Detailansicht
Influence of resource and consumer diversity on the quality and microbial processing of fine particulate organic matter during leaf breakdown in streams
Pratiksha Acharya
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Environmental Sciences
Betreuer*in
Christian Griebler
Mitbetreuer*in
Katrin Attermeyer
DOI
10.25365/thesis.80628
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20228.89990.406874-4
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Fließgewässerökosysteme sind in hohem Maße auf den Eintrag und Abbau von terrestrischem Laub angewiesen, ein Prozess, der hauptsächlich durch das Zusammenspiel heterotropher mikrobieller Gemeinschaften und detritivorer Zerkleinerer (“Shredder“) gesteuert wird. Mikroorganismen besiedeln und zersetzen das Laub und verbessern dadurch dessen Nährwert und damit auch dessen Attraktivität für andere Konsumenten, insbesondere für Shredder. Diese wiederum konsumieren das Laub und produzieren dabei durch Fragmentierung und Defäkation feines partikuläres organisches Material (FPOM). Das produzierte FPOM wird anschließend erneut mikrobiell besiedelt und stellt gemeinsam mit den assoziierten Mikroorganismen eine wichtige Nahrungsquelle für stromabwärts lebende Organismen, wie Sammler („Collector“) oder sogar kleine Fische, dar. Neuere Studien heben die zentrale Rolle von Mikroorganismen bei der Verarbeitung von grobem partikulärem organischem Material (CPOM, Partikelgröße > 1 mm) hervor, dennoch ist derzeit noch wenig über die spezifische mikrobielle Dynamik bekannt, die mit den von Shreddern produzierten FPOM-Typen, d. h. zerkleinerten Blättern und Kotpellets, verbunden ist. In meiner Dissertation untersuche ich die mikrobielle Dynamik, die an der Umwandlung von CPOM in FPOM beteiligt ist, und zwar in Abhängigkeit von drei Faktoren: Sauerstoffverfügbarkeit während der mikrobiellen Besiedlung, Blattqualität und Shredder-Identität. Ich führte zwei Fütterungsexperimente im Labor durch, in denen ich untersuchte, wie sich mikrobielle Gemeinschaften unterschieden zwischen 1) FPOM, produziert von einem Shredder-Taxon (Sericostoma sp.) aus Blättern von Erle, Buche oder Ahorn, die unter oxischen oder anoxischen Bedingungen konditioniert worden waren, und 2) oxisch konditionierten Erlenblättern, zerkleinert von drei verschiedenen Shredderarten (Allogamus auricollis, Potamophylax latipennis und Sericostoma flavicorne). Konkret untersuchte ich die mikrobiellen Aktivitäten (im ersten Experiment), die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften des von Shreddern produzierten FPOM, das in beiden Experimenten gesammelt wurde, und untersuchte den Zusammenhang zwischen den Darmmikrobiomen der Shredder und den FPOM-assoziierten mikrobiellen Gemeinschaften (im zweiten Experiment). Über alle drei Kapitel hinweg fand ich, dass die mikrobielle Konditionierung das C/N-Verhältnis von Blättern niedriger Qualität (Buche und Ahorn) verringerte, das C/N-Verhältnis jedoch während der Passage durch den Darm konstant blieb, und dass sich zerkleinerte Blätter und Kotpellets in ihren mikrobiellen Aktivitäten unterschieden (Kapitel I). Ich konnte zudem zeigen, dass mikrobielle Besiedlung unter unterschiedlichen Sauerstoffbedingungen sowie die Darmpassage zu verschiedenen bakteriellen Gemeinschaften auf zwei unterschiedlichen FPOM-Typen führte (Kapitel II). Im zweiten Experiment konnte ich shredder-spezifische Unterschiede in der Darmmikrobiota und folglich auch in den von ihnen produzierten Kotpellets nachweisen (Kapitel III). Zusammenfassend zeigt meine Dissertation eine große Diversität an shredder-produziertem FPOM hinsichtlich Qualität, mikrobieller Aktivität und bakterieller Gemeinschaftszusammensetzung. Dies deutet darauf hin, dass bakterielle Gemeinschaften auf unterschiedlichen FPOM-Typen sowie in den Därmen verschiedener Shredder eine Vielzahl metabolischer Wege nutzen, die auf unterschiedliche Weise zum Abbau von Laubstreu (Leaf Litter Decomposition, LLD) in Fließgewässern beitragen und potenziell Auswirkungen auf den stromabwärtigen Nährstoffkreislauf sowie die Dynamik von Nahrungsnetzen haben.
Abstract
(Englisch)
Stream ecosystems depend heavily on the input and breakdown of terrestrial leaf litter, a process primarily driven by the interplay between heterotrophic microbial communities and detritivore-shredders. Microorganisms colonize and decompose leaves, thereby improving the nutritional value and, consequently, the palatability of leaf litter for other consumers, such as shredders. The shredders, in turn, consume the leaves, producing fine particulate organic matter (FPOM) through leaf fragmentation and defecation. Microorganisms further colonize this FPOM, and together, FPOM and its associated microbial communities serve as a food source for downstream organisms, such as collectors and filter-feeders. Recent evidence highlights the ubiquitous importance of microorganisms in the processing of coarse particulate organic matter (CPOM, particle size > 1mm). However, there is limited knowledge about the microbial dynamics specifically associated with the shredder-produced FPOM types, i.e., shredded leaves and faecal pellets. My thesis investigates the microbial dynamics underlying the transformation of CPOM into FPOM in response to three factors: oxygen availability during microbial colonization, leaf quality, and shredder identity. I conducted two laboratory feeding experiments where I explored how microbial communities differed among 1) FPOM produced by one shredder taxon (Sericostoma sp.) from leaves of alder, beech, or maple conditioned under oxic or anoxic environments and 2) oxic-conditioned alder leaves processed by three shredder taxa (Allogamus auricollis, Potamophylax latipennis, and Sericostoma flavicorne). Specifically, I assessed microbial activities (in the first experiment), microbial community composition of shredder-produced FPOM collected in both experiments, and also linked shredder gut microbiomes and FPOM-associated microbial communities (in the second experiment). Across the three chapters, I found that microbial conditioning reduced the C/N ratio of low-quality leaves (beech and maple), but C/N stayed constant during gut passage, and that shredded leaves and faecal pellets differ in their microbial activities (Chapter I). I also found that microbial colonization under varying oxygen levels and gut passage led to distinct bacterial communities colonizing two different FPOM types (Chapter II). The second experiment showed shredder-specific differences in the gut microbiota and consequently, in the faecal pellets produced by different shredder taxa (Chapter III). Overall, my thesis reveals a huge diversity in shredder-produced FPOM with respect to FPOM quality, activity of FPOM-associated microbiota, and bacterial community composition. This suggests that bacterial assemblages on different FPOM types and in the guts of different shredders may employ a wide range of metabolic pathways, which possibly contribute diversely to leaf litter decomposition (LLD) in streams, with potential implications for the stream microbiome, downstream nutrient cycling, and food-web dynamics.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Laubstreuabbau Laubstreuzersetzung Feinpartikuläre organische Substanz (FPOM) Mikrobiom von Fließgewässern Detritivore Zerkleinerer Dynamik mikrobieller Gemeinschaften
Schlagwörter
(Englisch)
Leaf litter decompositon Fine particulate organic matter (FPOM) Stream microbiome Detritivore shredders Microbial community dynamics
Autor*innen
Pratiksha Acharya 
Haupttitel (Englisch)
Influence of resource and consumer diversity on the quality and microbial processing of fine particulate organic matter during leaf breakdown in streams
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
VIII, 139 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Jennifer Anderson ,
Andreas Bruder
AC Nummer
AC17800000
Utheses ID
79379
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 299 |