Phytoplanktonarten unterscheiden sich in ihren Ansprüchen hinsichtlich Ressourcen wie Nährstoffe, Licht und andere physikalische Faktoren. Wechselwirkungen zwischen Nährstoffen und physikalischen Faktoren beeinflussen daher die Artenzusammensetzung einer Phytoplanktongemeinschaft. In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss von Temperatur und Photoperiode auf das Phytoplanktonwachstum in Abhängigkeit vom Lichtregime und dem Angebot an Phosphor (P) und Silizium (Si) untersucht. Hierfür wurden Wachstums- und Konkurrenzexperimente unter Laborverhältnissen mit Stephanodiscus minutulus, Nitzschia acicularis (beides Bacillariophyceae) und Limnothrix redekei (Cyanophyceae) durchgeführt, ein Modell der Faktorinteraktionen entwickelt sowie ökologische Langzeitdaten des Müggelsees (Berlin) statistisch ausgewertet. Die Effekte von Temperatur und Photoperiode auf die Wachstumsraten unterschieden sich nicht zwischen konstantem und fluktuierendem Licht. Die Auswirkungen der Photoperiode und der Lichtfluktuationen auf die Wachstumsraten waren hierbei additiv. Der Grad der Limitation der Wachstumsraten durch P oder Si wurde durch die Photoperiode nicht signifikant beeinflusst. Wechselwirkungen zwischen Temperatur und P oder Si waren hingegen komplex und artspezifisch. Unabhängig davon, ob die Wachstumsraten durch P, Si oder fluktuierendes Licht gesteuert wurden, war S. minutulus konkurrenzstärker bei niedrigeren Temperaturen und N. acicularis bei höheren Temperaturen. Zusammenfassend zeigen die Ergebnisse, dass die Faktorinteraktionstypen artspezifisch sind, die Adaptation der Arten widerspiegeln und so zur Nischen-Differenzierung beitragen. Kenntnisse dieser Wechselwirkungen fördern deshalb unser Verständnis der Phytoplanktondiversität und ermöglichen es, Reaktionen des Phytoplanktons auf Klimaerwärmung und Trophieveränderung, die mit einer Verschiebung der Verhältnisse zwischen Nährstoffen, Temperatur und Licht einhergehen, besser vorherzusagen. / Phytoplankton species have different resource requirements and different sensitivities to important growth factors. Interactions between nutrients and physical factors, such as temperature and light should therefore influence the species composition. Because these interactions are poorly understood, this study investigated the interactive effects of temperature and photoperiod on phytoplankton growth controlled by fluctuating light, phosphorus (P) and silicon (Si). Growth and competition experiments were performed in the laboratory on Stephanodiscus minutulus, Nitzschia acicularis (both Bacillariophyceae) and Limnothrix redekei (Cyanophyceae). A model of factor interactions was developed and long-term field data from Lake Müggelsee (Berlin) were statistically analysed. Temperature and photoperiod had the same influence on growth under fluctuating light as they did under constant light. The photoperiod and short term light fluctuations caused by mixing had additive effects on growth. P and Si interacted strongly with temperature with respect to growth, but less with the photoperiod. The Droop relation fitted to S. minutulus but not N. acicularis. The Monod equation could not sufficiently account for non-steady dynamics of diatom growth under Si limitation, underestimating uptake rates and overestimating uptake affinity. Estimates based on the Monod model may therefore considerably underestimate the degree of Si limitation. The types of factor interactions were generally species-specific, reflected niche adaptation and enhanced niche differentiation. Interactions between nutrients and physical factors are relevant to growth during spring and contribute to the phytoplankton composition. Understanding the interactions should improve our knowledge of phytoplankton diversity and increase our ability to predict phytoplankton response to climate and trophic change, which shift the relationship between nutrients, temperature and light.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/17529 |
| Date | 09 January 2014 |
| Creators | Shatwell, Tom |
| Contributors | Nicklisch, Andreas, Spijkerman, Elly, Steinberg, Christian |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin, Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät I |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | Namensnennung - Keine kommerzielle Nutzung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/ |
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