Universität zu Köln

Hünninghaus, Maike Christina (2014). Protists in the soil food web of an arable field: Their density, taxonomic composition and functional role in carbon flux. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Soil ecosystems are of fundamental importance for global carbon (C) cycling because they are the largest sinks and sources of terrestrial C. Therefore a detailed understanding of C fluxes through soil food webs is essential to predict ecosystem responses to anthropogenic CO2 enrichment of the atmosphere. Because organic C is also fundamental to the fertility of arable soils understanding of C cycling is inevitable to develop sustainable soil management strategies. Organic C enters the soil system via two different main routs: it is constantly released by plant roots in form of rhizodeposits and it enters the soil as dead organic matter (detritus). In both pathways C is directly acquired by diverse and highly active microorganisms. However, the C flux through microbial food webs is largely unknown predominantly due to the complex nature of trophic interactions. This PhD thesis is focusing on the functional role of protozoa in the rhizosphere and detritusphere of agricultural systems. Protozoa being at the base of soil food webs are assumed to be key-players in controlling the C flux from bacteria to higher trophic levels. Nevertheless the community composition in soil is largely unknown and the ecological importance of different protozoan taxa is even less understood. One aim of this thesis was to get deeper insights to the taxonomic composition and density of protozoan communities in arable soils. First the microbial food web was characterized at different soil depth and land management regimes. Further, the succession and functional roles of protozoan communities in controlling the flux of C in the rhizosphere and detritusphere was described in great detail and at high resolution. This study revealed highly dynamic and complex microbial food web interactions in soil and confirms the key-role of protozoa for the flow of C in agricultural soils.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Bodenökosysteme sind von fundamentaler Bedeutung für den weltweiten Kohlenstoffkreislauf. Böden gelten als größte Speicher für terrestrischen Kohlenstoff, setzen gleichzeitig aber auch immense Mengen an CO2 frei. Daher ist ein detailliertes Verständnis der Kohlenstoffflüsse durch die Bodennahrungsnetze unumgänglich um Ökosystemreaktionen auf anthropogene Anreicherungen der Atmosphäre mit Treibhausgasen vorauszusagen. Weil organischer Kohlenstoff auch für die Fruchtbarkeit landwirtschaftlich genutzter Böden eine wichtige Rolle spielt, wird dieses Wissen außerdem gebraucht, um nachhaltigere Management-Strategien für Agrarökosysteme zu entwickeln. Organische Kohlenstoffverbindungen gelangen über zwei Hauptwege in die Böden: Sie werden kontinuierlich von Pflanzen in Form von Rhizodepositen über die Wurzeln freigesetzt und abgestorbene Reste von Lebewesen werden als Detritus zersetzt. Beiden Wegen ist gemein, dass der Kohlenstoff direkt von diversen und hochgradig aktiven Mikroorganismen aufgenommen wird. Der weitere Fluss dieses Kohlenstoffs durch die multitrophischen Nahrungsnetze im Boden ist bis heute weitgehend ungeklärt. Bedingt wird dies hauptsächlich durch die komplexe Natur trophischer Interaktionen. Der Fokus dieser Dissertation liegt auf der funktionellen Rolle der Protozoen in der Rhizosphäre und Detritussphäre von Agrarökosystemen. Protozoen stellen die Basis der Boden-Nahrungsnetze dar und es wird angenommen, dass sie das Hauptbindeglied des Kohlenstoffflusses zwischen der Bakteriengemeinschaft und höheren trophischen Ebenen sind. Nichtsdestotrotz ist die genaue Zusammensetzung der Gemeinschaften dieser diversen Organismengruppe im Boden weitgehend unbekannt und die ökologische Bedeutung einzelner Protozoentaxa ist sogar noch weniger verstanden. Ein Ziel der vorliegenden Arbeit war es neue Einblicke in die taxonomische Zusammensetzung und Populationsdichten von Protozoengemeinschaften in Agrarökosystemen zu gewinnen. Als erstes wurde das mikrobielle Nahrungsnetz in verschiedenen Bodentiefen und unter unterschiedlichen Managementbedingungen charakterisiert. Anschließend wurden die Sukzession und die funktionellen Rollen der Protozoengemeinschaften in der Kontrolle von pflanzenbürtigem bzw. von detritusbürtigem Kohlenstoff detailliert und in hoher Auflösung betrachtet. Diese Dissertation deckt die hochgradig dynamischen und komplexen mikrobiellen Nahrungsnetz-Interaktionen im Boden auf und unterstreicht die Schlüsselrolle der Protozoen für den Kohlenstofffluss in landwirtschaftlich genutzten Böden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Hünninghaus, Maike Christina m.huenninghaus@uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
Corporate Creators:	Universität zu Köln
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-59188
Date:	2014
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Zoologisches Institut
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Protozoa; Protist; Carbon flux; soil ecology; soil food web; English
Date of oral exam:	26 November 2014
Referee:	Name Academic Title Bonkowski, Michael Prof. Dr. Arndt, Hartmut Prof. Dr.
Projects:	DFG FOR 918: “Carbon flow in belowground food webs assessed by isotope tracers”
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5918