Influence of carbon availability on dentrification in the central Baltic Sea

Denitrification was investigated in the Baltic proper at two stations with different conditions in the deep water. The Gotland Deep was examined as an example of a basin with anoxic, H2S‐containing deep water and station T was taken as an example of low‐oxygen (<0.2 ml liter−1), sulfide‐free deep water. Denitrification was measured by the acetylene blockage method; in addition, N2O reduction was followed in samples without acetylene. To shed light on the factors limiting denitrification, we compared in situ rates to denitrification after adding nitrate or electron donors. Denitrification was restricted to the layer of the oxic‐anoxic interface in the Gotland Deep and to the water layer near the sediment of station T. For both stations it could be shown that denitrification was not limited by nitrate availability. A lack of available organic C seemed to limit denitrification rates and growth of denitrifiers. As a result of C limitation in the water column, denitrification was restricted to energy‐rich interfaces. In the low‐oxygen water away from energy‐rich interfaces, the less C‐demanding nitrification‐denitrification coupling (NH4+ → N2O → N2) seemed to be favored. Denitrification in the water of the central Baltic seems to be subjected to strong variability due to changing C supply during the course of the year. However, limitation by C availability can be assumed for most of the year and should be taken into account in calculating the N budget of the Baltic

Investigations on the role of bacteria in the food web of the Western Baltic

Scientists of the Institut für Meereskunde at the University of Kiel have for several years been involved in investigations into the role of carbon heterotrophic microorganisms in the food web of the western Baltic. The aim of this work is to obtain information on the transformation of organic material from the primary producers to bacteria and from these to zooplankton and zoobenthos during the annual cycle. The release of phytoplankton exudates was investigated by use of tracer methods and by the uptake of this material by bacteria. lt could be shown that in the Kiel Bight area approximately 15- 30 % of the yearly primary production was transformed to bacterial biomass. In relation to the phytoplankton development the bacteria population exhibits seasonal changes. The growth of aufwuchs was studied and also the sedimentation of algal detritus. During sedimentation a rather high amount of the easily degradable material is remineralized. The remineralization processes are strongly affected by temperature. Laboratory experiments showed that 35 % of the phytoplankton material was remineralized at 20 °C and 3 % at 5 °C per day. The bacterial aufwuchs is a valuable subtrate for grazing organisms like ciliates and rotifers. These processes continue after sedimentation of the detritus and stimulate bacterial activity in the uppermost zone of the ground. The amount of bacterial biomass production influences the development of the meiofauna. In shallow coastal waters microphytobenthos can provide most of the primary carbon production from which about 50 % were transferred to bacterial biomass

Beobachtungen über den Einfluß des strengen Winters 1962/63 auf das Bakterienleben eines Flusses

Währcnd des in Norddeutschland ungewöhnlich kalten Winters 1962/63 trug die Elbe oberhalb von Hamburg mehrere Wochen lang eine 40-50 cm dicke Eisdecke, unterhalb der Stadt herrschte in dieser Zeit ständiges Eistreiben. Im Rahmen einer mehrjährigen mikrobiologischen Untersuchung wurde der Einfluß der anhaltenden Eisbedeckung auf das Bakterienleben im Strom studiert. Es zeigte sich, daß der Bakteriengehalt des Flullwassers wesentlich stärker als in normalen Wintern anstieg. Er belief sich besonders in dem Abschnitt oberhalb von Hamburg bei allen Stationen auf ein Mehrfaches der in der gesamten etwa 8 jährigen Untersuchungszeit vorher und nachher gewonnenen Maximalwerte. Die Ursache hierfür dürfte in erster Linie in dem Zusammentreffen von sehr geringer Wasserführung und anhaltend niedriger Temperatur liegen. Unter der Eisdecke kam es zu einer starken, vor allem von Mikroorganismen bewirkten Sauerstoffzehrung. Bedingt durch die anaeroben Verhältnisse erfolgte im Fluß eine lebhafte bakterielle Nitratreduktion (Denitrifikation). Diese wurde durch den kräftigen Rückgang des Nitratgehalts deutlich, der zunächst von einem starken Nitritanstieg begleitet wurde. Da die Nitratrcduktion über Nitrit bis zum freien Stickstoff führte, fand sich im Februar 1963 bei den meisten Stationen anorganisch gebundener Stickstoff fast nur noch in Form von Ammoniak. Laborversuche bestätigten, daß auch bei winterlichen Wassertemperaturen die Bakterientätigkeit noch stark genug ist, um den gesamten Sauerstoff in 02-gesättigtem Elbwasser innerhalb von 1 Woche zu verbrauchen. Das in der Elbe befindliche Nitrat kann dann ebenfalls in wenigen Tagen durch denitrifizierende Bakterien völlig über Nitrit zu freiem Stickstoff reduziert werden

Untersuchungen über das Vorkommen von phenolabbauenden Mikroorganismen in Gewässern und Sedimenten

In der Ost- und Nordsee sowie einem kleinen Fluß, der Schwentine, erfolgten Untersuchungen über das Vorkommen von phenolabbauenden Mikroorganismen. Dazu wurde eine Methode zur Bestimmung der Phenolabbaupotenz von Wasser- und Sedimentproben ausgearbeitet. Die Ergebnisse zeigen, daß in abwasserbelasteten Gewässern sowohl im Sommer als auch im Winter phenoloxydierende Mikroorganismen nachzuweisen sind. Der mikrobielle Phenolabbau erfolgt vorwiegend in der warmen Jahreszeit bei Wassertemperaturen über 10° C. In der Kieler Außenförde nahm die Phenolabbaupotenz im Frühling und Sommer mit der Wassertemperatur zu. In der offenen Ost- und Nordsee fanden sich nur in einigen Sedimenten Phenolabbauer, jedoch nicht im Wasser. In the Baltic and the North Sea, as weil as in the small Schwentine river, experiments were made on the presence of microorganisms which decompose phenol. For this purpose, a method of determining the phenol-degradation capacity of water and sediment samples was worked out. The results show that phenol-oxidizing microorganisms are present in polluted waters in the summer as weil as in the winter. The microbial decomposition of phenol takes place mainly during the warm season at water temperatures above 10° C. At the outer end of the Kiel fjord, the capacity to degrade phenol increased in the spring and summer with the temperature of the water. In the open Baltic and North Sea, phenol-decomposers were found only in some sediment samples, not however, in the water

Untersuchungen über die Ausbreitung und Vermehrung von E. coli in Schlicksedimenten von Küstengewässern

1. Versuche zur Vermehrung und Einwanderung von Colibakterien ins Sediment erfolgten mit dem Teststamm E. coli K.12. Dessen Verhalten wurde in Labor- und Freilanduntersuchungen überprüft und in Abhängigkeit vom Salz-, Nährstoff- und Schwefelwasserstoffgehalt diskutiert. 2. Einwanderung und Vermehrung von E. coli K 12 im Sediment konnte im Laborversuch in speziell dafür konstruierten Säulen beobachtet werden. Im sterilisierten Schlicksediment wurde aktive Einwanderung von E. coli K 12 mit recht gleichmäßiger Geschwindigkeit festgestellt. Im unsterilisierten Sediment erfolgte die Einwanderung mit erheblich höherer Geschwindigkeit. Dieses kann auf einen passiven Transport der Bakterien durch Würmer oder andere schlickbewohnende Tiere zurückzuführen sein. 3. Eine Vermehrung von E. coli K 12 wurde im Laborversuch nur in sterilisiertem Brackwassersediment festgestellt. In allen anderen Proben starben die Keime mehr oder weniger schnell ab. 4. Freilanduntersuchungen im Watt der Nordsee zeigten, daß unter natürlichen Verhältnissen das Absterben von E. coli im Sediment erheblich langsamer erfolgt als im Seewasser gleichen Salzgehaltes