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The influence of hydrostatic pressure on prokaryotic activity in the deep sea
Julia Stefanschitz
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Gerhard J. Herndl
DOI
10.25365/thesis.54292
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13102.94606.937467-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Hydrostatischer Druck als physikalisch, ökologischer Parameter hat eine signifikante Wirkung auf die Lebensweise von Tiefseemikroben. Die meisten Studien über Stoffwechselraten von Prokaryoten aus der Tiefsee jedoch vernachlässigen diesen Faktor, weshalb viele Ergebnisse weitgehend unter atmosphärischen Druckbedingungen bestimmt wurden. Das Ziel dieser Forschungsarbeit ist es herauszufinden, wie sich zunehmender hydrostatischer Druck auf Prokaryoten in der Tiefsee auswirkt und ob sich Unterschiede in Produktivität so wie Aktivität, im Vergleich zu Versuchen unter atmosphärischem Druck, aufzeigen lassen. Zu diesem Zweck wurde ein „in situ microbial incubator“ (ISMI) im Nordatlantik an Bord des Forschungsschiffes Meteor eingesetzt. Das ISMI dient dazu, Mikroorganismen aus definierten Wassertiefen unter den jeweilig vorherrschenden Umweltbedingungen (speziell auf Druck und Temperatur bezogen) in situ inkubieren zu können. Mit Hilfe der Methode „Catalyzed reporter deposition fluorescence in situ hybridization“ in Kombination mit Mikroautoradiographie konnten wir in den daraus resultierenden Proben Abundanzen von spezifischen, prokaryotischen Gruppen bestimmen und deren Aktivitätsrate visualisieren. Insgesamt zeigten unsere Ergebnisse eine generell verringerte Aktivität in tieferen Gewässern (in situ) gegenüber einer allgemein höheren Aktivität unter atmosphärischen Druckbedingungen. Darüber hinaus war die prokaryotische Gemeinschaft aktiver in mesopelagischen als in bathypelagischen Gewässern. Im Laufe dieser Studie haben unsere Ergebnisse die Theorie, dass ein größerer Anteil der untersuchten Mitglieder der prokaryotischen Tiefseegruppen piezosensitiv zu sein scheint, und somit atmosphärische Druckbedingungen bevorzugt, kontinuierlich unterstützt. Es gilt jedoch zu erwähnen, dass spezifische prokaryotische Gruppen teilweise sehr individuell reagierten. Diese Beobachtungen gaben Hinweis auf mögliche piezophile oder zumindest piezotolerante Mitglieder in Tiefsee-Prokaryoten, die in dem Genus Alteromonas zu finden sind. Zusammenfassend deuten unsere Daten darauf hin, dass Aktivitätsmessungen von Mikroorganismen in der Tiefsee unter hydrostatischen Druckbedingungen in situ erfolgen sollten, um realistische Werte von Stoffwechselraten der Tiefsee-Prokaryoten zu erhalten.
Abstract
(Englisch)
Hydrostatic pressure as a physical parameter is considered to have a significant effect on prokaryotes, although in most studies on deep-sea microbes their metabolic rates have been largely determined under atmospheric pressure conditions. To investigate the role of hydrostatic pressure and its effects on biomass production and activity of different prokaryotic groups, an in situ microbial incubator (ISMI) was deployed in the Northern Atlantic during a cruise on board the research vessel Meteor. The ISMI is a device that collects seawater from defined water depths and allows incubating microbes under in situ conditions. In this study we compared the influence of hydrostatic pressure on metabolic activity and rates on samples collected at 450, 3000, and 4000 m depths. The fraction of active cells and their metabolic rate measured under in situ pressure conditions were compared to those obtained under atmospheric pressure conditions. Catalyzed reporter deposition fluorescence in situ hybridization combined with microautoradiography was applied for determining abundances of specific prokaryotic groups in combination with visualizing their rate of activity. Our results showed a generally lower activity under in situ pressure conditions than under atmospheric pressure. Our results indicate that a major fraction of the deep-sea prokaryotic community is piezosensitive, being more active under atmospheric pressure conditions. However, we also found that specific prokaryotic groups, like Alteromonas, have the tendency to be piezophilic, or at least piezotolerant. Overall, our data indicate that measuring deep-sea prokaryotic activity needs to be done under in situ hydrostatic pressure conditions to obtain realistic estimates on the deep-sea prokaryotic metabolism.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
hydrostatic pressure deep sea prokaryotes activity biomass production
Schlagwörter
(Deutsch)
hydrostatischer Druck Tiefsee Mikroorganismen Aktivitätsrate
Autor*innen
Julia Stefanschitz
Haupttitel (Englisch)
The influence of hydrostatic pressure on prokaryotic activity in the deep sea
Paralleltitel (Deutsch)
Auswirkungen von hydrostatischem Druck auf die Aktivität von Mikroorganismen in der Tiefsee
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
30 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard J. Herndl
Klassifikationen
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
AC Nummer
AC15187357
Utheses ID
47970
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |