Erfassung der Diversitätsmuster aktiver Flagellatengruppen in unterschiedlichen Grünland-Ökosystemen als Methode in terrestrischer Ökologie


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Dr. Antonis Chatzinotas

Dr. Annelie Wendeberg

(Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ, Leipzig)

PD Dr. Jens Boenigk
(Österreichische Akademie der Wissenschaften, Mondsee)

Hypothesen

1. Die Diversität ubiquitärer Bodenflagellaten ist mit Landnutzung korreliert. Die Erfassung dieser Muster ist daher eine nützliche Methode in der Landschaftsökologie.

2. Die Diversität von Protisten "Samenbanken" (potenzielle Diversität) und die, der etablierten aktiven Protistenpopulationen (realisierte Diversität) unterscheiden sich in der Reaktion auf Umweltfaktoren.

 

Einführung

Protisten eignen sich gut als Indikatoren für sich ändernde Umweltbedingungen, da sie eine relativ geringe Generationszeit besitzen und auf Grund ihrer dünnen externen Membran schnell reagieren. Unsere Arbeit fokussiert sich auf die Diversität von heterotrophen Flagellaten im Grünland unter dem Einfluss von Landnutzung durch den Menschen. Dabei konzentrieren wir uns vorerst auf die Gruppen der Chrysophytes, Cercozoa und Kinetoplastea. Diese bakterivoren Protisten nehmen sie eine zentrale Rolle im Nahrungsnetz ein, da sie sich direkt von Bakterien ernähren und selbst als Beute für mehrzellige Organismen, wie zum Beispiel Nematoden, dienen. Durch den Fraßdruck auf Bakterien beeinflussen aktive Protisten die Zusammensetzung mikrobieller Lebensgemeinschaften, deren Abbau- und Ökosystemdienstleistungen und somit die Verfügbarkeit von Nährstoffen für das Ökosystem. Gleichzeitig ist zu erwarten, dass auch die oberirdische Diversität (d.h. Art und Vielfalt der Vegetation) sich auf Protisten auswirken wird.

In einem regelmäßig und zyklisch wechselnden Umweltsystem wie dem Boden in Mitteleuropa ist es für Prostisten von Bedeutung, in ein Überdauerungsstadium (Cysten) zu wechseln. In diesem Stadium sind Protisten in der Lage, Zeiten mit geringem Nahrungsangebot, Trockenheit oder ungünstigen Umweltbedingungen zu überleben. Ein Vergleich der potentiellen Diversität (Cysten und aktive Protisten) und der realisierten Diversität (nur aktive Protisten) könnte die Grundlage für die Entwicklung eines ökologischen Diagnosetools sein, um den Einfluss der Landnutzung auf die Vielfalt und Aktivität von Bodenorganismen darstellen zu können.

 

Methoden

Um die Diversität der Protisten entlang eines Nutzungsgradienten aufzudecken, werden wir mit kultivierungs-unabhängigen molekularbiologischen Methoden arbeiten. Dabei werden phylogenetische Markergene mit Hilfe von qualitativen wie auch quantitativen Methoden untersucht werden. Zur Anwendung kommen Fingerprint-Methoden wie T-RFLP, vergleichende Sequenzanalysen und die real-time PCR auf RNA- und DNA-Ebene, um aktive von inaktiven Protisten unterscheiden zu können. Weiterhin wollen wir durch Fluoreszenz- in situ-Hybridisierung quantitative Aussagen über die Zusammensetzung der Protistengemeinschaft treffen. Wir erwarten, dass wir mit Hilfe dieser Methoden einen Zusammenhang zwischen der Landnutzung von Grünland und der Diversität und Aktivitität der Protistengruppen darstellen können.

BILD Kinetoplastea Chrysophytes Cercozoa
Kinetoplastea, Chrysophytes, Cercozoa