3.2.7 Fragilaria brevistriata und ähnliche Taxa in Probe D 1.1

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1 3..7 Fragilaria brevistriata und ähnliche Taxa in Probe D 1.1 Autoren: Anja Schwarz, Mirko Dreßler, Petra Werner Zurzeit existieren verschiedene taxonomische Systeme bzw. Meinungen bezüglich der Einteilung und Benennung der kleinen fragilarioiden Diatomeen ( siehe z.b. Williams & Round 1987, Lange-Bertalot 1989, Krammer & Lange-Bertalot 000, Sato et al. 008, Hofmann et al. 013, Williams 013), die durchaus auch in der Praxis nebeneinander Anwendung finden. Da jedoch die Meinungen diesbezüglich immer noch weit auseinander gehen und die Artabgrenzungsmodi bzw. die Einteilung der hier besprochenen fragilarioiden Diatomeen auch auf Gattungsebene noch nicht abschließend geklärt sind, wird hier vorerst aus praktischen Gründen der Benennung in Hofmann et al. (013) gefolgt. Für weitere Informationen dazu siehe beispielsweise Haworth (1975), Williams & Round (1987), Lange- Bertalot (1989), Round et al. (1990), Witkowski et al. (1995), Krammer & Lange-Bertalot (000), Morales (001, 00, 006), Morales et al. (003, 010), Morales & Manoylov (006), Sato et al. (008), Cejudo-Figueiras et al. (011) und Williams (013). Bei den Taxa, die in Probe D 1.1 von allen drei Referenzzählern in guter Übereinstimmung gefunden wurden, handelt es sich um Fragilaria brevistriata Grunow (siehe z.b. Staurosira brevistriata (Grunow) Grunow, Pseudostaurosira brevistriata (Grunow) Williams & Round) und Fragilaria pinnata Ehrenberg (siehe z.b. Staurosirella pinnata (Ehrenberg) Williams & Round, Staurosira mutabilis (W. Smith) Pf itzer). Von einem Referenzzähler wurden zusätzlich noch Fragilaria construens f. venter (Ehrenberg) Hustedt (siehe z.b. Staurosira venter (Ehrenberg) Kobayasi, Fragilaria venter Ehrenberg, Staurosira venter (Ehrenberg) Cleve & Moeller, Fragilaria construens var. venter (Ehrenberg) Grunow, Staurosira venter (Ehrenberg) Grunow, Staurosira construens var. venter (Ehrenberg) Hamilton) und Fragilaria leptostauron (Ehrenberg) Hustedt (siehe z.b. Staurosirella leptostauron (Ehrenberg) Williams & Round, Staurosira pinnata Ehrenberg) gezählt, diese jedoch mit sehr geringen relativen Anteilen (<0,8 %). Weiterhin wurde zusätzlich noch während einer intensiven Nachsuche der Probe D 1.1 Fragilaria parasitica var. parasitica (W. Smith) Grunow nachgewiesen (siehe Odontidium parasiticum W. Smith, Synedrella parasitica (W. Smith) Round & Maidana und Pseudostaurosira parasitica (W. Smith) Morales). 1

2 Die relativen Anteile der Gruppe um Fragilaria brevistriata und ähnlicher Taxa (Abb ) lagen innerhalb der 37 Teilnehmer durchschnittlich bei,6 %, was gut mit den von den Referenzzählern ermittelten Anteilen (5,5; 3,5 und,5 %) übereinstimmt (Abb ). Der Maximal-Wert mit 11, % (Labor 15) sowie der Minimal-Wert mit 0, % (Labor ) weichen jedoch erheblich vom Durchschnitt für diese Gruppe ab % Labor Code Abbildung : Summe der relativen Anteile der nachfolgend genannten Taxa bzw. genannten Namen aus Probe D 1.1: Fragilaria brevistriata, F. brevistriata var. brevistriata, F. construens, Fragilaria construens f. construens, F. construens f. venter, F. elliptica, F. cf. leptostauron, F. leptostauron var. dubia, F. leptostauron var. leptostauron, F. martyi, F. oldenburgiana, F. parasitica, F. pinnata, F. cf. pinnata, F. pinnata var. pinnata, Opephora mutabilis und Staurosira brevistriata. Blau: Ringtestteilnehmer, Grün: Referenzzähler. Aus dem oben gezeigten Spektrum der kleinen fragilarioiden Diatomeen (Abb ) wurden die Teilgruppe um Fragilaria brevistriata von den Referenzzählern mit Anteilen von 0,6; 1,6 und,3 % (Mittelwert (MW): 1,5 %) nachgewiesen (Abb ). Von den Teilnehmern wurde diese Gruppe mit nicht vorhanden (neun Labore) bis zu maximal,0 % (Labor 1) (MW: 1,0 %) bestimmt (Abb ). Fragilaria construens einschließlich der Formen construens und venter (Abb ) wurde von einem der Referenzzähler mit 0,8 % gezählt. Mehr als die Hälfte der Teilnehmer (n = 3) haben diese Teilgruppe nicht erfasst, was aufgrund der geringen relativen Anteile nicht unbedingt durch Bestimmungsprobleme bedingt sein muss, sondern auch durch eine gewisse Variabilität innerhalb der Präparate verursacht sein kann. Die minimal ermittelten Anteile bewegten sich bei 0, % (Labor 0) und 0, % (Labor 35), die maximalen Werte bei 5,3 % (Labor 15) und, % ( Labor 3), durchschnittlich lag der Anteil dieser Teilgruppe unter Einbeziehung aller Teilnehmer bei 0,5 %.

3 ,5 3,5 3,5 % 1,5 1 0, Labor Code Abbildung 3..7-: Summe der relativen Anteile von Fragilaria brevistriata, F. brevistriata var. brevistriata und Staurosira brevistriata aus Probe D 1.1. Blau: Ringtestteilnehmer, Grün: Referenzzähler. 6 5 % Labor Code Abbildung : Summe der relativen Anteile von Fragilaria construens, Fragilaria construens f. construens und f. venter aus Probe D 1.1. Blau: Ringtestteilnehmer, Grün: Referenzzähler. Die Teilgruppe aus Fragilaria pinnata, F. pinnata var. pinnata und Fragilaria cf. pinnata (Abb ) wurde von den Referenzzählern mit 1,9; 3,0 und 3, % nachgewiesen. Vier Teilnehmer haben kein Taxon dieser Gruppe in der Probe D 1.1 bestimmt, minimal wurden von den Teilnehmern Anteile von 1,0 % ( Labor 11) und 1,8 % ( Labor 1), maximal 5,8 % (Labor 15 und 37) und durchschnittlich,8 % ermittelt. 3

4 6 5 % Labor Code Abbildung 3..7-: Summe der relativen Anteile von Fragilaria pinnata, Fragilaria pinnata var. pinnata und Fragilaria cf. pinnata aus Probe D 1.1. Blau: Ringtestteilnehmer, Grün: Referenzzähler. Die Teilgruppe aus Fragilaria leptostauron var. leptostauron, F. leptostauron var. dubia, F. cf. leptostauron und F. martyi (Abb ) wurde in der Probe D 1.1 von einem der Referenzzähler mit einem Anteil von 1,9 % ermittelt. Die Mehrzahl der Teilnehmer hat diese Gruppe nicht gefunden. Lediglich Labor 15 wies die Gruppe mit 0,3 % nach, Labor 19 mit,0 %, Labor 0 mit 3,0 % und Labor 36 mit 1,3 %. Weiterhin wurde Fragilaria parasitica vom Labor 8 mit einem Anteil von 1,9 % und Fragilaria elliptica von Labor mit 1,0 % bestimmt (nicht als Abbildung gezeigt).,5 3,5 3,5 % 1,5 1 0, Labor Code Abbildung : Summe der relativen Anteile von Fragilaria cf. leptostauron, Fragilaria leptostauron var. dubia und var. leptostauron und Fragilaria martyi aus Probe D 1.1. Blau: Ringtestteilnehmer, Grün: Referenzzähler. Generell muss angemerkt werden, dass die hier besprochene Gruppe um F. brevistriata insgesamt mit nicht sehr hohen relativen Anteilen (Mittelwert d er Referenzzähler,5 %, Abb ) in Probe D 1.1 vertreten war, so dass es schwierig ist, ein Finden oder Nicht- Finden dieser Taxa primär als Bestimmungsfehler zu werten. Als Ursache kann beispielsweise auch eine von Probe zu Probe in bestimmten Grenzen variierende Häufigkeit

5 dieser Taxa angesehen werden. Die Ergebnisse einiger Labore deuten jedoch im Vergleich mit den Referenzzählern auf Probleme bei der Bestimmung dieser Taxa hin (z.b. Labore 3 und 15 überdurchschnittlich hohe Anteile von F. construens, siehe Abb , Labore 3, 19, 0, und 8 ohne Nachweis von F. pinnata, siehe Abb , Labore 19 und 0 mit relativ hohen Anteile von F. leptostauron, siehe Abb ). Fragilaria brevistriata ist in Schalenansicht aufgrund der randständig angeordneten Streifen und der Form kaum mit anderen Vertretern dieser Gruppe zu verwechseln (Tafel , Tab ). Problematischer erscheint die Unterscheidung von Fragilaria construens, F. pinnata und F. leptostauron. Fragilaria construens und F. leptostauron lassen sich in Schalenansicht mittels ihrer Breite, Streifendichte und Streifenausrichtung gut voneinander trennen. Zur Unterscheidung von Fragilaria pinnata und F. leptostauron eignet sich nach Hofmann et al. (011) vor allem die Schalenbreite und die Streifendichte, wobei großschalige und grob gestreifte Formen von F. pinnata var. pinnata schwer abzugrenzen sind, da sie zu F. leptostauron var. dubia bzw. F. leptostauron var. martyi (Heteropolarität) überleiten. Fragilaria parasitica ist aufgrund ihrer typisch lanzettlichen Form (Schalenansicht) mit den schnabelartig vorgezogenen Enden kaum mit anderen Arten dieser Gruppe verwechselbar (Tafel , Tab ). Der Vollständigkeit wegen soll noch auf Fragilaria pseudoconstruens hingewiesen werden, welche vor allem an der markanten Punktierung der Streifen erkennbar ist. Hinsichtlich ihrer Form gleicht sie am ehesten F. construens f. construens, welche aber diese Punktierung lichtmikroskopisch nicht zeigt. Fragilaria construens f. subsalina weist ebenfalls eine lichtmikroskopisch sichtbare Punktierung der Streifen auf und unterscheidet sich damit von ähnlichen Formen von F. brevistriata und F. construens f. venter. Von größter Schwierigkeit ist die taxonomische Bestimmung der meisten Taxa dieser Gruppe in Gürtelansicht, in welcher die Taxa häufig vorgefunden werden. Die hierbei nur mögliche Ermittlung der Schalenlänge und Streifendichte genügen häufig nicht zur eindeutigen Bestimmung. Nach Hofmann et al. (011) lassen sich Fragilaria brevistriata und F. construens f. venter in Gürtelansicht daran unterscheiden, wie weit die Streifen in die Mantelfläche einlaufen (bei F. brevistriata weniger lang als bei F. construens f. venter). Die starke Auftreibung im Mittelteil der Schale von Fragilaria leptostauron var. leptostauron und Fragilaria construens f. construens wird auch in der Gürtelansicht bandartig sichtbar. Häufig ist eine Zuordnung der Schalen in Gürtelansicht jedoch nur indirekt über die Anteile der in Frage kommenden Taxa möglich. 5

6 Tabelle : Ausgewählte Taxa aus der Gruppe der kleinen fragilarioiden Diatomeen, die mit den in der Ringtestprobe D 1.1 gefundenen Fragilaria brevistriata und F. pinnata verwechselt werden könnten. Quellen: Hofmann et al. (011), Krammer & Lange-Bertalot (1991) Taxon Länge (µm) Breite (µm) Striae in 10 µm Kommentar F. brevistriata 5-30 (mehr?) Str. stark randständig F. construens f. construens Str. parallel, Umriss F. construens f. venter Str. parallel, Umriss F. elliptica 3-10 (mehr?), (mehr?) Str. gepunktet F. lapponica Str. stark randständig F. leptostauron (6?) (3?) (11) Umriss F. leptostauron var. dubia (6?) Umriss F. leptostauron var. leptostauron (6?) Umriss F. martyi (6?) Umriss F. parasitica (var. parasitica) Umriss F. pinnata 3-35(60?) -8 (mehr?) (5)6-1 Str. meist parallel F. pinnata var. pinnata Str. meist parallel F. pseudoconstruens Str. gepunktet! F. construens f. subsalina 1- -,5 1-1 Str. gepunktet! Aufgrund der sehr kontrovers diskutierten und zurzeit noch ungenügenden Klärung der Taxonomie der hier besprochenen kleinen fragilarioiden Diatomeen empfehlen wir, die hier besprochenen Taxa für das Verfahren in Deutschland nach Hofmann et al. (013) zu bestimmen. Eine Bestimmung bzw. Benennung der besprochenen Taxa nach anderen (siehe ganz oben im Text) taxonomischen Modellen wäre im Rahmen der Anwendung des Phylib- Verfahrens ohnehin nicht möglich, da die dem Verfahren zugrunde liegenden Zähldaten bzw. Eichdaten nach der alten Taxonomie (Krammer und Lange-Bertalot 000), der Hofmann et al. (013) weitgehend folgen, gezählt wurden und zurzeit nur so eine Vergleichbarkeit bzw. Anwendbarkeit gegeben ist. Da jedoch davon auszugehen ist, dass sich die Taxonomie und die Benennung der kleinen fragilarioiden Diatomeen in der Zukunft noch stark ändern wird, sollte eine fotografische Dokumentation der hier besprochenen Taxa durchgeführt werden, um spätere Angleichungen der Benennung zu ermöglichen. Fraglich ist jedoch in diesem Zusammenhang, ob in naher Zukunft die dem Phylib-Verfahren zugrunde liegenden Zähldaten bzw. Eichdaten neu ausgezählt werden, um neuere taxonomische Modelle anwenden zu können. 6

7 Problematisch wird auch in Zukunft die Bestimmung von in Gürtelbandansicht liegenden Schalen sein, die gerade bei den kleinen fragilarioiden Diatomeen in den Dauerpräparaten häufig zu finden sind. Diese sollten wenn möglich vermessen und soweit wie möglich bestimmt werden. Ist dies nicht möglich, sollten die Gürtelbänder anteilmäßig den in Schalenansicht liegenden und in Frage kommenden Taxa zugeordnet werden. Auch hierbei sollte eine fotografische Dokumentation unerlässlich sein. In diesem Zusammenhang muss darauf hingewiesen werden, dass im deutschen Verfahren Objekte und nicht Halbschalen gezählt werden. Zur Definition von Diatomeenobjekten siehe Schaumburg et al. (011) auf Seite 5. Liegen Gürtelbandketten vor, so wird jede Frustel der Kette als ein Objekt gezählt (Hofmann, pers. Mitteilung). Die Halbschalen am Ende einer Kette werden ebenfalls als ein Objekt gezählt (Hofmann, pers. Mitteilung). Tafel : Kleine fragilarioide Diatomeen aus der Ringtestprobe D 1.1 (Genfer See, Schweiz). Bei einer Bestimmung der abgebildeten Taxa anhand von Hofmann et al. (013) müssten die abgebildeten Schalen wie folgt benannt werden: Staurosira brevistriata (Grunow) Grunow oder alternativ Fragilaria brevistriata Grunow (1-6); Staurosira mutabilis (W. Smith) Grunow oder alternativ Fragilaria pinnata Ehrenberg (7-5); Staurosira cf. mutabilis (W. Smith) Grunow oder alternativ Fragilaria cf. pinnata Ehrenberg (55-59); Fragilaria parasitica var. parasitica (W. Smith) Grunow (60). Abbildungen -6; 3-6 und 53-5 sind Gürtelbandansichten, wobei die Abbildungen und 3 sowie 5 und 6 dieselben Schalen mit unterschiedlichem Fokus darstellen. Die abgebildeten Taxa wurden während einer Nachsuche in Probe D 1.1 gefunden und sind die einzigen Taxa aus der Gruppe der kleinen fragilarioiden Diatomeen, die dabei nachgewiesen werden konnten, d.h. es wurden keine weiteren ähnlichen Taxa während der Nachsuche gefunden. Es wurde hierbei solange nachgesucht, bis insgesamt 5000 Diatomeenschalen in Probe D 1.1 gesichtet wurden. Einzelfunde weiterer hier nicht abgebildeter sehr selten in Probe D 1.1 vorkommender Taxa sind möglich, aber statistisch nicht relevant. Maßangaben zu den abgebildeten Schalen: 1-6: Länge: 5,5-15,5 µm, Breite: 3,5-,8 µm, Striae in 10 µm: : Länge: 7,0-10,5 µm, Breite: ca.,5 µm, Striae in 10 µm: ca : Länge:,5-5,5 µm, Breite:,0-, µm, Striae in 10 µm: : Länge: 6,8-9,1 µm, Breite:,5-3,0 µm, Striae in 10 µm: 1-13 (1) 7

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9 Literatur Cejudo-Figueiras C, Morales EA, Wetzel CE, Blanco S, Hoffmann L, Ector L (011) Analysis of the type of Fragilaria construens var. subsalina (Bacillariophyceae) and description of two morphologically related taxa from Europe and the United States. Phycologia 50(1): Haworth EY (1975) A scanning electron microscopy study of some different frustule forms of the genus Fragilaria found in Scottish late-glacial sediments. British Phycological Journal 10: Hofmann G, Werum M, Lange-Bertalot H (011) Di atomeen im Süßwasser-Benthos von Mitteleuropa. Bestimmungsflora Kieselalgen für die ökologische Praxis. Über 700 der häufigsten Arten und ihre Ökologie. A.R.G. Gantner Verlag K.G. Hofmann G, Werum M, Lange-Bertalot H (013) Diatomeen im Süßwasser -Benthos von Mitteleuropa. Bestimmungsflora Kieselalgen für die ökologische Praxis. Über 700 der häufigsten Arten und ihre Ökologie.. korrigierte Auflage. Koeltz Scinetific Books. Krammer K, Lange-Bertalot H ( ) Süßwasserflora von Mitteleuropa, Bacillariophyceae. /1: Naviculaceae, 876 S.; /: Bacillariaceae, Epithemiaceae, Surirellaceae, 596 S.;/3: Centrales, Fragilariaceae, Eunotiaceae, 576 S.; /: Achnanthaceae (ergänzter Nachdruck), 37 S.; Stuttgart, Fischer. Morales EA (001) Morphological studies in selected fragilarioid diatoms (Bacillariophyceae) from Connecticut waters, USA. Proceedings of the Academy of Natural Sciences of Philadelphia 151: Morales EA (00) Studies in selected fragilarioid diatoms of potential indicator value from Florida (USA) with notes on the genus Opephora Petit (Bacillariophyceae). Limnologica 3: Morales EA (003) On the taxonomic position of the Belonastrum and Synedrella, two new fragilarioid genera described by Round and Maidana (001). Cryptogamie Algologie : Morales EA (006) Staurosira incerta (Bacillariophyceae) a new fragilarioid taxon from freshwater systems in the United States with comments on the structure of girdle bands in Staurosira Ehrenberg and Staurosirella Williams et Round. In: Manoylov K, Ognjanova N (Eds.) Fossil and Recent Phycological studies. Dobrina Temniskova-Topalova. Festschrift. pp Pensoft Publishers and University Publishing House. Sophia, Bulgaria. Morales EA, Edlund MB, Spaulding SA (010) Description and ultrastructure of araphid diatom species (Bacillariophyceae) morphologically similar to Pseudostaurosira elliptica (Schumann) Edlund et al. Phycological Research 58:

10 Morales EA, Manoylov KM (006) Staurosirella incognita Morales et Manoylov sp. nov., a non-spiny species from North America, with an emended description of Staurosirella Williams et Round (Bacillariophyceae). In: Witkowski A (Ed.) Proceedings of the 18th International Diatom Symposium. Miedzyzdroje, Poland, 00. p Biopress Ltd. Bristol, England. Round FE, Crawford RM, Mann DG (1990) The Diatoms: Biology & Morphology of the Genera. Cambridge University Press. Sato S, Mann DG, Matsumoto S, Medlin LK (008) Pseudostriatella (Bacillariophyta): a description of a new araphid diatom genus based on observations of frustule and auxospore structure and 18S rdna phylogeny. Phycologia Volume 7(): Schaumburg J, Schranz C, Meilinger P, Stelzer D, Vogel A (011) Bewertung von Seen mit Makrophyten & Phytobenthos gemäß EG-WRRL Anpassung des Verfahrens aufgrund erster Ergebnisse und Erfahrungen aus den Bundesländern Endbericht April 011. Bayerisches Landesamt für Umwelt. Williams DM (013) Why is Synedra berolinensis so hard to classify? More on monotypic taxa. Phytotaxa 17(1): Williams DM, Round FE (1987) Revision of the genus Fragilaria. Diatom Research : Witkowski A, Lange-Bertalot H, Metzeltin D (1995) The Diatom Species Fragilaria martyi (Heribaud) Lange-Bertalot, Identity and Ecology. Arch. Protistenkd. 16: