Einfluss von Herbiziden und Antibiotika auf Periphyton, seine Qualität als Nahrung für höhere trophische Ebenen sowie seine Möglichkeit zur Stressanpassung

Stipendiatin/Stipendiat: Sophie Oster

Kurzfassung des Antrags auf ein DBU-Stipendium mit dem Titel „Einfluss chemischer Stressoren auf Periphyton und höhere trophische Ebenen“ von Sophie Oster:

Die Fähigkeit zur Primärproduktion durch autotrophe Organismen ist Grundlage allen Lebens auf der Erde. Periphyton, eine submers-substratgebundene Lebensgemeinschaft, unter anderem bestehend aus Algen und Bakterien, trägt in kleineren und mittleren Fließgewässern einen erheblichen Anteil der Primärproduktion. Zudem enthält Periphyton Nährstoffe, welche für Weidegänger (Makroinvertebraten) essentiell sind und gilt daher als qualitativ hochwertige Nahrungsquelle. Die Qualität des Periphyton kann durch biologisch aktive Chemikalien, wie beispielsweise Herbizide und Antibiotika, verändert werden. Diese ökotoxikologisch relevanten Substanzen können unter anderem von landwirtschaftlich genutzten Flächen nach Regenereignissen in Fließgewässer eingetragen werden. In dem beantragten Promotionsvorhaben wird hypothetisiert, dass Herbizide und Antibiotika die Diversität und Biomasse von Algen und Bakterien im Periphyton, und somit dessen Qualität beeinflussen und diese Qualitätsveränderung wiederum indirekt die Fitness der Weidegänger beeinträchtigt. Daher soll untersucht werden, inwiefern sich Herbizide und Antibiotika bzw. eine Mischung dieser beiden Substanzklassen auf Periphyton und seine ökosystemaren Funktionen (Biomassezuwachs und Bereitstellung von Nahrung für höhere trophische Ebenen) auswirken. Ein Fokus liegt auf der Untersuchung der Veränderung der Periphytonqualität (Phase 1) und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für Weidegänger (Phase 2). Hierfür werden als Modellorganismen zwei in mitteleuropäischen Fließgewässern weit verbreitete, physiologisch dennoch sehr unterschiedliche Makroinvertebraten Baetis rhodani (Insecta; Ephemeroptera) und Potamopyrgus antipodarum (Gastropoda; Sorbeoconcha) verwendet. Ein weiterer Aspekt des Promotionsvorhabens liegt auf der Fragestellung ob und inwieweit Periphyton aufgrund einer dauerhaften bzw. wiederkehrenden Exposition im Freiland eine Toleranz gegenüber einem chemischen Stressor entwickeln kann. Da dies wahrscheinlich durch die Ersetzung von sensitiven durch tolerante Arten erfolgt, kann es ebenfalls zu einer Änderung in der Realisierung ökosystemarer Funktionen kommen (Phase 3). Unter Verwendung der Durchfluss-Expositionsanlage am Institut für Umweltwissenschaften, welche 24 separate Edelstahlrinnen mit Schaufelrädern zur Fließgewässersimulation besitzt, werden signifikante Anteile der beantragten Promotion im Rahmen eines naturnahen Designs durchgeführt. Als Variablen werden in Phase 1 und 3 Biomasse (AFDW, Pigmentmessungen & qPCR), energetische Biomarker (Aminosäure- & Fettsäureprofile) sowie grundlegende Parameter wie das C/N-Verhältnis analysiert. Zum Monitoring der Organismen in Phase 2 werden die energetischen Biomarker, zusätzlich Größe und diverse Populationsdaten erfasst. Im Hinblick auf indirekte, trophische Interaktionen zwischen Periphyton und Weidegängern, sowie dem potenziellen Austausch sensitiver durch tolerante Algen-/Bakterienarten, bestehen zentrale Wissenslücken um die Auswirkungen von Chemikalien zu charakterisieren, welche im vorgeschlagenen Promotionsvorhaben geschlossen werden sollen.

Förderzeitraum:
01.10.2020 - 30.09.2023

Institut:
Universität Koblenz-Landau
Institut für Umweltwissenschaften
AG Funktionelle Aquatische Ökotoxikologie

Betreuer:
Prof. Dr. Mirco Bundschuh

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