Stickstoffkreisläufe in Korallenrifforganismen unter dem Einfluss von Umweltveränderungen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt konnte erfolgreich zum Abschluss gebracht werden. Alle im Antrag vorgesehenen Expeditionen, Experimente, Probennahmen, Analysen, und Workshops wurden ohne größere Probleme durchgeführt. Die Auswertung der Datensätze ist nun abgeschlossen, und ein Grossteil der Ergebnisse wurde bereits publiziert. Es gelang, umfangreiche saisonale Datensätze zur Stickstofffixierung und Denitrifizierung durch eine Vielzahl von unterschiedlichen benthischen Rifforganismen bzw. Substraten zu generieren. Unsere experimentellen Studien zeigten, dass erhöhte Wassertemperaturen artspezifisch Korallen-assoziierte N-Fixierung drastisch (bis zu 300 % im Vergleich zu den Kontrollen) erhöhen können. Dies kann eine entscheidende Rolle für die Widerstandsfähigkeit des Korallen-Holobionten, bestehend aus dem Nesseltier, seinen endosymbiotischen Algen, und seinen assoziierten Mikroorganismen, während Hitzestressereignissen spielen. Es gelang uns sogar, Korallenbleiche in Abwesenheit von Hitze und UV-Stress alleine über eine Stimulation der N-Fixierung zu induzieren. Diese Befunde tragen wesentlich zu einem besseren Verständnis der Mechanismen, die Korallenbleiche induzieren, bei. Das abgeschlossene Projekt konnte außerdem zeigen, dass N-Fixierung und Denitrifizierung weit verbreitete Prozesse in Korallenriffen sind. Alle untersuchten benthischen Organismen bzw. Substrate zeigten eine solche Aktivität. Das Zusammenspiel von N-Fixierung und Denitrifizierung assoziiert mit Rifforganismen, insbesondere Steinkorallen, spielt offensichtlich eine wesentliche, bisher nicht beschriebene, funktionelle Rolle sowohl auf der Organismen- als auch auf der Ökosystemebene. In Folgeuntersuchungen ist es nun wichtig, diese Pilotstudien auszuweiten und auch andere Prozesse innerhalb des N-Kreislaufes zu untersuchen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2017) Nitrogen fixation aligns with nifH abundance and expression in two coral trophic functional groups. Frontiers in Microbiology
Pogoreutz C, Rädecker N, Cardenas A, Gärdes A, Wild C, Voolstra CR
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(2017) Seasonality affects dinitrogen fixation associated with two common macroalgae from a coral reef in the Northern Red Sea. Marine Ecology Progress Series 575: 69-80
Tilstra A, Bednarz VN, Cardini U, van Hoytema N, Al-Rshaidat MMD, Wild C
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(2017) Sugar enrichment provides evidence for a role of nitrogen fixation in coral bleaching. Global Change Biology
Pogoreutz C, Rädecker N, Cárdenas A, Gärdes A, Voolstra CR, Wild C
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(2019) Denitrification aligns with N2 fixation in Red Sea corals. Scientific Reports 9, Article number: 19460
Tilstra A, El-Khaled YC, Roth F, Rädecker N, Pogoreutz C, Voolstra CR, Wild C
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(2019) Relative diazotroph abundance in symbiotic Red Sea corals decreases with water depth. Frontiers in Marine Science
Tilstra A, Pogoreutz C, Rädecker N, Ziegler M, Wild C, Voolstra CR
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(2020) In situ eutrophication stimulates dinitrogen fixation, denitrification, and productivity in Red Sea coral reefs. Marine Ecology Progress Series 645:55-66
El-Khaled YC, Roth F, Tilstra A, Rädecker N, Karcher DB, Kürten B, Jones BH, Voolstra CR, Wild C
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(2020) Simultaneous measurements of dinitrogen fixation and denitrification associated with coral reef substrates: advantages and limitations of a combined acetylene assay. Frontiers in Marine Science 7:411
El-Khaled YC, Roth F, Rädecker N, Kharbatia N, Jones BH, Voolstra CR, Wild C
