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Klimawandel
Gefährlicher Einheitsmix bei Blaualgen in Seen

Die Zusammensetzung der Blaualgen in den Seen am Alpenrand wird seit fast 100 Jahren immer gleichförmiger. Profiteure der Klimaerwärmung und des zeitweiligen Nährstoffüberangebots sind dabei vor allem Arten, die sich sehr schnell an Veränderungen anpassen können und potentiell giftig sind. Zu diesem Befund kommt ein Team von Forschenden unter Leitung der Eawag dank der Untersuchung von DNA aus Sedimentkernen.

Blaualgen, oder fachlich korrekt Cyanobakterien, sind anpassungsfähige Organismen. Sie gehören im See zur untersten Stufe des Nahrungsnetzes. Noch vor rund 100 Jahren lebte in jedem See eine eigene, charakteristische Vielfalt von ihnen. Eine von Forscherinnen und Forschern aus der Schweiz und Frankreich in der Zeitschrift Nature - Ecology and Evolution veröffentlichte Studie zeigt nun, dass diese Unterschiede von See zu See immer kleiner werden - vom Bodensee bis zum Genfersee, vom Hallwilersee bis zum Lago Maggiore.

Sedimentkerne aus 10 Seen

Aus 10 Seen haben die Wissenschaftler Sedimentkerne entnommen, in den datierbaren Ablagerungen der letzten 100 Jahre das Erbgut (DNA) der Blaualgen analysiert und die Daten statistisch ausgewertet. So konnten sie verfolgen, wie die Zahl der genetisch differenzierbaren «Arten» zwar in einigen Seen gestiegen ist, die Zusammensetzung über alle Seen betrachtet aber immer uniformer wird. Der Anteil seltener, nur in wenigen Seen angetroffener Arten und Artengruppen geht seit 1950 zurück, der Anteil häufiger Arten hat sich vervierfacht.

Klimawandel und Überdüngung als Hauptgründe

Die Studie deckt zwei Hauptgründe auf für diesen Trend: steigende Temperaturen und die Überdüngung vieler Seen in den 1960er und 1970er Jahren. Die höheren Temperaturen führen zu länger anhaltenden Phasen, in denen die Seen nicht durchmischt werden weil warmes, leichteres Oberflächenwasser nicht in die Tiefe sinkt. Davon hat zum Beispiel im Zürichsee die Burgunderblutalge (Planktothrix rubescens) profitiert. Sie ist bei den Wasserversorgern nicht beliebt, denn sie kann rote Algenteppiche bilden - daher der Name - und ist potentiell toxisch. «Generell scheinen diejenigen Arten zu den Profiteuren zu gehören, die ihre vertikale Position im See aktiv beeinflussen und auch mit weniger Licht leben können», sagt Marie-Eve Monchamp, die Erstautorin der Studie, «und genau unter diesen Arten sind viele toxisch.» Nebst der Burgunderblutalge gehören auch Microcystis-Arten und die invasive Art Dolichospermum lemmermannii dazu. Letztere war bisher vor allem von Seen nördlich der Alpen bekannt, macht sich nun aber auch im Süden breit.

Kaum Trendwende trotz Umweltveränderungen

Interessant ist, dass der Trend zur Gleichförmigkeit weitergeht trotz des Rückganges der hohen Phosphorwerte ab Mitte der 1970er Jahre. Die Autorinnen und Autoren führen das unter anderem darauf zurück, dass generell die Umweltbedingungen von See zu See immer weniger variieren. Auch seien die Temperaturdifferenzen zwischen den Seen südlich und nördlich der Alpen geringer geworden. Und schliesslich seien die Konzentrationen von Stickstoff, dem zweiten wichtigen Nährstoff, seit den 1970er Jahren nahezu unverändert hoch geblieben.

Diese Studie entstand im Rahmen des Projektes «The impact of cyanobacterial blooms triggered by nutrient pollution on aquatic environments in the context of climate change», das vom Schweizerischen Nationalfonds SNF unterstützt wurde (Nr. 142165) .

Originalarbeit

Homogenization of lake cyanobacterial communities over a century of climate change and eutrophication; Marie-Eve Monchamp et al.; Nature Ecology and Evolution.
http://dx.doi.org/10.1038/s41559-017-0407-0

Quelle: Text Andri Bryner, Eawag, Dezember 2017

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Cyanobakterien
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Temperaturen beeinflussen die Cyanobakteriengemeinschaft in Gewässern
Erbfaktoren - Gene - DNA

Zu den Hauptbestandteilen eines Zellkerns gehören die «Nukleoproteide». «Nukleoproteide» sind Substanzen, die aus «Nukleinsäuren» und einem Protein (Eiweiss) bestehen. Die «Nukleinsäuren» steuern die Bildung der Enzyme in den Zellen. Sie sind damit die Träger der «Erbfaktoren = Gene = Genome». Eine wichtige «Nukleinsäuren» ist die «Desoxyribonukleinsäure (DNS)». Die DNS wird auch DNA (engl. A = Acid = Säure) genannt. Die DNS ist in den Chromosomen lokalisiert. Bei der Zellkernteilung werden die Chromosomen längs geteilt. Jeder der geteilten Zellkerne enthält jeweils die Hälfte jedes einzelnen Chromosoms.

Die DNA enthält den gesamten Bauplan eines Organismus. Aufgrund dieser Anleitung weiss jede Zelle, wie sie sich entwickeln und welche Aufgabe sie erfüllen muss.

Die Chromosomen (griech: Farbkörper) befinden sich in den Zellen von Lebewesen. Der wichtigste Bestandteil der Chromosomen ist bei den meisten Lebewesen die «Desoxyribonucleinsäure (DNS). Die Chromosomen sind die Träger der Erbanlagen. Die Reihenfolge der Gene in den Chromosomen ist ein wichtiger Indikator für die Identität eines Lebewesens.
Cyanobakterien

Cyanobakterien spielen eine der Hauptrollen in den globalen Kreisläufen von Kohlenstoff und Stickstoff. Umgangssprachlich werden die Einzeller oft als Blaualgen bezeichnet, aufgrund ihrer Biologie gehören sie aber zu den Bakterien. Als eines der ersten Lebewesen waren die Vorläufer der heutigen Cyanobakterien vor über zwei Milliarden Jahren in der Lage, Wasser zu spalten und Sauerstoff zu produzieren: Sie betrieben Photosynthese und reicherten damit die Atmosphäre mit Sauerstoff an. Unterdessen sind etwa 2'000 Arten bekannt, als Teil der untersten Stufe der Nahrungskette sind sie Lebensgrundlage für viele Tiere.

Cyanobakterien haben sie sich an extreme Bedingungen angepasst: Sie besiedeln Wüsten, Süss- und Salzwasser, leben in heissen Quellen oder auf salzhaltigen Steinen und sind von den Tropen bis zu den Polen zu finden.

Photosynthese
Mit der Photosynthese stellen Pflanzen mit Hilfe von Sonnenlicht aus Kohlendioxid Kohlenhydrate her. Algen gewinnen die Energie, die sie für die Photosynthese benötigen, durch die Absorption des Sonnenlichts mit bestimmten Pigmenten wie dem Chlorophyll.

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