The secret life of limestone algae: Diversity and ecophysiology of lithobionts across the altitudinal gradient

Abstract

Mountain ecosystems represent some of the most extreme habitats on Earth that are characterised by stressful abiotic conditions. One of the successful ecological groups in these challenging habitats are lithobiontic phototrophic microorganisms. Despite their importance as primary producers and ecosystem engineers, their diversity and ecological adaptations remain largely unexplored. This thesis focuses on the diversity, ecology, and photosynthetic adaptation of lithobiontic green algae in the Northern Calcareous Alps in Austria (Dachstein Massif, Hochkönig Massif, and Selbhorn) across an altitudinal gradient (800 to 2,655 m a.s.l.). The research included field sampling (52 sites), isolation, and molecular characterisation of laboratory strains, rapid light curves measurements, and environmental sequencing based on ITS2 rDNA metabarcoding. The study showed a decrease in the proportion of epilithic growth forms from up to 70% to ~ 10% with increasing altitude, whereas the opposite pattern was observed for endolithic growth (from less than 10% to almost 50% at high altitudes). Hypolithic growth was constant (around 25%) across the whole gradient. A total of 13 laboratory strains (eight from class Trebouxiophyceae and five from Chlorophyceae) were isolated and studied regarding their light adaptations....

Horské ekosystémy představují jedny z nejextrémnějších habitatů na Zemi, které jsou charakterizovány mnoha stresujícími environmentálními faktory. Jednou z úspěšných ekologických skupin, která je schopná v těchto habitatech přežít jsou lithobiontní fototrofní mikroorganismy. Navzdory jejich významu jako primárních producentů a ekosystémových inženýrů zůstává jejich diverzita a ekologické adaptace do značné míry neprozkoumané. Tato práce se zaměřuje na diverzitu, ekologii a fotosyntetické adaptace lithobiontních zelených řas v Severních vápencových Alpách v Rakousku (masiv Dachstein, masiv Hochkönig a Selbhorn) napříč výškovým gradientem (800 až 2655 m n.m.). Výzkum zahrnoval terénní vzorkování (52 lokalit), izolaci a molekulární charakterizaci laboratorních kmenů, měření "rychlých světelných křivek" (RLC) a environmentální sekvenování založené na ITS2 rDNA metabarkodingu. Výsledky ukázaly pokles podílu eplithických růstových forem (ze zhruba 70 % na téměř 10 %) se vzrůstající nadmořskou výškou, zatímco opačný trend byl pozorován u endolitického růstu (z méně než 10 % na téměř 50 % ve vysokých nadmořských výškách). Hypolithický růst byl poměrně konstantní (okolo 25 %) napříč celým gradientem. Celkově byla provedena izolace 13 laboratorních kmenů (osm z třídy Trebouxiophyceae a pět z Chlorophyceae)....