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Lichtmikroskopie

Blick in die Unterwasserwelt: Gewässeranalyse per Lichtmikroskopie

| Autor / Redakteur: Dr. Alexandra Jeuck & Prof. Dr. Hartmut Arndt* / Dr. Ilka Ottleben

Gewässeranalyse: Ein detaillierter Blick in die Unterwasserwelt fördert allerlei Spannendes zutage.
Gewässeranalyse: Ein detaillierter Blick in die Unterwasserwelt fördert allerlei Spannendes zutage. (Bild: Zeiss; ©Dudarev Mikhail - stock.adobe.com [M] GötzelHorn)

Die Gewässergüte spielt in nahezu jedem Gewässer eine Rolle. Um sie zu bewerten, hilft der Blick ins Detail: kleinste, mit dem bloßen Auge nicht erkennbare Organismen sind wichtige Indikatoren. Die Lichtmikroskopie ist daher ein wertvolles Werkzeug.

Köln im August: Bilderbuch-Wetter, 33 Grad, flirrende Hitze. Jetzt ein kühlender Sprung in den Rhein – gute Idee? Einmal abgesehen von den gefährlichen Strömungen des zweitlängsten Flusses Deutschlands, die das Baden lebensgefährlich machen können – wie steht es eigentlich um die Wasserqualität? Noch vor 60 Jahren war der Fluss so stark verschmutzt, dass sich die flussabwärts gelegenen Anlieger – neben Deutschland vor allem die Niederlande – Sorgen ums Trinkwasser machten. Augenzeugen berichten, der Rhein habe unterhalb der BASF jeden Tag seine Farbe gewechselt, häufig einen üblen phenolartigen Geruch gehabt oder an Stellen, wo sich Sedimente abgelagert haben, seien Faulschlammblasen nach oben gestiegen. Diese Horrorszenarien gehören heute glücklicherweise der Vergangenheit an. Auch dank des in dieser Zeit entstandenen Problembewusstseins für die drastische Verschmutzung von Gewässern.

Gewässer-Monitoring mittels Lichtmikroskopie

Oberflächengewässer aller Art werden hierzulande heute hinsichtlich ihrer Qualität und Nutzbarkeit untersucht. Für die Beurteilung der Gewässergüte zieht man dabei auch die im Wasser lebenden Organismen „zu Rate“, denn sie sind leicht zu gewinnen und von hohem Wert als Indikator: Durch ihre Spezialisierung auf Umgebungsbedingungen lassen sie schnelle und nachhaltige Rückschlüsse auf die Wasserqualität zu.

Die mit dem bloßen Auge nicht wahrzunehmenden Organismen lassen sich mit Routinemikroskopen schnell, preiswert und sicher erkennen und bestimmen. Der Aufbau eines derartigen Gewässer-Monitorings sei hier am Beispiel von Berliner Flusswasser dargestellt.

Wissenswertes über Einzeller (Flagellaten und Ciliaten)

Flagellaten sind Einzeller mit einer oder mehreren Geißeln. Ciliaten sind bewimperte und meist etwas größere Einzeller. Beide gehören zur eukaryotischen Organismengruppe der Protisten. Sie besitzen einen echten Zellkern und zahlreiche Unterfunktionen und treten in vielfältigen, morphologischen Ausprägungen auf. Teilweise entdeckt man Hunderte von ihnen innerhalb eines einzigen Wassertropfens. Seit einigen Jahrzehnten ist bekannt, dass diese Protisten einen enormen Beitrag zur Reduktion von Bakterien innerhalb der mikrobiellen Schleife leisten können, da sie sich heterotroph von Bakterien ernähren (Grazing = „Abweiden“) [1, 2]. Darüber hinaus spielen sie eine bedeutende Rolle bei der Erforschung der Evolution von Organismen hin zur Mehrzelligkeit. Man geht davon aus, dass alle heutigen Mehrzeller (Tiere) und die Protistengruppe der Choanoflagellaten (Kragengeißeltierchen) einen gemeinsamen Vorfahren haben und sich die Mehrzeller aus solchen Protisten entwickelt haben (z.B. [6]).

Manche Vertreter wie die gerade erwähnten Choanoflagellaten (Kragengeißeltierchen) können durch ihren Filtriermechanismus (Zusammenspiel von Geißelbewegung, Kragen um die Geißel und Phagozytose in die Zelle) eine sehr hohe Zahl von Bakterien und vermutlich auch Viren pro Zeiteinheit eliminieren [3, 4]. Durch diese Eliminationsleistung von u.a. auch pathogenen Keimen spielen Protisten eine bedeutende ökologische Rolle und können einen erheblichen Beitrag zur Güte von Gewässern leisten. Routinemäßiges Gewässer-Monitoring zur Bestimmung der Abundanz (Anzahl von Individuen) und Diversität (Vielfalt an unterschiedlichen Arten) der Protisten kann hierbei einen wichtigen Beitrag leisten. Gilt es doch, eine Möglichkeit zur Reduktion von gewässerbelastenden Keimen zu gewinnen.

Ergänzendes zum Thema
 
Mikroskopie 1000 Meter unter dem Meer

Flagellaten und Ciliaten tragen zudem maßgeblich zur Wiederverwertung von DOM (engl.: dissolved organic matter; gelöstes organisches Material) bei, da sie Bakterien konsumieren, die wiederum DOM als Nahrungsgrundlage aufgenommen haben. So schließt sich der Kreis und DOM, entstanden aus z.B. abgestorbenen Organismen, wird wieder in das Nahrungsgewebe zurückgeführt.

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