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Single cell activity of major bacterial groups in the surface microlayer of a mesocosm during an induced phytoplankton bloom
Sarah Joy Bowen
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Betreuer*in
Thomas Reinthaler
DOI
10.25365/thesis.78631
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-21496.98895.703981-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Da die Luft- und Meerestemperaturen durch den rasanten Anstieg der globalen CO2-Emissionen weiter steigen, umso signifikanter wird es, die Mechanismen zu verstehen, die für die Kohlenstoff- und Temperaturschwankungen an der Grenzfläche zwischen Luft und Meer verantwortlich sind. Die Mikroschicht der Meeresoberfläche (SML) ist ein einzigartiger Lebensraum an dieser Grenzfläche, welche für die Abschätzung des Gasaustauschs zwischen Luft und Meer von unschätzbarem Wert ist. Heterotrophe Bakterien in dieser Umgebung unterscheiden sich nachweislich vom darunter liegenden Wasser (ULW), und angesichts ihrer bedeutenden Rolle beim Recycling organischer Stoffe sind genaue Schätzungen ihrer Aktivität im Vergleich zur Atmung von entscheidender Bedeutung für die Vorhersage von CO2-Übersättigung und Ausgasung aus dem Meer. Es ist bekannt, dass Algenblüten verschiedene Auswirkungen auf unterschiedliche Bakteriengruppen haben, doch wie sie sich auf die Bakterien in der SML auswirken, ist gegenwärtig noch nicht geklärt. In dieser Studie wurde die Sukzession der Bakteriengruppen nach den Veränderungen der Algendominanz während einer simulierten Phytoplanktonblüte in einem Mesokosmos verfolgt. Mit Hilfe von Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) und Homopropargylglycin (HPG)-Assimilation unter Verwendung von Click-Chemie wurden die Zellhäufigkeit, wie auch Zellaktivität verschiedener Bakteriengruppen, insbesondere Bacteroidetes, Roseobacter und SAR11, bestimmt. Während der zweiten und dritten Phase der Algenblüte wurde ein statistischer Unterschied in der Abundanz und Aktivität zwischen dem SML und dem ULW festgestellt. SAR11 im SML und ULW wies während der verschiedenen Blütephasen Spitzenwerte in Häufigkeit und Aktivität auf, was darauf hindeutet, dass in jeder Schicht unterschiedliche Mitglieder dieser Bakteriengruppe vorhanden sind. Die DOC-Konzentrationen wiesen die stärksten Korrelationen mit SAR11 auf, und Unterschiede in der DOC-Zusammensetzung sind wahrscheinlich für das unterschiedliche Verhalten innerhalb der einzelnen Schichten in Reaktion auf die Blüte verantwortlich.
Abstract
(Englisch)
As air and sea temperatures continue to increase from the rise in global CO2 emissions, understanding the mechanisms responsible for carbon and temperature fluctuations at the air-sea interface is increasingly important. The sea surface microlayer (SML) is a unique habitat that exists at this interface, rendering it invaluable for estimating air-sea gas exchanges. Heterotrophic bacteria in this environment have proven to be distinct from the underlying water (ULW) beneath, and given their significant role in the recycling of organic matter accurate estimations in their activity vs. respiration is crucial for predicting CO2 supersaturation and outgassing from the sea. Algal blooms are known to have various effects on different bacterial groups, however, how they affect bacteria in the SML is yet to be determined. This study tracked the succession of bacterial groups following the changes in algal dominance during a simulated phytoplankton bloom in a mesocosm. Fluorescence in-situ hybridization (FISH) and Homopropargylglycine (HPG) assimilation using Click-chemistry were used to determine the single-cell abundance and activity of various bacterial groups, particularly Bacteroidetes, Roseobacter, and SAR11. A comparative analysis of these bacterial groups within the SML and ULW was conducted throughout three phases of the algal bloom while also incorporating environmental measurements for insights into their influence on the microbial abundance and activity. During the second and third phases of the algal bloom a statistical difference in the abundance and activity between the SML and ULW was observed. SAR11 in the SML and ULW showed peaks of abundance and activity during different bloom phases, suggesting different members of this bacterial group are present within each layer. DOC concentrations showed the strongest correlations with SAR11 and differences in the DOC composition are likely responsible for the differing behavior within each layer in response to the bloom.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Nordsee Mikroschicht der Meeresoberfläche Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung marine Phytoplanktonblüte heterotrophe Bakterien
Schlagwörter
(Englisch)
North Sea sea surface microlayer fluorescence in-situ hybridization Homopropargylglycine HPG assimilation marine phytoplankton bloom SAR11 Bacteroidetes Roseobacter heterotrophic bacteria
Autor*innen
Sarah Joy Bowen
Haupttitel (Englisch)
Single cell activity of major bacterial groups in the surface microlayer of a mesocosm during an induced phytoplankton bloom
Paralleltitel (Deutsch)
Einzelzellaktivität der wichtigsten Bakteriengruppen in der Oberflächenmikroschicht eines Mesokosmos während einer induzierten Phytoplanktonblüte
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
vi, 30 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Reinthaler
AC Nummer
AC17564063
Utheses ID
75942
Studienkennzahl
UA | 066 | 833 | |