Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Ökologie

Betreuer: PD Dr. Rhena Schumann



Dipl.-Biologin Kerstin Heyl
(e-mail: kerstin.heyl@posteo.de )

Role and function of hydrolytic enzymes for cycling of organic material within microbial mats

Wind flats are found along the coastline of the Southern Baltic Sea. Microbial mats are the first to colonize these nutrient-poor habitats. Microbial mats are an entire ecosystem of the main functional groups: cyanobacteria, diatoms, heterotrophic bacteria, purple sulphur bacteria and sulphate reducing bacteria. Organic material is produced and degraded within small temporal and spatial scales. This thesis aims to characterise the wind flat microbial mat as habitat for heterotrophic bacteria in contrast to microbial mats from tidal flats (1), to evaluate the importance and efficiency of hydrolytic enzymes to degrade the organic material within the microbial mat (2) and finally to assess the ability of the heterotrophic bacteria microbial mat community to adapt themselves to changing organic material load (3). The microbial mat established permanently within the wind flat, but did not feature steep gradients and a clear separation of the functional groups like in tidal microbial mats.Hydrolytic enzymes are not of major importance for the heterotrophic bacteria to gain substrates and nutrients. The bacteria assimilate free and dissolved organic material with low molecular weight which is present in surplus within the microbial mat. Nevertheless, heterotrophic bacteria are able to utilize complex C-compounds and is not only adapted to the easily accessible compounds provided by the primary producers.

Windwatt-Gebiete findet man entlang der Küste der südlichen Ostsee. Mikrobielle Matten besiedeln diese nährstoffarmen Habitate als erste. Mikrobielle Matten sind ein eigenes Ökosystem bestehend aus den Hauptorganismengruppen: Cyanobakterien, Diatomeen, heterotrophe Bakterien, Purpurschwefelbakterien und Sulfatreduzierenden Bakterien. Produktion und Remineralisation von organischen Material findet auf sehr engen räumlichen und zeitlichen Skalen statt. In der vorliegenden Arbeit wird die mikrobielle Matte des Windwatts als Lebensraum für die heterotrophen Bakterien im Vergleich mit mikrobiellen Matten von Gezeitenwatten charakterisiert (1), die Bedeutung und Effizienz von hydrolytischen Enzymen für den Abbau von organischem Material innerhalb der mikrobiellen Matte bewertet (2) und schließlich die Fähigkeit der heterotrophen Bakterien, sich an wechselnde Substratbedingungen anzupassen, eingeschätzt (3). Die mikrobielle Matte konnte sich durchgehend im Windwatt etablieren, aber ihre Gradienten sind nicht so steil und die funktionellen Gruppen sind nicht so strikt getrennt wie in mikrobiellen Matten von Gezeitenwatten. Hydrolytische Enzyme sind für die Bakterien nicht von fundamentaler Bedeutung um sich mit Nährstoffen und Substraten zu versorgen. Die Bakterien assimilieren vor allem freies und gelöstes organisches Material mit einem niedrigen Molekulargewicht, das sie im Überschuss in der mikrobiellen Matte finden. Trotzdem können die Bakterien komplexe C-Verbindungen nutzen und sind nicht nur an leicht verfügbare Verbindungen angepasst, die die Primärproduzenten produzieren.