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Understanding the dynamics of dissolved organic carbon and microbial diversity in small headwater streams
Florian Caillon
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (DissG: Biologie)
Betreuer*innen
Peter Peduzzi ,
Jakob Schelker
DOI
10.25365/thesis.75096
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10947.22286.205764-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Kleine Quellbäche sind ein wesentlicher Bestandteil des Wasserkreislaufs, sie verbinden Fluss- und Landökosysteme und tragen zum Fluss von Wasser, Nährstoffen und organischem Material in größere Gewässer bei. Während die Verbindung zwischen Böden und Bächen im Hinblick auf gelösten organischen Kohlenstoff und Bakterien eingehend untersucht wurde, ist über die Dynamik dieser Übertragungen wenig bekannt. Mit dieser Arbeit wollen wir die dynamische Verbindung zwischen terrestrischen Ökosystemen und kleinen Oberläufen durch eine Feldstudie über einen Zeitraum von zwei Jahren untersuchen und besser charakterisieren. Zunächst versuchten wir, den dynamischen Transfer von gelöstem organischem Kohlenstoff und Bakterien aus dem Boden in die Bäche quantitativ zu untersuchen, mit besonderem Interesse an den Auswirkungen hydrologischer Ereignisse auf diese Transfers. In einer zweiten Studie wurde die Zusammensetzung der aus diesen Übertragungen resultierenden Lebensgemeinschaften und ihr Verbleib im aquatischen Kontinuum, insbesondere in den Biofilmen der Bäche, untersucht. Schließlich untersuchten wir die Bedeutung der Jahreszeiten und der Biogeochemie der Bäche für die Dynamik der Bakteriengemeinschaften in diesem vernetzten Ökosystem. Insgesamt zeigen unsere Ergebnisse, dass Hochwasserereignisse einen erheblichen Einfluss auf den Transfer von Kohlenstoff und Bakterien aus dem Boden in die Oberläufe der Bäche haben. Wir beobachteten eine gleichzeitige Mobilisierung von DOC und Bakterien, und zwar in größerer Zahl während Sommergewittern. Diese Bakterien waren größtenteils terrestrischen Ursprungs und wurden weiter flussabwärts in Biofilmen gefunden, als sich der Wasserstand wieder normalisiert hatte. Insgesamt belegen unsere Ergebnisse die Bedeutung von Hochwasserereignissen für die Ökologie von Flusssystemen das ganze Jahr über. In Anbetracht der potenziellen Auswirkungen der anhaltenden globalen Klimastörung auf die Häufigkeit und Intensität von Niederschlägen sollten wir mit einer Veränderung der Dynamik von DOC und Bakteriengemeinschaften in Oberläufen und entlang des Flusskontinuums rechnen. Diese Veränderungen können erhebliche ökologische Folgen haben, einschließlich der Störung von Nahrungsnetzen und Veränderungen in der Zusammensetzung und Struktur der Ufervegetation.
Abstract
(Englisch)
Small headwater streams are an essential component of the hydrological cycle, connecting riverine and terrestrial ecosystems, and contributing to the flow of water, nutrients and organic matter to larger water bodies. While the connection between soils and streams have been extensively studied in terms of dissolved organic carbon and bacteria, little is known about the dynamics of these transfers. With this thesis we aim to explore and better characterize the dynamic connection that exists between terrestrial ecosystems and small headwater streams through a field study over a two-year period. First, we sought to quantitatively examine the dynamic transfer of dissolved organic carbon and bacteria from soils to streams, with particular interest in the effects of hydrologic events on these transfers. A second study evaluated the community composition resulting from these transfers and their fate in the aquatic continuum, notably in the streams biofilms. Finally, we investigated the importance of seasons and the biogeochemistry of streams on the dynamics of bacterial communities in this interconnected ecosystem. Overall, our results show that high flow events have a considerable impact on the transfers of carbon and bacteria from soils to headwater streams. We observed a concomitant mobilization of DOC and bacteria and in larger numbers during summer storms. These bacteria showed a largely terrestrial origin and were found further downstream in biofilms when the water level had returned to normal. Overall, our results support the importance of high flow events on the ecology of river systems year-round. Considering the potential impact of the ongoing global climate disruption on the frequency and intensity of precipitation, we should expect a change in the dynamics of DOC and bacterial communities in headwater streams and along the river continuum. These changes can have significant ecological consequences, including the disruption of food webs and changes in the composition and structure of riparian vegetation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Bodeninokulation Bodenbakterien gelöste organische Materialien Hydrologische Ereignisse mikrobielle Vielfalt Sequenzierung Bach-Biochemie
Schlagwörter
(Englisch)
Soil inoculation Soil bacteria Dissolved Organic Matter Hydrological Events Microbial Diversity Sequencing Stream Biogeochemistry
Autor*innen
Florian Caillon
Haupttitel (Englisch)
Understanding the dynamics of dissolved organic carbon and microbial diversity in small headwater streams
Paralleltitel ()
Compréhension de la dynamique du carbone organique dissous et de la diversité microbienne dans les petits ruisseaux de source
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
94 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Christian Griebler ,
Gabriel Singer
AC Nummer
AC17048418
Utheses ID
68989
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 437 |