Limnologica: Band 7, Heft 2 Oktober [Reprint 2021 ed.] 9783112531525, 9783112531518

Table of contents :
Inhalt
A. Einleitung
B. Der Standort des Neustons — die Grenzfläche Wasser/Luft
C. Die Organismen des Neustons
D. Bemerkungen zur Methodik
E. Ergebnisse
F. Diskussion
H. Literatur

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DEUTSCHE A K A D E M I E DER W I S S E N S C H A F T E N ZU B E R L I N FORSCHUNGSSTELLE FÜR LIMNOLOGIE

LIMNOLOGICA H E R A U S G E G E B E N VON T H E O D O R S C H R Ä D E R U N T E R M I T W I R K U N G VON G O T T F R I E D B R E I T I G , S.JOST CASPER, A L F R E D RIETH UND DIETRICH UHLMANN

BAND 2. Heft

AKADEMIE-VERLAG 1970

-BERLIN

^

INHALTSVERZEICHNIS Band 7 • Heft 2 (Ausgegeben Oktober 1970)

B A B E N Z I E N , H ANB-DIETHICH & W I L H E L M SCHWARTZ

des Neustons

: Studien zur Mikrobiologie

Moraria foniiruüia n. sp. (Cruetacea, Copepoda). Ein neuer Ruderfußkrebs aus dem Grundwasser Thüringens Z I E M A N N , H Ö H S T : Zur Gültigkeit des Saprobiensystems in versalzten Binnengewässern M O T H E S , G E O R G : Die Hydracarinen des Nehmitz- und Gerlinsees. Qualitative Untersuchungen V O G L E R , P E T E R : Die getrennte quantitativo Bestimmung von gelösten Orthophosphorsäurecstern („COP-Phosphat") und gelöston kondensierten Phosphaten („POP-Phosphat") F L Ö S S N E R , D I E T R I C H & D A V I D G . F R E Y : A morphological comparison of European and North American populations of Alona rustica S C O T T and Alona costala S A R S (Cladoeera, Chydoridae) S C H E F F L E K , W O L F R A M : Die Odonatenfauna der Waldmoore des StechlinseeGebietes FLÖSSNER,

DIETRICH:

In situ-Experimente zur Zellvermehrung von Scenedesmus obliquus in Fließgewfissern. I. Jahreszyklus B R A U N E , W O L F K A M : In situ-Experimente zur Zellvermehrung von Scenedesmus obliguus in Fließgewässern. II. Yertikalprofil A R N O L D , G Ü N T E R R. W.: Aquatische Hyphomyceten auf Koniferen B E N E D E T T O , L U I S A . : Notes ab out the Biology of Jewettoperla munoai B E N E D E T T O (Plecoptera Gripopterygidae) D V I H A L L Y , S U S A N N A T . : Veränderungen der Wasserführung und der chemischen Verhältnisse der Donau 1964 - 1965 K R A U S C H , H E I N Z - D I E T E R : Die Pflanzengesellschaften des Stechlinsee-Gebietes. V. Wälder, Hecken und Saumgesellschaften S T A N G E N B E R G - O P O R O W S K A , K R Y S T Y N A : Übersicht über die polnische limnologische Literatur 1965 - 1 9 6 6 Tagungsberichte: Parasitologische Gesellschaft der DDR. Symposium über Cercarien, 9. — 13. September 1968 in Berlin (K. O D E N I N G ) Buchbesprechungen Veröffentlichungen 1968 der Forschungsstelle für Limnologie der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin Bandindex BRAUNE, WOLFRAM:

Band 8, Heft 1 erscheint als Sonderheft mit den Beiträgen Chironomiden -Symposium im Rahmen des Internationalen Entomologen -Kongresses 1968 in Moskau

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Limnologica (Berlin)

7

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1970

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Aus dem Institut für Mikrobiologie der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald ehem. Arbeitsgruppe Prof. Dr. W. SCHWABTZ und der Forschungsstelle für Limnologie der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Jena Direktor: Dozent Dr. habil. TB. SCHRÄDER

HANS-DIETRICH BABENZIEN und WILHELM SCHWARTZ

Studien zur Mikrobiologie des Neustons*) Mit Tafeln I und I I sowie 10 Abbildungen und 2 Tabellen im Text (Eingegangen am IB. Januar

1969)

Inhaltsverzeichnis A. B. C. D. E.

Einleitung Der Standort des Neustons — die Grenzfläche Wasser/Luft Die Organismen der Neustons Bemerkungen zur Methodik Ergebnisse

247 248 250 250 253

1. 2. 3. 4. 5.

253 255 257 258 260

Quantitative Aspekte der Neustonbildung Besiedlungsformen Taxonomie der Neustonbakterien Physiologische Leistungen von Neustonbakterien Experimentelle Untersuchungen ZUT Hautbildung bei Neustonbakterien

F . Diskussion 6 . Zusammenfassung H. Literatur

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A. Einleitung Mehr oder weniger auffällige biogene Verfärbungen des Wassers, vor allem kleinerer Gewässer, sind seit langem bekannt, wie den zusammenfassenden Darstellungen von EHRENBEBG (1838), KOLKWITZ (1914) und K i s s (1959) zu entnehmen ist. Diese, u n t e r

den meistens synonym gebrauchten Bezeichnungen „Wasserblüte" oder „Vegetationsfärbung" bekannten Erscheinungen beruhen auf zeitweiligen, sich häufig kurzfristig einstellenden Massenvermehrungen einzelner Planktonorganismen, insbesondere von Cyanophyceen, Flagellaten, Chlorococcalen und Diatomeen. Die Organismen können verhältnismäßig gleichmäßig im Wasserkörper verteilt sein (Vegetationsfärbung im engeren Sinne nach FOTT 1959) oder sich infolge verringerten spezifischen Gewichtes (Gasvakuolen) in den oberflächennahen Schichten des Wassers anreichern (eigentliche Wasserblüten nach FOTT). E r s t NAUMANN (1917) e r k a n n t e ,

daß davon Assoziationen von Mikroorganismen zu unterscheiden sind, die sich in der Grenzfläche des Wassers selbst ansiedeln und die Oberflächenspannung zur Stabili*) Nach einer von der Math.-Nat. Fakultät der Universität Greifswald angenommenen Dissertation des ersten Verfassers (Gutachter: Prof. Dr. F. MACH und Doz. Dr. TH. SCHRÄDER), experimentell abgeschlossen 1965. 17 Limnologica 7, H. 2

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HANS-DIETRICH BABENZIEN & WILHELM SOHWÄBTZ

sierung ihrer Lage ausnutzen. Für diese „ganz eigenartige Biocönose, die eben in dem Oberflächenhäutchen selbst ihre eigentlichen Lebensbedingungen findet", prägte er die Bezeichnung „Neuston" (von griech. vea> = ich schwimme). Hiervon abzugrenzen ist noch das „Pleuston", womit die Gruppe von frei auf der Wasseroberfläche schwimmenden Organismen bezeichnet wird (z. B. Salvinia natans). Die meisten Neustonpublikationen beruhen auf Gelegenheitsbeobachtungen auffälliger Hochproduktionen und beinhalten taxonomische, morphologische oder produktionsbiologische Studien. GEITLER ( 1 9 4 2 ) rückte die Frage nach der genauen Lokalisation der Neustonorganismen in den Vordergrund und unterschied zwischen epineustischen, d. h. auf der Wasseroberfläche sitzenden, emersen sowie hyponeustischen, d. h. an der Unterseite des Oberflächenhäutchens lebenden, submersen Formen. Diese Abgrenzung wurde von vielen Autoren übernommen ( W E L C H 1 9 5 2 , GESSNER 1 9 5 5 , FOTT 1 9 5 9 , R U T T N E R 1 9 6 2 ) . PETERSEN & H A N S E N ( 1 9 5 8 ) schlugen eine Reduzierung des Neustonbegriffes auf epineustische Formen vor, da nur diese den besonderen Standortbedingungen unterworfen seien. Auf der anderen Seite verwendete ZAJZEV ( 1 9 6 4 ) die Bezeichnung Hyponeuston für alle Organismen, die in der obersten Wasserschicht von 0—5 cm auftraten. Bereits NAUMANN ( 1 9 1 7 ) wies auf das Vorkommen von Bakterien im Neuston hin, die „in mehr oder weniger saprobilisierten Gewässern als Oberflächenzooglöen graue bis schillernde Häutchen bilden". AMIES ( 1 9 5 6 ) sowie HEINRICH & GRÖSCHEL ( 1 9 6 3 ) betonten die sanitären Aspekte solcher Massenentwicklungen von Bakterien im Oberflächenfilm von Hallen- oder Freibädern. Einige quantitative Angaben über Neustonbakterien und den Einfluß auf die Sauerstoffbilanz im Wasser wurden von ZAVARZIN ( 1 9 5 5 ) mitgeteilt. Eine Übersicht über die Thematik findet sich bei SCHWARTZ ( 1 9 5 9 ) und BABENZIEN ( 1 9 6 6 b). In der vorliegenden Arbeit haben wir versucht, die bislang nur ungenügend berücksichtigten ökologischen Aspekte, die Frage nach den Standortbeziehungen und den Ursachen von Neustonentwicklungen, näher zu untersuchen, wobei uns insbesondere die Beteiligung von Bakterien interessierte.

B. Der Standort des Neustons — die Grenzfläche Wasser/Luft Die Lebensbedingungen im pelagischen Raum sind, besonders in Hinblick auf die kurzen Generationszeiten der Mikroorganismen, als relativ stabil zu bezeichnen. Anders liegen die Verhältnisse an den Grenzflächen eines Gewässers, wo sich infolge der bestehenden Unterschiede zum angrenzenden Medium zahlreiche Ausgleichsvorgänge abspielen. Während die Kontaktzone Wasser/Sediment in erster Linie gekennzeichnet ist als Ort von Ionenaustauschvorgängen, ist für die Wasseroberfläche der Austausch von Energie (Licht, Wärme, Bewegung) und Gasen (0 2 , C0 2 , Wasserdampf) wesentlich. Die extremen bzw. stark wechselnden physikalischen und chemischen Bedingungen eines solchen Grenzbiotopes führen dazu, daß hier nur noch eine Auswahl von Spezialisten Biozönosen entwickeln kann (SCHWABE 1 9 6 1 , 1 9 6 4 ) . Die Bedeutung der Grenzflächen für das Geschehen im Pelagial ist bestimmt durch Gestalt und Größe des Wasserbeckens im Sinne einer Zunahme bei kleineren GewässernDie hier wirksamen Standortfaktoren sollen zunächst kurz skizziert werden.

Studien zur Mikrobiologie des Neustons

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Oberflächenspannung Die Möglichkeit einer Besiedlung der Grenzfläche Wasser/Luft beruht auf der hohen Oberflächenspannung des Wassers, die bei 18 °C 72,8 dyn/cm beträgt und auf den Dipolcharakter seiner Moleküle zurückzuführen ist. Während im Innern einer Phase alle Moleküle gleichen Kraftwirkungen ausgesetzt sind (Kohäsion), unterliegen diese in den Grenzflächen nur einem ins Innere gerichteten Zug (Binnendruck). Daraus folgt das Bestreben jeder Oberfläche, sich zu retrahieren, d. h. sie verhält sich wie eine elastische Membran. Dieser Tatbestand wird ausgedrückt, wenn man vom „Oberflächenhäutchen" einer Flüssigkeit spricht. Die zur Vergrößerung der Oberfläche um eine Flächeneinheit aufzuwendende Arbeit wird als Oberflächenspannung (