Mikroorganismen sind in der Lage, zahlreiche Xenobiotika abzubauen. Dazu nutzen sie unter aeroben Bedingungen oft einleitend Oxygenasen. Durch diese kann molekularer Luftsauerstoff aktiviert und auf organische Moleküle übertragen werden. Danach können die Verbindungen in den Metabolismus der Mikroorganismen eingeschleust und teils oder vollständig abgebaut werden. Am Beispiel des Styrols zeigen wir hier eine solche Abbauroute und wie wir diese biotechnologisch nutzen können, um interessante Verbindungen zu synthetisieren. Zielmoleküle der gesamten Enzymkaskade sind dabei diverse Phenylessigsäurederivate.

Mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKWs) kontaminierte Böden stellen ein weitverbreitetes Umweltproblem dar. Da Böden ein wertvolles Schutzgut darstellen und nur über lange Zeit erneuerbar sind, existieren verschiedenste Sanierungsmaßnahmen, um den Boden wieder nutzbar zu machen. Die off-site Sanierung in Form von Bodenmieten ist dabei die am häufigsten angewendete Sanierungsmethode. Bei diesem Verfahren werden die Mieten, um eine optimale Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der autochtonen Mikroflora zu gewährleisten, während des gesamten Sanierungsprozesses belüftet und ggf. zu Beginn mit Mineraldünger versetzt. Die Zugabe von Fremdorganismen mit entsprechendem Abbaupotential führte in solchen Fällen meist nicht zu einem gesteigerten Sanierungserfolg. Die zu einem Zeitpunkt gegebene Abbauaktivität der Organismen kann über die Messung der Temperatur im Mieteninneren abgeschätzt werden. Ansonsten werden Bodenreinigungsverfahren hinsichtlich der Mikrobiologie bisher als "black box" betrieben. Da bisher noch wenig über die mikrobielle Diversität aktiver Bodenmieten und das im Boden vorhandene Abbaupotential bekannt ist, sollte die Anwendung molekulargenetischer Methoden Aufschluss darüber geben. Die Charakterisierung der aktiven Mikroflora erfolgte zunächst durch die Klonierung der cDNA der 16S rRNA, da durch die 16S rRNA fast ausschließlich Mikroorganismen mit aktiver Proteinsynthese nachgewiesen werden. Die dabei als häufig charakterisierten Gattungen wurden über den gesamten Sanierungsverlauf mittels Membranhybridisierung quantifiziert. Die DNA-Sonden dafür wurden entweder selbst entworfen oder aus der Literatur übernommen. Der Nachweis des Abbaupotentials erfolgte anhand der Gene für die Schlüsselenzyme Alkan-Hydroxylase (AlkB) und Catechol-2,3-Dioxygenase (C23O). Die Quantifizierung der Abbaugene wurde auf DNA-Ebene mit Hilfe der kompetitiven PCR mit einem internen Standard durchgeführt. Das in der Arbeit untersuchte Bodenmaterial stammt aus dem Teerverarbeitungswerk Rositz. Es standen davon drei Mieten mit unterschiedlicher Konzentration an MKW zur Verfügung. Das Material von Rositz 3 wurde über den gesamten Sanierungsverlauf beprobt. Eine Probe der aktiven Miete Rositz 3 wurde zur Diversitätsanalyse herangezogen. Die Mieten Rositz 1 und Rositz 2 sowie das Mietenausgangsmaterial der Tanklager Grimma und Espenhain dienten zu Vergleichsuntersuchungen. Mit der verwendeten Methode zur Nukleinsäure-Extraktion war es möglich, gleichzeitig die RNA und die DNA einer Probe zu erhalten. Die nach Aufschluss mit Glaskugeln erhaltenen sequentiellen Extrakte 1 und 2/3 wurden getrennt voneinander weiter untersucht. Im 1. Aufschluss wurden vermutlich bevorzugt die Mikroorganismen extrahiert, die sich an der Oberfläche der Bodenpartikel befanden, und im 2./3. die aus dem Innern der Bodenpartikel. Die Sequenzierung der SSU rRNA zeigte eine relativ hohe Diversität der Mikroflora, wobei allerdings beide Klonbanken der sequentiellen Nukleinsäureextrakte von den Gammaproteobakterien, besonders von Pseudomonaden dominiert wurden. Die Dominanz der Gammaproteobakterien kann auf das Phänomen des ‚gamma-shifts’ zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen MKW-Konzentration im Bodenmaterial, was für die zum Abbau fähigen Bakterien ein hohes Substratangebot darstellt, fand möglicherweise eine Anreicherung der Gammaproteobakterien statt. Alpha- und Betaproteobakterien stellten ebenfalls zwei weitere große Gruppen in den Klonbanken dar. Die erhaltenen Sequenzen waren häufig ähnlich zu denen von kultivierten Mikroorganismen, bildeten in den Dendrogrammen jedoch eigene Cluster, wobei die ähnlichsten Sequenzen meist aus Bodenuntersuchungen stammen. Eine Ausnahme stellen dabei die zu den gefundenen Betaproteobakterien ähnlichen Sequenzen dar. Sie waren vor allem in aquatischen Ökosystemen dominierend. Interessant war, dass manche Gattungen, wie Sphingomonaden oder Zymomonas spp. nur in einem der beiden sequentiellen RNA-Extrakte nachgewiesen werden konnten. Gattungen, wie Acidovorax spp., konnten in beiden Extrakten detektiert werden, wobei die Sequenzen der einzelnen sequentiellen Extrakte im Dendrogramm häufig separate Cluster bildeten. Für alle detektierten Gattungen sind Vertreter bekannt, die in der Lage sind, Bestandteile von MKW abzubauen. Der Vergleich der Sequenzen zeigte, dass der Schadstoffbau hauptsächlich an der Oberfläche der Bodenpartikel stattfinden muss, da viele ähnliche Sequenzen des 2./3. Aufschlusses unter mikroaeroben Bedingungen gefunden wurden. Für die Quantifizierung der dominierenden Gattungen mittels Membranhybridisierung konnten Sonden für Pseudomonas, Sphingomonas, Acinetobacter und Acidovorax aus der Literatur übernommen werden. Auf der Basis der Sequenzdaten wurden für die Gattungen Rhodoferax, Thiobacillus und für die zum Klon TRS13 ähnlichen Sequenzen drei neue "Rositz"–Sonden entwickelt. Im 1. Extrakt war der Anteil der einzelnen Gattungen in den meisten Fällen jeweils höher als im 2./3. Extrakt. Sphingomonaden und Thiobacillen konnten in allen Phasen des Abbauprozesses nachgewiesen werden. Alle anderen genannten Gattungen waren zumeist nur zu Beginn und während des frühen aktiven Schadstoffabbaus detektierbar. Es konnte dabei ein besonders hoher Anteil an Sphingomonaden, Pseudomonaden und Rhodoferax spp. nachgewiesen werden. Das Verschwinden der Pseudomonaden nach der schnellen Abbauphase, d.h. nach dem Abbau der gut bioverfügbaren Schadstoffe, ist ein bekanntes Phänomen. Schlecht bioverfügbare Verbindungen werden wahrscheinlich von anderen Gattungen abgebaut, die aber in dieser Arbeit nicht identifiziert worden sind. Die drastische Änderung der mikrobiellen Gemeinschaft wurde in dieser Form nicht erwartet. Die Schadensfälle Rositz 1 und Rositz 2 wiesen einen geringeren Anteil an Pseudomonaden auf als Rositz 3. Am Ende des Sanierungsprozesses konnten in diesen beiden Mieten auch noch mehr von den detektierten Gattungen nachgewiesen werden. Die Gattung Acinetobacter konnte nur zu Beginn der Sanierung und der aktiven Phase der Miete Rositz 1 detektiert werden, was möglicherweise auf ein Sondenproblem zurückzuführen ist. Die ausgewählten Abbaugene konnten in relativ konstanter Menge über den gesamten Abbauprozess im Bodenmaterial von Rositz 1 und Rositz 3 nachgewiesen werden. In der Miete Rositz 2 war die Kopienzahl der Abbaugene zu Beginn der Sanierung geringer als im aktiven Bodenmaterial, was die Entwicklung der abbauenden Gemeinschaft während des Sanierungsprozesses zeigt. Die Kopienzahl für AlkB lag in allen Fällen deutlich über denen für C23O. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass im Schadensfall Rositz die Alkane den Hauptteil der Kontamination ausmachten. In den meisten Fällen wurde im 1. Extrakt eine höhere Kopienzahl für AlkB und C23O nachgewiesen als im 2./3. Extrakt. Anhand der verwendeten Nachweismethode lässt sich also schlussfolgern, dass sich die meisten zum MKW-Abbau fähigen Mikroorganismen auf der Oberfläche der Bodenpartikel befanden. Trotz unterschiedlicher MKW-Ausgangskonzentration und Sanierungsdauer unterschieden sich die Schadensfälle Grimma und Espenhain kaum in der ermittelten Kopienzahl für AlkB und C23O sowie im Anteil der nachgewiesenen Gattungen. Es sind auch nur geringe Unterschiede zu den Rositz-Mieten erkennbar. In den zu sanierenden Böden liegt ein ausreichend hohes Abbaupotential vor. Der limitierende Faktor für eine erfolgreiche Sanierung scheint demzufolge die ausreichende Sauerstoffversorgung der zum Abbau befähigten Mikroorganismen zu sein.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung des Wachstumsverhaltens von Mikroorganismen auf Alkanen am Beispiel des Bodenbakteriums Rhodococcus opacus 1CP. Unter Einsatz kalorimetrischer Methoden konnte das Wachstumsverhalten von 1CP auf Glucose und Alkanen mit sehr guter Reproduzierbarkeit aufgezeichnet werden. In Abhängigkeit der Substrateigenschaften wurden Änderungen der Wachstumskinetik registriert, welche auf die Aggregation der Zellkultur zurückgeführt werden konnten. Die kalorimetrischen Befunde zum Aggregationsverhalten wurden mittels Gaschromatographie und Partikelgrößenbestimmung bestätigt. Durch Biotensidquantifizierung in kalorimetrisch aufgezeichneten Kultivierungen von 1CP auf Alkanen konnte eine wachstumsassoziierte Biotensidbildung nachgewiesen werden. Elementaranalytische Untersuchungen ergaben eine Variation der Biomassezusammensetzung von 1CP in Abhängigkeit der C-Quelle. Unter Berücksichtigung von Biomasse- und Biotensidbildung wurden Summenreaktionen für die Wachstumsprozesse formuliert und durch Verifikation mit kalorimetrisch ermittelten Enthalpien des Substratumsatzes bestätigt.

Es wurden Versuche für die ungesättigte Zone duchgeführt, um das Verhalten kleinerer Einträge an Benzen, Toluen und Xylen im Oberboden anschätzen zu können. In einem Vorversuch wurde der Verteilungskoeffizient Gas-Wasser für verschiedene Wässer bestimmt. Der Einfluss der Temperatur hatte einen größeren Einfluss als der Chemismus des Wassers. Die Sorption wurde ermittelt und zeigte sich als ein über sechs Größenordnungen linearer Prozess. Sie ist abhängig vom Humusgehalt. Versuche zur Desorption zeigen Unterschiede zwischen den Aromaten. Xylen desorbiert am langsamsten. Fünf, z.T. mehrmonatige Versuche mit einem großen Laborlysimeter (60 cm Durchmesser, 2 m Länge) zeigten, dass die Korngröße die Diffusion und dichtebedingte Konvektion der gasförmigen Aromaten beeinflusst. Diese Vorgänge sind für den schnellen Transport verantwortlich. Das Sickerwasser bewegt sich deutlich langsamer, transportiert aber die größeren BTX-Mengen. Humushaltige Böden können den Transport in tiefere Bereiche aufgrund von Sorption deutlich reduzieren. Mikrobieller Abbau lässt sich über den Sauerstoffverbrauch nachweisen.

Mit Mineralölkohlenwasserstoffen (MKWs) kontaminierte Böden stellen ein weitverbreitetes Umweltproblem dar. Da Böden ein wertvolles Schutzgut darstellen und nur über lange Zeit erneuerbar sind, existieren verschiedenste Sanierungsmaßnahmen, um den Boden wieder nutzbar zu machen. Die off-site Sanierung in Form von Bodenmieten ist dabei die am häufigsten angewendete Sanierungsmethode. Bei diesem Verfahren werden die Mieten, um eine optimale Sauerstoff- und Nährstoffversorgung der autochtonen Mikroflora zu gewährleisten, während des gesamten Sanierungsprozesses belüftet und ggf. zu Beginn mit Mineraldünger versetzt. Die Zugabe von Fremdorganismen mit entsprechendem Abbaupotential führte in solchen Fällen meist nicht zu einem gesteigerten Sanierungserfolg. Die zu einem Zeitpunkt gegebene Abbauaktivität der Organismen kann über die Messung der Temperatur im Mieteninneren abgeschätzt werden. Ansonsten werden Bodenreinigungsverfahren hinsichtlich der Mikrobiologie bisher als "black box" betrieben. Da bisher noch wenig über die mikrobielle Diversität aktiver Bodenmieten und das im Boden vorhandene Abbaupotential bekannt ist, sollte die Anwendung molekulargenetischer Methoden Aufschluss darüber geben. Die Charakterisierung der aktiven Mikroflora erfolgte zunächst durch die Klonierung der cDNA der 16S rRNA, da durch die 16S rRNA fast ausschließlich Mikroorganismen mit aktiver Proteinsynthese nachgewiesen werden. Die dabei als häufig charakterisierten Gattungen wurden über den gesamten Sanierungsverlauf mittels Membranhybridisierung quantifiziert. Die DNA-Sonden dafür wurden entweder selbst entworfen oder aus der Literatur übernommen. Der Nachweis des Abbaupotentials erfolgte anhand der Gene für die Schlüsselenzyme Alkan-Hydroxylase (AlkB) und Catechol-2,3-Dioxygenase (C23O). Die Quantifizierung der Abbaugene wurde auf DNA-Ebene mit Hilfe der kompetitiven PCR mit einem internen Standard durchgeführt. Das in der Arbeit untersuchte Bodenmaterial stammt aus dem Teerverarbeitungswerk Rositz. Es standen davon drei Mieten mit unterschiedlicher Konzentration an MKW zur Verfügung. Das Material von Rositz 3 wurde über den gesamten Sanierungsverlauf beprobt. Eine Probe der aktiven Miete Rositz 3 wurde zur Diversitätsanalyse herangezogen. Die Mieten Rositz 1 und Rositz 2 sowie das Mietenausgangsmaterial der Tanklager Grimma und Espenhain dienten zu Vergleichsuntersuchungen. Mit der verwendeten Methode zur Nukleinsäure-Extraktion war es möglich, gleichzeitig die RNA und die DNA einer Probe zu erhalten. Die nach Aufschluss mit Glaskugeln erhaltenen sequentiellen Extrakte 1 und 2/3 wurden getrennt voneinander weiter untersucht. Im 1. Aufschluss wurden vermutlich bevorzugt die Mikroorganismen extrahiert, die sich an der Oberfläche der Bodenpartikel befanden, und im 2./3. die aus dem Innern der Bodenpartikel. Die Sequenzierung der SSU rRNA zeigte eine relativ hohe Diversität der Mikroflora, wobei allerdings beide Klonbanken der sequentiellen Nukleinsäureextrakte von den Gammaproteobakterien, besonders von Pseudomonaden dominiert wurden. Die Dominanz der Gammaproteobakterien kann auf das Phänomen des ‚gamma-shifts’ zurückgeführt werden. Aufgrund der hohen MKW-Konzentration im Bodenmaterial, was für die zum Abbau fähigen Bakterien ein hohes Substratangebot darstellt, fand möglicherweise eine Anreicherung der Gammaproteobakterien statt. Alpha- und Betaproteobakterien stellten ebenfalls zwei weitere große Gruppen in den Klonbanken dar. Die erhaltenen Sequenzen waren häufig ähnlich zu denen von kultivierten Mikroorganismen, bildeten in den Dendrogrammen jedoch eigene Cluster, wobei die ähnlichsten Sequenzen meist aus Bodenuntersuchungen stammen. Eine Ausnahme stellen dabei die zu den gefundenen Betaproteobakterien ähnlichen Sequenzen dar. Sie waren vor allem in aquatischen Ökosystemen dominierend. Interessant war, dass manche Gattungen, wie Sphingomonaden oder Zymomonas spp. nur in einem der beiden sequentiellen RNA-Extrakte nachgewiesen werden konnten. Gattungen, wie Acidovorax spp., konnten in beiden Extrakten detektiert werden, wobei die Sequenzen der einzelnen sequentiellen Extrakte im Dendrogramm häufig separate Cluster bildeten. Für alle detektierten Gattungen sind Vertreter bekannt, die in der Lage sind, Bestandteile von MKW abzubauen. Der Vergleich der Sequenzen zeigte, dass der Schadstoffbau hauptsächlich an der Oberfläche der Bodenpartikel stattfinden muss, da viele ähnliche Sequenzen des 2./3. Aufschlusses unter mikroaeroben Bedingungen gefunden wurden. Für die Quantifizierung der dominierenden Gattungen mittels Membranhybridisierung konnten Sonden für Pseudomonas, Sphingomonas, Acinetobacter und Acidovorax aus der Literatur übernommen werden. Auf der Basis der Sequenzdaten wurden für die Gattungen Rhodoferax, Thiobacillus und für die zum Klon TRS13 ähnlichen Sequenzen drei neue "Rositz"–Sonden entwickelt. Im 1. Extrakt war der Anteil der einzelnen Gattungen in den meisten Fällen jeweils höher als im 2./3. Extrakt. Sphingomonaden und Thiobacillen konnten in allen Phasen des Abbauprozesses nachgewiesen werden. Alle anderen genannten Gattungen waren zumeist nur zu Beginn und während des frühen aktiven Schadstoffabbaus detektierbar. Es konnte dabei ein besonders hoher Anteil an Sphingomonaden, Pseudomonaden und Rhodoferax spp. nachgewiesen werden. Das Verschwinden der Pseudomonaden nach der schnellen Abbauphase, d.h. nach dem Abbau der gut bioverfügbaren Schadstoffe, ist ein bekanntes Phänomen. Schlecht bioverfügbare Verbindungen werden wahrscheinlich von anderen Gattungen abgebaut, die aber in dieser Arbeit nicht identifiziert worden sind. Die drastische Änderung der mikrobiellen Gemeinschaft wurde in dieser Form nicht erwartet. Die Schadensfälle Rositz 1 und Rositz 2 wiesen einen geringeren Anteil an Pseudomonaden auf als Rositz 3. Am Ende des Sanierungsprozesses konnten in diesen beiden Mieten auch noch mehr von den detektierten Gattungen nachgewiesen werden. Die Gattung Acinetobacter konnte nur zu Beginn der Sanierung und der aktiven Phase der Miete Rositz 1 detektiert werden, was möglicherweise auf ein Sondenproblem zurückzuführen ist. Die ausgewählten Abbaugene konnten in relativ konstanter Menge über den gesamten Abbauprozess im Bodenmaterial von Rositz 1 und Rositz 3 nachgewiesen werden. In der Miete Rositz 2 war die Kopienzahl der Abbaugene zu Beginn der Sanierung geringer als im aktiven Bodenmaterial, was die Entwicklung der abbauenden Gemeinschaft während des Sanierungsprozesses zeigt. Die Kopienzahl für AlkB lag in allen Fällen deutlich über denen für C23O. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, dass im Schadensfall Rositz die Alkane den Hauptteil der Kontamination ausmachten. In den meisten Fällen wurde im 1. Extrakt eine höhere Kopienzahl für AlkB und C23O nachgewiesen als im 2./3. Extrakt. Anhand der verwendeten Nachweismethode lässt sich also schlussfolgern, dass sich die meisten zum MKW-Abbau fähigen Mikroorganismen auf der Oberfläche der Bodenpartikel befanden. Trotz unterschiedlicher MKW-Ausgangskonzentration und Sanierungsdauer unterschieden sich die Schadensfälle Grimma und Espenhain kaum in der ermittelten Kopienzahl für AlkB und C23O sowie im Anteil der nachgewiesenen Gattungen. Es sind auch nur geringe Unterschiede zu den Rositz-Mieten erkennbar. In den zu sanierenden Böden liegt ein ausreichend hohes Abbaupotential vor. Der limitierende Faktor für eine erfolgreiche Sanierung scheint demzufolge die ausreichende Sauerstoffversorgung der zum Abbau befähigten Mikroorganismen zu sein.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Charakterisierung des Wachstumsverhaltens von Mikroorganismen auf Alkanen am Beispiel des Bodenbakteriums Rhodococcus opacus 1CP. Unter Einsatz kalorimetrischer Methoden konnte das Wachstumsverhalten von 1CP auf Glucose und Alkanen mit sehr guter Reproduzierbarkeit aufgezeichnet werden. In Abhängigkeit der Substrateigenschaften wurden Änderungen der Wachstumskinetik registriert, welche auf die Aggregation der Zellkultur zurückgeführt werden konnten. Die kalorimetrischen Befunde zum Aggregationsverhalten wurden mittels Gaschromatographie und Partikelgrößenbestimmung bestätigt. Durch Biotensidquantifizierung in kalorimetrisch aufgezeichneten Kultivierungen von 1CP auf Alkanen konnte eine wachstumsassoziierte Biotensidbildung nachgewiesen werden. Elementaranalytische Untersuchungen ergaben eine Variation der Biomassezusammensetzung von 1CP in Abhängigkeit der C-Quelle. Unter Berücksichtigung von Biomasse- und Biotensidbildung wurden Summenreaktionen für die Wachstumsprozesse formuliert und durch Verifikation mit kalorimetrisch ermittelten Enthalpien des Substratumsatzes bestätigt.

Es wurden Versuche für die ungesättigte Zone duchgeführt, um das Verhalten kleinerer Einträge an Benzen, Toluen und Xylen im Oberboden anschätzen zu können. In einem Vorversuch wurde der Verteilungskoeffizient Gas-Wasser für verschiedene Wässer bestimmt. Der Einfluss der Temperatur hatte einen größeren Einfluss als der Chemismus des Wassers. Die Sorption wurde ermittelt und zeigte sich als ein über sechs Größenordnungen linearer Prozess. Sie ist abhängig vom Humusgehalt. Versuche zur Desorption zeigen Unterschiede zwischen den Aromaten. Xylen desorbiert am langsamsten. Fünf, z.T. mehrmonatige Versuche mit einem großen Laborlysimeter (60 cm Durchmesser, 2 m Länge) zeigten, dass die Korngröße die Diffusion und dichtebedingte Konvektion der gasförmigen Aromaten beeinflusst. Diese Vorgänge sind für den schnellen Transport verantwortlich. Das Sickerwasser bewegt sich deutlich langsamer, transportiert aber die größeren BTX-Mengen. Humushaltige Böden können den Transport in tiefere Bereiche aufgrund von Sorption deutlich reduzieren. Mikrobieller Abbau lässt sich über den Sauerstoffverbrauch nachweisen.

Mikroorganismen sind in der Lage, zahlreiche Xenobiotika abzubauen. Dazu nutzen sie unter aeroben Bedingungen oft einleitend Oxygenasen. Durch diese kann molekularer Luftsauerstoff aktiviert und auf organische Moleküle übertragen werden. Danach können die Verbindungen in den Metabolismus der Mikroorganismen eingeschleust und teils oder vollständig abgebaut werden. Am Beispiel des Styrols zeigen wir hier eine solche Abbauroute und wie wir diese biotechnologisch nutzen können, um interessante Verbindungen zu synthetisieren. Zielmoleküle der gesamten Enzymkaskade sind dabei diverse Phenylessigsäurederivate.

Das Bodenbakterium Rhodococcus opacus 1CP ist für sein Potenzial bekannt, organische Schadstoffe abzubauen. In dieser Studie lag der Fokus auf zwei Genprodukten, den farbstoffabbauenden Peroxidasen DypA und DypB, welche unter Anwendung von Klonierungs- und Expressionsstrategien mit hohen spezifischen Aktivitäten in reiner Form gewonnen werden konnten. Eine umfassende biochemische Analyse zeigte, dass beide Enzyme in der Lage sind, Farbstoffe unterschiedlicher Klassen, insbesondere jedoch, die als schwer abbaubar geltenden Anthraquinone, strukturell anzugreifen. Damit stellen sie lohnenswerte enzymatische Systeme zum Abbau toxischer Farbstoffe beispielsweise in industriellen Abwässern dar.

Externe Einträge von Nährstoffen, vor allem von Phosphor, fördern die Phytoplanktonentwicklung und sind damit die primäre Ursache für die Verschlechterung der Gewässergüte in Seen. Die pelagische Nahrungsnetzstruktur kann dabei sowohl positiv als auch negativ auf die Gewässergüte einwirken. Deshalb lässt sich der Gewässerzustand durch eine gezielte Steuerung der Räuber-Beute-Verhältnisse verändern. In der vorliegenden Arbeit wurden Ergebnisse der Groß-Enclosure-Experimente zu den Auswirkungen von Nährstoffen (mit/ohne Zugabe von Nährstoffen) sowie von einer manipulierten Nahrungsnetzstruktur (mit/ohne Zugabe von planktivoren Fischen) auf die pelagische Phyto- und Zooplanktongemeinschaft eines thermisch geschichteten Sees (Dagowsee, Brandenburg) präsentiert. Im Schwerpunkt der Untersuchungen lagen dabei die qualitativen und quantitativen Effekte dieser beiden Faktoren auf die Sedimentationsprozesse sowie den mikrobiellen Umsatz von Kohlenstoff und Phosphor im Hypolimnion und an der Sediment-Wasser-Kontaktzone des Sees. Es wurde gezeigt, dass die Manipulation der Nahrungsnetzstruktur sich auf die Menge und Zusammensetzung des Phyto- und Zooplanktons im Epilimnion des Sees sowie auf den quantitativen vertikalen Transport von Kohlenstoff und Phosphor auswirkte, während die unterschiedliche Nährstoffbelastung im Epilimnion die spezifischen Stoffgehalte des Kohlenstoffs und Phosphors im sedimentierten Material beeinflussten. Anhand der Sauerstoff- und Methanmessungen wurde festgestellt, dass die Intensität des mikrobiellen Abbaus der sedimentierten organischen Substanz vor allem von ihrer Menge abhängig war. Weiterhin konnten die Auswirkungen der manipulierten Nahrungsnetzstruktur auf die Effizienz während des Abbaus vom organischen Kohlenstoff in den Laborversuchen nachgewiesen werden. Diese Effekte waren allerdings in den Freilandexperimenten schwer nachweisbar aufgrund der Beteiligung der Abbauprodukte in anderen oxidativ-reduktiven Prozessen, die gleichzeitig im See verliefen. Anhand des Phosphor-Fraktionierungsverfahrens konnte festgestellt werden, dass dieser Stoff nicht organisch sondern zum größten Teil an Eisen und Mangen gebunden sowie labil adsorbiert die Sedimentoberfläche erreichte. An dieser Stelle zeigten diese beiden Fraktionen einen systematischen Unterschied, der nur auf eine Wirkung der epilimnischen Nährstoffkonzentration und nicht auf die des manipulierten Nahrungsnetzes hinwies. Weitere Analysen der Sedimente zeigten starke Transformationen des sedimentierten Phosphors, aufgrund deren vor allem die dominierenden labilen und redoxsensitiven Phosphorfraktionen betroffen waren. Sie wurden zum einen ins Wasser zurückgelöst und zum anderen in die organische Biomasse gespeichert. Die Veränderungen des Phosphorgehaltes in den Sedimenten waren wieder auf die vorherigen Effekte der Nährstoffe als der manipulierten Nahrungsnetzstruktur zurückzuführen. Die Effekte der Nahrungsnetzmanipulation waren also vor allem an der pelagischen Planktongemeinschaft im Epilimnion und an den Sedimentations- und Kohlenumsatzprozessen in tieferen Schichten des Sees zu sehen. Der vertikale Phosphortransport wurde weniger von der Nahrungsnetzstruktur beeinflusst. Dafür spielte dabei die epilimnische Nährstoffkonzentration sowie die Phosphorbindungspotenzial des Wassers für den internen Kreislauf des Stoffes eine wichtige Rolle. / External load of nutrients, above all from phosphorus, promote the phytoplankton development and are with it the primary cause for the deterioration of the waters quality in lakes. Further, the pelagic food web structure can affect the water quality in a positive as well as in a negative way. Therefore, the water trophic state can be changed by a specific control of the predator-prey relations. In the present study the results of the large enclosure experiments to the impact by nutrients (with/without addition of nutrients) as well as by a manipulated food web structure (with/without addition of planktivorous fish) on the pelagic phyto- and zooplankton community of a thermally stratified lake (Dagowsee, Brandenburg) were presented. Furthermore, the qualitative and quantitative effects of these both factors on the sedimentation processes as well as the microbial turnover of settled carbon and phosphorus in the hypolimnion and at the sediment-water layer of the lake were in the main focus of the investigations. It has been shown that the manipulation of the food web structure affected the amount and composition of the phyto- and zooplankton in the epilimnion as well as the quantitative vertical transport of carbon and phosphorus, while the different nutrient load in the epilimnion influenced the specific material content of the carbon and phosphorus in the sedimented material. With the help of the oxygen and methane measurements it was found out that the intensity of the microbial decomposition of the settled organic matter was dependent above all on her quantity. Furthermore, the effects of the manipulated food web structure on the decomposition efficiency of the organic carbon could be proved in the laboratory tests. However, these effects were in the free land experiments hardly provably due to the participation of the endproducts in other redox processes which ran at the same time in the lake. With the help of the phosphorus fractionation procedure could be found out that settled phosphorus for the most part not organically but in iron and manganese bound as well as loosely adsorbed the sediment surface reached. At this point these both forms showed a systematic difference which pointed only to an effect of the epilimnetic nutrient concentration and not on those of the manipulated food web. Other analyses of the sediments showed strong transformations of the settled phosphorus, which influenced above all the dominating labile and redox sensitive phosphorus fractions. They were released, on the one hand, in the water and stored, on the other hand, in the organic biomass. The changes of the phosphorus content in the sediments were to be led on the previous effects of the nutrients than of the manipulated food web structure. To conclude, the effects of the food net manipulation were to be seen above all in the pelagic plankton community in the epilimnion, and further in sedimentation and carbon turnover processes in deeper layers of the lake. The vertical phosphorus transport was influenced of less by the food web structure. Moreover, for it the epilimnic nutrient concentration as well as the phosphorus binding potential of the water played an important role for the internal circulation of the material.