De jaarlijkse zomeralgenbloei van Western Lake Erie wordt geactiveerd, althans gedeeltelijk, door cyanobacteriëncellen die de winter overleven in sedimenten op de bodem van het meer, dan verschijnen in de lente om de bloei van het volgende jaar te "zaaien", volgens een onderzoeksteam onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Michigan.

De bevindingen bevorderen het begrip van wetenschappers van de basisbiologie die de jaarlijkse zomerbloei aandrijft, die zowel een onooglijke overlast als een potentieel gevaar voor de volksgezondheid vormen. In aanvulling, het werk identificeert een mechanisme om de snelle toename van de bloeigrootte en ruimtelijke omvang van Lake Erie in de vroege zomer te verklaren.

"De studie suggereert dat de initiële opbouw van bloemen in een veel hoger tempo en over een grotere ruimtelijke omvang kan plaatsvinden dan anders mogelijk zou zijn, vanwege de brede aanwezigheid van levensvatbare cellen in sedimenten in het hele meer, " zei hoofdauteur Christine Kitchens, een onderzoekstechnicus bij het Cooperative Institute for Great Lakes Research (CIGLR) bij U-M.

"Deze overwinterende cellen kunnen snel in de waterkolom worden meegevoerd - vooral na een stormgebeurtenis - en actief gaan groeien."

De studie is gepland voor publicatie op 21 november in het tijdschrift PLOS EEN . Keukens voerde het werk uit voor haar masterscriptie aan de School voor Milieu en Duurzaamheid. De andere auteurs zijn Thomas Johengen, adjunct-directeur van CIGLR, en Timothy Davis, een universitair hoofddocent aan de Bowling Green State University.

Western Lake Erie wordt al lang geplaagd door schadelijke algenbloei, of HAB's, grotendeels gevoed door nutriënten in landbouwafval. De bloemen bestaan ​​grotendeels uit Microcystis, een geslacht van kolonievormende cyanobacteriën die soms levertoxines produceren die microcystines worden genoemd.

Lake Erie is een drinkwaterbron voor 11 miljoen mensen. In 2014, een bloei van cyanobacteriën infiltreerde in de wateropname van Toledo, wat resulteert in een tweedaags "niet drinken"-advies voor meer dan 400, 000 mensen.

De bloei van dit jaar was relatief klein en voldeed niet aan de voorspellingen van wetenschappers. Johengen zei dat wetenschappers zouden moeten overwegen om de nieuwe informatie over overwinterende Microcystis-cellen op te nemen in de computermodellen die worden gebruikt om de jaarlijkse bloeivoorspellingen te maken.

Eerdere studies van andere gematigde meren over de hele wereld geven aan dat overwinterende populaties van Microcystis-cellen een hoge overlevingskans hebben en seizoensbloei kunnen zaaien. Echter, de exacte bijdrage van cellen in sedimenten was minder duidelijk.

Voor Lake Erie, een onderzoek uit 2009 concludeerde dat de rivieren Maumee en Sandusky een potentiële bron waren van de Microcystis-cellen - bij wetenschappers bekend als "inocula" omdat ze het meer inoculeren - die de zomerbloei van cyanobacteriën initiëren. Maar ander werk suggereert dat rivierpopulaties de Erie-bloei niet zaaien.

Aangenomen wordt dat de nieuwe door U-M geleide studie de eerste is om zowel de overvloed als de levensvatbaarheid van overwinterende Microcystis-cellen uit sedimenten in de Grote Meren te beoordelen.

De onderzoekers verzamelden sedimentkernmonsters op 16 locaties met een oppervlakte van 145 vierkante mijl in het deel van het westelijke Lake Erie waar schadelijke cyanobacteriënbloei het meest voorkomt en aanhoudt. De bemonstering werd gedaan over een periode van twee jaar in waterdiepten variërend van 10 tot 30 voet.

Terug in het laboratorium, genetische tests onthulden zowel de totale overvloed aan Microcystis-cellen als de fractie van die cellen die potentieel toxisch waren. Vervolgens werden experimenten uitgevoerd om de levensvatbaarheid van overwinterende Microcystis-cellen te beoordelen en om een ​​deel van de cellen in het laboratorium te laten groeien.

Hoewel de celconcentraties van Microcystis in de winter aanzienlijk daalden, de cellen die het overleefden, bleven de volgende lente levensvatbaar - wat betekent dat ze in staat waren om te groeien. In aanvulling, de groei-experimenten toonden aan dat potentieel toxische Microcystis-stammen met succes werden gekweekt in een iets hogere snelheid dan niet-toxische stammen.

Dat resultaat zou een eerdere observatie van het Lake Erie-monitoringprogramma van de National Oceanic and Atmospheric Administration kunnen helpen verklaren:dat het percentage potentieel giftige Microcystis-cellen het hoogst is tijdens de vroege stadia van een bloei en gedurende de zomer afneemt.

Johengen zei dat het nog niet bekend is of overwinterende Microcystis-cellen essentiële voedingsstoffen uit de sedimenten opnemen en die voedingsstoffen gebruiken om hun groeispurt in het vroege seizoen te voeden. Als dat gebeurt, het kan de inspanningen om de bloei van Lake Erie te beteugelen bemoeilijken door de afvloeiing van kunstmest uit akkerlanden te verminderen, hij zei.