Onderzoek van de North Carolina State University toont aan dat extreme weersomstandigheden, zoals orkanen en meer neerslag, invloed hebben op zowel de hoeveelheid als de samenstelling van picophytoplankton in de monding van de rivier de Neuse. Het werk is een eerste stap om te bepalen hoe een natter klimaat het estuariene ecosysteem kan beïnvloeden.

Picophytoplankton wordt gedefinieerd als elk fytoplankton dat minder dan drie micrometer groot is. Hoewel goed bestudeerd als onderdeel van het oceanische ecosysteem en voedselweb, picophytoplankton zijn weinig bestudeerd in estuariene systemen, ook al komen ze in grote aantallen voor in deze omgevingen.

"Picophytoplankton zijn belangrijke primaire producenten in aquatische ecosystemen, " zegt Ryan Paerl, assistent-professor marine, aard- en atmosferische wetenschappen en hoofdauteur van het onderzoek. "Ze leveren voedsel voor grotere micro-organismen, een rol spelen bij koolstoffixatie en fietsen, en zijn schildwachten van een goede gezondheid van het ecosysteem. Dus het begrijpen van het effect van matige tot extreme neerslaggebeurtenissen op deze kleinste leden van het ecosysteem geeft ons een vollediger beeld van de impact van stormen op estuaria en het leven erin."

Paerl en zijn team voerden van juli 2017 tot december 2018 een onderzoek uit naar het aantal picofytoplankton en de samenstelling in de riviermonding van de Neuse - een belangrijk onderdeel van het op een na grootste estuarium in de lagere VS. maandelijkse of tweemaandelijkse monsters nemen op 11 locaties langs het estuarium en met behulp van flowcytometrie de hoeveelheid en samenstelling van picophytoplankton bepalen.

Tijdens "stabiele" omstandigheden - warme, zonnig weer - picophytoplankton werd gevonden in concentraties van 1 miljoen cellen per milliliter. Echter, meer neerslag in het algemeen en de komst van orkaan Florence in september 2018 hadden enorme gevolgen voor het picofytoplankton in het estuarium, het aantal minstens duizend keer verlagen, naar 1, 000 cellen per milliliter of minder.

De samenstelling van picophytoplankton veranderde ook na deze extreme weersomstandigheden, van voornamelijk cyanobacteriën tot voornamelijk picoeukaryotisch fytoplankton (PEUK).

"We zagen dat neerslag en de daaruit voortvloeiende verhoogde rivierstroming als een slang werkt op dit picophytoplankton, door ze uit het estuarium te spoelen, "zegt Paerl. "Dan hebben de PEUK's minibloeien na de spoelbeurten. Ze doen het heel goed en groeien heel snel na verstoringen. Het goede nieuws voor het voedselweb is dat PEUK's vaak uitstekende voedingsstoffen kunnen produceren, zoals vetzuren, en PEUK's zijn wenselijke prooien, dus hun groei en consumptie kunnen het voedselweb na deze gebeurtenissen een snelle stoot in de arm geven."

Aangezien recente klimaatrapporten natter weer voorspellen in het zuidoosten van de VS, de onderzoekers denken dat de PEUK's belangrijkere spelers in estuariene ecosystemen kunnen worden dan ze nu zijn.

"Picophytoplankton maakt gemiddeld 40% uit van alle fytoplanktonbiomassa in het estuarium van de Neuse, en dat aantal kan oplopen tot meer dan 70% tijdens stabiele warme zomermaanden, " Zegt Paerl. "En dit picophytoplankton wordt echt getroffen door stormen - zelfs stormen die geen orkaankracht hebben. Het resultaat is een verschuiving in concentratie en populatie die op lange termijn effecten kan hebben op voedselwebben en biochemie in het estuarium."

Het werk verschijnt in Wetenschappelijke rapporten en werd uitgevoerd in samenwerking met het UNC-Chapel Hill Institute of Marine Sciences (UNC-IMS) Neuse River Estuary Modeling and Monitoring Project (ModMon), die wordt geleid door Hans Paerl en ondersteund door het North Carolina Department of Environmental Quality, evenals de Lower Neuse Basin Association. Voormalig NC State afgestudeerde student Rebecca Venezia en huidige Ph.D. student Joel Sanchez droeg ook bij aan het werk.