Nanofauna (Flagellaten, Amöben) Diversität in Beziehung zur Landnutzung und zu Ökosystemfunktionen


Wissenschaftliche Bearbeitung durch:

Prof. Dr. Hartmut Arndt

Prof. Dr. Michael Bonkowski

Dr. Anna-Maria Fiore-Donno

Paul Venter

(Universität Köln)

Einführung

Protozoen sind einzellige heterotrophe Eukaryoten die sich im Boden von Bakterien, Pilzen, Algen und räuberisch ernähren, und zusammen als Nanofauna auf den selben Trophiebenenen wie Nematoden agieren können.

Trotz ihrer geringen Größe, stellen die Protozoen neben Regenwürmern die höchste Biomasse aller Tiere im Boden. Auf Grund ihrer raschen Generationszeiten und eines hohen, und selektiven Fraßdrucks auf Bakterien machen Protozoen ca. 70% der Gesamtrespiration der Bodentiere aus und tragen zu 14-66% des gesamten Kohlenstoff- und 20-40% des Stickstoffumsatzes im Boden bei („microbial loop“). Protozoen bilden somit die Basis des heterotrophen Nahrungsnetzes das Energie und Nährstoffe aus Bakterien zu höheren trophischen Ebenen im Nahrungsnetz des Bodens lenkt.

Aufgrund ihrer Fortbewegungsform hat man traditionell drei Gruppen: Amöben, Flagellaten und Ciliaten unterschieden. Tatsächlich sind Protozoen taxonomisch eine extrem diverse Gruppe. „Amöben“ und „Flagellaten“ stellen Lebensformtypen dar, die vielfach in ganz unterschiedlichen phylogenetischen Linien entstanden sind.
Trotz ihrer funktionellen Bedeutung ist die Diversität der Bodenprotozoen weitestgehend unbekannt. Es ist nicht bekannt welche Taxa der Flagellaten und schalenlosen Amöben im Boden dominieren, oder wie sich unterschiedliche Bodentypen und Landnutzung auf Abundanz, Biomasse oder Diversität der Protozoen auswirken. Selbst die biogeographische Verbreitung von Protozoen im Boden ist kaum bekannt.

Ziele


In zwei kooperierenden Projekten werden an der Universität zu Köln die Abundanz, Biomasse und Diversität von funktionellen Schlüsselgruppen der Bodenprotozoen, den Amöben (AG Bonkowski), sowie Flagellaten und teilweise Ciliaten (AG Arndt) entlang von Landnutzungsgradienten auf Wald- und Grünlandstandorten im Rahmen der Biodiversitätsexploratorien untersucht.

Hypothesen

 

  1. Protozoen sind eine in Anzahl und Biomasse dominante Gruppe der Bodenfauna.

  2. Als wichtigste Konsumenten von Bakterien im Boden bilden Protozoen die Basis des über Bakterien gespeisten Nahrungsnetzes.

  3. Morphotypen und genetische Diversität, Abundanz und Biomasse von Protozoen unterscheiden sich entlang von Landnutzungsgradienten und kleinräumig hinsichtlich Bodentyp und Ressourcenverteilung im Boden, besonders in der Rhizosphäre von Pflanzen.



Material und Methoden


  • Bestimmung der Mikrobiellen Biomasse (CFE-Methode)
  • Bestimmung der Abundanzen der Protozoen in Boden und Streu
  • Isolierung und Kultivierung dominanter Protozoenarten aus dem Boden
  • Sequenzierung der 18S rRNA Gene der Protozoengemeinschaft im Boden mit Hilfe spezifischer Primer