Cyanobakterien

Das Wichtigste in Kürze

Motivation: Erkenntnisgewinn und Wissenszuwachs zur Dynamik von toxischen Cyanobakterienblüten (Blaualgen). Einfluss verschiedener Umweltfaktoren, Managementstrategien und Zooplanktongemeinschaften auf die Entwicklung von Blüten.

Novum: Untersuchung der Blütendynamik von Cyanobakterien (insbesondere stickstofffixierender, filamentbildender Arten) und Toxinbildung in einem künstlichen Reservoir.

Strategie: Modelentwicklung zur Vorhersage des Einflusses der Pumpaktivität auf die Blüten-Dynamik; Mesokosmos-Experimente zur Untersuchung von Interaktionen zwischen Grazern und Cyanobakterien; Wachstums- bzw. Konkurrenzexperimente unter kontrollierten Bedingungen

Zielsetzung: Bestimmung der wichtigsten Parameter der Blüten- und Toxinbildung um zukünftige Überwachungs- und Managementstrategien zu entwickeln.

 

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(A) Motivation. Viele Stauseen leiden unter einem vermehrten Nährstoffeintrag, der oft zu einer Verschlechterung der Wasserqualität führt. Ein Grund dafür ist das vermehrte Wachstum von Cyanobakterien. Treten diese Mikroorganismen in hoher Dichte im Wasser auf spricht man von einer Blüte. Dies geschieht vor allem in den Sommermonaten, wenn die Sonneneinstrahlung und die warmen Temperaturen ein ideales Wachstum ermöglichen. In der Regel kommt es erst im Spätsommer bzw. Herbst zum Absterben der Blüte, wobei Dauerstadien der Cyanobakterien absinken, um im Sediment zu überwintern.
Einige Cyanobakterien sind in der Lage Toxine zu bilden (Cyanotoxine), welche schädlich für die Diversität und Ökosystemdienstleistung von Gewässern sind. Besonders wenn Blüten in Trinkwasserspeichern und Badeseen auftreten, stellen Cyanotoxine ein potentielles Gesundheitsrisiko für Menschen dar. In diesen Fällen müssen Seen und Talsperren regelmäßig für den Badebetrieb geschlossen bzw. die Trinkwassergewinnung eingestellt werden.

(B) Novum. Cyanobakterien sind sehr divers in ihrer Artenvielfalt und ihren Präferenzen in aquatischen Lebensräumen. Während die Lebensweise einiger Arten in natürlichen Seensystemen gut untersucht ist, gibt es wenige Informationen zu ihrer Lebensweise in künstlichen Pumpspeichersystemen. Besonders filamentbildende Arten sind erheblich schlechter untersucht als ihre kokkalen Vertreter. Die mit dem Management einhergehenden Wasserspiegelschwankungen, sowie die vermehrte Zufuhr von Fremdwasser stehen in Verdacht die Blütenbildung und evtl. auch die Toxinbildung zu begünstigen.

(C) Strategie. Ziel des AP 3 ist es, die Hauptfaktoren zu bestimmen welche die Blütenbildung verursachen. Um entsprechende Gegenmaßnahmen zu entwickeln, werden die physikochemischen und biologischen Prozesse untersucht, die einer solchen Massenentwicklung zugrunde liegen. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Toxinproduktion der Mikroorganismen sowie auf den Einflüssen von Wasserspiegelschwankungen, saisonalen Fluktuationen und der Zuführung von Fremdwasser.
Um die Dynamik der Blütenentwicklung besser zu verstehen, werden die während der Blüte dominanten Arten bestimmt und für Laborversuche in Reinkulturen gehalten. Dies ermöglicht ein kontrolliertes Testen verschiedener Parameter und deren Einfluss auf das Wachstum der Bakterien. Hierbei soll vor allem der Einfluss von vermehrter Nährstoffzugabe (Phosphate und Nitrate), der Lichteinstrahlung sowie Interaktionen zwischen Cyanobakterien und Zooplanktern untersucht werden.

(D) Zielsetzung. Ziel ist es, die Faktoren und Umweltparameter, die für die Ausbildung von Cyanobakterienblüten in Talsperren von Bedeutung sind zu identifizieren, um daraus Managementstrategien ableiten zu können, die dem Massenauftreten von Cyanobakterien entgegenwirken. Dies ist nur durch ein detailliertes Prozessverständnis möglich, in dem sowohl der Einfluss von Nährstoffen als auch der Einfluss des Nahrungsnetzes sowie Interaktionen innerhalb der Phytoplanktongemeinschaft berücksichtigt werden.