Photosynthetisch aktives Licht, Nährsalze und Temperatur

1.3 Ergebnisse 6

1.3.3 Physiologische Untersuchungen

1.3.3.2 Mesokosmos-Versuche

1.3.3.2.1 Photosynthetisch aktives Licht, Nährsalze und Temperatur

Die mit Hilfe des am Schiffs-Mast des Forschungsschiffes „Alexander von Humboldt“

installierten Lichtsensors gemessenen Daten für das photosynthetisch aktive Licht (PAR) während der Adaptationszeit sind in Abb. 47 dargestellt.

Abb. 47a-h: Die Abbildungen auf den nachfolgenden Seiten zeigen Tagesverläufe des photosynthetisch aktiven Lichts (PAR) über der Wassersäule in der Zeit vom 18.7.-25.7.99 (Station 271, Gotlandtief).

Die Daten wurden mit Hilfe eines Lichtsensors, der am Schiffs-Mast des Forschungsschiffs

„Alexander von Humboldt“ installiert war, aufgezeichnet.

PAR am 18.07.1999

0 500 1000 1500 2000

00:00 12:00 00:00

MEZ [ hh:min ] µEm-2 s-1

PAR

PAR am 19.07.1999

PAR am 23.07.1999

0 500 1000 1500 2000

00:00 12:00 00:00

MEZ [ hh:min ] µEm-2 s-1

PAR

PAR am 24.07.1999

0 500 1000 1500 2000

00:00 12:00 00:00

MEZ [ hh:min ] µEm-2 s-1

PAR

PAR am 25.07.1999

0 500 1000 1500 2000

00:00 12:00 00:00

MEZ [ hh:min ] µEm-2 s-1

PAR

Abbildung 48 zeigt den Verlauf der Nährstoff-Entwicklungen im Starklicht- und Schwachlicht-Tank während der Lichtanpassungszeit. In beiden Mesokosmen kommt es am 4. Versuchstag zum Einbruch der Ammonium-Konzentration (die Erklärung hierfür bleibt offen). Im Starklicht-Tank ist die Ammonium-Konzentration generell etwas höher als im Schwachlicht-Tank.

Verlauf der Nährstoffkonzentration in HL-Tank vom 18.07. bis 25.07. 1999

Verlauf der Nährstoffkonzentration in LL-Tank vom 18.07. bis 25.07. 1999

Abb. 48 a und b: Entwicklung der Nährstoff-Konzentrationen im Starklicht- und Schwachlicht-Tank vom 18.-25.7.99.

In Abbildung 49 ist der Verlauf der Temperatur in beiden Tanks über die Versuchszeit hinweg dargestellt. Der Temperatur-Unterschied in Starklicht- und Schwachlicht-Tank beträgt konstant ca. 1°C.

Temperaturverlauf in den Mesokosmen vom 19.07. bis 24.07.

10 14 18 22 26

0 1 2 3 4 5 6 7

Versuchstag

Temperatur [°C]

HL-Tank LL-Tank

Abb. 49: Temperaturverlauf im Starklicht- und Schwachlicht-Tank.

1.3.3.2.2 Algenklassen-Zusammensetzung

Die Entwicklung der Algenklassen-Zusammensetzung im Starklicht- und Schwachlicht-Tank ist in Abb. 50 dargestellt. In beiden Tanks bilden Cyanobakterien bis zum jeweiligen Ende der Anpassung den Hauptanteil der Biomasse. Im Starklicht-Tank ist weniger Biomasse vertreten als im Schwachlicht-Tank. In beiden Tanks nimmt die Biomasse im Verlauf der Anpassungszeit ab. Während die Flagellaten im Schwachlicht-Tank nach dem 4. Tag verschwinden, werden sie im Starklicht-Tank bis gegen Ende der Anpassungs-Zeit gefunden.

Im Vergleich zum Schwachlicht-Tank sind im Starklicht-Tank Dinophyceen stärker vertreten.

Bacillariophyceen bilden hier nur einen kleinen Part der Biomasse, während sie im Schwachlicht-Tank einen etwas größeren Anteil einnehmen.

Die Entwicklung der Algenklassen-Zusammensetzung in einem – wie hier – simulierten Oberflächenwasserkörper unter Starklicht- und Schwachlichtintensitäten hat auch Relevanz für das Monitoring. Werden bestimmte Algenklassen während einer stabilen Wetterlage und ruhigen Windbedingungen eliminiert – etwa weil sie schlechtere Anpassungsmöglichkeiten an die Lichtbedingungen haben – so hat dies auch Auswirkungen auf die Fluoreszenz-Abstrahlung der Phytoplankton-Population.

18.07.99 20.07.99 22.07.99 24.07.99 Date

Abb. 50 a und b: Entwicklung der Algenklassen-Zusammensetzung im Starklicht- (HL) und Schwachlicht-Tank (LL) in der Zeit vom 18.-25.7.99.

Abbildung 51 zeigt die Entwicklung der Biomasse der fädigen Cyanobakterien Nodularia spumigena und Aphanizomenon „baltica“ im Starklicht- und Schwachlicht-Tank. Wie im Vorjahr (hier nicht gezeigt) verschwindet Aphanizomenon im Starklicht-Tank nach 3 Tagen.

Auch im Schwachlicht-Tank geht ihre Biomasse sukzessive zurück, bis sie am Ende der Anpassungszeit kaum noch vertreten ist. Nodularia hingegen ist bis zum Schluß in beiden Tanks vertreten, ihre Biomasse nimmt aber in beiden Fällen ab. Aus dieser Darstellung und aus Beobachtungen im Untersuchungsjahr 1998 geht hervor, dass Nodularia eher Starklicht-Intensitäten toleriert als Aphanizomenon.

Biomass Cyanophyceae HL-mesocosm

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

18.07.99 19.07.99 20.07.99 21.07.99 22.07.99 23.07.99 24.07.99 25.07.99 Date

Biomass [ww mg/m³]

Nodularia spumigena Aphanizomenon "baltica"

Biomass Cyanophyceae LL-mesocosm

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

18.07.99 19.07.99 20.07.99 21.07.99 22.07.99 23.07.99 24.07.99 25.07.99 Date

Biomass [ww mg/m³]

Nodularia spumigena Aphanizomenon "baltica"

Abb. 51 a und b: Entwicklung der fädigen Cyanobakterien im Starklicht- und Schwachlicht-Tank in der Zeit vom 18.-25.7.99.

1.3.3.2.3 Pigmente

Abbildung 52 zeigt die Entwicklung einiger Pigmente in Starklicht- und Schwachlicht-Tank.

Der Chlorophyll a-Gehalt nimmt im Starklicht-Tank erwartungsgemäß im Vergleich zum Schwachlicht-Tank stark ab. Aber auch im Schwachlicht-Tank nimmt der Chlorophyll a-Gehalt leicht ab. Fucoxanthin nimmt in beiden Tanks zu, im Schwachlicht-Tank mehr als im Starklicht-Tank. Diadinoxanthin nimmt ebenfalls in beiden Tanks zu, im Starklicht-Tank jedoch stärker als im Schwachlicht-Tank. Zeaxanthin nimmt ab dem 4. Tag im Starklicht-Tank stark ab, im Schwachlicht-Starklicht-Tank dagegen kaum. ß-Carotin und Echinenon werden ab dem 4. Tag im Starklicht-Tank nicht mehr detektiert. Im Schwachlicht-Tank wird ß-Carotin bis zum Ende der Anpassung detektiert, Echinenon jedoch wird am vorletzten und letzten Tag der Untersuchung nicht mehr nachgewiesen.

Obwohl einige Pigmente, die sowieso nur in geringen Mengen in den Algen vorkommen (wie z.B. Echinenon und ß-Carotin) nicht mehr nachgewiesen werden, muß das nicht zwangsläufig bedeuten, dass einzelne Algenklassen vollkommen verschwunden sind.

Zeaxanthin ist den Cyanobakterien im Tank ein Lichtsammelpigment (es ist hier nicht in einen Xanthophyll-Zyklus involviert). Aus diesem Grund nimmt es im Starklicht-Tank ab dem 4. Tag stark ab (es ist genügend Licht vorhanden, so dass vermutlich aus Gründen des Lichtschutzes dieses Pigment in den Zellen abgebaut wird [vgl. auch Chla-Abnahme]).

Gleichzeitig nimmt aber auch die Biomasse der Cyanobakterien im Starklicht-Tank stark ab.

Pigmentgehalte schwanken also mit dem Licht-Anpassungsprozeß. Dennoch liefern Pigmentbestimmungen und die Analyse der Markerpigmente gute Einschätzungen bezüglich der vorhandenen Algenklassen. Letztlich können die Pigmentanalyse und die Zählmethode als sich ergänzende Methoden betrachtet werden.

HL-tank and LL-tank

adaptation on different light conditions