Siegert, Anke (2007) Effekte von Umweltstress auf die Verteidigungsfähigkeit von Makroalgen gegen Fraß und Aufwuchs. (Diploma thesis), Ruhr Universität, Bochum, Germany, 93 pp.

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Abstract

Makroalgen sind wichtige Primärproduzenten und stellen eine essentielle Nahrungsgrundlage für viele marine Herbivoren dar. Durch menschliche Eingriffe in Küstenökosysteme und den sich vollziehenden Klimawandel werden sie zunehmend Umweltstress ausgesetzt. Als Folge davon könnte unter anderem die Verteidigungsfähigkeit von Algen gegen Herbivorie und Epibiose herabgesetzt werden. In dieser Arbeit wurden die Effekte von Umweltstress auf die Verteidigungsfähigkeit von Makroalgen gegen Fraß und Aufwuchs untersucht. In der Regel wird angenommen, dass die chemische Abwehr von Makroalgen energetische Kosten verursacht. Für die Überprüfung der Fragestellung dieser Arbeit wurde Lichtmangel als Stressor gewählt. Da Licht die Energiequelle für autotrophe Organismen darstellt, konnte somit auch die Kostenabhängigkeit der chemischen Abwehr von Makroalgen untersucht werden. Die Effekte von Umweltstress wurden an vier Algenarten untersucht. Dabei handelte es sich um die Braunalgen Sargassum sinclairii, Cystophora torulosa, Hormosira banksii und Xiphophora chondrophylla. Diese Arten waren in ausreichender Menge verfügbar und erwiesen sich als geeignete Objekte für die zweiwöchige Hälterung unter experimentellen Bedingungen. Für Cystophora torulosa war bereits eine chemische Abwehr nachgewiesen. Bei den anderen Algenarten konnte vermut werden, dass sie ebenfalls über eine chemische Abwehr verfügen, da sie im Feld nur geringe oder keine Fraßspuren zeigten. Der Lichtkompensationspunkt der vier Algenarten wurde ermittelt, indem der Sauerstoffgehalt in den stufenweise verdunkelten Algen-Aquarien im Tagesverlauf gemessen wurde. Im Anschluss wurden neue Algen der entsprechenden Arten gesammelt und jeweils einer 14-tägigen Stressinduktionsphase unterzogen. Hierbei wurden die Algen fünf bis sechs Beschattungsstufen ausgesetzt. Diese wurden durch Abdeckung der Aquarien mit einer unterschiedlichen Anzahl von Gaze-Lagen simuliert. Nach der Gefriertrocknung wurden die Algen aufbereitet und Amphipoden zum Fraß sowie Muscheln und Meeresbakterien als Aufwuchs-Substrat vorgesetzt. Hierdurch wurde überprüft, ob Amphipoden Unterschiede im Fraßverhalten von gestresstem und ungestresstem Algenmaterial zeigen (Fraßversuch). Mit den Aufwuchsversuchen sollte festgestellt werden, ob Muscheln mehr Byssusfäden auf Extrakten aus gestresstem als auf ungestresstem Algenmaterial niederlassen bzw. ob sich die Aktivität der Algen gegen bakteriellen Aufwuchs mit dem Stressgrad, dem die Algen ausgesetzt waren, ändert. Für die Aufwuchsversuche wurden ergänzend Kontrollen verwendet, die statt mit Algenextrakt, Methanol und Hexan, nur mit Methanol und Hexan behandelt wurden. Die Aufwuchsversuche mit den Muscheln zeigten, dass drei von vier Algenarten Substanzen enthalten, die den Muschelaufwuchs verringerten (p<0,05). Bei Materialien, die mit Extrakten aus der Algenart Cystophora torulosa behandelt wurden, zogen die Muscheln das mit Extrakt behandelte Material dem unbehandelten vor (p<0,05). Die Fraßversuche ergaben keine Unterschiede zwischen den Fraßraten in Abhängigkeit von den Beschattungsstufen (p>0,05). Allerdings konnten Tendenzen in der Reaktion der Amphipoden auf die unterschiedliche Beschattung des Algenmaterials festgestellt werden, die so häufig auftraten, dass eine zufällige Musterbildung unwahrscheinlich erscheint. Die Tests auf antibakterielle Aktivität der Algen lieferten keine interpretierbaren Ergebnisse, da die Kontrollen Hemmhöfe zeigten, die denen um das mit Algenextrakt behandelte Material entsprachen. Hier konnte nicht geklärt werden, wodurch die Hemmhöfe verursacht wurden. Daher wurde auf eine statistische Analyse dieser Ergebnisse verzichtet. Abschließend kann festgestellt werden, dass die Ergebnisse keine Abhängigkeit der chemischen Verteidigungsfähigkeit der Makroalgen vom Lichtmangelstress zeigten. Somit konnte die Annahme, dass die Verteidigungsfähigkeit von Makroalgen mit zunehmendem Lichtmangelstress sinkt, nicht bestätigt werden. Die Algen scheinen in der Lage zu sein, ihre Ressourcen so ein- oder umzuverteilen, dass sie, zumindest für einen Zeitraum von 14 Tagen keine Einbußen in ihrer Verteidigungsfähigkeit zeigen. Die Annahme, dass die chemische Abwehr bei den Makroalgen energetische Kosten verursacht, konnte ebenfalls nicht bestätigt werden. Da eine Umverteilung der Ressourcen aber vermutlich auch Kosten verursacht, kann diese Annahme noch nicht verworfen werden. Die verschiedenen Muster, die bei den Reaktionen der Amphipoden auf den Lichtmangelstress des Algenmaterials beobachtet wurden, zeigen, dass die Reaktionen von Makroalgen auf Umweltstress variabel gestaltet sind. Diese Variabilität sollte den Schwerpunkt weiterer, vertiefender Arbeiten darstellen.

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