Different sensitivity of selected planktonic eukaryotic and prokaryotic phototrophs to dissolved humic substances: potential modes of action and ecological implications
Final Report Abstract
Basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit müssen einige Hypothesen neu formuliert werden. Huminstoffe haben nicht die erwarteten Effekte auf das Phytoplankton, selbst wenn sie mit Hydroxybenzolen angereichert wurden, die als Einzelsubstanzen durchaus ein Hemmpotential besitzen. Tatsächlich beruht die potentielle Wirkung von HS auf planktische Phototrophe wahrscheinlich auf frei vorliegenden Monomeren. Die Zusammensetzung der HS sowie die mögliche Freisetzung der funktionellen Strukturen werden von zahlreichen Faktoren beeinflusst, u.a. konnte gezeigt werden, dass der pH-Wert dabei eine entscheidende Rolle spielt und die untersuchten Huminstoffe im alkalischen Bereich inert sind. Auch muss festgestellt werden, dass die toxische Wirkung verschiedener Polyphenole, wie der Tanninsäure, auf planktische Phototrophe überschätzt wird. Diese Tatsache hat unter anderem Bedeutung für das Feld allelochemischer Wirkungen in Binnengewässern, wo vor allem die Bildung von Polyphenolen durch Makrophyten und deren Hemmpotential auf das Phytoplankton diskutiert und unter Umständen überschätzt wird. Die mikrobielle und photolytische Zersetzung von hochmolekularem DOC und HS setzt unter Umständen niedermolekulare, algistatisch oder algizid wirkende Substanzen frei. Da beide Faktoren in den hier publizierten Daten auf Grund des experimentellen Designs keine Rolle spielten, gestaltet sich die Einschätzung über die Bedeutung dieser Prozesse als schwierig, mit Sicherheit aber haben diese Prozesse im Freiland Einfluss auf die potentiellen Wirkung von DOC auf die phytoplanktische Lebensgemeinschaft. Aus den Erkenntnissen dieses Forschungsprojekts lassen sich keine Anwendungsaspekte ableiten. Eine Anwendung von Huminstoffen, selbst wenn diese reich an chinoiden Gruppen sind, zur selektiven Bekämpfung von Cyanobakterien scheint unter Berücksichtigung der dargestellten Ergebnissen, aber auch der Auswertung der gegebenen Fachliteratur wenig sinnvoll. Aus der eingegliederten Bachelorarbeit von Pauline Laue lassen sich hingegen sehr wohl interessante Forschungsideen entwickeln: die phytotoxische Wirkung des Gramin, einem Alkaloid, welches z.B. in verschiedenen Gräsern und Gerstenstroh in relativ hohen Konzentrationen enthalten ist, ist im Gegensatz zu der nicht vorhandenen Wirkung von Huminstoffen oder der algistatischen Wirkung von Polyphenolen vielversprechend. So ließe sich unter Umständen aus kostengünstigem organischem Material ein Produkt entwickeln, welches zur Bekämpfung von Algen und Cyanobakterien, zum Beispiel in der Aquaristik und Aquakultur, eingesetzt werden könnte.
Publications
- (2012) Does quinone or phenol enrichment of humic substances alter the primary compound from a non-algicidal to an algicidal preparation? Chemosphere
Hanno Bährs, Ralph Menzel, Georg Kubsch, Reinhardt Stößer, Anke Putschew , Tobias Heinze, Christian E.W. Steinberg
(See online at https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2012.01.009) - (2012) Impact of two different humic substances on selected coccal green algae and cyanobacteria—changes in growth and photosynthetic performance. Environ Sci Pollut Res 19 (2): 335-346
Hanno Bährs & Christian E. W. Steinberg
(See online at https://doi.org/10.1007/s11356-011-0564-7) - (2012) Removal of bisphenol A by the freshwater green alga Monoraphidium braunii and the role of natural organic matter. Sci Tot Environ 416, 501-506
C. Eliana Gattullo, Hanno Bährs, Christian E. W. Steinberg and Elisabetta Loffredo
(See online at https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.11.033) - (2012) Selected coccal green algae are not affected by humic substances in term of growth or photosynthetic performance. Hydrobiologia 684, 215-224
Tobias Heinze, Hanno Bährs, Matthias Gilbert, Christian E. W. Steinberg, Christian Wilhelm
