Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Ökologie

Betreuer: PD Dr. Rhena Schumann



Dipl.-Biol. Mareike Warkentin
(e-mail: mareike.warkentin@uni-rostock.de )

The impact of bacteria on carbon turnover

The bacterial influence on food web structure, ecosystem function and carbon budget in aquatic ecosystems is enormous. Their impact on the aquatic carbon recycling is expressed in the term of Bacterial Growth Efficiency (BGE). Moreover, the influence of the interacting environmental parameters like temperature and dissolved organic matter quality on bacterial activity, viability and phylogenetic composition was investigated in two extremely different ecosystems: River Warnow near Rostock as well as isolated riverine bacterial strains and a crystallizer in Israel. In both ecosystems, bacterial respiration was favoured over biomass production resulting in low BGEs. That means most of the consumed carbon was exported as carbon dioxide to the atmosphere. Bacterial activity was low in both ecosystems leading to the drainage of high organic loaded water in the case of River Warnow. This is problematic, since the organic freight was drained to adjacent ecosystems like the Baltic Sea. The microorganisms inhabiting the two ecosystems were obviously well adapted to the prevalent dissolved organic matter quantities and qualities. In River Warnow, amino acids were the preferred substrates whereas in the crystallizer heterotrophic microorganisms were stimulated by glycerol and dihydroxyacetone. The bacterial activity was limited in both systems by temperature. Finally, temperature-substrate interactions were complex and affected microorganisms in different magnitudes. Interactions of both parameters were more pronounced in River Warnow than in the crystallizer.

Bakterien haben einen enormen Einfluss auf die Nahrungsnetze, die Ökosystemfunktion und die Kohlenstoffbilanz in aquatischen Ökosystemen. Der Einfluss auf das Kohlenstoffrecycling lässt sich durch die bakterielle Wachstumseffizienz (BGE) bewerten. Außerdem wurde der Einfluss von Temperatur und Kohlenstoffqualität auf die bakterielle Aktivität, Vitalität und die phylogenetische Zusammensetzung in zwei sehr unterschiedlichen Ökosystemen, dem Fluss Warnow nahe Rostock und daraus isolierten Bakterienstämmen sowie einem Crystallizer in Israel, untersucht. In beiden Ökosystemen respirierten die Mikroorganismen stärker als das sie Biomasse aufbauten. Dies resultierte in geringen Wachstumseffizienzen und einem Export von Kohlenstoffdioxid aus dem Gewässer in die Atmosphäre. Die bakterielle Aktivität war in beiden Ökosystemen gering. Dies führte u.a. in der Warnow zu einer hohen organischen Fracht. Speziell in Flüssen, die in angrenzenden Ökosystemen entwässern, wie z.B. die Ostsee, erweisen sich hohe organische Frachten als problematisch. Beide Ökosysteme wurden von Mikroorganismengesellschaften dominiert, die optimal an die vorherrschende Substratversorgung und -qualität angepasst waren. In der Warnow wurden vorzugweise Aminosäuren von den Bakterien konsumiert, wohingegen Glycerol und Dihydroxyaceton die bakterielle Aktivität im Crystallizer stimulierten. Temperaturänderungen führten in beiden Ökosystemen zu Limitations- bzw. Stimulationseffekten. Das Zusammenspiel von Temperatur und Substratversorgung/-qualität in aquatischen Ökosystemen ist komplex und beeinflusste die Mikroorganismen nicht gleichermaßen. So war die Interaktion beider Parameter in der Warnow stärker ausgeprägt als im Crystallizer.