Die Rolle mixotropher Bakterivorie für das mikrobielle Nahrungsnetz der Seen im globalen Wandel (LakeMix)

• Antragstellerin: Mia Bengtsson, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 329628835

• Erstellungsjahr: 2023

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In der Plankton-Ökologie ist Mixotrophie definiert als die kombinierte Ernährung durch Photosynthese und Phagotrophie. Früher galt Mixotrophie als exotische Ausnahme unter den Protisten, die traditionell in photoautotrophe Algen und heterotrophe Protozoen unterteilt wurden. Heute wissen wir, dass Mixotrophie bei einer Vielzahl von Protisten üblich ist. Während photoautotrophe Organismen in der Regel während der Frühjahrsblüte und in Auftriebsgebieten, in denen die Nährstoff- und Lichtbedingungen günstig sind, dominieren, scheinen mixotrophe Organismen in Situationen, in denen gelöste Nährstoffe knapp sind, z.B. in oligotrophen Umgebungen, besonders wichtig zu sein. Dort können mixotrophe Organismen die wichtigsten Räuber von Bakterien sein, die mehr Nährstoffe verbrauchen als heterotrophe Protisten. Aquatische Ökosysteme verändern sich derzeit aufgrund des Klimawandels und anderer anthropogener Stressfaktoren in rasantem Tempo. Es ist derzeit nur unzureichend bekannt, wie sich diese Veränderungen auf mixotrophe Bakterienfresser und die bakteriellen Gemeinschaften, die sie als Beute nutzen, auswirken werden. Im D-A-CH Projekt LakeMix haben wir untersucht, wie sich mixotrophe Bakterienfresser selektiv auf bakterielle Beutegemeinschaften auswirken und wie mixotrophe Bakterien auf Umweltveränderungen reagieren. In kontrollierten Inkubationsexperimenten mit ausgewählten mixotrophen Chrysophytenflagellaten haben wir gezeigt, dass mixotrophe Bakterienfresser ihre bakterielle Beute selektieren, wahrscheinlich abhängig von ihrer spezifischen trophischen Art. Wir fanden heraus, dass mixotrophe Bakterivorie einen positiven Effekt auf die Vielfalt der bakteriellen Beutegemeinschaften haben kann und dass einige bakterielle Beutetaxa vorhersehbar gemieden werden. In einer Reihe von Mesokosmen-Experimenten untersuchten wir die Auswirkungen der Erwärmung, erhöhter Konzentrationen von gelöstem Kohlenstoff und Nährstoffen sowie veränderter Lichtverhältnisse auf ganze Nahrungsnetze im Süßwasser. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass mixotrophe Organismen auch unter veränderten Bedingungen quantitativ wichtig für Planktongemeinschaften bleiben, jedoch empfindlich auf die Top-Down-Kontrolle durch Zooplankton reagieren. Mehrere Studien im Zusammenhang mit LakeMix sind noch im Gange und werden weitere Erkenntnisse darüber liefern, wie die Mixotrophen durch Umweltveränderungen beeinflusst werden und wie sich dies wiederum auf Süßwasserökosysteme auswirkt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Desiccation time and rainfall control gaseous carbon fluxes in an intermittent stream. Biogeochemistry, 155(3), 381-400.
  Arce, Maria Isabel; Bengtsson, Mia M.; von Schiller, Daniel; Zak, Dominik; Täumer, Jana; Urich, Tim & Singer, Gabriel
  
• The soil microbial food web revisited: Predatory myxobacteria as keystone taxa?. The ISME Journal, 15(9), 2665-2675.
  Petters, Sebastian; Groß, Verena; Söllinger, Andrea; Pichler, Michelle; Reinhard, Anne; Bengtsson, Mia Maria & Urich, Tim
  
• Dispersal provides trophic-level dependent insurance against a heatwave in freshwater ecosystems. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Vad, Csaba F.; Hanny-Endrédi, Anett; Kratina, Pavel; Abonyi, András; Mironova, Ekaterina; Murray, David S.; Samchyshyna, Larysa; Tsakalakis, Ioannis; Smeti, Evangelia; Spatharis, Sofie; Tan, Hanrong; Preiler, Christian; Petrusek, Adam; Bengtsson, Mia M. & Ptacnik, Robert
  
• Top-down structuring of freshwater bacterial communities by mixotrophic and heterotrophic protists. Cold Spring Harbor Laboratory.
  Ivanković, Marina; Ptacnik, Robert & Bengtsson, Mia Maria
  
• Spatial insurance against a heatwave differs between trophic levels in experimental aquatic communities. Global Change Biology, 29(11), 3054-3071.
  Vad, Csaba F.; Hanny‐Endrédi, Anett; Kratina, Pavel; Abonyi, András; Mironova, Ekaterina; Murray, David S.; Samchyshyna, Larysa; Tsakalakis, Ioannis; Smeti, Evangelia; Spatharis, Sofie; Tan, Hanrong; Preiler, Christian; Petrusek, Adam; Bengtsson, Mia M. & Ptacnik, Robert