title: Microbial activity and biochemical particle composition along a fine particle size continuum in mountain vs agricultural streams
Creators: name: Haferkemper, Leonie Theresa
Publisher: name: :none
Year: 2023

description: Die Umsetzung von organischem Material ist eine Schlüsselkomponente des Kohlenstoffkreislaufs in Fließgewässerökosystemen und hat Auswirkungen auf den Transport und die Mineralisierung von Kohlenstoff sowie die Funktion der Gewässer als Kohlenstoffsenke. Obwohl suspendierte Partikel zunehmend als aktive Orte der Umsetzung von organischem Material anerkannt werden, ist die Forschung bislang auf den Kreislauf von gelöstem organischem Material konzentriert. Die Eigenschaften und der Umsatz von feinen Partikeln (&lt; 1000 µm) sind hingegen kaum verstanden, insbesondere die feinsten Partikel (&lt; 100 µm) werden üblicherweise nicht untersucht. In dieser Studie wurden die mikrobielle Aktivität und die biochemische Zusammensetzung von Partikeln in fünf verschiedenen Größenklassen von 500 µm bis 0,7 µm analysiert. Fünf Gebirgsbäche, die durch bewaldete Einzugsgebiete gekennzeichnet sind, und fünf landwirtschaftlich genutzte Flachlandbäche wurden untersucht. Die bakteriellen Produktionsraten in landwirtschaftlichen Bächen waren zwanzigmal höher als in Gebirgsbächen, wodurch es 25 bzw. 227 Tage dauert, bis der Kohlenstoff auf den Partikeln vollständig umgesetzt ist. Es wurden keine generellen Unterschiede in der Partikelzusammensetzung zwischen den Fließgewässertypen festgestellt, was darauf hindeutet, dass Umweltmerkmale zur Steuerung des Umsatzes der feinen Partikel beitragen. Im Vergleich der Größenklassen waren die bakteriellen Produktionsraten auf den feinsten Partikeln &lt; 15 µm am höchsten, mehr als 98,8 % der Gesamtaktivität trat in beiden Fließgewässertypen in diesen Partikeln auf. Die Fettsäurenzusammensetzung und das C/N-Verhältnis zeigten zudem eine erhöhte mikrobielle Biomasse auf den feinsten Partikeln an. Somit stellen feine Partikel &lt; 15 µm übersehene Hotspots des mikrobiellen Umsatzes von organischem Material in Fließgewässern dar. Welche Mechanismen ihren Umsatz bestimmen, ist von wesentlicher Bedeutung für unser Verständnis des fluvialen Kohlenstoffkreislaufs.
description: The processing of organic matter (OM) in stream ecosystems is a key component of the fluvial carbon cycle and affects carbon transport, mineralisation, and burial. Research to date has focused on the cycling of dissolved OM (DOM) although suspended particles are increasingly recognised as active sites of OM cycling. Nevertheless, the properties and processing of fine particles &lt; 1000 µm size remain poorly understood and especially the finest size fractions &lt; 100 µm are commonly not included. This study investigated the microbial activity and biochemical particle composition along a fine particle size continuum in five mountain streams characterised by forested catchment areas and five agricultural lowland streams. Suspended particles were separated into five size classes from 500 µm to 0.7 µm size. Bacterial production rates measured in agricultural streams were 20 times higher than in mountain streams, resulting in carbon turnover times of 25 and 227 days, respectively. The particle composition did not generally differ between stream types, implying that environmental characteristics are relevant for controlling the fine particle turnover. Comparing the size classes, bacterial production rates were highest on the finest particles &lt; 15 µm, &gt; 98.8% of the total microbial activity occurred on these particles in both stream types. Additionally, measured fatty acid composition and C/N ratios indicated an increased microbial biomass on the finest particles. Thus, fine particles &lt; 15 µm are overlooked hotspots of microbial OM turnover in streams and understanding the drivers and mechanisms of their processing is essential to improve our understanding of fluvial carbon cycling.