Termine

Einführung in die
Mikrobielle Ökologie
Heribert Cypionka
Nevskia ramosa,
gefärbt mit
Toluidinblau (links)
oder im UV-Licht
nach Anfärbung mit
einer Artspezifischen RNASonde
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Einführung, Ökologie, Größe
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Termine
• VL Di 10 – 12, W15-1-146 (ICBM)
• Keine VL am 8.6. (wg. Dienstreise)
• Vorletzter Dienstag Wiederholung: 29.6.
• Letzter Dienstag Klausur: 6.7.
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Themen
• Was ist Mikrobielle Ökologie?
• Zellzahl und Artenvielfalt
• Methoden (Biomasse, Artzusammensetzung,
Aktivität, Mikroskopie)
• Biogeochemische Kreisläufe: C, N, S, P
• Wechselwirkungen (untereinander, mit
Tieren, Pflanzen, Viren)
• Wichtige Standorte (Gewässer, 'extreme St.',
Hydrothermalquellen, Verdauungssysteme,
Kläranlage, Tiefe Biosphäre ...)
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Empfohlene Bücher
- Brock. Biology of Microorganisms, Prentice Hall
- Cypionka H., Grundlagen der Mikrobiologie
- Wolfgang Fritsche Umwelt-Mikrobiologie. Grundlagen und Anwendungen.
Gustav Fischer
- Fuchs, Schlegel: Allgemeine Mikrobiologie, Thieme 2007
- L.A. Meyer-Reil, M. Köster (1993) Mikrobiologie des Meeresbodens. Fischer
- K. Alef (1991) Methodenhandbuch Bodenmikrobiologie. Ecomed
- B. Dexter Dyer (2003) A Field Guide to Bacteria, ~25 €
- Odum E.P.: Ökologie, Thieme 1999
- Steinbüchel, Oppermann-Sanio: Mikrobiologisches Praktikum, Springer 2003
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Kapitel
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18
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www.grundlagen-der-mikrobiologie.de
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www.grundlagen-der-mikrobiologie.de
Fragen (+ Antworten), Abbildungen, Glossar…
Dritte Aufl. aus der Uni OL heraus frei zum Download bei
Springer, vierte Aufl. demnächst auch? (gedruckt, aber nicht
ausgeliefert…)
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Legitimes Ziel: Prüfungsfragen beantworten können
→ www.grundlagen-der-mikrobiologie.de
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www. mikrobiologischer-garten.de
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Was ist ÖKOLOGIE?
♦ "Ökologie ist die Wissenschaft, die sich mit den Wechselbeziehungen
befasst, die die Verbreitung und das Vorkommen der Organismen
bestimmen." (Krebs 1985, Lampert & Sommer 1994)
♦ "Die Ökologie untersucht die Wechselbeziehungen zw. Organismen und
Umwelt auf den Ebenen des Individuums (Autökologie), der Population
(Demökologie) und der Lebensgemeinschaft oder Biozönose (Synökologie)."
(DTV-Atlas zur Biologie 1992)
♦ "Ökologie ist die gesamte Wissenschaft von den Beziehungen des
Organismus zur umgebenden Außenwelt" (Ernst Haeckel 1869)
♦ "Ökologie als Studium von Struktur und Funktion der Natur", "Umweltbiologie"
(Odum 1983)
↑
im Deutschen für
anthropogene
Problemfälle in
der Umwelt
Merke:
Die Bewertung der Definitionen steht hier nicht
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Ökologie als Theater
Lampert & Sommer 1994 (modifiziert nach Hutchinson 1965)
_____________________________________________________
Analyse der Bühne,
der Schauspieler
oder des Stücks
Standortkunde
Physiologie
Ökologie
Taxonomie
Genetik
____________________________________________________
Wo bleiben Spielplan, Budget, die Geschichte des Theaters?
→
Biogeochemie
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Weshalb Mikrobielle Ökologie?
♦ Biogeochemische Kreisläufe (C, N, S, Metalle) laufen nur unter
Mitwirkung der Prokaryoten
♦ Eukaryotenzellen leben nur unter Mitwirkung der
Prokaryoten (als Endo(cyto)symbionten)
♦ Die meisten Stoffwechseltypen gibt es nur unter den
Prokaryoten (z.B. Lithotrophie, viele anaerobe Typen)
♦ Unter verschiedenen Extrembedingungen leben nur
Prokaryoten
♦ In der Evolution und der Erdgeschichte gab es lange Zeit nur
Prokaryoten
♦ Auch heute werden die meisten chemischen Reaktionen
auf der Erde durch Mikroorganismen katalysiert
♦ Mikroorganismen erfüllen das 'Dogma der biologischen
Unfehlbarkeit': Sie mineralisieren einen großen Teil der
organischen Substanz
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Die Erde lebt...
Farbstreifen-Sandwatt
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Stromatolith
1.3 Ga
Ga = Gigajahre oder
Milliarden Jahre
Achtung:
Engl. Billion = Milliarden
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Das Forschungsschiff
Meteor
Mittelmeersedimente.
Oben: Bakterienkolonie
Links: Sedimente mit
Sapropelschichten
Tiefe Biosphäre: 3 m unter dem
Meeresboden ist das Sediment ungefähr
200 000 Jahre alt
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Was ist besonders an der
Mikrobiellen Ökologie?
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Wie Sie sehen,
sehen Sie nichts.
♦ Geringe Größe, Heterogenität, → spezielle Methoden
♦ Artbegriff bei Prokaryoten 'operationell'
(→ Molekularbiologische Methoden)
♦ Hohe Aktivität, aber im Fließgleichgewicht (steady state)
nicht leicht messbar (→ spez. Methoden...)
♦ Die meisten Prokaryoten können wir (noch) nicht kultivieren
(→ spez. Methoden...)
♦ Auch und insbesonders 'extreme' Standorte sind von
Mikroorganismen besiedelt
Zum Thema 'Kultivierbarkeit' von Bakterien (und auch sonst!) - merke:
Der Negativbefund hat keine Beweiskraft.
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Größenverhältnisse
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Milliarden-Quiz
≈1080
Wieviele Atome enthält das Weltall?
107 bis 109
Wieviele Bakterien enthält ein Liter Meerwasser?
Wieviele Bakterien gibt es im Meer (361 Mio km2, 4 km tief)?
>1028
(im Sediment ≈1030)
Wieviele Zellen hat ein Mensch (die meisten im Gehirn)?
≈1013
Wieviele Bakterien hat ein Mensch (die meisten im Darm)?
≈1014
Merke: 1 ml Wasser → 1 Mio. Bakterien
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Was hat die geringe
Größe von
Mikroorganismen für
Folgen?
Größenverhältnisse
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1m
107 m
1m
10-7 m
Größenvergleich mit dem Menschen (eine Dimension!)
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Welt der Mikroben: Größenvergleich mit der des Menschen (3D)
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Diffusion
Ein in Wasser gelöstes Gasteilchen bewegt sich in 1 sec im
Durchschnitt 100 µm von seinem Ursprungsort weg.
Wieviel entspräche das auf die Größe des Menschen
übertragen?
100 µm * 107 = 1 km
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Oberflächen-Volumen-Verhältnis
Kantenlänge
1 cm
1 mm
100 µm
10 µm
1 µm
Fläche
→
→
→
→
→
6 cm2
60 cm2
600 cm2
6000 cm2
6 m2
1 cm3 voller Bakterien
hat eine Oberfläche
von ≈10 m2
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Oberfläche und biologische Aktivität
Die biologische Aktivität ist bestimmt durch
Oberflächen (Membranen)
Biovolumenverhältnis Bakterien (im M.) : Mensch?
≈10-4
Oberflächenverhältnis Bakterien (F = 4 r2 π) : Haut d. M.?
>100
Die meisten chemischen Reaktionen auf der Erde
werden durch Mikroorganismen katalysiert
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Wer hätte Lust, einen Heuaufguss anzusetzen?
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