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Horn, Marcus A.:
Mikrobiologie der N2O-Bildung im Darm von Regenwürmern (Oligochaeta, Lumbricidae).
Bayreuth
,
2004
.
- (Bayreuther Forum Ökologie
; 109
)
(
Dissertation,
2004
, Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)
Abstract
Regenwürmer stellen Quellen für das klimarelevante Treibhausgas N2O dar und können in bestimmten Böden für über 50 % der Gesamtemission an N2O verantwortlich sein. Es gibt viele Hinweise, dass die N2O-Bildung durch Regenwürmer mit deren Darminhalt assoziiert ist und hauptsächlich durch denitrifizierende und Nitrat-dissimilierende Mikroorganismen erfolgt. Welche Prozesse und mikrobielle Populationen im Regenwurmdarm für die Bildung von N2O verantwortlich sind, ob es sich dabei um Regenwurmdarm-spezifische oder aus dem Boden mit der Nahrung aufgenommene Organismen handelt, sowie welche Faktoren die N2O-Bildung im Regenwurmdarm regulieren, wird in dieser Arbeit geklärt. In vivo wurden N2O-Bildungsraten von Regenwürmern aus verschiedenen landwirtschaftlich genutzten Flächen bestimmt, und es wurde untersucht, ob die N2O-Bildung im Darminhalt oder der Darmwand lokalisiert war. Mikrosensoranalysen wurden zur Bestimmung der in situ-N2O- und O2-Konzentrationen im Regenwurmdarm eingesetzt. Durch den Vergleich der physikalisch-chemischen Parameter des Regenwurmdarmes, wie pH, Wassergehalt, Nitrat-, Nitrit- und Zuckergehalt, mit denen des umgebenden Bodens und durch Mikrokosmen konnten Schlüsselfaktoren identifiziert werden, welche die N2O-Bildung im Regenwurmdarm potenziell kontrollieren. Zur Charakterisierung der N2O-bildenden Mikrobiota des Regenwurmdarmes wurden N2O-bildende Denitrifikanten und dissimilatorische Nitratreduzierer aus dem Regenwurmdarm isoliert sowie phylogenetisch und ökophysiologisch untersucht. Kultivierungsunabhängige, vergleichende Diversitätsanalysen von Denitrifikanten im Darm und Boden anhand eines funktionellen Markers (nosZ-Gen) ergänzten die Populationsuntersuchungen. Aus den Ergebnissen wurde ein Modell zur Regenwurmbedingten N2O-Bildung abgeleitet.