Diatoms, dinoflagellates and their distinct effects on the structure and function of the bacterioplankton

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5108-7
Title: Diatoms, dinoflagellates and their distinct effects on the structure and function of the bacterioplankton
Author: Camarena Gómez, María Teresa
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Division of Ecosystem and Environment Research Program
Doctoral Programme in Interdisciplinary Environmental Sciences
University of Helsinki, Tvärminne Zoological Station
Finnish Environment Institute (SYKE), Marine Research Centre
Marine Research Centre Las Cruces in Chile
Publisher: Helsingin yliopisto
Date: 2019-04-10
URI: http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-5108-7
http://hdl.handle.net/10138/300030
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Global warming is one of the most alarming pressures affecting marine ecosystems worldwide. One of the indirect effects of the increasing surface-water temperature is the change in phytoplankton community composition, shifting in some ecosystems from diatom predominance towards the dinoflagellate predominance or co-occurrence with diatoms during blooms. These distinct phytoplankton groups vary in the quality and/or quantity of the dissolved organic matter (DOM) they release, which may have contrasting effects on the associated bacterioplankton communities, in terms of structure and function, and also on the carbon flux passing through the microbial loop. The main objective of this thesis was to assess the effect of diatoms and dinoflagellates on shaping the bacterial community composition and dynamics in different ecosystems in which either one or both of these two groups dominate the phytoplankton bloom, such as the Baltic Sea and the Humboldt Current System (HCS) off Chile. This was achieved by conducting both experimental and field studies in these areas. Phytoplankton community composition and the stage of the bloom phase clearly affected to the bacterial community composition and dynamics in both ecosystems. Alphaproteobacteria, dominated by SAR11 and Rhodobacteraceae, was the most abundant bacterial class in all studies. The oligotrophic SAR11 dominated in pre-bloom conditions and was associated with dinoflagellates. In contrast, copiotrophic bacteria belonging to the classes Flavobacteriia, Gammaproteobacteria, Betaproteobacteria and the family Rhodobacteraceae (genera Loktanella, Planktotalea, Planktomarina and Amylibacter) were associated with diatom species such as Achnanthes taeniata, Chaetoceros spp., Skeletonema costatum and Thalassiosira levanderi in the Baltic Sea and with Thalassiosira spp. in the HCS. In addition, in the Baltic Sea, bacterial communities dominated by copiotrophs had higher bacterial production rates than in SAR11 dominated bacterial communities. Hence, the diatom-released DOM boosted the development of more productive bacterial communities during phytoplankton blooms. Further differences in the bacterial community composition were driven by the different salinities in these two ecosystems; Betaproteobacteria, Planctomycetes and Actinobacteria were more abundant in the brackish Baltic Sea than in the HCS. The results of this thesis highlight that the shift to the dinoflagellate dominance or co-occurrence with diatoms may affect the bacterial community composition and activity during bloom events. Certain diatom species promote the growth of copiotrophic bacteria, which contribute largely to high bacterial production rates and recycling of carbon. In contrast, the increase in dinoflagellate abundance associated with global warming may potentially change the pelagic remineralization of organic matter, which could reduce the carbon flux to higher trophic levels.Ilmaston lämpeneminen vaikuttaa meriekosysteemeihin maailmanlaajuisesti. Kasvavat pintalämpötilat muuttavat kasviplanktonyhteisöjen koostumusta ja tietyissä ekosysteemeissä kevätkukintaa dominoivat piilevät saattavat menettää osin tai kokonaan valta-asemansa panssarisiimaleville. Nämä kaksi kasviplanktonryhmää eroavat toisistaan niiden vapauttaman liuenneen eloperäisen aineen laadun ja/tai määrän suhteen vaikuttaen näiden ekosysteemien bakteeriyhteisöjen lajistoon ja toimintaan ja edelleen mikrobisilmukan kautta kulkevan hiilen määrään. Tämän työn päätavoitteena oli arvioida kokeellisesti sekä kenttätutkimuksin piilevien ja panssarisiimalevien vaikutusta bakteeriyhteisön rakenteeseen ja dynamiikkaan Itämeren ja Chilen rannikon (Humboldtin merivirran alue) ekosysteemeissä, joissa nämä leväryhmät, joko yhdessä tai erikseen, dominoivat kevätkukinnan kasviplanktonlajistoa. Kasviplanktonyhteisön lajisto ja kukinnan vaihe vaikuttivat selvästi bakteeriyhteisön rakenteeseen ja dynamiikkaan molemmissa tutkituista ekosysteemeistä. Alphaproteobakteerit, pääosin SAR11-kladiin ja Rhodobacteraceae-heimoon kuuluvat bakteerit, oli hallitseva bakteeriluokka kaikissa tutkimuksissa. Oligotrofiset SAR11-kladiin kuuluvat bakteerit olivat runsaslukuisa ennen kevätkukintaa sekä assosioituivat panssarisiimaleviin, kun taas kopiotrofisten flavo-, gammaproteo- ja betaproteobakteerien sekä Rhodobacteraceae-heimoon kuuluvien bakteerien (Loktanella, Planktotalea, Planktomarina ja Amylibacter suvut) runsaudet olivat suorassa yhteydessä tiettyihin piilevälajeihin kuten Achnanthes taeniata, Chaetoceros, Skeletonema costatum ja Thalassiosira levanderi -lajeihin Itämerellä sekä Thalassiosira -lajeihin Chilen rannikolla. Itämerellä havaittiin lisäksi, että piilevien vapauttama liuennut eloperäinen aines kiihdytti tuottavampien bakteeriyhteisöjen muodostumista kevätkukinnan aikana, mikä näkyi kopiotrofisten bakteerien dominoimien bakteeriyhteisöjen korkeampana tuotantona verrattuna SAR11-valtaisiin yhteisöihin. Myös suolaisuus vaikutti tutkittujen ekosysteemien bakteeriyhteisöjen välisiin eroihin; Betaproteobacteria, Planctomycetes ja Actinobacteria olivat yleisempiä murtovetisessä Itämeressä kuin Chilen rannikolla. Tässä työssä saatujen tulosten perusteella voidaan sanoa, että muutokset piilevien ja panssarisiimalevien määräsuhteissa kevätkukinnan aikana vaikuttavat hyvin todennäköisesti bakteeriyhteisön rakenteeseen ja toimintaan. Tietyt piilevälajit edistävät kopiotrofisten bakteerien kasvua, mikä näkyy korkeana bakteerituotantona ja indikoi tehokasta eloperäisen aineksen hajotusta. Panssarisiimalevien yleistyminen ilmastonmuutoksen myötä mahdollisesti heikentää tätä pelagiaalista hajotustoimintaa vähentäen ylemmille tuotantotasoille siirtyvää hiilen määrää.
Subject: Marine Science
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Diatomsd.pdf 2.006Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record