Ökologie der Algen tropischer Gletscher und von Schneematsch

Extremophile Mikroalgen, die sich auf abtauende Schneefelder und Gletscheroberflächen spezialisiert haben, sind die Primärproduzenten dieser unwirtlichen Lebensräume. Um mit tiefen Temperaturen oder hoher Licht- und UV-Strahlung umzugehen, haben diese Zellen auf vielfältiger Weise ihre Morphologie, den Stoffwechsel und ihre Genetik angepasst. Während Schneealgen aus der Gruppe der Grünalgen, die grüne oder rote Verfärbungen verursachen, seit Jahrzehnten gut erforscht werden, gibt es zwei bislang unzureichend verstandene Phänomene: Zum einen, äquatornahe tropische Gletscher in Südamerika, wo vor kurzem bislang unbekannte streptophytische Algen (verwandt zu den Landpflanzen) welche Eisoberflächen aufgrund ihrer Pigmente verdunkeln, entdeckt wurden. Die Zellen unterscheiden sich von denen auf Gletschern in Polargebieten und mittleren Breiten. Zum anderen, goldbrauner Schneematsch verursacht durch einzellige Chrysophyceae, die der Gattung Hydrurus nahe stehen aber über die man generell noch sehr wenig weiß. In der Arktis gibt es großflächige Blüten dieser Algen, die noch dazu in kurzer Zeit entstehen können. Beide Habitate werden ökophysiologisch untersucht um zu verstehen wie Algen unter derartigen Bedingungen gedeihen können. Vorläufige Ergebnisse des Antragsstellers deuten darauf hin, das hier zahlreiche neue Schnee- und Gletscheralgenarten verborgen sind, die zudem auch von biotechnologischen Interesse sein könnten. Tropische Gletscher entwickelten anscheinend eine spezifische eukaryotische Kryoflora, die sich an die lokalen Bedingungen eines Tageszeitenklimas angepasst haben. Das Ziel ist, diesen Lebensraum erstmals zu erfassen um physiologische und verwandtschaftliche Unterschiede gegenüber nicht- tropischen Gletscher aufzuzeigen. In ähnlicher Weise wird der Artenreichtum und der Metabolismus der Chrysophyceae des goldbraunen Schneematschs untersucht um deren hohe Produktivität und generelle Stresstoleranzen zu verstehen. Die Primärproduktion, die Habitats-Biodiversität, das Transkriptom, das Vorkommen von Schlüsselmetaboliten wie Pigmenten oder kompatiblen Soluten sowie die Zellarchitektur von Feldproben wird erforscht. Physiologische Optima und Lebenszyklen werden anhand von Laborstämmen aufgeklärt. Die Methoden umfassen Chlorohyll-Fluorometrie, Aufnahmetests von Radio-Nukleotiden, ein Metagenom mit Hilfe von Illumina Hochdurchsatz-Sequenzierungen, analytisches Screening von organischen Extrakten mittels chromatographischer Methoden, sowie Licht- und Elektronenmikroskopie. Die einzigartigen eukaryotischen Photobionten tropischer Gletscheroberflächen wurden noch nie untersucht, sind jedoch sehr stark in ihrer Existenz gefährdend, weil die exotischen Habitate aufgrund der globalen Erwärmung verschwinden werden. Ebenso die prominent Schneematsch verfärbenden Chrysophyceae wurden bislang wissenschaftlich vernachlässigt obwohl sie eine wichtige Rolle in ansonsten kaum produktiven, polar-terrestrischen Ökosystemen spielen.