We studied dissolved organic matter (DOM) dynamics in the sea surface microlayer (SML) during a mesocosm study at the Sea sURface Facility (SURF) of the Institute for Chemistry and Biology of the Marine Environment (ICBM) in Wilhelmshaven, Germany (53.5148 °N, 8.1463 °E). The study was conducted from 18 May to 16 June 2023 as part of the multidisciplinary BASS research unit (Biogeochemical processes and Air-sea exchange in the Sea-Surface microlayer). SURF was filled with pretreated natural seawater from the nearby Jade Bay (53° 28' 42'' N, 8° 12' 15'' E) to replicate natural conditions. We selected this approach to examine the regrowth of surviving phytoplankton cells after the initial water treatments, simulating a native microbial community starting with almost no bioproduction or pre-existing bioproduction products. To induce and maintain the phytoplankton bloom, inorganic nitrogen, phosphorus, and silicate were added on May 26, May 31, and June 01, 2023. By that, we induced an algal bloom of Emiliania huxleyi and Cylindrotheca closterium. Water samples were collected using a glass plate for the SML and a tube at 40 cm depth for the underlying water (ULW). This dataset contains DOM molecular data from ultrahigh-resolution mass spectrometry (Fourier-transform ion cyclotron resonance mass spectrometer, FT-ICR-MS), molecular indices calculated from FT-ICR-MS data (Ibio, Iphoto, IDEG) and environmental data, including dissolved organic carbon (DOC) and dissolved organic nitrogen (DON). Furthermore, it contains attenuated total reflectance Fourier Transform Infrared (ATR-FTIR) data from representative samples for each bloom phase. By combining molecular analyses with nutrient and bloom-phase data, we highlight the in situ production of carbohydrate-like and laminarin-derived DOM as a significant contributor to SML composition. General metadata from the multidisciplinary mesocosm study, including temperature, salinity and chlorophyll a, are provided in Bibi et al. on PANGAEA at the following link: doi:10.1594/PANGAEA.984101.
A process of global importance in carbon cycling is the remineralization of algae biomass by heterotrophic bacteria, most notably during massive marine algae blooms. Such blooms can trigger secondary blooms of planktonic bacteria that consist of swift successions of distinct bacterial clades, most prominently members of the Flavobacteriia, Gammaproteobacteria and the alphaproteobacterial Roseobacter clade. This study explores such successions during spring phytoplankton blooms in the southern North Sea (German Bight) for four consecutive years. The surface water samples were taken at Helgoland Island about 40 km offshore in the southeastern North Sea in the German Bight at the station 'Kabeltonne' (54° 11.3' N, 7° 54.0' E) between the main island and the minor island, Düne (German for 'dune') using small research vessels (http://www.awi.de/en/expedition/ships/more-ships.html). Water depths at this site fluctuate from 6 to 10 m over the tidal cycle. Samples were processed as described previously (Teeling et al., 2012; doi:10.7554/eLife.11888.001) in the laboratory of the Biological Station Helgoland within less than two hours after sampling. Assessment of absolute cell numbers and bacterioplankton community composition was carried out as described previously (Thiele et al., 2011; doi:10.1016/B978-0-444-53199-5.00056-7). To obtain total cell numbers, DNA of formaldehyde fixed cells filtered on 0.2 mm pore sized filters was stained with 4',6-diamidino-2-phenylindole (DAPI). Fluorescently labeled cells were subsequently counted on filter sections using an epifluores-cence microscope. Likewise, bacterioplankton community composition was assessed by catalyzedreporter deposition fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) of formaldehyde fixed cells on 0.2 mm pore sized filters.
Die Dynamik von Planktongemeinschaften wird durch Einflussfaktoren, die von unten nach oben (Wasserphysik und Chemie) und von oben nach unten (natürliche Feine) wirken, kontrolliert. Die relative Bedeutung und Richtung dieser Effekte auf die Zusammensetzung der Taxa sowie die relative Abundanz sind in natürlichen Gemeinschaften jedoch nicht hinreichend belegt: Sie variieren in Zeit und Raum und hängen auch von physiologischen und ökologischen Wechselwirkungen ab, die durch verschiedene Merkmale beeinflusst werden. Ziel dieses Projektes ist es, die Auswirkungen interagierender Kontrollen (z.B. Temperatur, Verwirbelung, Nährstoffversorgung, Identität von Weidegängern, Dichte und Beuteauswahl) auf Phytoplankton in Seen innerhalb taxonomischer und größenbasierter Kategorien zu quantifizieren, um merkmalbasierte theoretische und datenbasierte Modelle (neu) zu entwickeln, die eine genaue Prognose zu Veränderungen in Plankton-Nahrungsnetzen und somit von Ökosystemprozessen und -dienstleistungen über Umweltgradienten in Raum und Zeit ermöglichen. Dieses Projekt beinhaltet drei miteinander verbundene Arbeitspakete: 1) Anwendung neuer Methoden für In-situ-Monitoring, 2) Datenanalyse (Erforschung von Mustern, Hypothesenüberprüfung und Analyse von Einflussfaktoren), und 3) merkmalbasierte Modellierung (Entwicklung und Überprüfung von Theorien, Prognosen über Raum und Zeit). Dieses Projekt wird Unterwasseraufnahmen als neues Werkzeug für Forschung und routinemäßiges Monitoring evaluieren. Durch die gewonnenen Daten werden wir mittels merkmalbasierter Rahmenbedingungen in der Lage sein, Konzepte und Theorien in der Gemeinschaftsökologie zu präzisieren, insbesondere darüber, wie Chemie und Physik sowie die Wechselbeziehungen zwischen den Arten die Dynamik von Phytoplanktongemeinschaften über Zeit und Raum beeinflussen können. Das quantitative Verständnis von Einflussfaktoren und Mechanismen, die in der Gemeinschaft die Struktur und Abundanz steuern, wird uns Prognosen über Veränderungen in der Biodiversität von Plankton über Umweltgradienten und Algenblüten ermöglichen.
Die Verschmutzung der marinen Umwelt durch organische UV Filter ist wissenschaftlich zunehmend besorgniserregend. Studien haben gezeigt, dass UV Filter potentielle negative Effekte auf Organismen haben können. Dies führte bereits zu ersten Anwendungsverboten einiger UV Filter in Sonnenschutzmitteln auf Palau und Hawaii. Die Ostsee ist eine beliebte Urlaubs- und Freizeitregion. Sie ist einem hohen anthropogenen Druck durch Verschmutzung ausgesetzt. Jener wird zusätzlich dadurch verstärkt, dass eingetragene Schadstoffe sich in der Ostsee anreichern. Zum jetzigen Zeitpunkt gibt es jedoch nur wenige Studien über das Auftreten und das Langzeitverhalten von UV Filtern in der Ostsee. Der Fokus dieses Projektes soll es sein, ein grundlegendes, besseres Verständnis über das Verhalten und den Verbleib von UV Filtern in der Ostsee zu erlangen. Bisher wurden sie nur in Küstennähe (Wasserphase) und der offenen Ostsee (Oberflächensediment) detektiert. UV Filter werden hauptsächlich über die Wasserphase direkt bzw. indirekt in die Ostsee eingetragen. Es ist zurzeit nicht belegt, ob diese in der Wasserphase von küstennahen Gebieten bis in die offene Ostsee transportiert werden, ob sie in Buchten akkumulieren und ob es räumlich stark belastete Gebiete gibt. Der Schlüssel zu einem besseren Verständnis von möglichen Transportprozessen ist die Untersuchung der UV Filterdynamiken zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota. Es ist hinreichend bekannt, dass Schadstoffe wie z. B. persistente organische Schadstoffe mit der Frühjahrs- und Sommerblüte im Meerwasser abgereichert und mit der absinkenden Biomasse im Sediment angereichert werden. Dieser Prozess kann auch für den Transport von UV Filtern aus der Wasserphase ins Sediment von großer Bedeutung sein. Es wird angenommen, dass UV Filter an Sedimenten adsorbieren können, welche somit als Senke für sie fungieren könnten. Die Funktion der Sedimente als langzeitige Senke wurde bisher noch nicht eingehend untersucht. Die Erforschung von UV Filtern in unterschiedlichen Sedimentschichten im Zusammenhang mit einer Altersdatierung der Sedimente ist relevant, um die Bedeutung der Sedimentsenkenfunktion und den Verbleib von UV Filtern in der marinen Umwelt zu studieren. Zusätzlich wird die Möglichkeit eröffnet, die Anreicherung von UV Filtern in der Biomasse zu analysieren, um so den Transportprozess aus der Wasserphase ins Sediment zu untersuchen. Mehrere Kampagnen sind geplant, um die Wasser- und Sedimentphase und die Biomasse (Algenblüten) zu unterschiedlichen Jahreszeiten zu beproben. Die UV Filter-Konzentrationen werden mittels moderner analytischer Verfahren quantifiziert und qualifiziert. Die Ergebnisse werden grundlegend dazu beitragen (i) die regional belasteten Gebiete zu identifizieren, (ii) die Transportprozesse von UV-Filtern zwischen den einzelnen Kompartimenten Wasser, Sediment und Biota besser zu verstehen und (iii) die Bedeutung der Sedimente als Langzeitsenke zu demonstrieren.
Pilzparasiten auf Phytoplankton sind ubiquitär und stellen eine integrale Komponente aquatischer Ökosysteme dar. Trotz zunehmender Hinweise, dass diese parasitischen Pilze eine wichtige Rolle für verschiedenste Ökosystemfunktionen spielen - via top-down Kontrolle von Phytoplanktonblüten und alternativen Kohlenstoff- und Nährstoffflüssen - sind sie noch immer stark vernachlässigt und wenig erforscht. Insbesondere methodische Gründe sind dafür verantwortlich, so sind sie morphologisch schwierig zu identifizieren und werden daher häufig übersehen. Neuerdings zeigen Untersuchungen von Umwelt-DNA eine unerwartet hohe Diversität von meist noch nicht beschriebenen Pilzen in aquatischen Ökosystemen. Ein bedeutender Teil dieser noch unbekannten Sequenzen gehört zu den parasitischen Pilzen auf Phytoplankton. Bis heute bleiben diese jedoch noch weitgehend unsichtbar für mikrobielle Ökologen, da sie bisher nur einen kleinen Anteil der beschriebenen Arten von parasitischen Pilzen auf Phytoplankton in den Sequenzdatenbanken ausmachen. Daher, ist die Hauptaufgabe dieses Projektes, diese Lücke zwischen morphologischen und molekularen Studien mit klassischen Kultivierungsverfahren und kultivierungsunabhängigen modernen Ansätzen zu überbrücken. Dies erlaubt der Umweltgenomik, einen direkten Zugang zu taxonomischem Wissen, das während mehr als einem Jahrhundert generiert wurde. Ferner wird die Verbindung von Diversitäts- und Funktionsanalyse aquatischer Pilze ermöglicht. Die phylogenetische Integration dieser bisher stark vernachlässigten Gruppe parasitischer Pilze auf Phytoplankton wird einen wichtigen Beitrag darstellen, um die evolutionären Schlüsselereignisse der basalen Pilze an der Wurzel des Pilzstammbaumes zu verstehen. Die zweite Aufgabe soll sein, unser Wissen zu den ökophysiologischen Eigenschaften der Phytoplankton-Pilz-Interaktionen zu entschlüsseln. Zusätzlich erlaubt das einzigartige Set von Modellsystemen, physiologische Experimente durchzuführen, die die Bedeutung von Temperatur und Licht auf die Interaktion von wohl-definierten Phytoplankton-Pilzkulturen beleuchten und die taxonomische sowie ökologische Variabilität (Spezialist vs. Generalist) untersuchen. Diese Studien werden wichtige, bisher noch fehlende Grunddaten bzgl. Taxon-spezifischen und Trait-abhängigen physiologischen Antworten von Phytoplankton-Pilz Interaktionen liefern. Solche Daten sind sehr wichtig, um jetzige und zukünftige Vorhersagen von Pilzinfektionen und ihren Auswirkungen auf die Phytoplanktondynamik sowie auf die des gesamten Nahrungsnetzes im Zusammenhang mit den momentanen globalen Veränderungen zu verbessern.
Auffaellige Phaenomene der letzten Jahre (Phaeocystis-Blueten mit Schaumbildung am Strand, Rote Tiden durch Dinoflagellaten und Mesodinium rubrum, Miesmuschelvergiftungen durch Dinophysis, Massensterben in Skagerrak und Kattegat in Folge einer Chrysochromulina-Bluete) fuehrten 1987 zur Einrichtung eines Informationssystems, das ueber die aktuelle Planktonsituation berichtet. Von April bis Oktober werden im 14-taegigen Rhythmus an 10 Stationen entlang der niedersaechsischen Kueste Wasserproben entnommen. Sie werden auf toxische und bluetenbildende Organismen hin kontrolliert. Ferner werden die Gehalte an Pflanzennaehrsalzen, Sauerstoff, Schwebstoff und Chlorophyll ermittelt. Die Ergebnisse werden dem Niedersaechsischen Umweltministerium sowie den mit der Fischerei befassten Behoerden gemeldet.
Pilze sind eine der am diversesten, jedoch am wenigsten untersuchten mikrobiellen Gruppen in marinen Gewässern. Eine Untergruppe der Pilze, kurz als Chytridien bekannt, umfasst häufig auftretende Parasiten auf Phytoplankton, welche eine starke Belastung für das Phytoplanktonwachstum, die Entwicklung von Algenblüten und deren Populationsdynamiken darstellen. Parasitäre Chytridien befallen alle Hauptgruppen von Phytoplankton und treten bevorzugt in Küstenregionen mit hoher Phytoplanktonbiomasse und Produktivität auf. Die Auswirkungen von parasitären Pilzen auf Stoffkreisläufe und die Funktion von Ökosystemen sind jedoch kaum bekannt bzw. quantifiziert. Die Emmy Noether-Nachwuchsgruppe wird die funktionelle und quantitative Rolle parasitärer Pilze für die Phytoplanktonproduktivität und den Stoffkreislauf in Brack- und Meerwasser untersuchen. Unsere Ziele sind (1) Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen Phytoplankton und Chytridien auf Einzelzell-Ebene, (2) Untersuchungen der integrativen Rolle von Chytridien in aquatischen Nahrungsnetzen und (3) Aufklärung der Auswirkungen von parasitären Pilzen auf Remineralisierungs- und Sedimentationsprozesse. Unser umfassender Ansatz beinhaltet experimentelle Studien mit Phytoplankton-Pilz Co-Kulturen sowie mit natürlichen Planktongemeinschaften, mittels Analysen auf Zell- und Mikoskalen-Ebene bis hin zu mesoskaligen Stoffflüssen entlang der Wassersäule. Im Wesentlichen werden wir den Transfer von Kohlenstoff und Stickstoff vom Phytoplankton durch das pelagische Nahrungsnetz innerhalb der photischen Zone bis hin zum Absinken als Detritus in die Tiefe verfolgen. Das Projektergebnis soll ein ganzheitliches Verständnis der Rolle von Chytridien an der Basis aquatischer Nahrungsnetze und Produktivität fördern, einschließlich der zugrunde liegenden Mechanismen und Größenordnungen. Angesichts der potenziellen Signifikanz parasitärer Pilze für die Abschwächung von Produktivität, Sinkstoffflüssen aber auch von toxischen Algenblüten in Küstengebieten, sollen die gewonnenen Daten mit lokalen und globalen Stoffkreisläufen verknüpft und in zukünftige Entscheidungen zum Küstenmanagement implementiert werden.
Landesamt für Umwelt untersucht Wasserqualität in Badeseen in Rheinland-Pfalz / 3 Fälle von Blaualgen / Alle Ergebnisse werden laufend online aktualisiert „Angesichts der Wasserqualität steht einem Sprung in einen kühlen Badesee nichts im Weg. Fast allen 68 EU-Badeseen in Rheinland-Pfalz bescheinigt die EU eine „ausgezeichnete“ Wasserqualität. In diesem Jahr sind außerdem mit dem Pfarrwiesensee und dem Wammsee zwei neue Badeseen aus der Pfalz hinzugekommen“, sagt Christine Schneider, Ministerin für Landwirtschaft, Weinbau, Umwelt und Forsten, anlässlich des Beginns der Badesaison. Auf Grundlage von Werten der vergangenen vier Jahre sind 59 Badeseen mit „Ausgezeichnet“ und fünf Seen mit „Gut“ bewertet worden. Nur ein EU-Badesee (Steinhäuserwühlsee) wurde als „ausreichend“ eingestuft. „Aktuelle Untersuchungsergebnisse und Hinweise zu den Badeseen werden zudem stets online aktuell gehalten. So kann man sich vor dem Badevergnügen über den Gewässerzustand informieren und etwa gesundheitliche Risiken vermeiden“, sagt Schneider mit Verweis auf den rheinland-pfälzischen „Badegewässeratlas“ ( www.badeseen.rlp.de ). Hier werden die aktuellen Untersuchungsergebnisse durch das Landesamt für Umwelt (LfU) veröffentlicht. Vor und während der Badesaison kontrollieren die Gesundheitsämter die Keimbelastungen, während das LfU die Badegewässer unter anderem auf potenziell toxinbildende Cyanobakterien überprüft, die sogenannten Blaualgen. Dr. Dirk Grünhoff, Präsident des LfU, erläutert: „Durch die regelmäßigen Kontrollen des Landesamtes für Umwelt können bei einer Massenvermehrung von Blaualgen potenzielle Gesundheitsrisiken für Badende frühzeitig erkannt werden. Die erhobenen Messwerte werden im Online-Badegewässeratlas veröffentlicht; zugleich informiert das Landesamt die zuständigen Behörden, die bei Bedarf entsprechende Einschränkungen veranlassen.“ Bei einer Massenentwicklung nimmt die Sichttiefe deutlich ab und das Wasser verfärbt sich grünlich. Auffällig gefärbte Bereiche mit grünen Schlieren sollten von den Badegästen gemieden und Hinweise beachtet werden. Da die Massenentwicklung von Blaualgen wetterbedingten Schwankungen unterworfen ist, kann sich die Situation nach kurzer Zeit auch wieder ändern.“ Aktuell sind drei Badeseen von Massenentwicklungen betroffen: Im Stadtweiher Baumholder, im Bärenlochweiher und im Badeweiher Neuhofen. Bei allen drei Badeseen sind die Grenzwerte der ersten Warnstufe überschritten. Die betroffenen Badeseen werden aufgrund der überschrittenen Grenzwerte engmaschig vom LfU überwacht. Baden nur an ausgewiesenen Badestellen Die Hinweise der vor Ort jeweilig zuständigen Kreisverwaltungen sowie die Hygienekonzepte der Betreiber der jeweiligen Badegewässer sind zu befolgen, denn Badegewässer sind auch wichtige Lebensräume für Tiere und Pflanzen. Deshalb sollten Abfallreste ordnungsgemäß entsorgt werden. Auch sollten weder Fische noch Wasservögel gefüttert werden. Schwimmen ist nur an den ausgewiesenen Badestellen zugelassen. Flusswasser ist aus hygienischen Gründen grundsätzlich als gesundheitlich bedenklich anzusehen, daher ist in Rheinland-Pfalz kein Fluss oder größerer Bach als Badegewässer ausgewiesen. Wegen der nicht auszuschließenden Infektionsgefahr und den Gefahren durch Schiffsverkehr sowie der zum Teil starken Strömung auf den großen Flüssen rät die Landesregierung generell vom Baden in Fließgewässern ab. Hintergrund Zu den offiziellen Badeseen in Rheinland-Pfalz zählen zahlreiche kleinere Stehgewässer, aber auch der 331 Hektar große Laacher See. Weiträumige Naherholungsgebiete mit mehreren Baggerseen befinden sich entlang des Rheins. Die EU-Badegewässer werden in vier Kategorien (ausgezeichnet, gut, ausreichend, mangelhaft) eingestuft. Vor und während der Badesaison werden die EU-Badegewässer jedes Jahr von den Gesundheitsämtern der Kreisverwaltungen und dem LfU untersucht. Die Überwachung der Gewässer erfolgt durch Besichtigungen, Probenahmen und Analysen der Proben. In Ausnahmesituationen und bei unerwartet hohen Einzelwerten der mikrobiologischen Parameter werden Maßnahmen, wie zum Beispiel ein befristetes Badeverbot, erlassen. Zusätzlich zu den Keimbelastungen kontrolliert das LfU die Badegewässer auf Algenblüten. Insbesondere Cyanobakterien (Blaualgen) stehen hierbei im Fokus, da sie beispielsweise Hautreizungen oder Durchfall auslösen können. Gewässer mit einem großen Potenzial für das Auftreten von Blaualgenblüten werden regelmäßig vom LfU untersucht, um Gesundheitsrisiken frühzeitig zu erkennen. Entsprechende Informationen und Warnhinweise vor Ort sind unbedingt zu beachten. Übersichtskarten, Steckbriefe, aktuelle Messwerte und etwaige Warnhinweise zu den rheinland-pfälzischen Badegewässern finden Sie im „Badegewässeratlas“ unter www.badeseen.rlp.de .
Obwohl Mikroalgen wesentlich zur globalen CO2-Fixierung beitragen, sind ihre Interaktionen mit anderen Mikroben kaum bekannt. Wir haben entdeckt, dass das Bakterium Pseudomonas protegens das Wachstum der Bodenalge Chlamydomonas reinhardtii hemmt, sie entgeißelt und ihre Morphologie verändert. Daran ist eine Vielzahl bakterieller Waffen beteiligt, wie ein cyclisches Lipopeptid und ein Polyin. Die Interaktion wird von abiotischen und biotischen Faktoren beeinflusst. Wir werden nun die beteiligten Regulationsmechanismen im Detail untersuchen und sie mit einem marinen Chlamydomonas-basierten Modellsystem vergleichen, um zum Verständnis der Primärproduktion und zur Kontrolle von Algenblüten beizutragen.
Einzellige Parasiten gedeihen in aquatischen Ökosystemen und tragen zur Beendigung von Algenblüten bei, doch die molekularen Mechanismen, die den Parasitismus unterstützen, sind kaum verstanden. Wir werden von Parasiten ausgelöste Krankheiten bei Kieselalgen und Dinoflagellaten erforschen und die chemischen Signalwege identifizieren, die die Pathogenese, die Wirtsabwehr und die vielschichtigen Interaktionen mit dem Mikrobiom des Planktons vermitteln. Dieses CRC-Projekt wird Einblicke in die grundlegenden Mechanismen von Algen-Parasiten-Interaktionen liefern, die das aquatische Nahrungsnetz im Gleichgewicht halten.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 226 |
| Europa | 1 |
| Land | 34 |
| Weitere | 38 |
| Wissenschaft | 368 |
| Zivilgesellschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 2 |
| Daten und Messstellen | 9 |
| Ereignis | 5 |
| Förderprogramm | 190 |
| Mitmachportal | 1 |
| Text | 86 |
| Umweltprüfung | 1 |
| unbekannt | 283 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 90 |
| Offen | 206 |
| Unbekannt | 281 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 234 |
| Englisch | 376 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 10 |
| Bild | 18 |
| Datei | 9 |
| Dokument | 30 |
| Keine | 166 |
| Multimedia | 1 |
| Webseite | 388 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 198 |
| Lebewesen und Lebensräume | 570 |
| Luft | 199 |
| Mensch und Umwelt | 577 |
| Wasser | 290 |
| Weitere | 567 |