Hochgebirgsseen, wie z.B. der Gossenköllesee, gehören zu den Extremhabitaten der Erde und besitzen ähnliche Merkmale wie polare und subpolare Seen. Diese sind durch ein kurzes Temperaturmaximum im Sommer, geringe thermische Schichtung, eine schwach entwickelte Thermokline und - sofern sie keine permanente Eisbedeckung besitzen - meist durch zwei Mischungsphasen im Frühsommer und Herbst (dimiktisch) charakterisiert. Wegen der extremen Höhenlage sind die Böden nur schwach entwickelt und große Teile des Einzugsgebietes bestehen aus Fels; dies bedingt einen extrem niederen Nährstoffeintrag, die Ionenkonzentration und der Gehalt an gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) sind entsprechend niedrig. Allochthonen Eintrag gibt es durch den Anflug von Insekten (VACHA 2002), Wind- und Niederschlagsereignisse. Durch die geschlossene Eisdecke während des Winters wird das Pelagial eines Sees von der Atmosphäre separiert, so entsteht ein eigenes, abgeschlossenes Ökosystem, in dem sich der Chemismus durch die Sauerstoffzehrung (O 2 ) und die steigende Kohlendioxidkonzentration (CO 2 ) ändert.
Inhaltsverzeichnis
1 EINFÜHRUNG
1.1 UNTERSUCHUNGSGEBIET GOSSENKÖLLESEE
1.2 MORPHOLOGIE DES SEES
1.3 CHARAKTERISTIK DES EINZUGSGEBIETES
2 METHODIK
2.1 PROBENNAHME
2.1.1 ALLGEMEINES
2.1.2 NIEDERSCHLAG UND TAGESMITTELTEMPERATUR
2.2 CHEMIE
2.2.1 LEITFÄHIGKEIT
2.2.2 PH
2.2.3 ALKALINITÄT, DOC, DP, TP, DN, NO3-N UND NH4-N
2.3 EPIFLUORESZENZMIKROSKOPIE
2.3.1 PRÄPARATION DER PROBEN
2.3.2 DAS EPIFLUORESZENZMIKROSKOP
2.4 FLUORESZENZ-IN-SITU-HYBRIDISIERUNG (FISH)
2.4.1 EINLEITUNG
2.4.2 GENSONDEN
2.4.3 SCHEMATISCHER ABLAUF DER IN SITU HYBRIDISIERUNG
2.4.4 DURCHFÜHRUNG DER HYBRIDISIERUNG
2.4.5 VERMESSUNG DER SONDEN
2.5 BESTIMMUNG DER ABUNDANZ HETEROTROPHER BAKTERIEN ANHAND DER DURCHFLUSSZYTOMETRIE
2.6 CHLOROPHYLL
2.7 DATENAUSWERTUNG
3 ERGEBNISSE
3.1 EISLEGUNG
3.2 PHYSIKALISCHE UND CHEMISCHE PARAMETER
3.3 BIOLOGISCHE PARAMETER
A. CHLOROPHYLL UND PHAEOPIGMENTE
B. BAKTERIELLE GROßGRUPPEN UND KLONE
3.4 HORIZONTALVERTEILUNG
4 DISKUSSION
5 ZUSAMMENFASSUNG
6 CONCLUSION
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit untersucht die mikrobielle Besiedelung und die phylogenetische Zusammensetzung von Bakteriengemeinschaften in der Eisdecke (insbesondere den sogenannten Matschschichten) eines hochalpinen Sees, des Gossenköllesees, während dessen Eislegungs- und Wachstumsphase.
- Analyse der bakteriellen Populationsdynamik unter extremen winterlichen Bedingungen.
- Untersuchung der räumlichen Verteilung von Bakterien mittels Epifluoreszenzmikroskopie und Durchflusszytometrie.
- Erfassung physikalischer und chemischer Umweltparameter zur Korrelation mit mikrobiellen Lebensprozessen.
- Identifizierung bakterieller Taxa mittels Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) unter Verwendung spezifischer Oligonukleotidsonden.
- Untersuchung des Einflusses von Nährstoffeinträgen und atmosphärischer Deposition auf die mikrobielle Gemeinschaftsbildung im Eis.
Auszug aus dem Buch
3.2 Physikalische und chemische Parameter
Die Werte der Leitfähigkeit (Abbildung 20) von Schnee, Matsch und Wasser des Pelagials entsprachen den bisherigen Erfahrungen. Einen Großteil der Zeit lagen die Werte zwischen 1,6 µS cm-1 (Schnee) und ca. 25 µS cm –1 (Matsch). Pelagial: Die Werte von 19,6 bis 23,3 µS cm-1 sind ähnlich jenen vorheriger Studien (WILLE 1996, 1999, PETTER 2002). Die Leitfähigkeit war während der Eislegungs- und Wachstumsphase relativ konstant mit Werten um 20 µS cm-1 mit einem außergewöhnlichen Spitzenwert von 100 µS cm-1 am 10. April. Die Werte für den Schnee mit einem Minimum von 1,6 µS cm-1 am 26. Dezember und einem Maximum von 12,5 µS cm-1 am 27. November mit befinden sich im erwarteten Bereich. Im Matsch sind die Werte der Leitfähigkeit geringfügig höher als im Pelagial, mit einem Peak von 100 µS cm-1 am 10. April (Matsch 1). Die Quelle hat mit Werten um 40 µS cm-1 doch eine höhere Leitfähigkeit als alle anderen Proben.
Zusammenfassung der Kapitel
1 EINFÜHRUNG: Dieses Kapitel stellt den Gossenköllesee als Extremhabitat vor und erläutert den Prozess der Eisbildung sowie die Relevanz mikrobieller Gemeinschaften in alpinen und polaren Eisökosystemen.
2 METHODIK: Hier werden die verwendeten Techniken, von der Probennahme der verschiedenen Eisschichten bis hin zu den analytischen Methoden wie Epifluoreszenzmikroskopie, FISH und Durchflusszytometrie, detailliert beschrieben.
3 ERGEBNISSE: Dieser Abschnitt präsentiert die erhobenen Daten zu physikalisch-chemischen Parametern und biologischen Kennzahlen, einschließlich der zeitlichen und räumlichen Verteilung der Bakterienpopulationen.
4 DISKUSSION: Die Ergebnisse werden hier in einen ökologischen Kontext gesetzt, wobei insbesondere die Sukzession der Bakteriengemeinschaften und der Einfluss von Umweltfaktoren auf die Populationsdynamik kritisch betrachtet werden.
5 ZUSAMMENFASSUNG: Dieses Kapitel bietet einen prägnanten Überblick über die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zur mikrobiellen Besiedelung der Eisdecke des Gossenköllesees.
6 CONCLUSION: Eine englischsprachige Zusammenfassung der wichtigsten Forschungsergebnisse und Schlussfolgerungen der Diplomarbeit.
Schlüsselwörter
Hochgebirgssee, Gossenköllesee, Mikrobiologie, Eisdecke, Matschschichten, FISH, Bakterien, Abundanz, Pelagial, Eislegung, Populationsdynamik, Oligotrophie, Epifluoreszenzmikroskopie, Durchflusszytometrie, Nährstoffe.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie sich Bakteriengemeinschaften in der Eisdecke eines hochalpinen Sees während der winterlichen Gefrierphase ansiedeln und entwickeln.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Schwerpunkte liegen auf der bakteriellen Abundanz, der taxonomischen Zusammensetzung der Gemeinschaft, den physikalisch-chemischen Rahmenbedingungen im Eis sowie der räumlichen Verteilung der Mikroorganismen.
Was ist das primäre Forschungsziel?
Ziel war es, die Dynamik der bakteriellen Besiedelung während der Formations- und Wachstumsphase der Eisdecke des Gossenköllesees räumlich und zeitlich präzise zu dokumentieren.
Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?
Die Arbeit nutzt die Epifluoreszenzmikroskopie zur Bestimmung der Abundanz, die Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) zur phylogenetischen Identifizierung und die Durchflusszytometrie zur Untersuchung horizontaler Verteilungsmuster.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die methodische Beschreibung, die detaillierte Darstellung der Messergebnisse (Eislegung, Parameter, Bakterien) und eine anschließende wissenschaftliche Diskussion der Daten.
Welche Keywords charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem Gossenköllesee, Mikrobiologie, Eisdecke, FISH, Bakterien, Abundanz und Populationsdynamik.
Welche Rolle spielen die sogenannten "Matschschichten" in dieser Untersuchung?
Die Matschschichten dienen als Lebensraum für Bakterien innerhalb der Eisdecke; die Arbeit analysiert, wie diese durch Schneedruck und Wassereintrag entstehen und von der mikrobiellen Gemeinschaft besiedelt werden.
Gibt es einen Zusammenhang zwischen Nährstoffeinträgen und Bakterienwachstum?
Die Arbeit deutet darauf hin, dass Nährstoffeinträge, etwa durch Schmelzwasser oder atmosphärische Deposition, temporäre Abundanzspitzen der Bakterien induzieren können, auch wenn statistische Korrelationen komplex bleiben.
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- Christian Gritsch (Author), 2004, Mikrobielle Besiedelung der Eisdecke eines Hochgebirgssees während der Eislegungsphase, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/27129
