Einfluss der Meereshöhe auf die lithobiontische Mikrobiota in der alpinen und nivalen Höhenstufe am Beispiel des Schrankogel

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

1.1 Vorkommen von Mikroorganismen im Hochgebirge

1.1.1 Bacteria

1.1.2 Archaea

1.2 Bedeutung der Mikroorganismen für die Bodenbildung

1.2.1 Gesteinsverwitterung

1.2.2 Laugung

2 Zielsetzung

3 Material und Methoden

3.1 Standort und Probennahme

3.1.1 Schrankogel

3.1.2 Probennahme

3.1.3 Probenvorbereitung und Biofilmbildung

3.2 Versuchsdesign

3.2.1 Überblick des Gesamtkonzepts

3.2.2 Untersuchungen an der Extraktionslösung

3.2.3 Untersuchungen von anaeroben Mischkulturen

3.2.4 Untersuchungen an aeroben Mischkulturen

3.2.5 Untersuchungen an aeroben Reinkulturen

3.3 Analytik

3.3.1 Chemische Parameter

3.3.1.1 pH Wert

3.3.1.2 High Performance Liquid Chromatography

3.3.1.3 Fatty Acid Methyl Ester Analysis

3.3.2 Mikrobiologische Methodik

3.3.2.1 Aerobe cfu-Bestimmung

3.3.2.2 Optische Dichte 600 nm

3.3.3 Molekular Biologische Methodik

3.3.3.1 DNA Extraktion

3.3.3.2 Polymerase Chain Reaction

3.3.3.3 Denaturing Gradient Gel Electrophoresis

3.3.3.4 Sequenzierung

3.4 Statistik

4 Ergebnisse und Diskussion

4.1 Untersuchungen der Extraktionslösung

4.1.1 Aerobe Keimzahlbestimmung der Steine

4.1.2 DGGE der Extraktionslösung

4.2 Untersuchungen von anaeroben Mischkulturen

4.2.1 Methanmessung im Headspace der anaeroben Mischkulturen

4.3 Untersuchungen von aeroben Mischkulturen

4.3.1 pH-Wert in aeroben Mischkulturen

4.3.2 Konzentrationen organischer Säuren in aeroben Mischkulturen

4.3.3 Konzentrationen von Fettsäuren in aeroben Mischkulturen

4.4 Untersuchungen an aeroben Reinkulturen

4.4.1 Phänotypische Unterscheidung der Reinkulturen

4.4.2 pH-Wert von aeroben Reinkulturen

4.4.3 Mikrobielles Wachstum von aeroben Reinkulturen

4.4.4 Konzentrationen organischer Säuren in aeroben Reinkulturen

4.4.5 Konzentrationen von Fettsäuren in aeroben Reinkulturen

4.4.6 Auswirkungen unterschiedlicher Temperaturen auf aerobe Reinkulturen

4.4.7 Auswirkung unterschiedlicher Nährmedien Konzentrationen auf aerobe Reinkulturen

4.4.8 Ergebnisse der Sequenzierung der PCR Produkte

5 Synopsis und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht den Einfluss der Meereshöhe auf die lithobiontische Mikroflora von Gesteinsproben des Schrankogels unter Verwendung von Kultivierungsmethoden, chemischer Analytik (FAME, HPLC) und molekularbiologischen Verfahren (DGGE), um Hinweise auf Bodenbildungsprozesse aus mineralischem Ausgangsgestein zu gewinnen.

• Analyse der mikrobiellen Besiedlung in Abhängigkeit von der Höhenstufe
• Untersuchung laugungsaktiver Mikroorganismen durch HPLC und FAME-Analysen
• Einfluss von Temperatur und Nährmedienkonzentration auf aerobe Reinkulturen
• Molekularbiologische Identifizierung ausgewählter Reinkulturen mittels PCR und Sequenzierung

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Diese Einleitung beschreibt die Rolle von Mikroorganismen bei der Pedogenese und diskutiert den aktuellen Forschungsstand zum Einfluss der Meereshöhe auf mikrobielle Gemeinschaften im Hochgebirge.

2 Zielsetzung: Ziel ist die Untersuchung des Höheneinflusses auf die Zusammensetzung der lithobiontischen Mikroflora auf Gesteinsproben des Schrankogels mittels kulturtechnischer, chemischer und molekularbiologischer Methoden.

3 Material und Methoden: Dieser Abschnitt erläutert die Probennahme am Schrankogel, die Kultivierung von Misch- und Reinkulturen sowie die angewandten analytischen Verfahren wie HPLC, FAME-Analyse, DGGE und PCR.

4 Ergebnisse und Diskussion: Hier werden die Keimzahlbestimmungen, DGGE-Profile, Methanmessungen, Analysen organischer Säuren und Fettsäuren sowie das Wachstum der Reinkulturen detailliert dargestellt und im Kontext der Höhengradienten interpretiert.

5 Synopsis und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der verwendeten Methoden und Diskussion der Ergebnisse hinsichtlich des mikrobiellen Höhentrends sowie Ansätze für weiterführende Studien.

Schlüsselwörter

Mikrobiologie, Schrankogel, Hochgebirge, lithobiontische Mikroflora, Gesteinsverwitterung, Pedogenese, DGGE, HPLC, FAME-Analyse, aerobe Kulturen, anaerobe Kulturen, Pseudomonaden, Fettsäuremarker, Bodenbildung, bakterielle Diversität.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?

Die Masterarbeit befasst sich mit der Untersuchung der lithobiontischen Mikroflora auf Gesteinsproben entlang eines Höhengradienten am Schrankogel in den Ötztaler Alpen.

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Zentrale Themen sind die mikrobielle Besiedelung von Gesteinen im Hochgebirge, Prozesse der biologischen Gesteinsverwitterung (Laugung) und die Frage, wie sich mikrobielle Gemeinschaften mit der Höhe verändern.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Hauptziel besteht darin zu klären, ob ein signifikanter Einfluss der Seehöhe auf die Zusammensetzung und Beschaffenheit der Mikroflora nachweisbar ist und welche Rolle diese Mikroorganismen bei der initialen Bodenbildung spielen.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Die Studie nutzt einen methodischen Mix aus Kultivierungstechniken, chemischer Analytik (HPLC für organische Säuren, FAME-Analyse für Fettsäuremuster) und molekularbiologischen Methoden (DGGE zur Diversitätsanalyse sowie PCR und Sequenzierung zur Artidentifizierung).

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil dokumentiert die detaillierten Ergebnisse der Extraktionsversuche, der aeroben und anaeroben Kultivierungen sowie die statistische Auswertung der molekularbiologischen und chemischen Daten im Hinblick auf den Höhenverlauf.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Fachbegriffe sind Pedogenese, lithobiontische Mikroorganismen, FAME-Analyse, HPLC, DGGE, Höhengradient, Schrankogel und Gesteinsverwitterung.

Welche Bedeutung haben die untersuchten Pseudomonaden?

Pseudomonaden wurden in den Mischkulturen aller Höhenstufen nachgewiesen, was auf ein ubiquitäres Vorkommen dieser Bakteriengruppe auf den Gesteinen des Schrankogels hindeutet.

Gab es einen signifikanten Trend bezüglich der Meereshöhe?

Keine der direkt gemessenen Größen zeigte einen durchgängigen, signifikanten Höhentrend, jedoch konnten in den Mischkulturen und durch DGGE-Analysen deutliche Veränderungen der mikrobiellen Gemeinschaft im Höhenverlauf beobachtet werden.