Fachbereich Biowissenschaften - Institut für aquatische Ökologie

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Neue Ansätze zur Bewertung dimiktischer Seen – ökologische Rolle phototropher Schwefelbakterien und Nutzung natürlicher Potentiale bei der Sanierung von Gewässern

Kurzfassung:

Infolge der hohen Nährstoffeinträge aus punktuellen und diffusen Quellen kommt es zur rasanten Eutrophierung der Gewässer. Um den natürlichen bzw. naturnahen Zustand dieser Gewässer wieder zu erreichen finden Maßnahmen der Seensanierung/Seenrestaurierung ihre Anwendung. Als Grundlage der Restaurierung wird angesehen, dass im Hypolimnion der Seen (über dem Sedimentgrund) ganzjährig Sauerstoff vorhanden und eine oxische Sediment-Wasser-Grenzschicht ausgebildet ist. Die bisher eingesetzten Verfahrenstechniken (u.a. Tiefenwasserbelüftung, Nitratzugaben, Zwangszirkulation) sind sehr kostenintensiv und wirken meistens nicht nachhaltig.
Die Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist die Einbeziehung metalimnischer Mikrobengemeinschaften in die Bewertung von dimiktischen Seen. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen dabei phototrophe Schwefelbakteriengemeinschaften, welche bereits in meromiktischen Seen als „Phosphatfilter“ identifiziert wurden. Die derzeitigen Verfahren der Seenrestaurierung mit der Zielsetzung eines aeroben Hypolimnions verhindern die Entwicklung dieser Mikrobengemeinschaft in den Seen. Hier stellt sich die Frage, ob nicht eine Förderung der anaeroben phototrophen Mikrobengemeinschaft eine Stabilisierung und Selbstregulation des Gewässers ermöglichen. Neben dieser praxisrelevanten Fragestellung werden aber auch die Umweltentlastungspotentiale hinsichtlich Ökophysiologie und Verbreitung dieser phototrophen Schwefelbakteriengemeinschaften in dimiktischen Seen charakterisiert.
Die Aufgabenstellung des Projektes umfasst die Charakterisierung der rezenten Mikrobengemeinschaften in der saisonalen und räumlichen Variabilität hinsichtlich ihrer Lichtabhängigkeit in zwei Seen Norddeutschlands. Weiterhin werden durch die zeitlich hochauflösenden Freilanduntersuchungen die P-Speicherung dieser Organismen und somit der Einfluss auf die P-Retention in den dimiktischen Seen untersucht. Zur Klärung dieser Fragestellungen sollen ökophysiologische Laboruntersuchungen die Freilandergebnisse untermauern. Dafür werden in Batchversuchen sowohl der Einfluss des Lichtklimas als auch die P-Speicherkapazität von Mikrobengemeinschaften in Abhängigkeit vom Licht- und P-Angebot untersucht. Mit Hilfe molekularbiologischer Untersuchungen (DNA-Sequenzierungen) sollen die Mikrobengemeinschaften in den beiden Seen sowie aus den Laboruntersuchungen taxonomisch identifiziert werden.