Unbeachtete Dynamik des Gewässerbetts? Wirkung wandernder Sandrippel auf das mikrobielle Nahrungsnetz und den Metabolismus in Fließgewässern
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die sandigen Sedimente der Tieflandbäche werden bereits bei geringen Abflüssen periodisch in Form wandernder Sandrippel umgelagert. Diese dynamische Umwelt kann die mikrobielle Gemeinschaftsstruktur auf allen trophischen Ebenen (heterotrophe Bakterien und Pilze, autotrophe und phagotrophe Protisten), die Meiofauna und in Folge auch biogeochemische Prozesse beeinflussen. Unsere Ergebnisse bestätigen frühere Studien und verdeutlichen den Einfluss von wandernden Sandrippeln und der Frequenz der Sedimentumlagerung auf die Resistenz und Resilienz der Gemeinschaft. Unsere Feldstudie zeigt, dass Sandrippel die vertikale Verteilung der Meiofauna, aber nicht die der mikrobiellen Gemeinschaft steuerte. Des weiteren wurde die benthische Heterogenität ökologischer und biogeochemischer Prozesse durch Sandrippelbewegung hervorgerufen, indem sie die Abundanz und Struktur aller trophischen Ebenen der Gemeinschaft sowie deren Ressourcenbeschaffung beeinflusst. Durch die Umverteilung der benthischen Ressourcen und der Konsumenten durch die Sandrippelbewegung werden vermutlich die Energie- und Stoffflüsse durch das benthische Nahrungsnetz verändert. Daten aus dieser Feldstudie über Rippelgröße und -wandergeschwindigkeit dienten als Grundlage, um die Ruhedauer einzelner Sandkörner zu modellieren. Ein probabilistischer Ansatz hat gezeigt, dass die mittlere Ruhedauer der Sandkörner in Rippeln vergleichbar ist. Basierend darauf wurden Kurzzeit- Mikrokosmenexperimente konzipiert, die zeigten, dass nicht mechanische Kräfte, sondern die Lichtoszillation der dominierende Umweltfaktor ist. Demzufolge reagierten lichtabhängige Autotrophe empfindlicher auf die Rippelbewegung als Heterotrophe. Ähnliche Ergebnisse zeigt ein Langzeit-Feldexperiment, bei dem sich Heterotrophe innerhalb von sieben Tagen von der Sandrippelbewegung erholten, wohingegen Autotrophe mehr als fünf Monate dafür brauchten. Diese Ergebnisse deuten auf spezifisch Effekte der einzelnen trophischen Ebenen hin. Neben der Rippelbewegung haben wir andere Übergangszustände untersucht, die typisch für sandige Tieflandbäche sind. Hier zeigte sich, dass der Effekt der Rippelbewegung auf die Heterotrophen moderat und deren Erholung davon relativ schnell war im Vergleich zu dem gravierenderen Einfluss von episodischem Trockenfallen. Weiterhin beeinträchtigte die Rippelbewegung die Besiedlung von erodiertem, ins Gewässer eingetragenen Boden. Außerdem war der Metabolismus von bewegten Sedimenten, welche stillgelegt wurden, vergleichbar mit den Raten bewegter Sedimente und umgekehrt. Dies bedeutet, dass der Entwicklungszustand der mikrobiellen Gemeinschaft deren Reaktion auf die Rippelbewegung bestimmen kann. Unter Berücksichtigung der Sohlenbedeckung von Sandrippeln (34%-64%), kann geschlussfolgert werden, dass der Transport sandiger Sedimente ein wichtiger Umweltfaktor ist, welcher die lokale und regionale Biodiversität, die Dynamik der Metagemeinschaft und die Stoffflüsse durch das benthische Nahrungsnetz beeinflusst.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Functional and structural recovery of stream biofilms at the habitat scale is based on the individual disturbance history. Talk. DGL Münster
Oprei A.; Schreckinger J.; Kholiavko T.; Frossard A.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Is the epipsammic community modulated by trajectory of historic or current sediment shifting? Poster. DGL Münster.
Wonner T.; Oprei A.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Short-and long-term functional recovery of benthic microbial communities from drought. Talk. General Assembly of the European Geosciences Union Vienna, Austria
Oprei A.; Schreckinger J.; Kholiavko T.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Variability of functional stream biofilm recovery at the habitat scale after disturbances from drying and sediment transport. Talk. SEFS Zagreb, Croatia
Oprei A.; Schreckinger J.; Kholiavko T.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Dancing with the sediment - The response of meiobenthos to migrating ripples of sandy lowland streams. Talk. DGL Leipzig
Kryvokhyzhyna M.; Majdi N.; Oprei A.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Dynamic streambed patches - Ecological and biogeochemical consequences of fine sediment migration. Talk. SEFS virtual.
Risse-Buhl U.; Arnon S.; Bar-Zeev E.; Oprei A.; Packman A.I.; Peralta-Maraver I.; Robertson A.; Teitelbaum Y. & Mutz M.
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Light or mechanics: What drives phototrophic and heterotrophic microbial activity in sandy sediments? Talk. DGL Leipzig
Schreckinger J.; Mutz M.; Franzmann I. & Risse-Buhl U.
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Migrating streambeds - Ecological and biogeochemical consequences of fine sediment migration. Talk. DGL Leipzig
Risse-Buhl U.; Arnon S.; Bar-Zeev E.; Oprei A.; Packman A.I.; Peralta-Maraver I.; Robertson A.; Teitelbaum Y. & Mutz M.
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Mixed in - Sediment migration modulates the structural and functional colonisation of freshly incoming soil from bank erosion. Talk. DGL Leipzig.
Franzmann I.; Schreckinger J.; Oprei A.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Overlooked Implication of Sediment Transport at Low Flow: Migrating Ripples Modulate Streambed Phototrophic and Heterotrophic Microbial Activity. Water Resources Research, 57(3).
Scheidweiler, David; Mendoza‐Lera, Clara; Mutz, Michael & Risse‐Buhl, Ute
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Rolling over: Bedform migration modulates activity of river and incoming bank sediments. Talk. SEFS virtual
Franzmann, I.; Schreckinger J.; Oprei A.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Streambeds in motion - Impact of sediment migration on the ecology and biogeochemistry of benthic and hyporheic communities. Talk. Annual meeting of the Society of Freshwater Sciences, virtual
Risse-Buhl U.; Arnon S.; Bar-Zeev E.; Oprei A.; Packman A.I.; Peralta-Maraver I.; Robertson A.; Teitelbaum Y. & Mutz M.
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Constraining effect of moving river bedforms on sediment microbial community is not influenced by variability in ripple migration velocity. Talk. Congress of the International Society of Limnology (SIL), virtual
Oprei, A.; Franzmann I.; Lee H.; Schreckinger J.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Disconnected effects of light reduction and mechanics to the microbial community structure and activity in migrating ripples. Talk. SIL Berlin
Schreckinger J.; Mutz M.; Franzmann I. & Risse-Buhl U.
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Life in a tumbling world - Microbial community structure and function in migrating streambeds. Talk. DGL Konstanz
Risse-Buhl U.; Oprei A.; Schreckinger J. & Mutz M.
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Response of meiobenthos to migrating ripples in sandy lowland streams. Hydrobiologia, 849(8), 1905-1921.
Kryvokhyzhyna, Mariia; Majdi, Nabil; Oprei, Anna; Mutz, Michael & Risse-Buhl, Ute
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Variable ripple migration velocity shapes heterotrophic community structure but does not influence community metabolism. Talk. Meeting of the German Society of Limnology (DGL) Konstanz.
Oprei, A.; Franzmann I.; Lee H.; Schreckinger J.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Coupling a probabilistic approach of sediment transport in migrating bedforms with biological processes of associated microbial communities. Talk. Symposium for European Freshwater Sciences (SEFS) Newcastle, UK
Oprei A.; Hornschild A.; Schreckinger J.; Mutz M. & Risse-Buhl U.
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Long-term functional recovery and associated microbial community structure after sediment drying and bedform migration. Frontiers in Ecology and Evolution, 11.
Oprei, Anna; Schreckinger, José; Kholiavko, Tatiana; Frossard, Aline; Mutz, Michael & Risse-Buhl, Ute
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Streambed migration frequency drives ecology and biogeochemistry across spatial scales. WIREs Water, 10(3).
Risse‐Buhl, Ute; Arnon, Shai; Bar‐Zeev, Edo; Oprei, Anna; Packman, Aaron I.; Peralta‐Maraver, Ignacio; Robertson, Anne; Teitelbaum, Yoni & Mutz, Michael
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Light over mechanics: microbial community structure and activity in simulated migrating bedforms are controlled by oscillating light rather than by mechanical forces. FEMS Microbiology Ecology, 100(6).
Oprei, Anna; Schreckinger, José; Franzmann, Insa; Lee, Hayoung; Mutz, Michael & Risse-Buhl, Ute
