Detailansicht

The Gradostat – development of an experimental Meta-Ecosystem for studying coexistence along environmental gradients

Tamara-Antonia Baron von Löwenstern

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Ecology and Ecosystems

Betreuer*in

Robert Ptacnik

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.55985

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-22760.19940.726062-2

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Das meiste Wissen über die Konkurrenz um Ressourcen innerhalb von Gemeinschaften bezieht sich auf homogene Bedingungen, währenddessen stellen die Dynamiken in heterogenen Systemen nach wie vor eine Herausforderung im Studienfeld der Ökologie dar. Unter natürlichen Bedingungen sind räumlich getrennte Lebensräume niemals komplett isoliert voneinander sondern stehen im Kontakt miteinander und ermöglichen einen Austausch von Biomasse, Ressourcen und Stoffflüssen. Benachbarte Habitate können in ihren Umweltbedingungen variieren wie zum Beispiel in ihren Ressourcenverfügbarkeiten. Solche Systeme werden auch als Meta-Ökosysteme bezeichnet. Ein Ansatz um räumlich heterogene aquatische Habitate experimentell zu studieren ist der Gradostat. Dabei handelt es sich um ein System mit dem es möglich ist uneinheitliche Meta-Ökosysteme zu simulieren um das Verständnis über die Koexistenz und das Konkurrenzverhalten von Gemeinschaften in komplexen aquatischen Lebensräumen zu erweitern. Der Gradostat ist eine Art Chemostat mit drei Kammern wobei jede Kammer als eigener Chemostat gestaltet ist mit einem eigenen Zu- und Abfluss. Zusätzlich sind die Kammern auf lineare Weise miteinander durch Diffusion verbunden. Durch die Versorgung mit Medien, die unterschiedliche Ressourcenkonzentrationen haben, kann ein Gradient über die drei Kammern generiert werden. Durch die so entstandenen Gradienten können sich Nischen bilden und das Wachstum, die Verbreitung der Organismen und das Konkurrenzverhalten der aquatischen Phytoplankton Gemeinschaften untersucht werden. Das Ziel dieser Arbeit ist die weiterführende Entwicklung und Verbesserung des Konzeptes eines Gradostaten und seinen Eigenschaften zur Simulation von Meta-Ökosystemen unter labormäßigen Bedingungen. Zu diesem Zweck wurden zwei Phytoplankton Arten als Gemeinschaft in selbst designten Gradostaten studiert und analysiert, wobei die Systeme homogene und heterogene Umgebungen durch Steuerung der Nährstoffverteilungen kreierten. Die ermittelten Resultate konnten eindrucksvoll zeigen, dass die Erwartungen an die Funktionalität eines Gradostaten besonders betreffend der homogenen und heterogenen Eigenschaften eines Meta-Ökosystems und der Erzeugung von ‚steady states‘ bzw. - 4 - Gleichgewichtsphasen über längere Zeiträumen hinweg erfüllt wurden. Die experimentell erhobenen Daten waren konform zu den simulierten Datensets in Bezug auf die Ressourcenverteilungen über die Kammern mittels Diffusion. Im heterogenen Aufbau (‚Limitation‘) wurden nicht-lineare Gradienten erzeugt und eine Gleichgewichtsphase (‚steady state‘) generiert bzw. eine homogene Umgebung aufrecht erhalten im Kontrollexperiment (‚Control‘). Auch die Daten der Biomasse-Analysen zeigten klare Unterschiede zwischen den Zusammensetzungen der Artengemeinschaften und demonstrierten damit unterschiedliche Auswirkungen der Konkurrenz über die generierten Gradienten im heterogenen System und dem Gradient-freien homogenen System.

Abstract

(Englisch)

Most knowledge about resource competition within communities so far is based on homogenous environments, whereas the dynamics in heterogeneous systems still pose a challenge within the field of ecology. In nature, spatially separated habitats are never completely isolated but linked with each other, providing an exchange of biomass, resources, and matter and neighboring habitats may vary in their environmental characteristics such as resource levels. Those systems are referred to as meta-ecosystems. An approach to experimentally investigate spatially heterogeneous aquatic habitats is the Gradostat, a system with which it is possible to simulate a patchy meta-ecosystem to enhance the understanding about the coexistence and competition of communities in complex aquatic environments. The Gradostat is a Chemostat consisting of three vessels. Each vessel is designed as a Chemostat, with in and outflow. In addition, the chambers are linearly connected through diffusion. By providing medium different in resource concentration a gradient can be created among the connected vessels. This allows niches to form generated by those gradients to observe growth, dispersal of organisms and competition of communities of aquatic phytoplankton. The aim of this thesis is the further development and enhancement the concept of a Gradostat and its abilities to simulate a meta-ecosystem under laboratory conditions. For this purpose two species phytoplankton communities were grown in nutritionally heterogeneous and homogeneous environments created within the Gradostats and analyzed. As the achieved results demonstrated very evidently, the expectations for the functionality of the Gradostat system regarding the heterogeneous and homogenous traits of a meta-ecosystem and creating steady states over extended time periods were fulfilled. The experimental data were conform to the simulated datasets regarding the resource diffusions over the vessels creating non-linear gradients over the vessels in the heterogeneous set-up (‘Limitation’) generating a steady state or keeping a homogeneous environment in the ‘Control’ experiment. Also the biomass data show clear differences between the composition of the species communities displaying varying outcomes of competition over the created gradients in the heterogeneous set-up and the gradient free homogeneous set-ups.

Autor*innen

Tamara-Antonia Baron von Löwenstern

Haupttitel (Englisch)

The Gradostat – development of an experimental Meta-Ecosystem for studying coexistence along environmental gradients

Paralleltitel (Deutsch)

Der Gradostat - Entwicklung eines experimentellen Meta-Ökosystems zum Studium von Koexistenz entlang von Umweltgradienten

Publikationsjahr

2019

Umfangsangabe

114 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Robert Ptacnik

Klassifikationen

42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie ,

42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines ,

42 Biologie > 42.93 Limnologie ,

42 Biologie > 42.97 Ökologie: Sonstiges

AC Nummer

AC15284482

Utheses ID

49462

Studienkennzahl

UA | 066 | 833 | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter