Krill, Copepoden und Mikroben im antarktischen Herbst

Das mikrobielle Nahrungsgewebe spielt in den meisten aquatischen Systemen eine herausragende Rolle, da im Durchschnitt ca. 40% des Kohlenstoffs, der durch Primärproduktion fixiert wird, durch die Aktivität der Bakterien weiter verwertet wird. In der Antarktis ist die Bedeutung des mikrobiellen Nahrungsgewebes im Herbst und Winter besonders groß, da dann das gesamte Nahrungsnetz von heterotrophen Prozessen dominiert wird. Die zentrale Frage des Antrags ist es herauszufinden, in welchem Maße das mikrobielle Nahrungsnetz der Antarktis mit dem "klassischen" Nahrungsnetz verbunden ist, und welche Rolle die Biodiversität der Gemeinschaften hierbei spielt. Es ist bekannt, dass Fraßdruck die Diversität von Beutegemeinschaften beeinflussen kann. Durch selektiven Wegfraß konkurrenzstarker aber fraßempfindlicher Arten können so z.B. konkurrenzschwächere, aber fraßresistente Formen zahlenmäßig zunehmen. So kann der Einfluss der Räuber auf die gesamte Biomasse der Beute verringert werden. Neuere Arbeiten zeigen, dass die Interaktion zwischen Fraßdruck und Biodiversität der Beute auch von der Produktivität des Systems abhängt. In weniger produktiven Systemen hat moderater Fraßdruck weniger Einfluss auf die Beute-Diversität. Allerdings ist es oft schwierig, die enge Verbindung zwischen dem klassischen und dem mikrobiellen Nahrungsnetz zu zeigen, da Veränderungen der Biomasse der höheren trophischen Ebenen nicht zwangsläufig zu quantitativen Veränderungen der heterotrophen und autotrophen Flagellaten und der Bakterien führen. So konnte in Vorarbeiten des Antragstellers gezeigt werden, dass im Spätherbst der fast komplette Wegfraß der Ciliaten durch Krilllarven (Furcilien) keinen quantitativen Effekt auf die unter den Ciliaten liegenden trophischen Ebenen hatte. Eine mögliche - aber bisher nicht überprüfte - Erklärung ist, dass es zu Veränderungen der Abundanzen einzelner (Flagellaten-) Arten, aber nicht der gesamten Gemeinschaft kam. In diesem Antrag wird vorgeschlagen, diese Hypothesen während des antarktischen Spätsommers und Herbstes zu testen. Der Antragsteller wird an der Polarsternexpedition ANT XXIII/4 in die Bellinghausen See und die Amundsen See vom 10.2. bis 11.4.2006 teilnehmen. In Experimenten werden Krilllarven oder cyclopoide Copepoden der natürlichen Planktongemeinschaft aus Oberflächenwasser in unterschiedlichen Abundanzen zugegeben. Hierdurch können Fraßraten auf die gesamte Gemeinschaft gemessen werden. Darüber hinaus erlaubt dies die Untersuchung des Einflusses einer großen Bandbreite von Fraßdruck auf die Diversität der Beutegemeinschaft. Die Biodiversität soll sowohl mit morphologischen als auch molekularbiologischen Methoden bestimmt werden. Da während des Untersuchungszeitraumes die Primärproduktion des Systems rapide abnimmt, können gleichzeitig Produktivitätseffekte auf das Ausmaß des Fraßdrucks und die Diversität ermittelt werden. Die geplanten Experimente erlauben so Einblick in die Verbindung zwischen dem klassischen und dem mikrobiellen Nahrungsnetz der Antarktis, in welchem Maße Metazooplankton, insbesondere Krilllarven, heterotrophe Nahrungsquellen nutzen, und wie Veränderungen der Biodiversität die Ökosystemfunktion beeinflussen.

Das mikrobielle Nahrungsgewebe spielt in den meisten aquatischen Systemen eine herausragende Rolle, da im Durchschnitt ca. 40% des Kohlenstoffs, der durch Primärproduktion fixiert wird, durch die Aktivität der Bakterien weiter verwertet wird. In der Antarktis ist die Bedeutung des mikrobiellen Nahrungsgewebes im Herbst und Winter besonders groß, da dann das gesamte Nahrungsnetz von heterotrophen Prozessen dominiert wird. Die zentrale Frage des Antrags ist es herauszufinden, in welchem Maße das mikrobielle Nahrungsnetz der Antarktis mit dem "klassischen" Nahrungsnetz verbunden ist, und welche Rolle die Biodiversität der Gemeinschaften hierbei spielt. Es ist bekannt, dass Fraßdruck die Diversität von Beutegemeinschaften beeinflussen kann. Durch selektiven Wegfraß konkurrenzstarker aber fraßempfindlicher Arten können so z.B. konkurrenzschwächere, aber fraßresistente Formen zahlenmäßig zunehmen. So kann der Einfluss der Räuber auf die gesamte Biomasse der Beute verringert werden. Neuere Arbeiten zeigen, dass die Interaktion zwischen Fraßdruck und Biodiversität der Beute auch von der Produktivität des Systems abhängt. In weniger produktiven Systemen hat moderater Fraßdruck weniger Einfluss auf die Beute-Diversität. Allerdings ist es oft schwierig, die enge Verbindung zwischen dem klassischen und dem mikrobiellen Nahrungsnetz zu zeigen, da Veränderungen der Biomasse der höheren trophischen Ebenen nicht zwangsläufig zu quantitativen Veränderungen der heterotrophen und autotrophen Flagellaten und der Bakterien führen. So konnte in Vorarbeiten des Antragstellers gezeigt werden, dass im Spätherbst der fast komplette Wegfraß der Ciliaten durch Krilllarven (Furcilien) keinen quantitativen Effekt auf die unter den Ciliaten liegenden trophischen Ebenen hatte. Eine mögliche - aber bisher nicht überprüfte - Erklärung ist, dass es zu Veränderungen der Abundanzen einzelner (Flagellaten-) Arten, aber nicht der gesamten Gemeinschaft kam. In diesem Antrag wird vorgeschlagen, diese Hypothesen während des antarktischen Spätsommers und Herbstes zu testen. Der Antragsteller wird an der Polarsternexpedition ANT XXIII/4 in die Bellinghausen See und die Amundsen See vom 10.2. bis 11.4.2006 teilnehmen. In Experimenten werden Krilllarven oder cyclopoide Copepoden der natürlichen Planktongemeinschaft aus Oberflächenwasser in unterschiedlichen Abundanzen zugegeben. Hierdurch können Fraßraten auf die gesamte Gemeinschaft gemessen werden. Darüber hinaus erlaubt dies die Untersuchung des Einflusses einer großen Bandbreite von Fraßdruck auf die Diversität der Beutegemeinschaft. Die Biodiversität soll sowohl mit morphologischen als auch molekularbiologischen Methoden bestimmt werden. Da während des Untersuchungszeitraumes die Primärproduktion des Systems rapide abnimmt, können gleichzeitig Produktivitätseffekte auf das Ausmaß des Fraßdrucks und die Diversität ermittelt werden. Die geplanten Experimente erlauben so Einblick in die Verbindung zwischen dem klassischen und dem mikrobiellen Nahrungsnetz der Antarktis, in welchem Maße Metazooplankton, insbesondere Krilllarven, heterotrophe Nahrungsquellen nutzen, und wie Veränderungen der Biodiversität die Ökosystemfunktion beeinflussen.