Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Giftige Blaualgen trotzen verbesserter Wasserqualität

09.01.2013
Limnologen des universitären Forschungsinstituts für Limnologie am Mondsee haben herausgefunden, dass die toxischen Individuen innerhalb der Blaualgenpopulation im Zürichsee seit über 30 Jahren dominant sind, obwohl die Nährstoffbelastung im See stark abgenommen hat.

Blüten von Cyanobakterien, besser bekannt als Blaualgen, führten bedingt durch die hohe Nährstoffbelastung von Gewässern (Eutrophierung) in der Vergangenheit immer wieder zu Problemen. Diese Blaualgenpopulationen bestehen meist aus giftigen und ungiftigen Individuen, die sich genetisch unterscheiden. Die produzierten Gifte wirken unter anderem leberschädigend auf alle Wirbeltiere, sie stellen also auch eine potentielle Gefahr für die Bevölkerung dar.


Toxische, rotpigmentierte Planktothrix rubescens: durch spezielle Färbung und Anregung im Mikroskop wurde die Erbsubstanz (DNA in blau) sichtbar gemacht.
Veronika Ostermaier (Forschungsinstitut für Limnologie, Mondsee)


Wasserproben aus vergangenen Jahren, konserviert auf Filtern. Die dunklere Farbe kennzeichnet hohe Blaualgendichten (Planktothrix) zwischen 12 und 18 m.
Veronika Ostermaier (Forschungsinstitut für Limnologie, Mondsee)

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Forschungsinstitut für Limnologie der Universität Innsbruck am Mondsee analysierten genetisches Material der Blaualge Planktothrix, das sie aus konservierten Wasserproben isoliert hatten. Durch diese Analyse gelang es ihnen erstmals, die genetische Entwicklung der Blaualgenpopulation des Zürichsees über einen Zeitraum von fast 30 Jahren (1977 bis 2008) im Detail nachzuvollziehen. Sie fanden heraus, dass die Population der toxischen Blaualge zugenommen hat und fast ausschließlich aus toxinbildenden Individuen besteht, obwohl die Nährstoffbelastung im Zürichsee stark abgenommen hat.

Wirtschaftswachstum und Algenblüte gingen Hand in Hand

In den 1960er und 1970er Jahren florierten Landwirtschaft und Tourismus mit nur geringer Rücksichtnahme auf negative Auswirkungen auf die Umwelt. Ungeklärte Abwässer und mit Nährstoffen angereicherte Oberflächenwässer gelangten direkt in die Alpenseen. Dies führte zu hohen Eutrophierungsraten und regelmäßigen Algenblüten in den Gewässern. Grüne oder rote, übelriechende Schwaden auf der Wasseroberfläche von Seen waren der Schrecken für Tourismusgebiete. Erst durch aufwändige und teure Abwasserentsorgung der umliegenden Gemeinden und gezieltes Gewässermanagement konnte eine Reoligotrophierung, also die Abnahme von Nährstoffen in den Gewässern, erreicht werden.

Probenarchiv ermöglicht Langzeitbeobachtung der Blaualgenentwicklung

Der Schweizer Zürichsee ist einer der Alpenseen, die einen derartigen Wandel durchgemacht haben. Im Rahmen eines zwischen 1980 und 2008 durchgeführten Langzeit-Monitoringprogramms der Limnologischen Station der Universität Zürich wurden regelmäßig Wasserproben genommen und konserviert. Die DOC-fFORTE-Stipendiatin Veronika Ostermaier vom Forschungsinstitut für Limnologie hat diese Proben in ihrer Doktorarbeit aufgearbeitet und genetisch analysiert. Der Fokus ihrer Arbeit liegt dabei auf den Cyanobakterien der Gattung Planktothrix, die als grünpigmentierte oder rotpigmentierte Art vorkommt, die jeweils verschiedene Umweltansprüche haben. Die rote Form bevorzugt tiefere, geschichtete Seen und vermeidet Starklicht, indem sie Gasvesikel in ihre Zellfäden einlagert und damit in einer Tiefe von ca. 12 Metern schweben kann. Die grüne Form vermehrt sich in seichten, nährstoffreichen Gewässern und ist an höhere Lichtintensitäten angepasst. Ziel der Untersuchung war herauszufinden, wie sich die beiden Formen unter den veränderten Umweltbedingungen entwickelt haben. Es wurde erwartet, dass die grün-pigmentierte Form zur Zeit der Eutrophierung im Zürichsee gegenüber der rot-pigmentierten Form im Vorteil war, weil durch das verstärkte Algenwachstum an der Oberfläche die Nische für die rot-pigmentierte Form verloren ging. Außerdem untersuchte die Biologin, ob ein Zusammenhang zwischen der Häufigkeit von toxischen Individuen und jenen Individuen, die keine funktionellen Gene für die Synthese des Toxins mehr besitzen und der Pigmentierung in der Population besteht.

Stabilität in der Toxizität

„Im Mikroskop sehen die Fäden der Blaualge sehr ähnlich aus, erst die genetische Untersuchung zeigt große Unterschiede“, sagt die Forscherin. Ostermaier und ihr Betreuer, der Blaualgenspezialist Rainer Kurmayer, adaptierten eine bekannte Analysemethode für ihre Untersuchungen. Das Ergebnis war verblüffend: Nahezu alle Individuen der Population besaßen die Gene zur Toxinbildung und ihr Anteil war über den gesamten Untersuchungszeitraum erstaunlich stabil. Der Anteil der grün pigmentierten Individuen sowie jener der ungiftigen war im Gegensatz dazu immer sehr gering.

Kurmayer streicht die Bedeutung dieser Langzeitdaten für die genetische Untersuchung der Struktur von Algenpopulationen der Voralpenseen heraus: „Für das Gewässermanagement und für die Forschung ist es wichtig zu wissen, wie toxisch Algenblüten sind, und ob sich ihre Toxizität über die Jahrzehnte verändert. Die Antwort ist: Sie tut es nicht, was wahrscheinlich auf stabilisierende Umweltfaktoren zurückzuführen ist, die aber mit der Toxizität direkt nicht unbedingt in Zusammenhang stehen. So selektiert zum Beispiel die tiefe Durchmischung der Gewässer für Genotypen, die Gasvesikel ausbilden, die dem Wasserdruck standhalten können, aber die eben auch ihre Toxizität behalten haben.“

Die Arbeit ist in BMC Biology erschienen:

Ostermaier V., Schanz F., Köster O. and Kurmayer R. (2012): Stability of toxin gene proportion in red-pigmented populations of the cyanobacterium Planktothrix during 29 years of re-oligotrophication of Lake Zürich, BMC Biology 2012, 10:100 doi:10.1186/1741-7007-10-100, http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/100

Rückfragehinweis:

Dipl.-Biol. Veronika Ostermaier
Forschungsinstitut für Limnologie, Mondsee
Universität Innsbruck
Tel.: +43 6232 3125-33
Mobil: +43 681 83 11 04 07
E-Mail: veronika.ostermaier@uibk.ac.at
Dr. Sabine Wanzenböck
Öffentlichkeitsarbeit Forschungsinstitut für Limnologie, Mondsee
Universität Innsbruck
Tel.: +43 6232 3125-48
Mobil: +43 664 56 48 865
E-Mail: sabine.wanzenboeck@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck
Weitere Informationen:
http://www.uibk.ac.at
http://www.biomedcentral.com/1741-7007/10/100

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa
16.01.2017 | Universität Wien

nachricht Kann das "Greening" grüner werden?
11.01.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik