Ilic, Maja ORCID: 0000-0002-8387-9932 (2019). Effects of natural phytoplankton trait diversity on Daphnia spp. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Anthropogenically induced environmental changes are ranked among the major drivers of global biodiversity loss in different types of ecosystems. While there have been numerous studies that examined the impact of biodiversity loss on ecosystem functioning, it is still not much known about the underlying mechanisms behind the biodiversity-ecosystem functioning relationship. In recent years, studies started to follow a trait-based approach, i.e. examining the role of species and taxon specific functional traits, such as resource uptake or biochemical composition. Loss of such traits has been shown to alter key processes of ecosystems, such as productivity and sustainability. In aquatic ecosystems, biodiversity loss on producer level is believed to have cascading effects on multiple trophic levels. In particular the phytoplankton-zooplankton interface is of high interest, as the phytoplankton content of dietary polyunsaturated fatty acids (PUFAs) was found to be crucial for the fitness of the herbivorous grazer Daphnia, which is not capable of de novo synthesis of such PUFAs. Essential PUFAs are thus assumed to be a functional phytoplankton trait that affects the trophic transfer efficiency and dynamics between the primary producers and consumers. However, fatty acid composition of phytoplankton was shown to be taxon-specific. Thus, I hypothesized that altered phytoplankton community composition will result in an altered composition of dietary fatty acids. This in turn will affect the intraspecific competition in Daphnia. To address these hypotheses, I first compared two commonly used methods for the indirect assessment of the phytoplankton community composition. Second, I performed dose-response growth experiments with two different Daphnia species in order to compare the relevance of two C20-PUFAs from different ω-families for Daphnia’s fitness. Third, I assessed the intrapopulation variability in susceptibility of naturally coexisting Daphnia longispina genotypes to limitations by the availability of essential dietary PUFAs. Finally, I performed a common garden experiment with diversity-manipulated natural phytoplankton community and naturally coexisting D. longispina genotypes with pronounced differences in their susceptibility to limitations by essential dietary fatty acids.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated title:
TitleLanguage
Effekte der Diversität der natürlichen Phytoplankton-Traits auf Daphnia spp.German
Translated abstract:
AbstractLanguage
Durch den anthropogenen Einfluss verursachte Umweltveränderungen zählen zu den größten Antrieben des globalen Biodiversitätverlusts in verschiedenen Arten von Ökosystemen. In den letzten Jahren folgten Studien einer „Trait“-basierten Herangehensweise, bei der die Rolle der Art- und Taxon-spezifischen funktionellen Traits untersucht wird. In aquatischen Ökosystemen wird vermutet, dass der Biodiversitätverlust auf der Ebene der Produzenten eine kaskadierende Auswirkung auf multiple trophische Ebenen haben könnte. Die Phytoplankton-Zooplankton-Verbindung ist insbesondere vom Interesse, da der Phytoplanktongehalt an mehrfachungesättigten Fettsäuren (PUFAs) entscheidend für die Fitness des herbivoren Grazers Daphnia ist, welche nicht in der Lage ist, solche PUFAs de novo zu synthetisieren. Daher wird vermutet, dass essentielle PUFAs ein funktionelles Phytoplanktontrait sind, welches die Effizienz des trophischen Energietransfers und die Dynamiken zwischen Primärproduzent und Primärkonsument beeinflusst. Allerdings unterscheidet sich die Fettsäurenzusammensetzung des Phytoplanktons zwischen den einzelnen taxonomischen Gruppen. Daher stellte ich die Hypothese auf, dass eine veränderte Phytoplanktongemeinschaft verändernde Effekte auf die Diversität der Fettsäuren haben kann. Dies würde wiederrum den innerartlichen Konkurrenzkampf in Daphnia Populationen beeinflussen. Um diese Hypothesen zu adressieren, wurden zunächst zwei häufig verwendete Methoden für die indirekte Bestimmung der Zusammensetzung der Phytoplanktongemeinschaft verglichen. Zweitens, konzentrationsabhängige Wachstumsversuche wurden mit zwei verschiedenen Daphnia Arten durchgeführt um die relative Bedeutung zweier C20-PUFAs aus verschiedenen ω-Familien für die Fitness von Daphnien zu vergleichen. Drittens, die Variabilität innerhalb einer natürlichen Population von koexistierenden Daphnia longispina Genotypen wurde in Hinsicht auf ihre Anfälligkeit für Fitness-Limitierung durch die Verfügbarkeit der essentiellen PUFAs bestimmt. Letztlich wurde ein Common garden Experiment mit einer manipulierten natürlichen Phytoplanktongemeinschaft und natürlich koexistierenden D. longispina Genotypen durchgeführt.German
Creators:
CreatorsEmailORCID
Ilic, Majamaja.ilic.bio@gmail.comorcid.org/0000-0002-8387-9932
URN: urn:nbn:de:hbz:38-97746
Subjects: Chemistry and allied sciences
Life sciences
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
DaphniaEnglish
PhytoplanktonEnglish
Fatty acidsEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute for Zoology
Language: English
Date: July 2019
Date of oral exam: 10 May 2019
Referee:
NameAcademic Title
Fink, PatrickPD Dr.
Funders: Deutsche Forschungsgemeinschaft
Projects: DynaTrait
Refereed: Yes
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/9774

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