Liebe "Blaualgenfreunde",
vorgestern war ich auf der Suche nach ein paar verschiedenen Wasserlinsengewächsen und kam zufällig an einem kleinen Badesee mit Campingplatz und Fischzucht vorbei, den ich vor ein paar Jahren schon einmal besucht hatte. Damals gab es dort eine ungeheure Entwicklung von Microcystis aeruginosa. Diese habe ich auch dieses Mal erwartet, doch das Bild hat sich total geändert.
Der Wunschtraum der Bodensee-Fischer, die seit Jahren um mehr Phosphat im See betteln, um die Population der Fische zu steigern, wurde hier an der "Hammerschmiede" wohl in krasser Form zum Albtraum der Badegäste: Massenentwicklung von Aphanizomenon flos-aquae, der Grünen Spanalge.
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Schön zu sehen sind die Heterocysten (zur N2-Fixierung) mit ihren Polkörpern auf jeder Seite, und die viel größeren Akineten (Dauerzellen).
Aphanizomenon flos-aquae habe ich vor ca. 35 Jahren erstmals gesehen in einem neu angelegten Stausee bei Rainau-Buch. Seither war meine Suche nach diesen interessanten Stickstoff-Fixierern vergeblich.
Hallo Bernd, eine eindrucksvolle Dokumentation, vielen Dank. Hast Du für die Detailaufnahmen das 40/0,65 Planachromat-Objektiv genommen?
Viele Grüße, Ole
Hallo Ole,
vielen Dank. Ja, es ist das Plan 40/0,65.
hallo Bernd,
in diesen Massen habe ich Aph. flos-aquae ebenfalls noch nie gesehen. Insofern schließe ich mich Ole an; eine beeindruckende Dokumentation, insbesondere das 3. Bild finde ich unter ästhetischen Gesichtspunkten sehr gelungen.
Du erwähnst die Stickstofffixierung der Cyanos: Dass die den Stickstoff fixieren können, ist klar, andererseits treten Massenentwicklungen von Cyanobakterien m.W. vor allem in (Stickstoff-) eutrophierten Gewässern auf; d.h. sie nehmen sicherlich auch chem. gebundenen Stickstoff auf. Deshalb die Frage: weißt Du etwas über den Anteil der Aufnahme von chem. gebundenem vs. elementarem Stickstoff
bei Massenentwicklungen von Cyanobakterien?
Oder anders ausgedrückt: kann es bei völligem Fehlen von chem. gebundenem Stickstoff auch zu Massenentwicklungen kommen?
beste Grüße
Michael Plewka
Hallo Michael,
danke für Dein Lob! An das Thema Stickstofffixierung kam ich über die Probleme der Aquarianer mit Massenentwicklung von Cyanobakterien. In Aquarien geht es aber fast ausschließlich um die Gattungen Oscillatoria*, Lyngbya* und Phormidium. Diese sind meines Wissens aber weit überwiegend nicht zur N2-Fixierung fähig. Bis heute habe ich nur eine Art im Aquarium gefunden, die es sicher kann: Scytonema. Aber selbst die macht es nur, wenn praktisch keine Form von gebundenem Stickstoff mehr vorhanden ist, weil die Stickstofffixierung extrem energieaufwändig ist: Die Reduktion von 1 Mol N2 zu NH4+ erfordert 16 Mol ATP.
* Es gibt zwei Formen der N2-Fixierung:
1. Nif1-System: Mit Heterocysten, in denen das extrem O2-empfindliche Enzym Nitrogenase vorhanden ist.
In diesen Zellen ist PS II nicht aktiv. PS I liefert aber die nötige Energie (ATP). Beispiele: Nostoc, Gloeotrichia, Anabaena, Aphanizomenon.
Heterocysten (Nif1) werden nur gebildet, wenn kein gebundener Stickstoff (NO3- / NH4+) mehr zur Verfügung steht.
Eine zusätzliche Zellwandschicht schützt vor O2. Sie besteht aus Glycolipiden und Polysacchariden, zu deren Synthese aber auch O2 gebraucht wird.
Je höher der O2-Gehalt der Umgebung, desto stärker diese Zellwandschicht. Damit wird die Aufnahme von N2 ebenfalls erschwert. Deshalb ist auch für Cyanobakterien mit Heterocysten ein hoher O2-Gehalt der Umgebung nachteilig.
2. Nif2-System: Ohne Heterocysten, in vegetativen Zellen. Dabei wird am Tag Photosynthese betrieben und am Abend und in der Nacht PS II abgeschaltet, schnell Nitrogenase synthetisiert und N2 fixiert und als Cyanophycin gespeichert. Gegen Morgen wird dann Nitrogenase durch O2 abgebaut.
Beispiele: Microcoleus chtonoplastes, Lyngbya aestuarii, Oscillatoria sp.
N2-Fixierung setzt für beide Formen voraus, dass keine gebundene Form von Stickstoff vorhanden ist, ausreichende Mengen ATP gebildet werden können (energieaufwendiger Prozess)
und überhaupt potenzielle N2-Fixierer vorhanden sind.
Bei Cyanobakterien ohne Heterocysten muss PS II abgeschaltet werden können UND es darf auch in der Umgebung (!) kein Sauerstoff vorhanden sein. Solche Verhältnisse gibt es aber in Aquarien nicht. Und wenn doch, sind die Blaualgen wirklich das allerkleinste Problem.
Zurück zur Hammerschmiede: Hier ist kein Stickstoff nachweisbar und Phosphat ist der theoretisch limitierende Faktor für die Aphanizomenon flos-aquae, der reichlich zugeführt wird aus der Fischzucht.
hallo Bernd,
vielen Dank für die ausführlichen Erläuterungen!
beste Grüße
Michael Plewka