pDNA - Messungen

Die vertikale und zeitliche Verteilung der oDNA - KoiwafintrationfAbb. 3.23) orientiert sich weitestgehend an allen bereits vorgestellten biologischen Variablen. Innerhalb der homogenen Deckschicht wurden maximale

~ -3

pDNA - Konzentrationen von 15,8 * 22,8 mg pDNA m" (Bornholmsee) und 18,6 - 29,9 mg pDNA m (Gotlandsee) gemessen. Für beide Untersuchungsgebiete läßt sich zum Ende des Driftexperimentes ein Anstieg des pDNA - Gehaltes feststellen. Während sich der pDNA - Anstieg in der Gotlandsee mit einer gleichzeitig ansteigenden Bakterienzellzahl korrelieren läßt, ist für die Bornholmsee keine der vorgestellten Zellzahlvariablen eindeutig der zum Ende des Driftexperimentes Vorgefundenen pDNA - Akkumulation zuzuordnen.

3-Z3: PDNA - Konzentration (mg pONA m'3) Im Driftgebiet der Bornholmsee (A) und der Gotlandsee (B) wahrend der Untersuchung ‘BEBOP 90*.

Im Bereich der Thermokline konnten, vergleichbar mit der Bakterienabundanz, ca. 1/3 der jeweiligen Maximaikonzentrationen der pDNA gemessen werden. Innerhalb des Winterwassers und des salzreicheren Tiefenwassers weist die Verteilung der pDNA - Konzentration mit Werten von 0,3 bis 7,7 mg pDNA m'3 eine hohe Heterogenität auf. Wie bereits für alle anderen biologischen Variablen dokumentiert, erfolgt auch für

den pDNA - Gehalt der Proben aus 150 m Wassertiefe ein Konzentrationsanstieg, der sich von ca. 13 auf 7,7 mg pDNA m"^ beläuft.

Durchschnittliche pDNA - Konzentrationen (Station 196 und 207) der Größenfraktionen 0,2 - < 2 |xm, S 2 - < 5 pjn und S 5 tun sind in der Abbildung 3.24 dargestellt. Für alle Tiefenhorizonte befindet sich der Hauptanteil des pDNA - Gehaltes (55,3 - 93,4 %) in der Größenfraktion 0,2 - < 2 p,m. Die Größenklasse

^ 2 - 5 (im erreicht nur in 1, 5 und 20 m Tiefe 1/3 bis 1/5 des Gesamt - pDNA - Gehaltes, während der Fraktion & 5 pjn mit einer Ausnahme in 35 m eine größere Bedeutung in mittleren Tiefen (20 - 50 m) mit 20,0 - 27,5 % zukommt.

% pDNA

0 20 40 60 80 100

ih

20

40

Q .(U

TD

60

80

i ■ i . i

T

-> » 2 — < 5 /im

2 — <2/im

Abb. 3.24: Prozentuale Verteilung der pDNA - Konzentration auf unterschiedliche Größenklassen in der mittleren Ostsee; Daten aus der Bornholm- und Gotlandsee während der Untersuchung 'BEBOP 90'.

Eine Größenklassendifferenzierung des pDNA - Gehaltes zusammen mit den Variablen Chlorophyll a, POC, PON und partikuläres Gesamtphosphat wurde für 3 Tiefen (5, 25 und 70 m) an der Station 199 vorgenommen (Abb. 3.25). Die Fraktionierung wurde für die Größenklassen 0,2 - < 1 jun, a l - < 2 jxm, ä 2 - < 5 (im, £ 5 - < 20 pjn und > 20 jun durchgeführt, wobei, wie für alle Fraktionierungsexperimente geltend, die erhaltenen Größenklassen eher die Bedeutung einer praktischen Skala besitzen, die nicht immer die reale Größe aller in ihr enthaltenen Organismen reflektiert. Eine weitere Einschränkung der Untersuchung

dieser Variablen bezüglich der Größenstruktur ergibt sich aus dem Sachverhalt, daß aus tedmischen Gründen eine mehrmalige Filterpassage des Probenwassers (’top down - filtration’) erforderlich war. Des weiteren dienten als Basisfilter für die pDNA - Bestimmung 0,2 (im Nudepore - Filter, während für die Messung der anderen Biomassevariablen aus analytischen Gründen GF/F - Filter eingesetzt werden mußten, wodurch eine methodisch einheitliche Fraktionierung nicht möglich war. Die Rlterstruktur der GF/F - Filter erlaubt keine exakte Definition der Porenweite (nominale Porenweite 0,7 (im), da jedoch l i et aL (1983) und Herbland et aL (1985) zwischen GF/F - und 0,2 pjn Nudepore - Filtern keinen signifikanten bzw. nur geringe Unterschiede (6%) feststellen konnten, sollen auch die Meßwerte des auf GF/F - Filtern filtrierten 1 jun - Filtrats der Größenklasse 0,2 -1 jun zugeordnet werden.

Die folgende Interpretation der Fraktionierungsdaten soll wegen der oben genannten Einschränkungen weniger an der absoluten Skala erfolgen. Es scheint vielmehr ausreichend, die pelagialen Größenstrukturen tendenziell zu erfassen, um einen Aufschluß über mögliche ökologische Systemstrukturen zu erhalten.

Mit prozentualen Anteilen von 31,7 - 78,8 % aller ermittelten Biomassevariablen (Ausnahme: Chlorophyll a in 25 m Wassertiefe) kommt der Größenklasse 0,2 - < 1 (im die größte Bedeutung zu. Dieses gilt im besonderen Maße für die Proben aus 5 und 70 m Tiefe. In 25 m Wassertiefe erreicht in dieser Fraktion sowohl die pDNA als auch vor allem Chlorophyll a im Vergleich zu den anderen Variablen nicht so hohe Anteile, während beide Variablen in den Größenklassen > 5 - < 2 0 |un und > 20 pun mit zweistelligen Prozentanteilen vertreten sind. In dieser Tiefe ist die Hälfte der Chlorophyll a - Konzentration in der Fraktion

2 5 - < 20 jtm anzutreffen. Die folgenden Größenklassen, die sich von 2 1 bis < 5 (im erstrecken, spielen nur im Oberflächenbereich der Wassersäule eine bedeutende Rolle, denn dieses Größenspektrum dürfte neben größeren Bakterienzellen vorwiegend mit Pikocyanobakterien und autotrophen Pikoflagellaten besetzt sein. Fraktionen ab 2 5 jim erlangen im mittleren und unteren Teil der Wassersäule eine größere Relevanz.

Als überraschend erweist sich die Größenverteilung des POC und PON, die in jedem Tiefenhorizont ihren maximalen Anteil in der Größenklasse 0,2 - < 1 jun erreichen. Da ein Großteil des POC und PON nicht lebendes organisches Material (biogener Detritus) ausmacht, legen die Ergebnisse den Schluß nat»*, daß biogene Detrituspartikel überwiegend im Bereich von unter einem Mikrometer Vorkommen, wenn die Möglichkeit von mechanischen Filtrationsartefakten vor allem bei fragilen organischen Strukturen durch die 'top down - filtration’ ausgeschlossen werden kann.

Der bereits oben angedeutete hohe prozentuale Anteil des pDNA - Gehaltes in den Größenfraktionen 0,2 - < 2 (tm (Abb. 3.24) und 0,2 - < 1 jun (Abb. 3.25) an der Gesamt - pDNA - Konzentration wird durch die Korrelation mit der Gesamtbakterienzahl, die überwiegend diesen beiden Fraktionen zugeordnet werden kann, bestätigt (Abb. 3.26; Kapitel 3.6.). Aus der Bomholm- und Gotlandsee ergeben sich für diese Variablen die kalkulierten Regressionsgleichungen y = 4,454x + 2,015 (r = 0,850) bzw. y = 6,096x + 1,326 (r = 0,901).

Sowohl die Korrelationskoeffizienten als auch die angeführten 95 %igen Konfidenzintervalle deuten auf eine große Abhängigkeit der pDNA - Konzentration von der Gesamtbakterienzahl hin. Die Regressionsgerade für

5m Station 199 'BEBOP 90'

25m Station 199 'BEBOP 90'

70m Station 199 'BEBOP 90'

sizs classes

Y77ÄpDNA S S Chi.« E S 3 POC W PON □ p P 0 4

Abb. 3.25: Prozentuale Verteilung der pDNA -.Chlorophyll a -, POC -, PON - und partikularen Gesamtphosphat - Konzentration auf unterschiedliche Größenklassen in der Bornholmsee (Station 199) während der Untersuchung 'BEBOP 90'.

die g»g«mtp. pDNA - TBN - Datenmatrix aus der mittleren Ostsee (nicht in der Abb. 3.26 dargestellt) läßt sich mit der Gleichung y = 5,355x + 1,599 (r = 0,869) beschreiben und bestätigt die für die Bornholm- und Gotlandsee Vorgefundenen Beziehungen der pDNA - Konzentration zur Zellzahl der Bakterien.

1 0 12cells m 3

Abb. 3.26: Beziehung der pDNA - Konzentration (mg pOHA in"3) zur Gesamtbakter1enzah1 (lO1^ Zellen m”) Im Driftgebiet der Bomholrasee (A) und der Gotlandsee (B) während der Untersuchung 'BEBOP 90' ( O “ Driftgebiet A; ▼ - Driftgebiet B).

Wie für die Kieler Förde und Kieler Bucht ergeben sich auch bei diesen Korrelationsversuchen hinsichtlich der Beziehung der pDNA - Konzentration zur bakteriellen Gesamtzellzahl positive Ordinatenabschnitte durch die Regressionsgeraden. Der dadurch angezeigte pDNA - Gehalt (2,015 bzw.

1*326 mg pDNA m ^) ist dementsprechend neben dem beide Variablen betreffenden Fehlerbereich (siehe Kapitel 4.1.1.) auch anderen Organismengruppen und möglicherweise an Partikeln assoziierter pDNA zuzuordnen. Ebenfalls ein positiver Schnittpunkt der Ordinate resultiert aus einer Zusammenfassung sämtlicher aus der Bomholm- und Gotlandsee ermittelten Zellzahlen (Bakterien, Pikocyanobakterien, heterotrophe Nanoflagellaten und autotrophe Pikoflagellaten) sowie ihrer Korrelation den jeweiligen pDNA - Konzentrationen (y = 5,153x + 1,616; r = 0,8776).