Effect of increasing nutrient inputs on the taxonomic composition of prokaryote plankton from the Ría de Vigo and the adjacent shelf

Abstract

There is a constant increase in inputs of anthropogenic organic and inorganic matter (nutrients) into coastal systems. The sources of those nutrients can be urban, industrial, sewage, wildfires, etc., feeding prokaryote plankton communities from the surface of the ocean. A plethora of studies have demonstrated that those increasing nutrient inputs can cause changes in prokaryote biomass and bacterial production. However, there is little information about how those inputs change the community composition of coastal prokaryote plankton, using 16S rRNA gene amplicons. Controlled (inorganic, organic, and a mix of inorganic and organic) nutrients, atmospheric depositions, riverine nutrients, and wildfire ash leachates were added to microcosms containing water from the Ría de Vigo. Different types of nutrient additions resulted in increased proportions of Flavobacteriales, Rhodobacterales, and potentially pathogenic Vibrionales, especially after adding mixed and organic nutrients. Furthermore, wildfire ash leachate additions increased the proportions of hydrocarbonoclastic taxa, such as the Nitrincolaceae family, together with the aforementioned taxa. Parallelly, controlled nutrient additions to communities from the middle ría were compared with those from the adjacent shelf, showing that the former might be more resistant to inorganic nutrient additions, while the latter could be more resistant to a mix of inorganic and organic nutrient inputs.

El enriquecimiento de nutrientes supone una amenaza seria para la calidad ambiental de los ecosistemas costeros. Se espera que los aportes de nutrientes en las zonas costeras de los océanos aumenten durante las próximas décadas. Asimismo, los cambios en el forzamiento físico relacionados con el cambio climático están afectando a la intensidad de los procesos de advección en el sistema de afloramiento del noroeste de la Península Ibérica. Investigaciones recientes llevadas a cabo por instituciones de nuestro consorcio mostraron que las respuestas de las comunidades microbianas a esos aportes de nutrientes son complejas, dependen de la magnitud y naturaleza de los aportes, y probablemente también dependan del tipo de red trófica afectada por los aportes. Sin embargo, se desconoce la magnitud y dirección de esos cambios. Esta tesis forma parte de un proyecto llamado REIMAGE, el cual formula la hipótesis de que los efectos de los cambios en la intensidad del afloramiento, y consecuentemente los patrones de circulación, combinados con el aumento en los aportes de nitrógeno reactivo debido al crecimiento poblacional y los cambios en el uso del suelo, alterarán los patrones de circulación de la materia, la productividad, y el equilibrio metabólico de los ecosistemas costeros del noroeste de la Península Ibérica. Esta tesis utilizará técnicas de secuenciación y análisis de datos para evaluar cambios en la diversidad microbiana, causados por el aumento en los aportes de nutrientes de naturaleza atmosférica y continental. Incluirá una estancia predoctoral de 5 meses en la Ocean University of China, con el objetivo de, no sólo aprender nuevas técnicas de muestreo y análisis de datos, sino también formar parte de la investigación que se lleva a cabo en dicha universidad.

O enriquecemento de nutrientes supón unha ameaza seria para a calidade ambiental dos ecosistemas costeiros. Espérase que os aportes de nutrientes nas zonas costeiras dos océanos aumenten durante as próximas décadas. Do mesmo xeito, os cambios no forzamento físico relacionados co cambio climático están afectando á intensidade dos procesos de advección no sistema de afloramento do noroeste da Península Ibérica. Investigacións recentes levadas a cabo por institucións do noso consorcio mostraron que as respostas das comunidades microbianas a eses aportes de nutrientes son complexas, dependen da magnitude y natureza dos aportes, e probablemente tamén dependan do tipo de rede trófica afectada polos aportes. Sen embargo, descoñécese a magnitude e dirección deses cambios. Esta tese forma parte dun proxecto chamado REIMAGE, o cal formula a hipótese de que os efectos dos cambios na intensidade do afloramento, e consecuentemente os patróns de circulación, combinados co aumento nos aportes de nitróxeno reactivo debido ó crecemento de poboación e os cambios no uso do solo, alterarán os patróns de circulación da materia, a productividade, e o equilibrio metabólico dos ecosistemas costeiros do noroeste da Península Ibérica. Esta tese utilizará técnicas de secuenciación e análise de datos para avaliar cambios na diversidade microbiana, causados polo aumento nos aportes de nutrientes de natureza atmosférica e continental. Incluirá unha estancia predoutoral de 5 meses na Ocean University of China, co obxectivo de, non só aprender novas técnicas de mostreo e análise de datos, senón tamén formar parte da investigación que se leva a cabo en dita universidade.