Diversität und Tiefenverteilung methanotropher Bakterien im Sediment des Bodensees

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Diversity and depth distribution of methane oxidizing bacteria in the sediment of Lake Constance
Publikationstyp
Masterarbeit/Diplomarbeit
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Zusammenfassung

Aerob methanotrophic bacteria (MOB) play an important role in the global carbon cycle. In environments where methane is produced in large amounts, such as freshwater sediments, MOB function as a biological filter for methane, which would otherwise escape to the atmosphere. Although aerobic methane oxidation is restricted to a narrow zone at the oxic-anoxic interface, where methane and oxygen gradients overlap, previous studies by Bosse et al. (1993) had shown potential aerob methane oxidation also in the anoxic zone of littoral sediments of Lake Constance. In this study, we investigated diversity and depth distribution of MOB in the littoral sediment of Lake Constance using a clone library of pmoA genes and TRFLP fingerprinting of DNA extracts from different sediment layers. Our results showed no difference in the MOB community between the active (methane-oxidizing) upper centimeter of the sediment and an inactive layer at 10-11 cm depth. We therefore hypothesize that the even distribution of MOB is either due to eternal burial only or that MOB follow a sit-and-wait strategy. The sit-and-wait strategy is supported by the aibility of MOB to starve over longer periods of time and physical and biological events that resuspend/reoxygenate anoxic sediment layers. Interestingly, different fingerprint patterns were obtained for profundal sediments, indicating different communities of MOB in both environments. We therefore conclude that there might be a special littoral community adapted to the dynamic situation in this environment in comparison to the more stable profundal sediment.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Aerobe, methanotrophe Bakterien (MOB) spielen durch ihre Fähigkeit Methan abzubauen eine wichtige Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf. Sie wirken als biologischer Filter für das Methan, welches ansonsten in die Atmosphäre entweicht und dort als Treibhausgas Auswirkungen auf das Klima hat. Aufgrund der großen Menge an Methan, das in Süßwassersedimenten produziert wird, war es von Interesse die Gruppe der MOB im Bodenseesediment zu untersuchen.
Diese Arbeit konnte mit Hilfe der pmoA-Gene zeigen, dass im Litoralsediment des Bodensees eine große Diversität von MOB vorliegt. Aufbauend auf diesem Ergebnis wurden mit der TRFLP-Methode die MOB-Populationen zwischen Litoral- und Profundalsediment verglichen und die Tiefenverteilung von MOB-Populationen zwischen der aktiven Schicht der aeroben Methanoxidation (inbegriffen in der Tiefenstufe 0-1 cm) und einer nicht aktiven Schicht der aeroben Methanoxidation (10-11 cm) in den jeweiligen Sedimenten untersucht. Die MOB-Populationen des Litoral- und Profundalsediments zeigten teilweise Gemeinsamkeiten und teilweise Unterschiede in ihrer Zusammensetzung. Die Unterschiede in den MOB-Populationen wurden auf die wesentlich größere Dynamik der Umweltbedingungen im Litoralsediment im Vergleich zum Profundalsediment zurückgeführt. Sowohl im Litoralsediment als auch im Profundalsediment waren sich die MOB-Populationen zwischen den Tiefenstufen der jeweiligen Sedimente sehr ähnlich. Slurry-Experimente zum Messen des Methanabbaus (Bosse et al., 1993; Sommervertiefungskurs 2002) wiesen potentielle Methanoxidations-Aktivitäten in anoxischen Sedimentschichten nach. Darauf basierend kann man davon ausgehen, dass die TRFLP-Analyse in den verschiedenen Tiefenstufen keine DNS-Artefakte, sondern lebende MOB detektiert hat.

Fachgebiet (DDC)
570 Biowissenschaften, Biologie
Schlagwörter
Profundal, Diversität, TRFLP, PCR, methane oxidizing bacteria, sediment, littoral
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Zitieren
ISO 690PESTER, Michael, 2002. Diversität und Tiefenverteilung methanotropher Bakterien im Sediment des Bodensees [Master thesis]
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