Fließgewässerökosysteme sind in hohem Maße auf den Eintrag und Abbau von terrestrischem Laub angewiesen, ein Prozess, der hauptsächlich durch das Zusammenspiel heterotropher mikrobieller Gemeinschaften und detritivorer Zerkleinerer (“Shredder“) gesteuert wird. Mikroorganismen besiedeln und zersetzen das Laub und verbessern dadurch dessen Nährwert und damit auch dessen Attraktivität für andere Konsumenten, insbesondere für Shredder. Diese wiederum konsumieren das Laub und produzieren dabei durch Fragmentierung und Defäkation feines partikuläres organisches Material (FPOM). Das produzierte FPOM wird anschließend erneut mikrobiell besiedelt und stellt gemeinsam mit den assoziierten Mikroorganismen eine wichtige Nahrungsquelle für stromabwärts lebende Organismen, wie Sammler („Collector“) oder sogar kleine Fische, dar. Neuere Studien heben die zentrale Rolle von Mikroorganismen bei der Verarbeitung von grobem partikulärem organischem Material (CPOM, Partikelgröße > 1 mm) hervor, dennoch ist derzeit noch wenig über die spezifische mikrobielle Dynamik bekannt, die mit den von Shreddern produzierten FPOM-Typen, d. h. zerkleinerten Blättern und Kotpellets, verbunden ist. In meiner Dissertation untersuche ich die mikrobielle Dynamik, die an der Umwandlung von CPOM in FPOM beteiligt ist, und zwar in Abhängigkeit von drei Faktoren: Sauerstoffverfügbarkeit während der mikrobiellen Besiedlung, Blattqualität und Shredder-Identität. Ich führte zwei Fütterungsexperimente im Labor durch, in denen ich untersuchte, wie sich mikrobielle Gemeinschaften unterschieden zwischen 1) FPOM, produziert von einem Shredder-Taxon (Sericostoma sp.) aus Blättern von Erle, Buche oder Ahorn, die unter oxischen oder anoxischen Bedingungen konditioniert worden waren, und 2) oxisch konditionierten Erlenblättern, zerkleinert von drei verschiedenen Shredderarten (Allogamus auricollis, Potamophylax latipennis und Sericostoma flavicorne). Konkret untersuchte ich die mikrobiellen Aktivitäten (im ersten Experiment), die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaften des von Shreddern produzierten FPOM, das in beiden Experimenten gesammelt wurde, und untersuchte den Zusammenhang zwischen den Darmmikrobiomen der Shredder und den FPOM-assoziierten mikrobiellen Gemeinschaften (im zweiten Experiment). Über alle drei Kapitel hinweg fand ich, dass die mikrobielle Konditionierung das C/N-Verhältnis von Blättern niedriger Qualität (Buche und Ahorn) verringerte, das C/N-Verhältnis jedoch während der Passage durch den Darm konstant blieb, und dass sich zerkleinerte Blätter und Kotpellets in ihren mikrobiellen Aktivitäten unterschieden (Kapitel I). Ich konnte zudem zeigen, dass mikrobielle Besiedlung unter unterschiedlichen Sauerstoffbedingungen sowie die Darmpassage zu verschiedenen bakteriellen Gemeinschaften auf zwei unterschiedlichen FPOM-Typen führte (Kapitel II). Im zweiten Experiment konnte ich shredder-spezifische Unterschiede in der Darmmikrobiota und folglich auch in den von ihnen produzierten Kotpellets nachweisen (Kapitel III). Zusammenfassend zeigt meine Dissertation eine große Diversität an shredder-produziertem FPOM hinsichtlich Qualität, mikrobieller Aktivität und bakterieller Gemeinschaftszusammensetzung. Dies deutet darauf hin, dass bakterielle Gemeinschaften auf unterschiedlichen FPOM-Typen sowie in den Därmen verschiedener Shredder eine Vielzahl metabolischer Wege nutzen, die auf unterschiedliche Weise zum Abbau von Laubstreu (Leaf Litter Decomposition, LLD) in Fließgewässern beitragen und potenziell Auswirkungen auf den stromabwärtigen Nährstoffkreislauf sowie die Dynamik von Nahrungsnetzen haben.
Pratiksha Acharya (Thu,) studied this question.