Flusseinträge unter globalem Wandel –
Erforschung des Schicksals der Amazonas Flussfahne

19.05.2021 – Verfolgung von Zooplankton

Die Nährstoffverteilung fördert unterschiedliche Produktionsregime auf dem inneren Schelf, der Frontzone, der äußeren Flussfahne und den ozeanischen Zonen entlang der Amazonasflussfahne. Diese Produktionsregime sind mit unterschiedlichen Phytoplankton-Gemeinschaften verbunden, wie wir im vorherigen Eintrag gelernt haben, aber nicht nur. Veränderungen an der Basis des Nahrungsnetzes lösen unweigerlich Modifikationen auf höheren trophischen Ebenen aus, was zu unterschiedlichen Strukturen des Mesozooplanktonnahrungsnetzes und Stickstofftransfereffizienzen entlang der Schadstofffahne führt.

Die Untersuchung der Strukturen des planktonischen Nahrungsnetzes erfordert große Geräte wie das Multinet (Bild 1) und ist eine Herausforderung, da dieselben phototrophen Phytoplanktonarten zu mixo- oder heterotrophen Arten werden können. Ähnlich können pflanzenfressende Zooplanktonarten omnivor, detritivor oder carnivor werden, je nach Qualität der aufgenommenen Nahrung. Durch biochemische Messungen (15N-Aminosäuren) verschiedener Planktongrößenfraktionen ist es nun möglich, diese Strukturen des Nahrungsnetzes zu untersuchen.

Ein einfacher Vergleich zwischen den δ¹⁵N-Werten von Phenylalanin (Phe) und Glutaminsäure (Glu) eines einzelnen Organismus gibt Aufschluss über dessen trophische Ebene oder trophische Position (TP, Bild 2). Das δ¹⁵N  von Phe bleibt bei jedem trophischen Transfer nahezu unverändert und spiegelt die Isotopenzusammensetzung der Primärproduzenten und ihrer Stickstoffquelle wider (N-Quellen-Proxy). Glu wird jedoch jedes Mal, wenn es an eine höhere Position im Nahrungsnetz transferiert wird, um ~8,0 ‰ im δ¹⁵N angereichert. Der Vergleich der Isotopenzusammensetzung dieser beiden Aminosäuren eliminiert daher potenzielle Fehlerquellen, die mit zeitlichen und physiologischen Veränderungen in der Ernährung eines Konsumenten zusammenhängen. Es erlaubt uns, seinen stufenlosen TP im Nahrungsnetz zu definieren, wobei ein TP von 1,0 Autotrophe definiert, ein TP von 2,0 Herbivore, ein TP von 3,0 Carnivore ,ein TP zwischen 2,0 und 3,0, (z. B. von 2,5) Omnivoreund ein TP zwischen 1,0 und 2,0 (z. B. TP von 1,5) so genannte Mixotrophe.

Die Stärke von Aminosäuren als Werkzeug zur Untersuchung von Nahrungsnetzen beschränkt sich jedoch nicht nur auf diese Relation. Sie können z.B. auch Informationen über die Qualität der organischen Substanz liefern. Für alle Analysen, die wir durchführen, ist es jedoch notwendig, große Wassermengen zu entnehmen und diese durch Filter zu leiten, um möglichst viele im Wasser suspendierte Partikel zu sammeln. Die Werte von δ¹⁵N von Phe selbst können uns etwas über die Quelle des Stickstoffs sagen, der das Nahrungsnetz unterstützt. Negative Werte deuten beispielsweise darauf hin, dass Stickstofffixierer N₂ in die Oberflächenschicht liefern, während δ¹⁵N-Phe Werte um oder über 4,5‰ auf eine größere Verwendung von Nitrat durch die sogenannten Primärproduzenten hinweisen. Die Konzentrationen aller Aminosäuren, die wir in unseren Proben im Verhältnis zur Gesamtmenge an Stickstoff finden, können zur Berechnung eines Degradationsindexes verwendet werden, der, je nach Wert, auf frisch produziertes oder extrem recyceltes organisches Material hinweist.

Durch die Kombination all dieser verschiedenen Ansätze hoffen wir, die verschiedenen Nährstoffquellen in den kontrastreichen Lebensräumen der Amazonasflussfahne zu definieren, den Grad des Recyclings, den die Mikroben in ihnen erreichen zu analysieren, und die Struktur des planktonischen Nahrungsnetzes, das für den Energietransfer von den Primärproduzenten zu den Apex-Konsumenten wie den Fischen wesentlich ist, zu beschreiben.

Die Mesozooplanktonfänge über unser Multinet zeigten bereits, dass wir in den lichtlimitierten, detritusdominierten braunen Gewässern des Amazonasmündungsgebietes (Bild 3, obere Reihe) im Vergleich zu den grünen und blauen Gewässern weiter unten in der Amazonasfahne (Bild 3, untere Reihe) weitgehend unterschiedliche Gemeinschaften haben. Unsere Hypothese ist, dass die Stabilität des Habitats zusammen mit der Nahrungsqualität Veränderungen in der Struktur des Nahrungsnetzes und in der Effizienz des Massen- und Energietransfers zwischen den trophischen Ebenen in diesen unterschiedlichen Gewässern auslösen kann. Warten wir auf die EA-IRMS- und GC-C-IRMS-Ergebnisse, um das Nahrungsnetz-Puzzle wieder zusammenzusetzen und diese Hypothese aufzulösen!

 

Text von Fernandes-Carrera A., Loick-Wilde N., Choisnard N., Voss M. (IOW) | Fotos zum Vergrößern anklicken