Strukturen der mikrobiellen Gemeinschaften in Gärrestproben in unterschiedlichen Tiefen und zu unterschiedlichen Zeiten

In diesem Versuch wurde die Strukturänderung der mikrobiellen Gemeinschaft im Gärrestlager in unterschiedlichen Tiefen und im Laufe der Zeitmittels TRFLP-Technik analysiert. Die Proben wur-den von zwei unterschiedlichen Biogasanlagen in vier Tiefen (Oberfläche, 1,0, 2,5 und 5,0 Meter) entnommen. Als Kontrolle diente Probenmaterial aus dem jeweiligen Biogasfermenter. Die ausge-wählten Zeitabstände betrugen zwischen 25 und 30 Tage.

Archaeelle Gemeinschaften

In BGA 1 wurden Methanothrix und Methanomassiliicoccus nur in geringen Anteilen (2-10 %) nachgewiesen und schienen somit eine untergeordnete Rolle in der Methanproduktion in dem Gär-restlager zu spielen. Auffällig war jedoch der hohe Anteil an Methanosarcina, die in den Proben aller Tiefen im Laufe der Zeit häufig (bis zu 75 %) vertreten waren, obwohl sie in den Fermenter-proben deutlich weniger präsent (36-46 %) waren (Abb. 18). Eine geringe quantitative Änderung haben die Methanobacterium in allen Tiefen und in allen Probennahmezeitpunkten (10-14 %) ge-zeigt.

Abb. 18: Überblick über die archaeellen Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei unterschiedlichen Tiefen und Probennahmezeitpunktenunddem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 1.

1. Charge: Probennahme Anfang der Sperrzeit, 2. Charge: Probenahme nach 25 Tagen, Die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp.

Fortsetzung Abb. 18

Abb. 18: Überblick über die archaeellen Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei unterschiedlichen Tiefen und Probennahmezeitpunktenunddem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 1.

3. Charge: Probenahme nach 54 Tagen.

Die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp.

Methanoculleus verhielt sich in den Gärrestlagern der BGA 2 ähnlich wie Methanosarcina in der BGA 1 mit dem Unterschied, dass diese Gruppe auch in den Fermenterproben dominant (A-bundanzen bis zu 80%) war. Die Vertreter der Gattung Methanoculleus haben in Gärrestlagerpro-ben von BGA 2 mit einem Anteil von bis 91 % und in FermenterproGärrestlagerpro-ben bis 82 % der Archaea TRFLP-Profile dominiert (Abb. 19). Die TRFs 74, Vertreter der Methanoculleus, nahmen in BGA 2 im Laufe der Zeit in allen Tiefen deutlich ab, während der TRFs 108 (auch Vertreter der Me-thanoculleus) im Gegensatz zu TRF 74 zugenommen haben.

Abb. 19: Überblick über die archaeellen Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei unterschied-lichen Tiefen und Probennahmezeitpunkten und dem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 2.

1. Charge: Probennahme Anfang der Sperrzeit,. die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp.

Fortsetzung Abb. 19

Abb. 19: Überblick über die archaeellen Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei

unterschiedlichen Tiefen und Probennahmezeitpunktenunddem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 2,

2. Charge: Probenahme nach 25 Tagen, 3. Charge: Probenahme nach 54 Tagen.

Die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp.

Bakterielle Gemeinschaften

Bei einem Vergleich der bakteriellen Gemeinschaften in BGA 1in unterschiedlichen Tiefen (1, 2,5 und 5 Meter) des Gärrestlagers bei einem ersten Probennahme-Zeitpunkt auf Basis der TRFLP-Analyse (Abb. 20) war festzustellen, dass die Candidatus Cloacimonetes in allen Tiefen am meis-ten vertremeis-ten waren. Sie sind aber bei allen Probennahme-Zeitpunkmeis-ten besonders abundant in ei-ner Tiefe von 2,5 Meter (42-55 %). Die Firmicutes verhalten sich ähnlich wie Candidatus Cloaci-monetes, weisen jedoch stets geringere Abundanzen auf (20-32 %). Es wurde zudem festgestellt, dass die Clostridiadie meisten Vertreter des Phylums Firmicutes waren, insbesondere in fünf Meter Tiefe zum Zeitpunkt der dritten Probennahme.

Abb. 20: Überblick über die bakterielle Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei unterschiedlichen Tiefen und Probennahmezeitpunktenunddem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 1.

1. Charge: Probennahme Anfang der Sperrzeit, 2. Charge: Probenahme nach 25 Tagen, 3. Charge: Pro-benahme nach 54 Tagen. Die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp

Bei einem Vergleich der bakteriellen Gemeinschaft in unterschiedlichen Tiefen (1, 2,5 und 5 Meter zur Oberfläche)eines Gärrestlagers der BGA 2 bei drei verschiedenen Probennahme-Zeitpunkten im Abstand von 20 bis 25 Tagen wurde folgendes festgestellt (Abb. 21): Die Clostridia sind hier von großem Interesse, weil sie in allen Tiefen und in allen Zeitpunkten mit der größten

Konzentra-tion (33-38 %) vertreten waren. Zweit häufigste Gruppe bildeten Vertreter der Bacteroidales. Sie variierten ebenfalls in allen Zeit- und Tiefenpunkten sehr leicht voneinander und waren quantitativ unterschiedlich (21-24 %). Candidatus Cloacimonetes, die in BGA 1 sehr dominant (über 40 %) vertreten waren, konnten in BGA 2 in allen Tiefen und Zeitpunkten mit einer Konzentration von nicht mehr als 10 % detektiert werden.

Abb. 21: Überblick über die bakteriellen Gemeinschaften in dem Gärrestlager bei unterschiedlichen Tiefen und Probennahmezeitpunktenunddem zugehörigen Fermenter der Biogasanlage BGA 2.

1. Charge: Probennahme Anfang der Sperrzeit, 2. Charge: Probenahme nach 25 Tagen, 3. Charge: Pro-benahme nach 54 Tagen. Die Zahlenangaben in der Legende beziehen sich auf die TRF-Länge in bp.

Die Ergebnisse der Analyse der mikrobiellen Gemeinschaften in Gärrestproben in unterschiedli-chen Tiefen zu unterschiedliunterschiedli-chen Zeiten können in folgenden Punkten zusammengefasst werden:

- Der Vergleich der archaeellen und bakteriellen Gemeinschaften in verschiedenen Tiefen eines Gärrestlagers ist nicht verwertbar. Da Gärrestlager ständig nachgefüllt werden, werden die mikrobiologischen Gemeinschaften im Laufe der Zeit nicht in definierter Tiefe erfasst werden können.

- Die mikrobiologischen Gemeinschaften sind unterschiedlich strukturiert. Ebenso unterliegen sie unterschiedlichen zeitlichen Dynamiken. Einige Gruppen sind persistenter als andere, die nach kurzer Zeit verschwinden.

Diesen Untersuchungen kann entnommen werden, dass die Menge aller Vertreter der mikrobiolo-gischen Gemeinschaften im Laufe der Lagerungszeit der Gärreste nicht unbedingt abnimmt. Die Candidatus Cloacimonetes, die in BGA 1in einem Meter Tiefe vorkam, nahm in dem zweiten Pro-bennahme-Zeitpunkt zu, während in dem dritten ProPro-bennahme-Zeitpunkt sich die gleiche Konzent-ration einstellte wie in dem ersten. Das deutet darauf hin, dass die Methanemissionen im Laufe der Gärrestlagerung reduziert werden, da die Aktivität und nicht die Quantität der Methanproduzenten abnimmt.

II.1.7.3 Strukturen der mikrobiellen Gemeinschaften in den Gärrestproben nach Zugabe