Tilbake til søkeresultatene

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø

MIXsTRUCT - Impact of MIXotrophs on the sTRUCTure of the marine pelagic food web

Alternativ tittel: MIXsTRUCT - miksotrofe encellede organismers betydning for det marin pelagiske næringsnettet

Tildelt: kr 6,8 mill.

I en teskje med sjøvann finner man ca tusen encellede alger, titusen bakterier og hundretusen virus. Disse danner grunnlaget for alt liv i havet, og er avgjørende for klimaet på jorda. Vi har modeller som beskriver mikroorganismers rolle i havet ganske godt, men rollen til miksotrofe organismer er fremdeles uklar. Miksotrofe organismer kombinerer ulike typer av levesett, og i MIXsTRUCT jobber vi med de som både kan drive fotosyntese og i tillegg spise bakterier. Klimaendringene fører til økte temperaturer, økt nedbør og økt avrenning fra land. Dette betyr økt tilførsel av brunfarget organisk karbon til akvatiske miljøer. Målsetningen i MIXsTRUCT er å finne ut hvordan miksotrofi påvirker det marine næringsnettets struktur og funksjon og hvordan dette påvirkes av økt organisk karbontilførsel. Vi samarbeider med Christi Krybbe barneskole for å formidle kunnskap og begeistring over det mangfoldige og vakre mikrobielle livet i havet; øke elevenes, lærernes og foreldrenes bevissthet om havet og dets betydning; fremme det vitenskapelig tenkning som sådan; og utfordre og forbedre vår evne til å formidle komplekse prosesser som finner sted i «den usynlige delen av» havet. Vi har deltatt i tre vanninnhegningseksperimenter. To av forsøkene ble gjort i marine miljøer/fjorder og det siste i ferskvann. I alle eksperimentene ble brunt, oppløst organisk karbon tilsatt til store vanninnhegninger fylt med vann for å observere hvilke effekter dette hadde på den mikrobielle delen av næringsnettet. De foreløpige resultatene tyder på at de fleste små fotosyntetiserende algene vokser bedre når det er høye konsentrasjoner av farget organisk materiale. Vi jobber nå med molekylær identifisering av hvilke arter det dreier seg om. Vi har utført rene laboratorieeksperimenter med kultiverte alger som har «følgebakterier» i kulturene og har sammenliknet vekst og utbytte mellom en autotrof (kun fotosyntetiserende) og en miksotrof alge over kort og lang tid. En vedvarende høyere bakteriekonsentrasjon i den autotrofe enn i den miksotrofe kulturen tolker vi som en indirekte bekreftelse på at den miksotrofe brukte bakterier som et supplement til kosten. Vi ser også at den miksotrofe kulturen holder seg frisk lengre og har en lavere bakterie-alge ratio enn de autotrofe. Vi analyserer nå alle resultatene fra laboratorieeksperimentene for å finne ut om vi bør utføre noen små tilleggseksperimenter før vi sammenfatter resultatene i en vitenskapelig publikasjon. Et annet hovedfokus i prosjektet har vært, og er fremdeles, metodeutvikling. Det har vist seg å være mer komplisert enn antatt å identifisere hvilke organismer som både utfører fotosyntese og spiser andre organismer, og i tillegg måle hva dette betyr for deres suksess. For å kunne benytte flow cytometry (velegnet til å telle mange og små organismer i vann) har vi testet ulike fargestoff som farger fødevakuoler grønne når algene spiser og fordøyer bakterier. Et av fargestoffene fungerte godt for flere en-algekulturer. Samme metodikk på prøver fra sjøvannsinnhengningsforsøk gav ikke like klare resultater, og vi tror uspesifikk farging kan være årsaken. Grundigere undersøkelser med flere arter bekreftet at for noen arter var det organellene (feks fødevakuolen) som forårsaket fargereaksjonen, mens uspesifikk farging av overflater og membraner var tilfelle for andre. Vi prøver p.t å finne fargereaksjoner som er bedre egnet for naturlige prøver. Vi har hatt to MSc-studenter tilknyttet MIXsTRUCT. Benedikte Frøysaa studerte hvordan miksotrof vekst påvirket vekst, biomasse og lipidproduksjon hos to ulike algetyper og tok eksamen i juni 2020. Anna Grytaas forsvarte oppgaven «Does Brownification and Iron Affect Microbial Communities and Mixotrophic Activities? Experiences From a Mesocosm Experiment» 11 november 2020. Sammen med elevene ved Christi Krybbe skole prøvde vi tidlig ut bruken av en «økologisk lek» kalt «Kom deg unna hoppekrepsen». Dette gav dem en god forståelse for hvordan ulike mikrobielle organismer påvirker hverandre ulikt. I fjor introduserte vi aktiviteten videre den til lærere i Vestland på Fagpedagogisk dag, og samlet aktivitetene i en oppgave kalt «Kom deg unna hoppekrepsen! En økologisk lek etterfulgt av dataanalyse» som vi publiserte på UiB sitt nettsted «Ekte data». Formålet med dette var å introdusere økologiske begreper som «trade-off» og kaskadeeffekter som begge er svært relevante for å forstå miksotrofi. I siste rapporteringsperiode fikk vi til tross for mange koronarestriksjoner gjennomført to skolebesøk som avslutning på samarbeidet (elevene gikk ut av barneskolen i juni). Elevene fulgte først en forelesning på engelsk som gav dem bakgrunn for å spille et dataspill som som lar dem gjøre et digitalt vanninnhengningseksperiment. De gjennomførte deretter gruppearbeid der de fikk i oppgave å lage «posters» for å beskrive oppsettet og resultatet av spillet.

Marine microorganisms constitute the basis for harvestable resources from the ocean, and are pivotal for balancing climate on earth. By combining theoretical models and empirical research, we have previously demonstrated how differences in the marine food web structure affect the biogeochemistry and functioning in the lower part of the marine pelagic food web, but also identified that we have not yet been able to account for the role that mixotrophic single celled organisms (those that combine phototrophy with phagotrophy) play. Elevated temperature, increased precipitation and riverine runoff are documented consequences of current climate change. Net result of such changes is increased input of organic carbon to marine ecosystems. We argue that this potentially favors mixotrophic organisms, and MIXsTRUCT will therefore combine molecular- and flow cytometry tools, and develop an approach suitable to quantify and identify such organisms in nature. Through different-scaled laboratory experiments and field observations, we will investigate how bacterivorous mixotrophy affects the marine pelagic food web´s structure and function, and to what extent elevated organic carbon content in the ocean affects the mixotrophs´ performance and impact. Through cooperation with nearby primary school (Christi Krybbe) and The Centre for Science Education (UiB ("Skolelaben")) MIXsTRUCT will raise the next generation´s level of knowledge about and excitement over, the diverse marine microbial life. This involvement will increase the awareness of pupils, teachers and parents of the value of science per se, and challenge and improve our own ability to communicate complex processes within the "invisible" part of the marine ecosystem with a non-scientific audience.

Aktivitet:

MARINFORSK-Marine ressurser og miljø