Im Rahmen der Arbeit wurden Gesteinsproben von unterschiedlichen Höhenstufen des Schrankogel untersucht. Die auf diesen Steinen lebenden Mikroorganismen wurden angereichert und extrahiert, es wurde die Keimzahl ausgezählt und die Diversität der angereicherten Extraktionslösung mittels denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) in Abhängigkeit von der Höhenstufe bestimmt. In einem speziell entwickelten Nährmedium, welches einem möglichst breiten Spektrum der vorkommenden Mikroorganismen als Wachstumsgrundlage dienen soll, wurden ausgehend von den Gesteinsproben Mischkulturen angereichert und aerob kultiviert. An aeroben Mischkulturen und Reinkulturen die von den CFU Platten isoliert wurden, wurde mittels High-performance liquid chromatography (HPLC) das Spektrum ausgeschiedener organischer Säuren untersucht um laugungsaktive
Mikroorganismen zu erkennen. Von denselben Kulturen wurden darüber hinaus fatty acid methyl ester (FAME) Analysen durchgeführt, um über Marker Fettsäuren Rückschlüsse auf
die vorkommenden Gattungen oder Großgruppen ziehen zu können. Die von HPLC und FAME Analyse erhaltenen Daten wurden anschließend statistisch ausgewertet um Ähnlichkeiten zwischen den Mischkulturen der Höhenstufen untereinander sowie innerhalb der Reinkulturen zu erkennen. Das Wachstum der Reinkulturen wurde photometrisch beurteilt und die Wirkung unterschiedlicher Temperaturen und Nährmedienkonzentrationen auf die gewonnenen Reinkulturen wurde untersucht. Zur genaueren Artbestimmung wurden ausgewählte Reinkulturen einer PCR unterzogen, die erhaltene DNA aufgereinigt, sequenziert und die Sequenz über das „Basic Local Alignment Search Tool“ einer Art zugeordnet. In den Mischkulturen konnte anhand Fettsäuremarker für Gram positive und Gram negative Bakterien ein deutlicher Wechsel der mikrobiellen Gemeinschaft im Höhenverlauf festgestellt werden und bei der Untersuchung der Wirkung unterschiedlicher Nährmedienkonzentrationen zeichnete sich die Tendenz der Zunahme von R-Strategen mit der Höhe ab. In den Mischkulturen aller Höhenstufen konnten Fettsäuremarker für Pseudomonaden nachgewiesen werden, was auf ein ubiquitäres Vorkommen von Pseudomonaden auf den Schrankogel Steinen schließen lässt. Die DGGE Analyse zeigte bei ca. 3000 m einen Wechsel der bakteriellen Gemeinschaften. Die Mehrheit der isolierten
Reinkulturen zeigte bei 10° C ein stärkeres Wachstum als bei 20° C was auf einen hohen Anteil psychrophiler und psychrotoleranter Mikroorganismen hinweist.
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung & Abstract
- 1 Einleitung
- 1.1 Vorkommen von Mikroorganismen im Hochgebirge
- 1.1.1 Bacteria
- 1.1.2 Archaea
- 1.2 Bedeutung der Mikroorganismen für die Bodenbildung
- 1.2.1 Gesteinsverwitterung
- 1.2.2 Laugung
- 2 Zielsetzung
- 3 Material und Methoden
- 3.1 Standort und Probennahme
- 3.1.1 Schrankogel
- 3.1.2 Probennahme
- 3.1.3 Probenvorbereitung und Biofilmbildung
- 3.2 Versuchsdesign
- 3.2.1 Überblick des Gesamtkonzepts
- 3.2.2 Untersuchungen an der Extraktionslösung
- 3.2.3 Untersuchungen von anaeroben Mischkulturen
- 3.2.4 Untersuchungen an aeroben Mischkulturen
- 3.2.5 Untersuchungen an aeroben Reinkulturen
- 3.3 Analytik
- 3.3.1 Chemische Parameter
- 3.3.1.1 pH Wert
- 3.3.1.2 High Performance Liquid Chromatography
- 3.3.1.3 Fatty Acid Methyl Ester Analysis
- 3.3.2 Mikrobiologische Methodik
- 3.3.2.1 Aerobe cfu-Bestimmung
- 3.3.2.2 Optische Dichte 600 nm
- 3.3.3 Molekular Biologische Methodik
- 3.3.3.1 DNA Extraktion
- 3.3.3.2 Polymerase Chain Reaction
- 3.3.3.3 Denaturing Gradient Gel Electrophoresis
- 3.3.3.4 Sequenzierung
- 3.4 Statistik
- 4 Ergebnisse und Diskussion
- 4.1 Untersuchungen der Extraktionslösung
- 4.1.1 Aerobe Keimzahlbestimmung der Steine
- 4.1.2 DGGE der Extraktionslösung
- 4.2 Untersuchungen von anaeroben Mischkulturen
- 4.2.1 Methanmessung im Headspace der anaeroben Mischkulturen
- 4.3 Untersuchungen von aeroben Mischkulturen
- 4.3.1 pH-Wert in aeroben Mischkulturen
- 4.3.2 Konzentrationen organischer Säuren in aeroben Mischkulturen
- 4.3.3 Konzentrationen von Fettsäuren in aeroben Mischkulturen
- 4.4 Untersuchungen an aeroben Reinkulturen
- 4.4.1 Phänotypische Unterscheidung der Reinkulturen
- 4.4.2 pH-Wert von aeroben Reinkulturen
- 4.4.3 Mikrobielles Wachstum von aeroben Reinkulturen
- 4.4.4 Konzentrationen organischer Säuren in aeroben Reinkulturen
- 4.4.5 Konzentrationen von Fettsäuren in aeroben Reinkulturen
- 4.4.6 Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturen auf aerobe Reinkulturen
- 4.4.7 Auswirkung unterschiedlicher Nährmedien Konzentrationen auf aerobe Reinkulturen
- 4.4.8 Ergebnisse der Sequenzierung der PCR Produkte
- 5 Synopsis und Ausblick
- 6 Literaturverzeichnis
- 7 Danksagung
- 8 Anhang
- Untersuchung der mikrobiellen Diversität und Zusammensetzung in verschiedenen Höhenstufen
- Analyse der Auswirkungen der Meereshöhe auf die mikrobielle Aktivität und Stoffumsetzung
- Beurteilung des Einflusses der Mikroorganismen auf die Gesteinsverwitterung und Bodenbildung
- Identifizierung von Schlüsselarten und deren Rolle im Ökosystem
- Entwicklung von Strategien zur Bewältigung der Herausforderungen des Klimawandels in alpinen Ökosystemen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit befasst sich mit dem Einfluss der Meereshöhe auf die lithobiontische Mikrobiota in der alpinen und nivalen Höhenstufe am Beispiel des Schrankogel. Ziel der Arbeit ist es, die mikrobielle Diversität und Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Höhe zu untersuchen und die Auswirkungen auf die Gesteinsverwitterung und Bodenbildung zu analysieren.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Bedeutung von Mikroorganismen im Hochgebirge und deren Rolle bei der Gesteinsverwitterung und Bodenbildung dar. Die Zielsetzung der Arbeit wird definiert und die verwendeten Methoden werden vorgestellt. Die Ergebnisse der Untersuchungen an der Extraktionslösung, anaeroben Mischkulturen, aeroben Mischkulturen und aeroben Reinkulturen werden detailliert beschrieben und diskutiert. Die Arbeit endet mit einer Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse und einem Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten.
Schlüsselwörter
Die Schlüsselwörter und Schwerpunktthemen des Textes umfassen die lithobiontische Mikrobiota, die alpine und nivale Höhenstufe, den Schrankogel, die mikrobielle Diversität, die Gesteinsverwitterung, die Bodenbildung, die Auswirkungen der Meereshöhe, die Kulturmethoden, die High-performance liquid chromatography (HPLC), die Fatty acid methyl ester (FAME) Analyse, die denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) und die Sequenzierung.
- Arbeit zitieren
- Harald Bechtold (Autor:in), 2014, Einfluss der Meereshöhe auf die lithobiontische Mikrobiota in der alpinen und nivalen Höhenstufe am Beispiel des Schrankogel, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/288458
