Zugrundeliegende Mechanismen einer Picophytoplanktondominanz infolge eines "regime shifts" in Küstengewässern

• Antragsteller: Dr. Maximilian Berthold
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426659886

Menschliche Populationen belasten aquatische Ökosysteme mit Nährstoffen, was zu neuen anthropogen beeinflussten Phytoplanktongemeinschaften führt, die teilweise von kleinen Phytoplanktonzellen dominiert werden. Managementbemühungen scheitern oft an der Wiederherstellung solcher Systeme, da die entwickelten Phytoplanktongemeinschaften eine Resilienz aufweisen. Ich gehe davon aus, dass kleine Phytoplanktontaxa nicht nur ihre derzeit erwarteten ultraoligotrophen ökologischen Nischen dominieren werden, sondern auch einige eutrophierte Systeme, mit Auswirkungen auf das Nahrungsnetz und die Ökosystemfunktionen. Das Picocyanobakterium Cyanobium steht dabei im Fokus. Es besitzt speziell an Küstengewässer angepasste Photosysteme und eine ganzjährige Dominanz ist für einige System bereits beschrieben. Da besonders Küstengewässer einen sehr dynamischen Wechsel von Umweltfaktoren zeigen, möchte ich daher multifaktorielle Ansätze verwenden. Damit soll der Effekt ökophysiologisch relevanter Umweltveränderungen auf das Wachstum und die Funktion kleiner Phytoplanktonarten analysiert werden, welche zukünftig Küstengewässern dominieren könnten. Verschiedene Umweltparameter (Licht, Temperatur, Nährstoffe) werden zunächst in einem High-throughput-Ansatz auf Basis paralleler Wachstumsplatten mit automatisierten Wachstumsanalysen getestet. Anschließend werden relevante Umweltkombinationen in größeren Turbidostat-Einheiten untersucht, um die physiologischen Reaktionen des Phytoplanktons auf wechselnde Umweltparameter zu testen. Dazu werde ich neue Hybrid-Turbidostaten testen, um diese und weitere bestimmten Umweltbedingungen zu simulieren. Der Abfluss aus den Turbidostaten wird in sterilen Batch-Mikrokulturen inokuliert, um kurzfristig die Auswirkungen von Proteinspeichern und Ressourcenallokationen in Zellen aus verschiedenen Anfangsakklimatisierungszuständen zu untersuchen. Die Einbeziehung mehrerer interagierender Variablen mit wichtigen, aber nicht modellhaften Arten wird riskant sein, aber unserem Systemverständnis fehlen dynamische, hyperdimensionale Ansätze. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, ein neues theoretisches Verständnis der Sukzession von Phytoplanktongemeinschaften im Anthropozän zu formulieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Kanada
• Gastgeber: Professor Dr. Douglas A. Campbell