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Characterization of the seasonal variability of the microbial community composition on plastics in the Northern Adriatic Sea

Paula Irene Polania-Zenner

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Ecology and Ecosystems

Betreuer*in

Gerhard J. Herndl

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DOI

10.25365/thesis.50863

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29134.15549.828769-5

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Die Menge an marinen Plastikabfällen im Ozean nimmt weltweit zu und ihr Einfluss auf Meeresorganismen wie Säugetiere, Vögel und Fische hat in letzter Zeit zunehmend Aufmerksamkeit erfahren. Die Auswirkungen von Kunststoffen auf die Umwelt und die Auswirkungen auf Meeresorganismen an der Basis der Nahrungsnetze sind noch weitgehend unbekannt. Die Wechselwirkung zwischen der mikrobiellen Biofilmgemeinschaft in Verbindung mit Plastik und ihrer Rolle in der Biogeochemie des Ozeans wurde im Rahmen dieser Arbeit untersucht. Verschiedene Plastiksorten (Polypropylen [PP], Polyethylen [PE] und Polyethylenterephthalat [PET]) verschiedener Größe (> 9,5 mm, 9,5-4,75 mm; 4,75-1,4 mm; 1,4 mm-500 um) wurden in der nördlichen Adria im Februar, August und November gesammelt, um festzustellen, ob sich die Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft, die an den Kunststoffen haftet, von der freilebenden Bakteriengemeinschaft unterscheidet. Die meisten der in dieser Studie gesammelten Plastikstücke waren klein (Mikroplastik) und von Mikroben besiedelt. Alle Größenklassen und alle Arten von Kunststoffen wurden während des gesamten saisonalen Zyklus von Mikroben kolonisiert. Die Zusammensetzung der Mikrobengemeinschaft der Kunststofftypen unterschied sich von der des umgebenden Wassers. Die Zusammensetzung der bakteriellen Gemeinschaften auf PE und PP war ähnlich. Insgesamt zeigten die mikrobiellen Gemeinschaften der Adria keine Präferenzen für bestimmte Kunststofftypen und -größen. Diese Studie legt nahe, dass Plastik einen neuen Lebensraum für die mikrobielle Gemeinschaft im Ozean bietet. Viele auf Plastik haftende Bakterien gehören zu den Phyla Proteobacteria, Cyanobacteria, Bacteroidetes und Planctomycetes. Wir identifizierten einige Mitglieder der Familien Alteromonadaceae, Oscillatoriaceae, Flavobacteriaceae, Saprospiraceae und Rhodobacteraceae, von denen bekannt ist, dass sie Kohlenwasserstoffe abbauen und einen vorzugsweise partikelassoziierten Lebensstil aufweisen. Zusammenfassend stellen wir fest, dass sich die Plastik-assoziierte mikrobielle Gemeinschaft von der freilebenden Gemeinschaft unterscheidet und Bakteriengruppen enthält, die vermutlich Kohlenwasserstoffe nutzen können. Das Ausmaß der Abbaubarkeit von Kunststoffen im Meer durch Mitglieder der kunststoffassoziierten Bakteriengemeinschaft muss noch untersucht werden.

Abstract

(Englisch)

The amount of marine plastic debris in the ocean is increasing globally and its influence on marine organisms, such as mammals, birds and fish has received increasing attention lately. There are still much unknown aspects regarding the impact of plastics in the environment and the effects on lower trophic level marine organisms. The interaction between the microbial biofilm community associated with plastic and its role in the biogeochemistry of the ocean is largely unknown and was focus of this thesis work. Different types of marine plastics (polypropylene [PP], polyethylene [PE] and polyethylene terephthalate [PET]) and of various sizes (> 9.5 mm, 9.5 -4.75 mm; 4.75– 1.4 mm; 1.4 mm-500μm) were collected in the northern Adriatic Sea in February, August and November, to determine whether the composition of the microbial community attached to the plastics differs from that of their free-living counterpart. Most of the plastic pieces collected in this study were of small size (microplastic) and colonized by microbes. All size classes and all types of marine plastics were colonized by microbes throughout the seasonal cycle. The microbial community composition of the plastic types differed from that of the ambient water. The community bacterial community composition of PE and PP was similar to each other. Overall, the microbial communities of the Northern Adriatic Sea did not show any preferences to specific plastic types and sizes. This study suggests that plastic provides a new spatial habitat for the microbial community in the ocean. Abundant plastic-attached taxa belong to the phyla Proteobacteria, Cyanobacteria, Bacteriodetes and Planctomycetes. We identified some member of the Alteromonadaceae, Oscillatoriaceae, Flavobacteriaceae, Saprospiraceae, Rhodobacteraceae families known to degrade hydrocarbons and show a preferential particle –associated life style. Taken together, we conclude that the plastic-associated microbial community differs from that of the free-living community and harbors bacteria groups tentatively capable of utilizing hydrocarbons. The extent to which marine plastics can be degraded by members of the plastic-associated bacterial community remains to be investigated.

Autor*innen

Paula Irene Polania-Zenner

Haupttitel (Englisch)

Characterization of the seasonal variability of the microbial community composition on plastics in the Northern Adriatic Sea

Paralleltitel (Deutsch)

Charakterisierung der jahreszeitlichen Variabilität der Zusammensetzung der mikrobiellen Gemeinschaft an Kunststoffen in der nördlichen Adria

Publikationsjahr

2018

Umfangsangabe

40 Seiten : Illustration, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Gerhard J. Herndl

Klassifikationen

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.00 Naturwissenschaften allgemein: Allgemeines ,

42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie

AC Nummer

AC15004356

Utheses ID

44941

Studienkennzahl

UA | 066 | 833 | |

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Schlagwörter