Effects of Mesograzers in Eelgrass Communities.

Jaschinski, Sybill (2007) Effects of Mesograzers in Eelgrass Communities. Open Access (PhD/ Doctoral thesis), Christian-Albrechts-Universität Kiel, Kiel, Germany, 104 pp.

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Abstract

Seegrasgemeinschaften gehören hinsichtlich ihres Nutzens für die Allgemeinheit zu den wertvollsten Ökosystemen überhaupt. Sie bieten Lebensraum für eine diverse Gemeinschaft von Invertebraten und Fischen, dienen als Habitat und Futterquelle, sowie als Kinderstube für kommerziel wichtige Arten. Die Fähigkeit von Seegraswiesen Sediment und Nährstoffe aus der Wassersäule zu entfernen und die Stärke von Strömungen abzuschwächen, dient dem Schutz von Küstengebieten. Unglücklicherweise gehören Seegraswiesen zu den am meisten bedrohten Lebensräumen im Meer. Der wachsende menschliche Einfluß, insbesondere die Eutrophierung, haben einen dramatischen Rückgang der Seegrasswiesen in den letzen Dekaden verursacht. Seegrasblätter werden von einer Vielzahl von epiphytischen Algen besiedelt. Unter hoher Nährstoffbelastung können diese Epiphyten die Seegräser überwuchern mit schwerwiegenden Konsequenzen für das Wachstum der Pflanzen. Dieser Vorgang wird nicht nur durch Nährstoffe alleine geregelt, sondern auch der Einfluß von sogenannten „Mesograzern“, kleinen mobilen Invertebraten, spielt ein wichtige Rolle in der Strukturierung von Seegras-Epiphyten Gemeinschaften. In dieser Arbeit habe ich die Auswirkungen von vier häufig vorkommenden Mesograzerarten (die Isopodenart Idotea baltica, die Amphipodenart Gammarus oceanicus, die Gastropoden Littorina littorea and Rissoa membranacea) auf Prozesse in Seegras-Epiphyten Systemen untersucht. Im Labor habe ich den Effekt von zunehmender Mesograzerdichte auf die Biomasse und Produktion von Seegrass und Epiphyten in Mesokosmos-Experimenten untersucht. Die Auswirkungen auf diese Pflanzengemeinschaft varierten zwischen den einzelnen Mesograzerarten, wobei Rissoa der effizienteste Grazer war und Gammarus den schwächsten Effekt zeigte. Die Gastropoden zeigten generell einen stärkeren Grazing-Effekt als die Crustaceen. Die Produktivität der Epiphyten wurde von Littorina und Rissoa durch die zusätzliche Versorgung mit Nährstoffen gesteigert. Wahrscheinlich stammten diese Nährstoffe aus den Exkretionsprodukten dieser Arten. Der Effekt der Mesograzerdichte auf die Diversität der Epiphyten war ebenfalls artspezifisch. Die Diversität der Epiphyten zeigte eine unimodale Korrelation mit der Gastropodendichte wie es aufgrund der „intermediate disturbance hypothesis“ zu erwarten war. Idotea hatte einen generell negativen Effekt und Gammarus zeigte einen konstant positiven Effekt auf die Diversität der Epiphyten. Variationen in der Selektivität der Grazer und der Zusammensetzung der Epiphytengemeinschaft können als wichtige Faktoren für die unterschiedlichen Auswirkungen von Mesograzern auf die Diversität der Algen angesehen werden. Die Interaktionen von „top-down“ und „bottom-up“ Effekten wurden bei einem mittleren Fraßdruck von Idotea und drei unterschiedlichen Nährstoffkonzentrationen getestet. Ich fand 4 starke und interaktive Auswirkungen von Nährstoffen und Grazing auf die Epiphyten. Die Biomasse und Produktion der Epiphyten wurde durch die Anreicherung mit Nährstoffen erhöht und durch die Anwesenheit von Grazern erniedrigt. Die Nährstoffeffekte waren stärker in der Abwesenheit von Grazern und der Grazing-Effekt war ausgeprägter unter hoher Nährstoffversorgung. Grazing und Düngung hatten antagonistische Effekte auf die Zusammensetzung der Epiphyten: Diatomeenketten und filamentöse Algen profitierten von der Nährstoffanreicherung, während ihr Anteil an der Gesamtbiomasse durch Grazing reduziert wurde. Das Seegraswachstum wurde positiv durch Grazing beeinflußt und durch mäßige Nährstoffanreicherung. Hohe Nährstoffkonzentrationen hingegen reduzierten die Produktion des Seegrases. Felddaten unterstützten die experimentell gezeigte Koexistenz von „top-down“ und „bottom-up“ Kontrolle von Primärproduzenten in Seegrassystemen. Der Effekt von Mesograzerdiversität auf ein Seegras-Epiphyten-Mikrophytobenthos System wurde in einem weiteren Laborexperiment untersucht. Anfänglich erhöhte die ansteigende Mesograzerdiversität die Grazing-Effizienz auf die Epiphyten und es gab einen positiven Effekt auf die Diversität der Epiphyten. Zusätzlich wurden ein starker Einfluß der einzelnen Mesograzerarten auf die taxonomische Zusammensetzung in beiden Mikroalgengemeinschaften festgestellt. Diese Auswirkungen der Mesograzerdiversität verschwanden nach drei Wochen. Wahrscheinlich hatten die Auswirkungen höher Nährstoffkonzentrationen in diesem Experiment die Effekte der Mesograzerdiversität zu diesem Zeitpunkt überdeckt. Des weiteren führte ich eine Feldstudie in der Kieler Förde durch, um die Bedeutung von Epiphyten als Nahrungsquelle in Seegrassystemen zu untersuchen. Stabile Isotopen- und Fettsäureanalysen wurden angewandt um diese Frage zu beantworten. Die Werte der stabilen Kohlenstoffisotope und die Fettsäurezusammenstetzung von Primärproduzenten und Konsumenten in der untersuchten Seegraswiese führten zu der Schlußfolgerung, daß das dort vorhandene Nahrungsnetz hauptsächlich Epiphyten und Mikrophytobenthos zur Grundlage hat. Rotalgen und Phytoplankton waren von geringerer Bedeutung in diesem System und das Seegrass selber ist wahrscheinlich als Nahrungsquelle zu vernachlässigen. Als Schlußfolgerung kann man sagen, daß meine Experimente und Feldstudien die Bedeutung der Mesograzer als strukturierender Faktor in Seegrassystemen hervorheben und Bedeutung dieser funktionalen Gruppe für die Gesundheit und Stabilität dieser Ökosystem bestätigt wurde. Die Größenordnung und Ausrichtung dieser Effekte ist jedoch Abhängig von der Mesograzerart und der Dichte. Der Stellenwert von Interaktionen zwischen Fraßdruck, Nährstoffen und der Diversität von Primärproduzenten und Konsumenten wurde in dieser Studie verdeutlicht.

Document Type: Thesis (PhD/ Doctoral thesis)
Thesis Advisor: Sommer, Ulrich and Wiltshire, Karen
Keywords: Seegras, Seagrass, epiphytes, Epiphyten, Zostera, mesograzer, diversity, Idotea, Littorina
Research affiliation: OceanRep > GEOMAR > FB3 Marine Ecology > FB3-EOE-N Experimental Ecology - Food Webs
Refereed: No
Open Access Journal?: Yes
Date Deposited: 03 Dec 2008 16:52
Last Modified: 04 Jul 2016 12:57
URI: http://oceanrep.geomar.de/id/eprint/7935

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