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Interaktionen zwischen Charophyceen und dem Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum)

Interaktionen zwischen Charophyceen und dem Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum)

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Prüfsumme: MD5:912a1a30feae449c009a764197840a4d

RICHTER, Doreen, 2014. Interaktionen zwischen Charophyceen und dem Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum)

@phdthesis{Richter2014Inter-29833, title={Interaktionen zwischen Charophyceen und dem Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum)}, year={2014}, author={Richter, Doreen}, address={Konstanz}, school={Universität Konstanz} }

2015-02-13T12:15:30Z 2014 deu Interaktionen zwischen Charophyceen und dem Ährigen Tausendblatt (Myriophyllum spicatum) Viele unterschiedliche Faktoren beeinflussen die Artenzusammensetzung und -abundanz von Makrophyten und damit auch ihre Sukzession in Seen. Im Bodensee-Untersee hat sich nach erfolgreicher Nährstoffreduzierung die Characeen-Vegetation im Laufe der Jahre so erfolgreich verbreitet, dass höhere Pflanzen wie Myriophyllum spicatum anscheinend negativ davon beeinflusst wurden. Das Ziel dieser Dissertation war, die Zunahme von Characeen und gleichzeitige Abnahme von Myriophyllum spicatum im re-oligotrophierenden Bodensee-Untersee zu erklären. Die Grundannahme dieser Arbeit war, dass die Re-oligotrophierung nicht nur Characeen bevorzugt und Myriophyllum spicatum zu geringe Nährstoffverfügbarkeit bietet, sondern dass die Anwesenheit der Characeen die negativen Effekte auf das Wachstum von Myriophyllum spicatum zusätzlich verstärkt. Als mögliche Interaktionen kommen Konkurrenz um Nährstoffe, Lebensraum und Licht in Betracht.<br />Dieser Frage wurde mit einer Kombination aus Freilandbeobachtungen sowie Mesokosmos- und Laborversuchen nachgegangen. Dafür wurden zum einen die Phänologie der beteiligten Makrophyten und ihre Verbreitungsarten untersucht. Unter kontrollierten Mesokosmos- und Laborbedingungen wurde die Konkurrenzstärke von Myriophyllum spicatum unter verschiedenen Einflüssen wie dichten Chara-Matten oder Lichtattenuation sowie ihre Möglichkeit sich über vegetative Fragmentation zu verbreiten untersucht. Zur Abschätzung der Effekte auf Myriophyllum spicatum wurden diverse Wachstumsparameter wie die relative Wachstumsrate (bezogen auf Längen- und Gewichtszunahme), das Wurzel-Spross-Verhältnis, der Blatt- und Trockenmasseanteil sowie die Pigment- und Nährstoffgehalte bzw. die Verhältnisse von Chlorophyll a/b und C/N/P beurteilt, wobei ausgewählte Parameter in den jeweiligen Versuchen betrachtet wurden.<br />Die Freilandbeobachtungen zur Stöchiometrie und Phänologie zeigten wichtige Unterschiede von Chara spp. und Myriophyllum spicatum, z.B. eine sehr geringe Abundanz von Myriophyllum spicatum und sehr hohe Dichten von Characeen im Untersuchungsgebiet an der Südwestspitze der Insel Reichenau im Bodensee-Untersee. Die Characeen erlangen durch ihre Fähigkeit zu überwintern und ihr frühes Erscheinen im Frühling saisonale Vorteile, woran auch akkumulierte Nährstoffe in den überwinterten Sprossen beteiligt sind. Diese ermöglichen im Frühjahr ein rasches Wachstum, welches Myriophyllum spicatum nicht zeigt; durch fehlende überwinterte Fragmente und geringe Nährstoffreserven beansprucht deren Austreiben aus Wurzelstöcken mehr Zeit als bei Chara. Zusätzlich verfügen die Characeen über vegetative und reproduktive Diasporen (Bulbillen und Oosporen), die eine mehr als ausreichende Basis für einen jährlichen Neuaustrieb in den Litoralzonen darstellen. In dem Laborversuch wurde durch das unterschiedliche Keimungsverhalten von Oosporen und Bulbillen gezeigt, dass die Bulbillen vor allem einer raschen Regeneration nach dem Winter dienen, während Oosporen vermutlich eine längere Lebensdauer aufweisen und aufgrund ihrer Fähigkeit zur Dormanz das langfristige Überleben sichern. Die Characeen wiesen mit niedrigen Nährstoffgehalten ein konstant sehr gutes Wachstum auf; diese spiegelten die verhältnismäßig stabilen Umweltbedingungen im Bodensee wider. Weiterhin zeigten die Chara-Sprosse insgesamt geringe Chlorophyll-Konzentrationen und ein niedriges Chlorophyll a/b-Verhältnis, was seine Ursache u.a. in der geringen Lichtverfügbarkeit innerhalb der Chara-Matte haben kann.<br />Die den Freilandbedingungen nachgestellten Mesokosmosversuche zeigten einen starken negativen Effekt von Chara oder indirekt durch Chara bewirkte Umweltveränderungen (Licht, Lebensraum) auf die Wachstumsrate von Myriophyllum spicatum. Aufgrund der Versuchsansätze können Licht und Dichte als wichtige Faktoren der Konkurrenz angesehen werden. Im Dichteversuch hatte Chara neben der deutlich reduzierten Wachstumsrate von Myriophyllum spicatum einen erhöhten Trockenmasse- und Aschegehalt zur Folge. Weiterhin waren die Nährstoffgehalte von Myriophyllum spicatum in Anwesenheit von Chara niedriger, sodass auch eine Konkurrenz um Nährstoffe naheliegt. In dem Dichteversuch bedingte Chara eine verminderte N-Konzentration in Myriophyllum spicatum, die auch im Struktur / Licht-Versuch neben einer verringerten P-Konzentration auftrat. Die hohen molaren Verhältnisse von N/P und C/N sowohl im Dichte- als auch im Struktur / Licht-Versuch zeigen eine P-Limitation bzw. verminderte N-Verfügbarkeit an. Weitere Anhaltspunkte für eine Nährstofflimitation waren das erhöhte Wurzel-Spross-Verhältnis sowie das verringerte Chlorophyll a/b-Verhältnis. Letzteres lässt auch auf eine Adaptation an niedrige Strahlungsintensitäten durch Beschattung von dichter Chara schließen und wurde ebenfalls durch den Mesokosmos-Versuch zum Einfluss von Licht und Struktur bestätigt. Im Falle geringer Lichtverfügbarkeiten ist Myriophyllum spicatum im Nachteil, da Chara hier eine höhere Photosyntheseleistung erreicht, wie der Laborversuch gezeigt hat. Außerdem konnten negative Effekte von Chara auf die Fragmentbildung im Dichteversuch nachgewiesen werden. Durch die vegetative Fragmentierung und das Verdriften der Sprosse ist Myriophyllum spicatum grundsätzlich eine konkurenzstarke Pflanze, und im Bodensee-Untersee vermehrt sie sich im Gegensatz zu Chara spp. in erster Linie vegetativ. Allerdings konnte in den Mesokosmos- bzw. Laborversuchen nicht hinreichend beantwortet werden, inwiefern die Anwesenheit von Chara die Verbreitung und Wiederansiedlung von vegetativen Sprossfragmenten von Myriophyllum spicatum beeinflusst, auch wenn einige negative Effekte auf das Längenwachstum bzw. den Blattmasseanteil sowie den Trockenmassegehalt nachgewiesen wurden. Weitere Effekte waren die im Herbst geringere Wurzel-Biomasse von Myriophyllum spicatum sowie ihr höherer C- und N-Gehalt, was für eine dann bessere Aufnahme von Ressourcen spricht und zeigt, dass die Fragmente für die Zeit der Verdriftung gut gerüstet waren. Allerdings verringert sich in der Summe bei dicht gewachsenen Chara die Qualität der Blätter von Myriophyllum spicatum, gemessen an ihrer Nährstoff-Stöchiometrie. Diese kann potentiell Stoffkreisläufe, wie z.B. bei Herbivorie oder im Herbst bei der Dekomposition der Pflanzen, negativ beeinflussen.<br />Zusammenfassend konnten aufgrund der Kombination verschiedener Ansätze Interaktionsmechanismen zwischen Characeen und Myriophyllum spicatum im Bodensee aufgezeigt werden. Solange die Chara-Bestände sich weiter gut entwickeln, werden Myriophyllum spicatum und in Folge evtl. auch weitere hochwachsende Makrophyten aus der Pflanzengemeinschaft im Litoral des Bodensee-Untersees verschwinden. Chara profitiert nicht nur von den oligotrophen Bedingungen im Bodensee, sondern hat bei optimalen Standortbedingungen sogar das Potential höhere Pflanzen wie Myriophyllum spicatum auszukonkurrieren. Übertragen auf andere Seen lässt sich feststellen, dass mit einem Nährstoffrückgang nährstoffliebende Arten an Leistungsfähigkeit einbüßen und zurückgehen, während die Etablierung von Characeen vorangetrieben wird, und dass Chara den Rückgang der höheren Pflanzen beschleunigen und festigen kann. Characeen sind dafür bekannt, zur Verbesserung der Wasserqualität beizutragen und den Klarwasserzustand zu stabilisieren. So führen sie langfristig zu einem stabilen Makrophyten-dominierten Zustand im Gewässer bzw. können sie aus diesem Grund als geeignetes Mittel in der Seensanierung eingesetzt werden. Richter, Doreen 2015-02-13T12:15:30Z Richter, Doreen

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