Ευκαρυωτικό μικροβιακό πλαγκτόν και παροχή θρεπτικών στην Ανατολική Μεσόγειο
Authors: Σαντή Ιουλία 
Published: September 2021

Οι ευκαρυωτικοί μικροοργανισμοί διαδραματίζουν καθοριστικό ρόλο στο οικοσύστημα της στήλης του νερού. Ωστόσο, έχουν διαπιστωθεί αρκετές ελλείψεις όσον αφορά τη μελέτη των κοινοτήτων αυτών στο φυσικό τους περιβάλλον καθώς και αβεβαιότητες σχετικά με την κατανομή και τη σύσταση της κοινότητας. Η παρούσα μελέτη συνδύασε αναλύσειςmetabarcoding του 18S rRNA γονιδίου, μετρήσεις βιομάζας και στατιστική ανάλυση πολλαπλών περιβαλλοντικών μεταβλητών για να εξετάσει την οικολογία, την ποικιλότητα και τη σύσταση των κοινοτήτων του ευκαρυωτικού μικροβιακού πλαγκτού στην Ανατολική Μεσόγειο, και μάλιστα δίνοντας έμφαση στην παροχή ανόργανων θρεπτικών.Αρχικά μελετήθηκε η κατανομή των πλαγκτονικών μικροβιακών ευκαρυωτών στην υπερολιγοτροφική Ανατολική Μεσόγειο Θάλασσα. Τα αποτελέσματα της μελέτης έδειξαν ότι η σύνθεση των κοινοτήτων αλλάζει ανάλογα με το βάθος της στήλης του νερού. Η βιομάζα του πλαγκτού, από την άλλη πλευρά, ήταν σημαντικά διαφορετική μεταξύ των σταθμών υποδηλώνοντας ότι κοινότητες παρόμοιας σύνθεσης δεν υποστηρίζουν την ίδια δραστηριότητα ή δεν έχουν το ίδιο πληθυσμιακό μέγεθος. Η θερμοκρασία του νερού και το διαλελυμένο οργανικό υλικό διαπιστώθηκε ότι επηρεάζουν σημαντικά την κατανομή των κοινοτήτων. Η κατανομή των μικροευκαρυωτών επηρεάστηκε, επιπλέον, από τον λόγο αζώτου προς φώσφορο(N/P) και την αφθονία των ιών ενώ οι μικρότερου μεγέθους κοινότητες επηρεάστηκαν, ακόμη,από το ζωοπλαγκτόν. Τελικά, υπογραμμίζετε ότι, ακόμα και εντός συγκεκριμένων θαλάσσιων περιοχών, το πλαγκτόν μπορεί να ακολουθεί πρότυπα κατανομής που ελέγχονται σε μεγάλο βαθμό από περιβαλλοντικές μεταβλητές.Οι εισροές θρεπτικών στα θαλάσσια παράκτια οικοσυστήματα αυξάνονται ως συνέπεια της διεύρυνσης των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Αμέσως μετά τις αλλαγές που επέρχονται στη φυσικοχημεία της στήλης του νερού από την εισροή αποβλήτων, επηρεάζεται η πλαγκτονική κοινότητα. Στο δεύτερο μέρος της μελέτης αυτής, προσεγγίσαμε τη δομή και τη σύνθεση πλαγκτονικών ευκαρυωτικών κοινοτήτων που προέρχονται από παράκτιες περιοχές της Ανατολικής Μεσογείου. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν τρεις παράκτιες περιοχές του Βορείου Αιγαίου οι οποίες δέχονται υψηλές εισροές θρεπτικών από τα γειτονικά ποτάμια και την αγροτική δραστηριότητα και παρουσιάζουν διαχρονικά σχετικά υψηλές τιμές χλωροφύλλης.Συγκριτικά, μελετήθηκαν τρεις παράκτιες περιοχές νοτιότερα, οι οποίες δέχονται εισροές θρεπτικών μιας και γειτνιάζουν με κατοικημένες περιοχές, όμως οι συγκεντρώσεις θρεπτικών στη στήλη του νερού είναι χαμηλές και έτσι θεωρούνται λιγότερο επηρεασμένες από την εισροή θρεπτικών. Το φύλο Dinoflagellata επικράτησε ανεξάρτητα από την συγκέντρωση των θρεπτικών, ωστόσο φύλα όπως τα Bacillariophytaκαι τα Chlorophyta ήταν σημαντικότερα στις περισσότερο επηρεασμένες από θρεπτικά περιοχές. Οι ευκαρυωτικές κοινότητες των πιο επηρεασμένων περιοχών σχετίστηκαν με μεταβλητές όπως η συγκέντρωση χλωροφύλλης, του διαλελυμένου αζώτου και οξυγόνου και η αφθονία τροφής· έτσι η αλλαγμένη σύνθεση της κοινότητας των επηρεασμένων περιοχών συνδέθηκε με παράγοντες που υποδεικνύουν διαθεσιμότητα πόρων στη στήλη του νερού. Για την περαιτέρω μελέτη των οικολογικών σχέσεων που δημιουργούνται υπό διαφορετικές συνθήκες εμπλουτισμού θρεπτικών κατασκευάστηκαν δίκτυα συνύπαρξης των ευκαρυωτικών μικροοργανισμών. Το οικολογικό δίκτυο των περιοχών που δέχονται μεγαλύτερες εισροές από τη χέρσο εμφάνισε λιγότερες σχέσεις μεταξύ των ειδών, μικρότερη συνεκτικότητα και μεγαλύτερο ρόλο συγκεκριμένων μικροοργανισμών. Κατά την μελέτη του ευκαρυωτικού πλαγκτού των παράκτιων περιοχών, εντοπίστηκαν διαφορές τόσο στα οικολογικά πλέγματα όσο και στην ποικιλότητα και τη σύνθεση της πλαγκτονικής ευκαρυωτικής κοινότητας.Τελικά, διερευνήθηκαν οι επιπτώσεις της απότομης εισροής σημαντικής ποσότητας διαλελυμένου ανόργανου αζώτου (N) και φωσφόρου (P), σε μια προσπάθεια προσομοίωσης των διαταραχών που προκαλούνται από φαινόμενα όπως ο ευτροφισμός και η κλιματική αλλαγή.Μέσω προσθήκης διαφορετικής ποσότητας διαλελυμένου N και P δημιουργήθηκαν δύο διαφορετικά επίπεδα θρεπτικών σε ένα πείραμα μεσοκόσμων. Κατά τη διάρκεια των πλαγκτονικών ανθίσεων διαπιστώθηκαν αλλαγές στη σύνθεση των κοινοτήτων των βακτηρίων και των μικροβιακών ευκαρυωτών, μια εκ των οποίων υπήρξε η αύξηση ομάδων με ταχύτερες μεταβολικές δυνατότητες. Διαφορετικά μικροβιακά είδη συσχετίστηκαν με τα διαφορετικά επίπεδα θρεπτικών και μεταβολές στη σύνθεση των κοινοτήτων σημειώθηκαν από το ταξινομικό επίπεδο του φύλου μέχρι και το επίπεδο των OTU (Operational Taxonomic Unit). Η ανάλυση δικτύου αποκάλυψε σημαντικές διαφορές στις συνδέσεις μεταξύ μικροοργανισμών: περισσότερες ανταγωνιστικές σχέσεις δημιουργήθηκαν κατά την εντονότερη διαταραχή θρεπτικών, και, σχηματίστηκαν δίκτυα αντίστροφης πολυπλοκότητας γύρω από είδη διαφορετικής οικολογικής στρατηγικής. Με βάση αυτά τα αποτελέσματα επισημαίνεται ότι οι ξαφνικές διαταραχές στη χημεία της στήλης του νερού οδηγούν στην ανάπτυξη εντελώς διαφορετικών μικροβιακών τροφικών πλεγμάτων με ξεχωριστά οικολογικά χαρακτηριστικά.Συνολικά, η πλαγκτονική βιομάζα αποκρίθηκε ακόμη και σε μικρές αλλαγές στο επίπεδο των θρεπτικών ενώ για την αλλαγή της σύστασης της ευκαρυωτικής κοινότητας φαίνεται να απαιτούνται εντονότερες αλλαγές. Οι μετρήσιμες αλλαγές ενός συστήματος φαίνεται να συνδέονται με, και ίσως και να προκύπτουν από, τις οικολογικές σχέσεις μεταξύ των μικροοργανισμών. Τελικά, η μελέτη αυτή δίνει νέα προοπτική στην οικολογική προσέγγιση των πλαγκτονικών ευκαρυωτικών μικροοργανισμών σε σχέση με τα διαλελυμένα θρεπτικά της στήλης του νερού.