Detailansicht
Temporal and spatial dynamics of microbial communities in the hyporheic zone of the Vjosa River catchment in Albania
Nick Beffort
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Christian Griebler
DOI
10.25365/thesis.80751
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-23980.04470.759361-2
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Flussökosysteme auf dem Balkan werden zunehmend durch landwirtschaftliche, industrielle und abfallwirtschaftliche Belastungen beeinträchtigt. Die Vjosa mit einer Länge von 272 km und einem Einzugsgebiet von 6704 km2 in Albanien ist einer der letzten frei fließenden Flüsse Europas und wurde 2023 als Wild River National Park ausgewiesen. Aktuelle Konzepte beschreiben Flüsse als vierdimensionale Mosaike aus diskontinuierlichen Habitaten und betonen dabei unterschiedliche Triebkräfte des Wandels wie etwa die Hydrogeomorphologie. Die hyporheische Zone (HZ) – die unter- und seitlich des Flussbetts gelegenen Sedimente, in denen sich Oberflächen- und Grundwasser mischen – und ihre mikrobiellen Bewohner bleiben in solchen Konzepten häufig verborgen und unberücksichtigt. Dieses dynamische Ökoton ist jedoch ein integraler Bestandteil des Flusssystems, da es Nährstoffe, Elektronenakzeptoren (z.B. Sauerstoff) und Elektronendonoren (z.B. gelöste organische Substanz) über Auf- und Abstromprozesse umsetzt. Damit trägt die HZ maßgeblich zur Selbstreinigung des Flusses bei, indem sie Feststoffe filtert sowie Metalle und Spuren organischer Verbindungen in Porenräumen immobilisiert. Die Gemeinschaftsstruktur in der HZ ist hochgradig heterogen und wird stark durch die Mischung mit Oberflächenwasser beeinflusst. Diese Arbeit untersuchte die Dynamik der Zusammensetzung planktonischer mikrobieller Gemeinschaften in der HZ entlang longitudinaler und zeitlicher Gradienten. Darüber hinaus wurde die kleinräumige HZ-Heterogenität sowie die Durchmischung prokaryotischer Gemeinschaften nach Fluss–Nebenfluss-Mündungsereignissen analysiert. Proben wurden im Frühjahr und Herbst 2022 und 2023 an 28 Standorten mittels Bou-Rouch-Methode entnommen. Die Gewinnung von DNA/RNA und die 16S-rRNA-Amplicon-Sequenzierung erfassen die gesamte und die aktive prokaryotische Gemeinschaft. Die Ergebnisse zeigen eine ausgeprägte kleinräumige HZ-Heterogenität und unterstreichen die Bedeutung physikochemischer und biotischer Faktoren für die Gemeinschaftsassemblierung. Die Analyse der relativen Häufigkeiten ergab, dass Proteobacteria und Bacteroidota die dominanten Phyla in sowohl der Gesamt- als auch der aktiven Gemeinschaft sind. Saisonale Verschiebungen in Gemeinschaftszusammensetzung und -umsatz entsprachen Veränderungen in Abfluss und physikochemischen Bedingungen; dabei waren Herbstgemeinschaften generell diverser und schienen stärker durch stochastische Assemblierungsprozesse geprägt zu sein. Einzugsgebietsweite Analysen unter Verwendung von Flussnetz-Distanzen zeigten, dass die Unähnlichkeit der Gemeinschaften mit der Flussdistanz zunimmt, jedoch stärker durch Unterschiede in physikochemischen Umweltparametern als durch die Distanz allein beeinflusst wird. Die Untersuchung der HZ-Durchmischungsdynamik in einer Konfluenz ergab weder longitudinal noch saisonal ein klares Muster. Der Einfluss des Oberflächenwassers auf frei schwebende mikrobielle Gemeinschaften scheint gering zu sein, da die meisten Mischungsereignisse weniger als 18% unbekannten Gemeinschaftseinfluss aufwiesen – mit Ausnahme eines Standorts, an dem das Senkenhabitat tief im mäandrierenden Abschnitt des Hauptflusses lag. Dies lässt sich jedoch besser durch signifikante Unterschiede in Geomorphologie und Umweltparametern als durch die Durchmischung selbst erklären. Diese Studie liefert einen ersten Einblick in die mikrobiellen Assemblierungsprozesse in der HZ des naturnahen Vjosa-Einzugsgebiets.
Abstract
(Englisch)
Riverine ecosystems in the Balkans are increasingly affected by agricultural, industrial and waste-management pressures. The Vjosa River, with a length of 272 km and a 6704 km2 catchment in Albania, is one of Europe’s last free-flowing rivers and has been designated a Wild River National Park since 2023. Recent frameworks depict rivers as four-dimensional mosaics of discontinuous patches, emphasizing different drivers of change such as hydrogeomorphology. The hyporheic zone (HZ) - the subsurface bed sediments beneath and alongside the river where surface water and groundwater mix - and its microbial inhabitants are often hidden and ignored from such considerations. However, this dynamic ecotone is an integral part as it processes nutrients, electron acceptors (e.g. oxygen) and electron donors (e.g. dissolved organic matter) through down- and up-welling dynamics. As such, the HZ strongly supports river self-purification by filtering solids, immobilizing metals and trace organic compounds in pore spaces. Community structure in the HZ is highly heterogeneous and strongly influenced by surface water mixing. This thesis assessed assemblage dynamics of planktonic microbial communities in the HZ across longitudinal and temporal gradients. It further examined small-scale HZ heterogeneity and prokaryotic community mixing after river–tributary confluences. Samples were collected in spring and fall 2022 and 2023 at 28 sites using the Bou-Rouch method. Co-extraction of DNA/RNA and 16S rRNA amplicon sequencing were used to depict the total and active prokaryotic community. Results show pronounced small-scale HZ heterogeneity, highlighting the role of physicochemical and biotic factors in community assembly. Relative abundance analysis revealed Proteobacteria and Bacteroidota to be the dominant phyla in both general and active communities. Seasonal shifts in community composition and turnover corresponded to changes in flow and physicochemical conditions, with fall communities being generally more diverse and appearing more influenced by stochastic assembly. Catchment-scale analyses using river network distances indicated that community dissimilarity increases with river distance but is more strongly driven by differences in environmental physicochemical parameters than by distance alone. Investigation of the HZ mixing dynamics in a confluence revealed no clear pattern, neither longitudinal nor seasonal. Surface water influence on free-floating microbial assemblages seems to be low, with most mixing events showing less than 18% of unknown community influence, except for one location where the sink was located deep in the meandering section of the main river. This is, however, better interpreted by significant differences in geomorphology and environmental parameters than by the mixing itself. This study gives a first insight into the HZ microbial assembly processes in the near-natural Vjosa River catchment.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Grundwasser Ökologie Vjosa Mikrobielle Gemeinschaftsdynamiken Hyporheos
Schlagwörter
(Englisch)
groundwater ecology Vjosa microbial community dynamics hyporheic zone
Autor*innen
Nick Beffort 
Haupttitel (Englisch)
Temporal and spatial dynamics of microbial communities in the hyporheic zone of the Vjosa River catchment in Albania
Publikationsjahr
2026
Umfangsangabe
64 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Christian Griebler
Klassifikation
42 Biologie > 42.97 Ökologie. Sonstiges
AC Nummer
AC17825712
Utheses ID
80138
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |