P) Quoten der Algenbiomasse wichtige Parameter, welche die Effizienz der Ressourcennutzung von Algengemeinschaften und deren Futtereignung für Zooplankton charakterisieren. Deswegen ist es wichtig, die grundlegenden Mechanismen zu kennen, welche die Biomassezusammensetzung von Phytoplanktongemeinschaften beeinflussen. Die Art der Nährstoffaufnahme des Phytoplanktons kann dafür ein wichtiger Faktor sein. Mixotrophe Algen können, zusätzlich zur Photosynthese, Kohlenstoff über heterotrophe Ernährung aufnehmen und Nährstoffe nicht nur gelöst, sondern auch in partikulärer Form konsumieren. Mixotrophe Algen sind in Seen - abhängig vom Nährstoffgehalt - unterschiedlich stark vertreten. Beobachtete nährstoffabhängige Unterschiede in der Dynamik der Biomassezusammensetzung von Phytoplanktongemeinschaften könnten daher zum Teil auf diesen Unterschieden beruhen. Unsere Untersuchungen zeigten aber, dass nicht wie vermutet der Anteil an Mixotrophie, sondern die Diversität der Algengemeinschaften die Dynamik der Biomassezusammensetzung des Phytoplanktons entscheidend mitbestimmt. In Labor- und Freilandversuchen wurden die mechanistischen Hintergründe des Zusammenhangs zwischen Biodiversität und Algenbiomassezusammensetzung geklärt. Diese Versuche zeigten klar, dass ein Zusammenhang zwischen der Biodiversität von Phytoplanktongemeinschaften und deren Kohlenstoffaufnahme besteht. Die funktionellen Gruppen einer Phytoplanktongemeinschaft unterscheiden sich durch unterschiedliche Zusammensetzungen photosynthetisch aktiver Pigmente. Es konnte gezeigt werden, dass die funktionelle Diversität (Pigmentdiversität) des Phytoplanktons eine Funktion der taxonomischen Diversität ist. Eine Zunahme der Biodiversität und damit eine Erhöhung der funktionellen Diversität waren mit einer effektiveren Nutzung des Lichts und damit einer höheren Kohlenstoffaufnahme verbunden. Die Aufnahme von Kohlenstoff und die Nährstoffaufnahme sind bei Algen nicht direkt gekoppelt, weswegen Algen sehr variable Biomassezusammensetzungen aufweisen können. Die höhere Effizienz der Ressourcennutzung von hoch diversen Phytoplanktongemeinschaften muss folglich auch Konsequenzen für die Biomassezusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaften haben. In weiteren Labor- und Freilandversuchen konnte gezeigt werden, dass die Aufnahme von Phosphor mit höherer Phytoplanktondiversität nicht in vergleichbarem Maße anstieg wie dies bei der Kohlenstoffaufnahme zu beobachten war. Dies wiederum resultierte in steigenden C:P Quoten der Phytoplanktongemeinschaften. Phytoplankton mit hohen C:P Quoten wird als Futter mit geringer Qualität für Zooplankton wie z.B. Daphnia betrachtet. Dies kann die Transfereffizienz zwischen Phytound Zooplankton beeinträchtigen, was wiederum Auswirkungen auf das gesamte pelagische Nahrungsnetz haben kann. Im Rahmen dieses Projekts konnte eine der ersten mechanistischen Erklärungen für bereits beobachtete Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Ökosystemfunktionen aufgezeigt werden. Diese Untersuchungen erlauben nun a priori Vorhersagen über die Bedeutung von Biodiversität in pelagischen Ökosystemen und erweitern beschreibende Zusammenhänge zwischen Diversität und Ökosystemprozesse aus vergleichenden Studien um ein kausales Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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ASLO summer meeting 2005, Santiago de Compostela. Light-nutrient ratios and phytoplankton-zooplankton dynamics in lakes of different trophic status
Maren Striebel
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2006. Combining dialysis and dilution techniques to estimate gross growth rate of phytoplankton and grazing by micro- and mesozooplankton in situ. Archiv für Hydrobiologie 167: 403-419
Stibor, H., A. Geizleichter, F. Hantzsche, U. Sommer, M. Striebel, O. Vadstein, and Y. Olsen
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DGL Jahrestagung 2006, Dresden. Licht-Nährstoff Verhältnisse und Phytoplankton-Zooplankton Dynamiken in verschieden nährstoffreichen Seen
Maren Striebel
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CLIMAX Master Class 2007, Amsterdam. Light induced changes of plankton growth and stoichiometry: Experiments with natural phytoplankton communities
Maren Striebel
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SIL Congress 2007, Montreal. The effect of diversity on light mediated changes in phytoplankton production and stoichiometry: A laboratory experiment
Maren Striebel
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SIL Talk: Congress 2007, Montreal. The effect of diversity on light mediated changes in phytoplankton production and stoichiometry
Herwig Stibor
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2008. Light induced changes of plankton growth and stoichiometry: Experiments with natural phytoplankton communities. Limnology and Oceanography 53: 513-522
Striebel, M., G. Spörl, and H. Stibor
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2008: IOW Rostock-Warnemünde. Diversität und Biomassestöchiometrie von Algengemeinschaften: Labor- und Freilandexperimente
Herwig Stibor
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Biodiversity Research - Safeguarding the Future 2008, Bonn. The effect of diversity on light mediated changes in phytoplankton production and stoichiometry: A laboratory experiment
Maren Striebel
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DGL Jahrestagung 2008, Konstanz. Die Verbindung von Biodiversität, funktioneller Diversität und Kohlenstoffdynamiken in Phytoplanktongemeinschaften
Maren Striebel
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DGL Jahrestagung 2008, Konstanz. Diversität und Biomassestöchiometrie von Algengemeinschaften
Herwig Stibor
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DGL Jahrestagung 2008, Konstanz. Effekte funktioneller - vs. Artendiversität in Phytoplanktongemeinschaften
Behl, H., Striebel, M., Stibor, H.
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DGL Jahrestagung 2008, Konstanz. Produktion und Kohlenstoffdynamik von aktiv beweglichen und nicht beweglichen Grünalgenarten
Maren Striebel
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ASLO Aquatic Sciences Meeting 2009, Nice. Carbon sequestration and stoichiometry for mobile and non-mobile green algae
Maren Striebel
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ASLO Aquatic Sciences Meeting 2009, Nice. Functional diversity in phytoplankton communities
Behl, S., Stibor, H.
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ASLO Aquatic Sciences Meeting 2009, Nice. The coupling of biodiversity and productivity in phytoplankton communities: Consequences for biomass stoichiometry
Herwig Stibor
