Lead
Die Wassersäule des Cadagnosee ist permanent stratifiziert, d. h. das Oberflächenwasser mischt sich nicht mit dem Tiefenwasser. Der Grund für dieses Phänomen liegt darin, dass das Tiefenwasser aufgrund von einströmendem Grundwasser aus dem kalkhaltigen Fels mit gelösten Salzen angereichert wird, und daher eine höhere Dichte als das Oberflächenwasser aufweist. Die Stratifizierung führt zu unterschiedlichen chemischen Bedingungen in den beiden Bereichen der Wassersäule. So ist zum Beispiel gelöster Sauerstoff nur im Oberflächenwasser messbar, während gelöster Schwefelwasserstoff nur im Tiefenwasser vorhanden ist. Purpurbakterien der Art Chromatium okenii haben sich auf das Leben in der Grenzschicht zwischen diesen zwei Wasserkörpern spezialisiert. Durch die massenweise Ansammlung an der Grenzschicht erhöht die C. okenii Population lokal die Dichte des Wassers, was zeitweise zurvertikalen Durchmischung der Wassersäule führt, zur sogenannten Biokonvektion.

Lay summary

Titel des Forschungsprojekts

Einfluss der Biokonvektion auf die aquatische mikrobielle Ökophysiologie – Multidimensionale Analyse der Chemokline des meromiktischen Cadagnosees 

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Die Wassersäule des Cadagnosee ist permanent stratifiziert, d. h. das Oberflächenwasser mischt sich nicht mit dem Tiefenwasser. Der Grund für dieses Phänomen liegt darin, dass das Tiefenwasser aufgrund von einströmendem Grundwasser aus dem kalkhaltigen Fels mit gelösten Salzen angereichert wird, und daher eine höhere Dichte als das Oberflächenwasser aufweist. Die Stratifizierung führt zu unterschiedlichen chemischen Bedingungen in den beiden Bereichen der Wassersäule. So ist zum Beispiel gelöster Sauerstoff nur im Oberflächenwasser messbar, während gelöster Schwefelwasserstoff nur im Tiefenwasser vorhanden ist. Purpurbakterien der Art Chromatium okenii haben sich auf das Leben in der Grenzschicht zwischen diesen zwei Wasserkörpern spezialisiert. Durch die massenweise Ansammlung an der Grenzschicht erhöht die C. okenii Population lokal die Dichte des Wassers, was zeitweise zurvertikalen Durchmischung der Wassersäule führt, zur sogenannten Biokonvektion.

Inhalt und Ziele des Forschungsprojekts

Das übergeordnete Ziel des Projekts ist es, die Auswirkungen der Biokonvektion auf die Ökophysiologie der dominanten mikrobiellen Arten des Cadagnosees zu verstehen. Mit einem interdisziplinären Ansatz werden zuerst die physikalisch-chemischen Umweltbedingungen bestimmt, die das Wachstum der Mikroorganismen beinflussen. In einem nächsten Schritt werden mit Hilfe von Untersuchungen in Mikrokosmen und im See direkt die ökophysiologischen Auswirkungen der Biokonvektion auf einzelne Organismen studiert. Schlussendlich werden die Auswirkungen der Biokonvektion auf das gesamte mikrobielle Ökosystem des Sees untersucht. Die Feldarbeiten werden in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Alpine Biologie Piora, das am Cadagnosee liegt, durchgeführt.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungspro-jekts

Man nimmt an, dass phototrophe schwefeloxidierende Bakterien –wie die hier studierten C. okenii –zu den ersten Lebensformen der Erde gehörten, da Sauerstoff damals noch nicht vorhanden war. Die heutigen Mikroorganismen sind daher relativ nahe Verwandte der ursprünglichen Schwefelverwerter, die am Anfang der enormen Lebensvielfalt auf der Erde stehen. Ein Vergleich der verschiedenen phototrophen schwefeloxidierenden Bakterien im Cadagnosee, die zwar ähnliche ökologische Nischen nutzen, sich aber physiologisch deutlich voneinander unterscheiden, könnte Erklärungen liefern für die drei unterschiedlichen evolutionäre Linien der 3 wichtigsten Bakterienpopulationen des Sees.

Key words

Biokonvektion, Chromatium okenii, Cadagnosee, Schwefelzyklus, CO2-Fixierung.

1 Oktober 2018