Die Bedeutung von Ciliaten für die Juvenilentwicklung und Reproduktion von Copepoden sowie ihre trophischen Interaktionen im Tiefenchlorophyllmaximum eines mesotrophen Sees

Abstract

Ciliaten sind neben einzelligen Algen eine wichtige quantitative Nahrungsressource für planktische Copepoden. In Laborexperimenten wurde die Copepodidentwicklung und Reproduktion von calanoiden und cyclopoiden Copepoden bei Fütterung mit algivoren und bakterivoren Ciliaten nachgewiesen. Algivore Ciliaten wie Urotricha farcta und Coleps sp. ermöglichen für viele Copepodenarten (Eudiaptomus graciloides, E. gracilis, Mesocylops leuckarti, Cyclops vicinus, C. abyssorum) eine schnellere Copepodidentwicklung bzw. eine höhere Frequenz der Gelegebildung als die bakterivoren Ciliaten Tetrahymena pyriformes, Colpidium campylum und Cyclidium sp. Eine Copepodidentwicklung von Thermocylops oithonoides war bei Fütterung mit dem bakterivoren Cyclidium, nicht aber mit dem algivoren Urotricha möglich. Der Fraßdruck von E. graciloides, T. oithonoides, von Copepodidstadien verschiedener Cyclopoidea wie auch von natürlichen Mesozooplanktongemeinschaften auf eine hochabundante (250 Zellen/mL) Ciliatenpopulation wurde in situ im mikroaeroben Tiefenchlrophyllmaximum (DCM) eines mesotrophen Sees bestimmt. Ciliaten wurden von allen getesteten Copepoden außer von T. oithonoides signifikant dezimiert. Eine positive Selektion war mit der Zellgröße der Ciliaten korreliert. Auch die dominierenden langfädigen (100 300 µm) Cyanobakterienfilamente wurden signifikant von allen getesteten Copepoden, nicht aber von Rotatorien dezimert. Eine im Jahresverlauf zunehmende Abundanz der Cyanobakterien bei Zunahme der Filamentlänge, beeinträchtigte die Ingestion durch cyclopoide Copepodide, aber nicht durch E. graciloides. Die höchsten Ingestionsraten sowohl für Ciliaten als auch für Cyanobakterienfilamente wurden für adulte Weibchen von E. graciloides gefunden. Cyanobakterienfilamente waren bei höheren Konzentrationen weitgehend vor der Ingestion durch cyclopoide Copepodide geschützt. Die sauerstoffmangeltoleranteren cyclopoiden Copepodide und Rotatorien, die sich längerfristig im DCM aufhalten, hatten aber einen negativen Effekt auf Ciliaten. Aus Fraßexperimenten im Labor mit E. graciloides bei unterschiedlichen O2-Konzentrationen ergab sich keine Beeinträchtigung der Ingestion von Ciliaten bis zu einer unteren Grenze von 5 % O2-Sättigung. Bei 2%iger O2-Sättigung starben alle Copepoden innerhalb einer Stunde. E. graciloides ist zu Beginn der DCM-Bildung, wenn die Sauerstoffsättigung mehr als 2 % beträgt in der Lage das DCM als Nahrungsressource zu nutzen. Bei zunehmender O2-Zehrung ist nur eine eingeschränkte Nutzung vom oberen O2-reicheren Rand, mit kurzen Aufenthalten im mikroaeroben Bereich des DCM möglich. DCM in stratifizierten Seen mit assoziierten hohen Ciliatenkonzentration sind eine attraktive Nahrungsressource für Copepoden, sind aber durch durch O2-Mangel vor einer ungebremsten Ausbeutung geschützt.

Ciliates are amongst single celled algae an important quantitative food source for planktonic copepods. Copepodid development and reproduction of calanoid and cyclopoid copepods feeding on algivorous and bacterivorous ciliates were proven in laboratory experiments. Algivorous ciliates as Urotricha farcta and Coleps sp. provide a faster copepodid development respectively a higher frequency of egg production for many copepod species (Eudiaptomus graciloides, E. gracilis, Mesocylops leuckarti, Cyclops vicinus, C. abyssorum) than bacterivorous ciliates as Tetrahymena pyriformes, Colpidium campylum und Cyclidium sp. do. Thermocylops oithonoides developed to maturity feeding on bacterivorous Cyclidium but not on algivorous Urotricha. The grazing pressure of E. graciloides, T. oithonoides, copepodids of several Cyclopoidea and natural mesozooplankton communities on an ambient high abundant (250 cells/mL) ciliate population was tested in situ in a microaerobic deep chlorophyll maximum (DCM) in a mesotrophic lake. Ciliates were significantly depleted by all tested copepods with exception of T. oithonoides. A positive selection was correlated with ciliate cell size. Co-dominant long filamented (100-300 µm) cyanobacteria were significantly depleted by all tested copepods but not by rotifers. An increasing concentration of cyanobacteria during seasonal succession with increasing legth of filaments had a negative impact on the ingestion rates of cyclopoid copepodites, but not of E. graciloides. Highest ingestion rates for ciliates as well as for filamentous cyanobacteria were found for adult females of E. graciloides. The long chained cyanobacteria filaments were widely protected against the grazing of cyclopoid copepodids when they occurred in higher concentrations. Cyclopoid copepodites and rotifers are more tolerant against oxygen deficiency and stay constantly in the DCM and have a negative effect upon ciliates. The results from laboratory grazing experiments with E. graciloides feeding on ciliates at different O2 saturations showed no impairment of ingestion up to a lower saturation of 5 %. In the treatments with an O2 saturation of 2 % all copepods died within 1 hour. E. graciloides is able to use the DCM as food source in the beginning phase, when O2 saturation is higher than 2 %. With increasing O2 depletion only a restricted utilization from the upper oxygen richer water layers is possible with short term residence in the microaerobic DCM. DCM with associated high ciliate abundances in stratified lakes are an attractive food source for copepods, but are protected against unrestricted exploitation by O2 deficiency.