Allgemeine Mikrobiologie

546 17DieRollevonMikroorganismenimStoffkreislaufundinderNatur
Freiwasser
Abb.17.10 AnoxygenephototropheBakterein
imoberenHypolimnioneutropherSeen.aWasserprobeausdemKolksee,Schleswig-Holstein,aus
ca.4mWassertiefe(Aufnahme:N.Pfennig).bMikroskopische
Aufnahme verschiedener roter und
grüner phototropher Bakterien aus der Sprungschicht
eines kleinen eutrophen Sees (Schleinsee;
Aufnahme:J.Overmann).
ImlichtdurchstrahltenEpilimnionwirddurchdasPhytoplankton(Diatomeen,
mixotrophe Flagellaten, Grünalgen, Cyanobakterien) Biomasse
produziert.GewöhnlichgelangtausderUmgebungweiteresorganisches
MaterialindenSee.BeihoherNährstoffversorgungkommteszurMassenvermehrungvonCyanobakterienundGrünalgen(Wasserblüte).
DiegelösteorganischeSubstanzimFreiwasserbestehtfastausschließlich
aus polymeren Verbindungen mit einem Molekulargewicht von
10000g/molundmehr(sog.Gelbstoffe).DieseVerbindungengleichen
strukturelldenHuminstoffenundunterscheidensichvonterrestrischen
Huminstoffen(Kap.17.10.2)nurdurcheinengeringerenAnteilanaromatischen
Bausteinen und ein geringeres Molekulargewicht. Sie werden
daherauchaquatischeHuminstoffegenannt.DieVerbindungenwerden
durch photochemisch und enzymatisch katalysierte, radikalische Polymerisation
aus aromatischen und aliphatischen Bestandteilen der BiomassegebildetundwahrscheinlichaufdenselbenWegenlangsamwieder
abgebaut,wobeiihremittlereLebensdauerimWassermehrereJahrebis
Jahrzehntebeträgt.
DieimFreiwasserdominierendenBakterienkönnenzueinemgroßen
TeilderCytophaga/Flavobacterium-Gruppe,sowiedenGattungenPseudomonasundAlcaligeneszugeordnetwerden.Ihnenkommteinewichtige
RollebeiderMineralisierungimsogenanntenMicrobialLoopzu(Plus
17.10).KultiviertaufCasein-Pepton-Stärke-PlattenkannmanaufZellzahlenvon10
2 –10 4 promlWasserschließen,derNachweisdurchDirektzählungnachFärbungmitDAPIergibt10
4 –10 6 Zellenproml.DurchVerwendungbesserangepasster,magererKultivierungsmedienhatmanden
AnteilderkultiviertenMikroorganismendeutlicherhöhenkönnen.
EinTeilderorganischenSubstanzsinktzumGrunddesSeesabund
wirddortzersetzt.DerAbbau im SedimentverbrauchtSauerstoffund
führtzurBildungvonH 2 S,CH 4 undCO 2 (s.u.).BeihoherProduktivität
einesSeeskanndiedurchdieAbbauprozessebedingteSauerstoffzehrung
zuvölliganoxischenVerhältnissenimHypolimnionführen,inderenFolge
H 2 S und CH 4 bis in das Metalimnion vorstoßen. Methan wird erst in
GegenwartvonmolekularemSauerstoff,alsounmittelbaranderUntergrenzedesEpilimnions,wiederoxidert.DiemethanoxidierendenBakterienerfüllendamitals„Methanfilter“einewichtigeRolleinderEliminationdiesespotentenTreibhausgases,bevoresindieAtmosphäreeintreten
kann.SchwefelwasserstoffhingegenkannbereitsimanoxischenHypolimniondurchNitratreduziereroderdurchanoxygenphototropheBakterienreoxidiertwerden,sofernLichthinreichenderQualitätundIntensität
in dieseSchichtenvordringt.Mit dieserAktivität bilden dieSchwefelpurpurbakterienundGrünenSchwefelbakterieneinezweiteSchichtprimärerBiomasseproduktion(sekundärePrimärproduktion;Abb.17.10a).
Plus17.10 MikrobielleAktivitätenimFreiwasser
Die Limnologie hat sich anfangs fast ausschließlich mit der
Bildung von Algenbiomasse, ihrer Abweidung und weiteren
Verwertung durch das Zooplankton und durch Fische beschäftigt.Erstspätistdeutlichgeworden,dass
Algenneben
ihrer Zellmasse auch beträchtliche Mengen gelöster organischerSubstanzproduzierenundausscheiden.Diesewirdausschließlich
von Bakterien genutzt, die ihrerseits wiederum
vonProtozoen,v.a.Flagellaten,abgeweidetwerden(MicrobialLoop).AuchverschiedenepartikuläreNebenprodukteder
Nahrungskette (Detritus) unterliegen nach enzymatischer
Hydrolyse dem Abbau durch Bakterien. DetritusnahrungsketteundMicrobialLoopsinderstindenletzten20Jahren
in ihrer Bedeutung erkannt worden. Immerhin kann bis zu
50% des Elektronenflusses in einem Gewässer über diese
beidenKanäleerfolgen.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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