Detailansicht
Successional changes in marine snow in the northern Adriatic Sea
Paul Steiner
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (Dissertationsgebiet: Biologie)
Betreuer*in
Gerhard Herndl
DOI
10.25365/thesis.64736
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-24926.72564.561296-5
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Ausdruck „Meeres-Schnee“ bezeichnet in der Ozeanographie Aggregate aus organischem Material (Phytoplankton- und Bakterien-Sekrete, Kot-Kügelchen, Detritus), die eine Größe von 500 μm überschreiten und von der Wasseroberfläche in die Tiefe sinken. Hohe Nährstoffkonzentrationen in Meeres-Schnee und in dessen Umgebung ermöglichen dichten Bewuchs mit hoch aktiven Mikroben. Die resultie- rende hohe heterotrophe Aktivität und Respiration wiederum führen zur Alterung des Meeres-Schnee, was sich in einer steigenden Stickstoff-Limitierung und der Entwick- lung von anoxischen Mikro-Zonen zeigt. Zusätzlich zu diesen Alterungsprozessen kann eine Veränderung von Umweltbedingungen und die einhergehende Verände- rung der Zusammensetzung der Phytoplankton-Gemeinschaft des Meeres-Schnee führen. Dimethylsulfoniopropionat (DMSP) ist ein Substrat, das von Phytoplankton je nach Art in unterschiedlichen Konzentrationen produziert wird und daher auch in Meeres-Schnee vorkommt. Es agiert als chemischer Lockstoff, Kohlenstoff- und Schwefelquelle und beeinflusst daher möglicherweise die Zusammensetzung der Prokaryoten-Gemeinschaft. Die Zusammensetzung des Meeres-Schnee-Substrates und dessen Alterung haben wichtige Auswirkungen auf die mikrobielle Gemeinschaft und daraus entstehende biogeochemische Reaktionen. In dieser Dissertation unter- suchten wir die zeitlichen Entwicklungen der dem Meeres-Schnee zugehörigen und der freilebenden mikrobiellen Gemeinschaft und die sie kontrollierenden Faktoren. Wir ermittelten Nährstoffkonzentrationen, DMSP-Konzentrationen und die DMSP- demethylierende Gemeinschaft, Abundanz und Zusammensetzung des Phytoplank- tons, der eukaryotischen und der prokaryotischen Gemeinschaft, prokaryotische Ak- tivität und das funktionelle Potential über 1,5 Jahre, alle Jahreszeiten abdeckend. Dadurch konnten wir Rückschlüsse auf die Entstehung und Realisierung von ökolo- gischen Nischen und möglichen biogeochemischen Konsequenzen in diesem Zeit- raum ziehen. Zusätzlich bestimmten wir in drei Bakterien-Kulturen und in einer natür- lichen Gemeinschaft die Halbwertszeit von prokaryotischer RNA mittels qPCR und metatranscriptomics. Wir ordneten die Halbwertszeit der Art der RNA, der optimalen Wachstumstemperatur und der Wachstumsrate, möglichen ökologischen Faktoren sowie Konkurrenz oder Nährstoff-Stress zu und diskutieren die Anwendbarkeit von metatranscriptomics bei Umweltproben.
Abstract
(Englisch)
In the oceanic realm, aggregates of organic matter larger than 500μm are coined ‘marine snow’ due to the resemblance to the meteorological phenomenon as the particles sink from the surface to the deep sea. Marine snow is mainly formed by aggregation of phytoplankton and bacterial exudates with other compounds such as fecal pellets or detritus. High nutrient concentrations in and surrounding marine snow cause a dense population of highly active microbes. High heterotrophic activity and respiration, in turn, lead to maturation of the marine snow, typically resulting in an increased nitrogen limitation and development of anoxic microenvironments. In addi- tion to maturation processes, changes of environmental parameters can potentially affect marine snow substrate composition via compositional changes of the phyto- plankton community. A compound that is produced by phytoplankton in species- specific concentrations and occurs in marine snow is dimethylsulfoniopropionate (DMSP). It acts as a chemoattractant, is a carbon and sulfur source and hence, po- tentially affects the prokaryotic community composition. The substrate composition and effects of maturation have important implications on the microbial community associated to marine snow, which have far reaching biogeochemical consequences. In this thesis, we investigated the microbial community associated to marine snow and in the ambient water and determined environmental factors controlling it over a seasonal cycle. We determined nutrient concentrations, DMSP concentrations and the DMSP demethylating community, abundance and composition of the phytoplank- ton, the eukaryotic and the prokaryotic community, prokaryotic activity and functional potential. This allowed us to draw conclusions on the formation and realization of ecological niches over time and potential biogeochemical implications. Furthermore, we determined the half-life time of prokaryotic RNA in three isolates and in an envi- ronmental community using qPCR and metatranscriptomics, respectively. We related the half-life time to RNA type, optimal growth temperature, growth rate and possible ecological factors such as competition or nutrient stress and discussed the applica- bility of metatranscriptomics to environmental samples.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Marine microbial ecology DMSP mRNA half-life time marine snow
Schlagwörter
(Deutsch)
Marine mikrobielle Ökologie DMSP mRNA Halbwertszeit Meeres-Schnee
Autor*innen
Paul Steiner
Haupttitel (Englisch)
Successional changes in marine snow in the northern Adriatic Sea
Paralleltitel (Deutsch)
Sukzessive Veränderungen in Meeres-Schnee in der nördlichen Adria
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
149 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Anja Engel ,
Klaus Jürgens
Klassifikation
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
AC Nummer
AC16078003
Utheses ID
57443
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |