Carbon and nitrogen acquisition of the diazotroph Trichodesmium in a high CO_1tn2 world [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Sven Alexander Kranz

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• Publié par: universitat_bremen
• Publié le: 01 janvier 2010
• Nombre de lectures: 22
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 23 Mo

Extrait

Carbon and nitrogen acquisition
of the diazotroph Trichodesmium
in a high CO world 2






Dissertation
zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
- Dr. rer. Nat. -
am Fachbereich 2 (Biologie/Chemie)
der Universität Bremen












vorgelegt von
Sven Alexander Kranz

Bremen,
März, 2010


March 18th. 1839 - We sailed from Bahia. A few days afterwards, when
not far distant from the Abrolhos Islets, my attention was called to a
reddish-brown appearance in the sea. The whole surface of the water, as it
appeared under a weak lens, seemed as if covered by chopped bits of hay,
with their ends jagged. These are minute cylindrical confervae, in
bundles or rafts of from twenty to sixty in each. Mr. Berkeley informs
me that they are the same species (Trichodesmium erythraeum) with that found over large
spaces in the Red Sea, and whence its name of Red Sea is derived. Their numbers must be
infinite: the ship passed through several bands of them, one of which was about ten yards
wide, and, judging from the mud-like colour of the water, at least two and a half miles long.

The Voyage of the Beagle – Charles Darwin


Danksagung
I am committed to many people who crossed my way during the time as a PhD student, giving
me a life next to this thesis or at least a smile once a day. There are too many to name them all,
but the next pages are for those who directly contributed to the success of this piece of work:

In erster Linie möchte ich mich bei Björn Rost für Deine unendliche Geduld, Deiner
Entfesselungskunst für meine oft gordischen Gedankenknoten sowie Deinem Talent, mich
immer wieder aufzubauen bedanken. Natürlich sollte Deine wissenschaftliche Expertise hier
nicht zu kurz kommen: es gibt keinen, der C-Isotopenfraktionierung so geschmackvoll erklären
kann und mit dem es so viel Spaß macht, wissenschaftliche Probleme zu erörtern und nach
Erklärungen zu suchen. Hier muss ich mich natürlich auch bei Anneli, Deiner wunderbaren Frau
sowie Deinen 3 bezaubernden Kindern bedanken und entschuldigen. Entschuldigt, dass ich
Euren Mann/Vater manchmal bis spät abends für mich beansprucht habe. Danke, dass Ihr das
„ertragen und erlaubt“ habt.

Weiterhin bedanke ich mich bei Prof. Dieter Wolf-Gladrow, dass Du es mir ermöglicht hast, in
Deiner Arbeitsgruppe am AWI Fuß zu fassen sowie für Deine Bereitschaft, meine gesammelten
Werke zu lesen, zu korrigieren und zu bewerten.

Ebenso bedanke ich mich bei Prof. Kai Bischof für die Bereitwilligkeit, diese Arbeit zu
bewerten, sowie die Bereitschaft als Prüfer zur Verfügung zu stehen.

Bei Christoph Völker bedanke ich mich für die schnellen Korrekturen, sowie die spontane
Bereitschaft als Prüfer einzuspringen.

Ein besonderer Dank verdient Klaus-Uwe Richter. Ohne Dich würde der Laden hier nicht ganz
so rund laufen und viele meiner Experimente wären nicht möglich gewesen! Danke für alles.

Orly Levitan for the great and productive time in the lab. I’m still sorry that you haven’t
had the chance to see Bremerhaven in the light during your 1 month internship at the AWI. I will
never forget our state-transition dance, the whiteboard full of black, green and red arrows and
cryptic letters after each day. Although you missed the sun in Bremerhaven, we had lots of fun in
the sun on Cape Verde. Night work has pros and cons . Hier bedanke ich mich auch bei

Stefanie Sudhaus vom IFM Geomar. Danke für die Einladung an diesem Experiment
teilzunehmen. Es war harte aber schöne Arbeit und hat mir einen guten Einblick in die
Wissenschaft außerhalb des Labors gegeben.

I thank Peter Ralph for the invitation to investigate Trichodesmium in the wonderful city of
Sydney. I learned a lot during this stay, especially not to leave the track and that Trichodesmium
is not just a bag of chlorophyll. Looking forward to coming back to your lab.

Thanks Katherina and Javier for hosting me during my stay in Down Under. You gave me back
my smile and you showed me, how to separate work and life (sorry I failed in this discipline). I
also really enjoyed your stay here in Bremerhaven, even it developed into a small “SO Disaster”
with a ripped filament (I’m still sorry for that). I will never forget the time with you!

Auch bedanke ich mich bei den Mitgliedern des Doktorandenteams 2007-2009: Maria, Sönke,
Conny, Lasse, Friederike, Susann, Donata und Thomas. Zusammen haben wir einiges erreicht!
Es hat wirklich Spaß gemacht mit Euch.

Weiterhin bedanke ich mich bei allen Mitarbeitern und Alumni der Biogeoscience. Besonders
hervorheben möchte ich allerdings Sebastian S. und Sevrine. Mit Euch hatte ich vom Anfang
meines PhDs an sehr viel Spaß. Lys, thanks for all your corrections and that you accompanied
my often late hour work in the last month (even though it was not voluntary ;-)). Meinen
Büromitstreitern Morten und Sebastian R. danke ich für die angeregten wissenschaftlichen
Diskussionen sowie Korrekturen. Maya danke ich dafür, dass sie es über 2 Jahre mit mir in einer
Wohnung ausgehalten hat, sowie für Ihre Freundschaft, die ich des Öfteren mal sehr strapaziert
habe. Scarlett, Ulrike, Gerald, Karin und Anja danke ich für Euer Dasein in dieser Arbeitsgruppe
und Eure Hilfsbereitschaft sowie den wissenschaftlichen Austausch. Dörte, danke für Deine
Hilfe in allen Belangen der Bürokratie. Danke auch an alle anderen und für die leckeren Kuchen!

Abschließend will ich mich noch bei meinen Liebsten bedanken: Ma, Pa, danke für Eure
Unterstützung und Euer Verständnis. Christiane, vielen lieben Dank für das Leben, das Du mir
neben der Doktorarbeit gegeben hast.



Table of contents

1 .......................................................................SUMMARY / ZUSAMMENFASSUNG 3
2 ...................................................................................GENERAL INTRODUCTION 11
2.1 ..........................................................................................................................SETTING THE SCENE 11
2.2 ........................................................................................................THE MARINE CARBON CYCLE 12
2.2.1 .......................................................................................Seawater carbonate chemistry 13
2.3 ...................................................................................................THE MARINE NITROGEN CYCLE 15
2.4 ................................................................................CYANOBACTERIA AND TRICHODESMIUM 17
2.4.1 ...............................................................................................Ecology of Trichodesmium
2.4.2 ........................................................................................Physiology of 19
2.4.2.1 Photosynthesis................................................................................................................20
2.4.2.2 Carbon acquisition......................................................................................................21
2.4.2.3 N fixation..........................................................................................................................22 2
2.5 .................................................................................................................OUTLINE OF THE THESIS 23
3 .............................................................................................................PUBLICATIONS 26
3.1 ....................................................................................................................LIST OF PUBLICATIONS 26
3.2 DECLARATION ON THE CONTRIBUTION OF EACH PUBLICATION..................................27
3.3 ...........................................................................................................................PUBLICATION I ........29
3.4 ...........................................................................................................................PII ......41
3.5 ...........................................................................................................................PUBLICATION III ....55
3.6 ...........................................................................................................................PIV .....89
4 GENERAL DISCUSSION............................................................................................................. 109
4.1 ................................................................ECOPHYSIOLOGY AND UNDERLYING PROCESSES 109
4.2 ..................................................IMPLICATIONS FOR ECOLOGY AND BIOGEOCHEMISTRY113
4.3 ....................................................................................PERSPECTIVES FOR FUTURE RESEARCH 116
5 REFERENCES........................................................................................................................................ 118
6 APPENDIX............... 127
6.1