TY  - GEN
KW  - biofouling 
KW  -  holography 
KW  -  tracking 
KW  -  swimming behavior
UR  - https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/10830/
Y1  - 2010///
TI  - How do spores select where to settle? : A holographic motility analysis of Ulva zoospores on different surfaces
N2  - Wie entscheiden Sporen, wo sie siedeln? - Eine holographische Bewegungsanalyse von Ulva Zoosporen an Oberflächen mit unterschiedlichen physikochemischen Eigenschaften Ulva Sporen siedeln auf Oberflächen, um dann makroskopisch sichtbare Algen zu bilden. Dieser Bewuchs auf künstlichen Oberflächen (z.B. Bootsrümpfen) verursacht enorme Kosten, z.B. durch den erhöhten Treibstoffverbrauch von Schiffen. Um die initiale Phase der Besiedlung von Oberflächen, die schließlich zu dem Bewuchs führt, besser zu verstehen, wurde das Bewegungs- und Siedlungsverhalten von Ulva Sporen in Echtzeit und dreidimensional (3D) mittels digitaler in-line Holographie untersucht. Für diese Analyse wurde ein transportables, digitales in-line holographisches Mikroskop gebaut, mit dem die Bewegungsmuster der Algensporen aufgenommen wurden. Weiterhin wurde die Entwicklung, Programmierung und Anwendung einer Analysensoftware, die eine Rekonstruktion der Hologramme sowie eine automatisierte Bestimmung der Sporenpositionen erlaubt, durchgeführt. Auf diese Weise konnte erstmals das Schwimmverhalten von Ulva Sporen und deren Änderung in der Nähe von Oberflächen in 3D bestimmt und quantifiziert werden. Hierfür wurden funktionalisierte Glasoberflächen mit unterschiedlicher Benetzbarkeit sowie unterschiedlicher Attraktivität für Ulva Sporen untersucht: hydrophiles Poly(ethylene glycol) (PEG), hydrophiles Glas (AWG) und mit hydrophoben Fluorooctyltriethoxysilan (FOTS) funktionalisiertes Glas. Bei allen Oberflächen wurde eine Sporenanreicherung bis zu einer Entfernung von mindestens 200µm zur Oberfläche beobachtet. Eine Änderung der Bewegung findet ab einer Entfernung von 50µm zur Oberfläche statt und äußert sich zum Beispiel in einer ausgeprägten Schwimmbewegung parallel zur Oberfläche. Diese Änderung der Schwimmrichtung wird durch hydrodynamische Kräfte in der Nähe von Oberflächen induziert. Für die drei verwendeten Oberflächenchemien können deutliche Unterschiede im Besiedlungsverhalten in Oberflächennähe beobachtet werden: Auf AWG wird ein zeitunabhängiges Explorationsverhalten mit hoher Variabilität detektiert. Für PEG zeigt sich, dass sich die meisten Sporen nach einem kurzen Kontakt mit der Oberfläche wieder von ihr entfernen. Dies führt zu der Hypothese, dass die Algen auf die physikochemische Wechselwirkung ihrer Flagellen mit der Oberfläche reagieren. Das Verhalten auf der besiedlungsreichen FOTS Oberfläche ist zeitabhängig. In der Anfangsphase der Erkundungszeit werden die Sporen an der Oberfläche festgehalten, was vermutlich auf starke hydrophobe Wechselwirkungen zurückzuführen ist. Die meisten dieser ?gefangenen? Sporen schwimmen nach einer Weile wieder zurück in die Lösung. Dennoch werden, im Vergleich zu den anderen beiden Oberflächen, frühzeitig eine relativ große Anzahl permanenter Besiedelungsereignisse beobachtet. Das analysierte Erkundungsverhalten in der Nähe der Oberfläche kann gut mit der integralen Besiedelungskinetik korreliert werden. Mittels der Motilitätsanalyse kann nach einer Aufnahmedauer von nur 2min innerhalb der ersten 5min der Oberflächenerkundungsphase die Besiedelungskinetik sehr gut vorhergesagt werden, die sonst nur in einem 45 minütigen Besiedelungsversuch bestimmt werden konnte. Basierend auf den Ergebnissen der hier vorgestellten Bewegungsanalyse und auf Daten aus früheren Besiedlungskinetik-Studien wird ein Sporen Besiedelungsmechanismus postuliert, der besagt, dass die anfänglich adhärierende Sporen die weitere Sporen-Besiedlung der Oberfläche katalysieren
ID  - heidok10830
AV  - public
A1  - Heydt, Matthias Rudolf
ER  -