Periphyton als Habitat für Meiofauna - der Fall einer unbeachteten Gemeinschaft

Während der letzten Jahrzehnte wurde der Meiofauna viel Aufmerksamkeit von aquatischen Ökologen geschenkt. Ihre Ergebnisse haben viel zum Verständnis der Biologie und Ökologie von Meiofaunaorganismen und deren Funktion in aquatischen Ökosystemprozessen beigetragen. Bisher konzentrierte sich die Forschungstätigkeit der meisten Wissenschaftler leider auf Meiofauna in Weichsubstraten mariner und Süßwasser-Ökosysteme. Die Untersuchung der Meiofauna auf Hartsubstarten wurde dabei bislang versäumt, obwohl Periphytongemeinschaften in den Uferbereichen von Seen einen entscheidenden Beitrag zur Gesamtproduktivität von Ökosystemen leisten und eine Schlüsselrolle im benthisch-litoralen Nahrungsnetz darstellen. Meiofauna wurde allerdings häufig als ein Bestandteil des Periphytons bezeichnet, aber paradoxerweise ist unser Wissen über epilithische (auf Steinen lebende) Meiofaunaorganismen äußerst eingeschränkt. In der vorliegenden Arbeit habe ich einige Aspekte zu epilithischen Meiofaunagemeinschaften untersucht und mich dabei auf die oft dominierende Gruppe der Nematoden konzentriert.Eine wichtige Grundlage für quantitative und qualitative Gemeinschaftsanalysen im Periphyton ist eine effiziente und zuverlässige Methode, welche Vergleiche zwischen natürlichen Periphytongemeinschaften ermöglicht. Ich präsentiere hier die Konstruktionsdetails und Funktionalität eines neuen in situ Probennahmegerätes, das auf einer früher entwickelten Methode basiert. An diesem Gerät wurden alle benötigten Modifikationen vorgenommen, die ein fehlerfreies und effizientes Beproben von natürlichen Hartsubstraten ermöglichen. Die neue Methode wurde unter natürlichen Bedingungen im Freiland getestet und mit der alten Methode und Kontrollproben verglichen. Aufgrund des Methodentests und der daraus resultierenden Ergebnisse kann die von mir entwickelte neue Methode als standardisierte Methode für epilithische Gemeinschaftsanalysen im Freiland ebenso wie für Monitoring-Programme oder Wasserqualitätsanalysen verwendet werden. Basierend auf diesem neuen Probennahmegerät wurde eine umfangreiche Freilanduntersuchung in einer Vielzahl unterschiedliche Seeökosysteme durchgeführt. Ich habe dabei epilithische Meiofaunagesellschaften mit besonderer Berücksichtigung der Nematodenfauna in 17 verschiedenen Schwedischen Seen untersucht, die in Gr fle, Tiefe und Periphytonbiomasse variierten. Die Ergebnisse dieser Studie weisen eindeutig darauf hin, dass auf litoralen Hartsubstraten eine sehr zahlreiche Meiofaunagemeinschaft und eine diverse Nematoden-Artengemeinschaft (insgesamt 58 Nematodenarten, 8 bis 34 Arten pro See) zu finden ist, die von der Menge des organischen Materials auf den Substratoberflächen abhängt. Diese Ergebnisse tragen außerdem grundsätzlich zum Verständnis von Meiofaunagemeinschaften bei und weisen auf die Notwendigkeit hin, die Meiofauna in Periphytonuntersuchungen zu integrieren.Wichtige Faktoren, welche Periphytongemeinschaften in Seeuferbereichen beeinflussen können, sind physikalische Störungsereignisse (z.B. Wellenschlag, Wasserstandsschwankungen). Solche Störungsereignisse führen oft zu einer Reduktion oder ganzheitlichen Entfernung epilithischen Materials und damit zur Entstehung neuen Lebensraumes, der wiederbesielt werden kann. In einem nachfolgenden Freilandexperiment habe ich die Besiedlungsfähigkeit und die Entwicklung epilithischer Meiofauna- und Nematodengemeinschaften in einem von großen jährlichen Wasserstandsschwankungen beeinflussten See untersucht. Darin habe ich die Gemeinschaftsentwicklung der Meiofauna und Nematoden auf künstlichen Hartsubstraten über einen Zeitraum von 57 Tagen verfolgt. In diesem Experiment konnten die Substrate entweder direkt besiedelt werden oder wurden von der direkten Besiedlung ausgeschlossen; zusätzlich wurden natürliche Hartsubstrate (natürlicher Artenpool) beprobt und Meiofauna Sedimentationsraten ermittelt. Die Ergebnisse dieser Freilandstudie weisen auf eine ausgeprägte Fähigkeit der Meiofaunaorganismen und Nematoden hin, schnell auf steinigen Substraten in Uferbereichen zu siedeln und anschließend auch auf den Substratoberflächen zu verbleiben. Dieser Besiedlungsprozess durch Meiofaunaorganismen hängt maßgeblich von einem Artenpool auf nahe gelegenen natürlichen Hartsubstraten, aus dem besiedelt wird, und von der sich gleichzeitig entwickelnden Periphytongemeinschaft ab. Dabei spielt für die Verbreitung der Organismen der Transport über die Wassersäule eine entscheidende Rolle. Eine detaillierte Analyse von möglichen Anpassungen an einen epilithischen Lebensstil ermöglichte die Analyse der Nematodenarten. Einige Nematodenarten mit morphologischen Anpassungen wurden in den vom Wellenschlag am meisten beeinflussten experimentellen Ansätzen am häufigsten gefunden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Besiedlung von Hartsubstraten durch Meiofaunaorganismen ein Prozess ist, der von externen physikalischen Faktoren beeinflusst wird und sowohl von der artspezifischen Fähigkeit zur Besiedlung und Verweilfähigkeit auf Substratoberflächen als auch von der Gr fle und Physiognomie des sich entwickelnden periphytischen Lebensraumes abhängt.In der Vergangenheit wurde oft gezeigt, dass das Periphyton Teil unterschiedlicher biotischer und abiotischer Interaktionen ist. Eines der Schlüsselkonzepte in der Ökologie des Periphytons ist die Top-down Regulierung der Periphytonbiomasse durch benthische Herbivore. Es ist bekannt, dass diese Grazer die Periphytonbiomasse stark reduzieren und die Zusammensetzung des Periphytons verändern können. Aus diesem Grund ist es sehr wahrscheinlich, dass die im Periphyton lebenden Meiofaunaorganismen ebenfalls direkt durch Konsumption oder indirekt durch die von Grazern veränderte Habitatstruktur oder Ressourcenverfügbarkeit beeinflusst werden. Um einen generellen Einfluss durch Grazing auf epilithische Meiofaunaorganismen zu untersuchen, habe ich ein Freilandexperiment durchgeführt, in dem ich den Zugang von Grazern zum Periphyton in einem genesteten, räumlichen Design manipuliert habe. Mit Hilfe dieses Experimentes konnte ich zeigen, dass Grazer die Biomasse des Periphytons stark reduzierten, jedoch die Meiofaunaabundanz und Gemeinschaftszusammensetzung nur sehr lokal beeinflusst wurde. Grazing kann sowohl die physiognomische Komplexität als auch die Biomasse des Periphytons verändern, deshalb ist davon auszugehen, dass sich dieses auch auf Meiofaunaorganismen auswirken dürfte und so zu komplexen und räumlich heterogenen ökologischen Interaktionen führen wird