science >> Wetenschap >  >> Natuur

Visserij leidt tot onderzoek naar milieuveranderingen in waterwegen

Afgestudeerde onderzoeksstudenten, Josh Price (links) en Zach Weagly (rechts) bij het meer bereiden zich voor op het verzamelen van watermonsters voor chemische en microbiologische tests. Stroomafwaarts van zwemgedeelte bij Blue Marsh Reservoir. Krediet:Melissa Buchter, Penn State

De nieuwsgierigheid van een visser leidde tot identificatie van de correlatie tussen microbiële gemeenschappen in recreatieve zoetwatergebieden en seizoensgebonden veranderingen in het milieu, volgens een team van onderzoekers uit Penn State.

Zacharias Weagly, een 2018 afgestudeerde van Penn State Berks en een fervent visser, merkte dat de kwaliteit van het water waarin hij viste, veranderde met de lokale omgeving. Hij vroeg Tami Mysilwiec, universitair hoofddocent biologie en een van zijn docenten, als hij wat van de Biolog Ecoplates van haar laboratorium kon gebruiken om het water en een drie-site te testen, meerjarig project om zoet water te testen in het Blue Marsh-stroomgebied in Pennsylvania begon.

"Zach kwam naar me toe omdat hij een fervent visser is en onze campus grenst aan een zijrivier van de Schuylkill-rivier, Tulpehocken Kreek, " zei Mysilwiec. "Toen hij ging vissen, merkte hij op verschillende momenten veranderingen in het water en de vissen op.

Biolog Ecoplates zijn in de handel verkrijgbaar en bevatten drie sets identieke wells die testen op 31 verschillende vormen van koolstofhoudende chemicaliën. Bacteriële gemeenschappen hebben herkenbare reactiepatronen op deze platen en onderzoekers kunnen de gemeenschappen karakteriseren en veranderingen daarin volgen door de tijd en veranderingen in het milieu.

De eerste geteste site is op een kreek die afvoer van landbouwgrond ontvangt. De tweede locatie is een meer met een kunstmatige dam, wat ongebruikelijk is omdat water van onderaf uit het meer stroomt in plaats van over een overlaat te vallen. De derde site ligt stroomafwaarts in een gebied met industriële complexen, een ziekenhuis en een luchthaven.

Bemonsteringslocatie Tuplehocken-kreek (stroomopwaartse locatie). Krediet:Zach Weagly, Penn State

"De drie locaties bevinden zich in drie verschillende milieugebieden, " zei Mysilwiec. "De waterkwaliteit verandert op seizoensbasis, wat leidt tot de vraag wat er met potentiële ziekteverwekkers gebeurt."

De testplaten kunnen een idee geven van wat de microben in het water graag eten, en van daaruit een profiel van de bacterie is mogelijk. Sommige van de geteste chemicaliën zijn antibiotica, voedingsstoffen, groeifactoren en andere metabolieten.

De onderzoekers, waaronder Jill M. Felker, onderzoekstechnoloog bij Penn State Berks en afgestudeerde student aan Antioch New England, en Katherine H. Baker, emeritus universitair hoofddocent aan de School of Science, Engineering en technologie bij Penn State Harrisburg, keek naar het aantal bacteriën van E. coli en Enterococci, want dat zijn de twee bacteriën die de U.S. Environmental Protection Agency gebruikt om te beslissen of recreatieve waterwegen veilig zijn.

"We ontdekten dat het meer in de buurt van het onderzoek 93 procent van de tijd meer dan acceptabel was, " zei Felker. "We ontdekten ook dat, afhankelijk van het seizoen, E. coli zou 36 procent hoger kunnen zijn dan eerder gemeten en Enterokokken zouden 86 procent hoger kunnen zijn dan eerder gemeten.

Blauw moerasreservoir, in de buurt van openbaar zwemgebied (meersite). Krediet:Zach Weagly, Penn State

"We weten niet waarom dit gebeurt, " vervolgde ze. De onderzoekers vragen zich af of het fosfaten en nitraten zijn die uit de landbouw afkomstig zijn van vee of kunstmest.

De onderzoekers gebruikten ook 16S-ribosomale sequencing om een ​​momentopname te maken van de pathogene bacteriën in de monsters. Het 16S-rRNA-gen is aanwezig in alle bacteriën en verschillen in dit gen kunnen de bacterietypes identificeren. De onderzoekers rapporteren vandaag (14 augustus) op de jaarlijkse bijeenkomst van de Ecological Society of America in Louisville, Kentucky, dat er seizoensverschillen waren op alle drie de locaties en tussen de drie locaties. De nitraat- en fosfaatspiegels stegen in de late herfst en het midden van de lente. Ze ontdekten dat microbiële populaties varieerden tussen de drie locaties, met het aantal kolonies dat toenam in de warmere maanden en een piek bereikte toen het menselijk watergebruik het hoogst was.

Tekenen van menselijk gebruik waren de niveaus van chemicaliën die worden gebruikt in producten voor persoonlijke verzorging en landbouwpraktijken.

De onderzoekers merkten op dat "gewone menselijke praktijken de chemie van een waterweg kunnen veranderen, wat leidt tot de preferentiële selectie van pathogene microbiële gemeenschappen."