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Combined effects of temperature and biodiversity on phytoplankton communities
Stefanie Schabhüttl
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Thomas Hein
DOI
10.25365/thesis.14695
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29486.16957.538070-8
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Biodiversität besitzt das Potential, negative Effekte externer Umweltveränderungen durch gesteigerte Produktion und Ressourcennutzungskapazität und die daraus resultierende Erhöhung der Resilienz und Resistenz eines Ökosystems zu regulieren. In Folge des global stattfindenden Klimawandels ist die Diversität von Phytoplanktongemeinschaften vor allem in Gewässern kleiner bis mittlerer Größe (Teiche, seichte Seen, kleine Bäche, Flussauen) jedoch stark gefährdet, unter anderem aufgrund steigender Wassertemperaturen und verstärkt auftretender extremer Hitzeereignisse.
In dieser Studie wurden die interaktiven Effekte von Temperatur und Artenvielfalt beziehungsweise Diversität auf das Wachstum, die Nährstoffdynamik, sowie die Artenzusammensetzung von Phytoplankton untersucht. Unter kontrollierten Laborbedingungen wurden Monokulturen von 15 Süßwasser-Phytoplanktontaxa der funktionellen Gruppen Chlorophyceae (Grünalgen), Cyanophyceae (Cyanobakterien) und Bacillariophyceae (Kieselalgen), sowie 25 gemischte Gemeinschaften unterschiedlicher Artenanzahl (2, 3, 6, 9, und 12 Arten) und Artenzusammensetzung zwei Wochen lang an die drei Temperaturen von 12°C, 18°C und 24°C adaptiert und im Anschluss über 7 Tage hinweg täglichen 7-stündigen Temperaturerhöhungen (Peaks) um +4°C ausgesetzt um die Einwirkung extremer Hitzeereignisse zu simulieren. Wachstumsraten, molare C:P-Verhältnisse und die Ressourcennutzungseffizienz des Phytoplankton wurden als Funktion der Temperatur beziehungsweise der Diversität bestimmt. Höhere Artenzahlen hatten einen stimulierenden Effekt auf alle gemessenen Parameter und auf allen Temperaturstufen, vor allem nach den Temperatur-Peaks. Letztere führten andererseits zu einer Verringerung der Diversität. Höhere Temperaturen stellten sich außerdem als vorteilhaft für Cyanobakterien heraus. Diese Studie konnte einen wichtigen, zweifach negativen Effekt erhöhter Wassertemperaturen auf Phytoplanktongemeinschaften aufzeigen: die Verringerung der Diversität und Artenanzahl einerseits, sowie andererseits bzw. als Folge davon, die Verringerung des Potentials höher diverser Gemeinschaften, extreme Hitzeereignisse in sensiblen aquatischen Systemen wirkungsvoll abzupuffern.
Abstract
(Englisch)
Biodiversity has been shown to serve as an insurance to regulate responses to environmental changes by enhancing productivity and resource use efficiency and thus the resistance and resilience of ecosystems. However, as a consequence to climate change, phytoplankton diversity is at risk due to increasing water temperatures and extreme heat events, especially in small- to medium-scale water bodies such as ponds, shallow lakes, little streams, or river floodplain backwaters. In this study, we investigated the combined effects of temperature and species diversity on phytoplankton growth performance, nutrient dynamics, and community composition. In a controlled lab experiment, monocultures of 15 freshwater phytoplankton taxa from the functional groups Chlorophyceae, Cyanophyceae, and Bacillariophyceae, as well as 25 mixed communities of different species richness (2, 3, 6, 9, and 12 species) and taxa composition were adapted to 12°C, 18°C, and 24°C, and thereafter exposed to short-term daily temperature peaks of +4°C to simulate extreme heat events.
Growth rates, molar C:P ratios, and resource use efficiency were determined as a function of temperature and diversity, respectively. Increased species richness had a positive, enhancing effect on all parameters measured at all temperature levels, most strongly after short-term temperature peaks. However, temperature peaks had an overall negative effect on diversity and higher temperatures increasingly selected for cyanobacteria as the most heat-tolerant experimental group. This study revealed a significant double negative impact of increased water temperatures by diminishing phytoplankton diversity and, as a consequence, minimizing the potential to mitigate extreme heat events in sensitive aquatic systems.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
phytoplankton biodiversity temperature growth rates stoichiometry resource use efficiency global warming
Schlagwörter
(Deutsch)
Phytoplankton Biodiversität Temperatur Wachstumsraten Stöchiometrie Ressourcennutzungseffizienz Globale Erwärmung
Autor*innen
Stefanie Schabhüttl
Haupttitel (Englisch)
Combined effects of temperature and biodiversity on phytoplankton communities
Paralleltitel (Deutsch)
Kombinierte Effekte von Temperatur und Biodiversität auf Phytoplanktongemeinschaften
Publikationsjahr
2011
Umfangsangabe
41, XLIX S. : graf. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Hein
AC Nummer
AC08581452
Utheses ID
13184
Studienkennzahl
UA | 444 | | |