Fiskeri fører til undersøgelse af miljøændringer i vandveje

En fiskers nysgerrighed førte til identifikation af sammenhængen mellem mikrobielle samfund i rekreative ferskvandslokaliteter og sæsonbestemte miljøændringer, ifølge et team af forskere fra Penn State.

Zachary Weagly, en 2018 kandidat fra Penn State Berks og en ivrig fisker, bemærket, at kvaliteten af ​​vandet, hvor han fiskede, ændrede sig med lokalmiljøet. Han spurgte Tami Mysilwiec, lektor i biologi og en af ​​hans lærere, hvis han kunne bruge nogle af hendes laboratoriums Biolog Ecoplates til at teste vandet og en tre-site, flerårigt projekt til at teste ferskvand i Blue Marsh vandskel i Pennsylvania begyndte.

"Zach kom til mig, fordi han er en ivrig fisker, og vores campus støder op til en biflod til Schuylkill-floden, Tulpehocken Creek, " sagde Mysilwiec. "Da han gik ud at fiske, bemærkede han ændringer i vandet og fiskene på forskellige tidspunkter.

Biolog Ecoplates er kommercielt tilgængelige og indeholder tre sæt identiske brønde, der tester for 31 forskellige former for kulstofholdige kemikalier. Bakteriesamfund har identificerbare reaktionsmønstre på disse plader, og forskere kan karakterisere samfundene og spore ændringer i dem gennem tid og miljøændringer.

Det første teststed er på en å, der modtager afstrømning fra landbrugsjord. Det andet sted er en sø med en kunstig dæmning, som er usædvanlig, fordi vandet tømmes fra søen nedefra i stedet for at falde ud over et overløb. Det tredje sted er nedstrøms i et område med industrikomplekser, et hospital og en lufthavn.

"De tre lokaliteter er i tre forskellige miljøområder, " sagde Mysilwiec. "Vandkvaliteten ændrer sig på sæsonbasis, hvilket fører til spørgsmålet om, hvad der sker med potentielle patogener."

Testpladerne kan give en idé om, hvad mikroberne i vandet kan lide at spise, og ud fra det, en profil af bakterierne er mulig. Nogle af de testede kemikalier er antibiotika, næringsstoffer, vækstfaktorer og andre metabolitter.

Forskerne, herunder Jill M. Felker, forskningsteknolog ved Penn State Berks og kandidatstuderende ved Antioch New England, og Katherine H. Baker, lektor emerita ved School of Science, Engineering and Technology hos Penn State Harrisburg, kiggede på E. coli og Enterococci bakterietal, fordi det er de to bakterier, som U.S. Environmental Protection Agency bruger til at afgøre, om rekreative vandveje er sikre.

"Vi fandt ud af, at søen nær undersøgelsen var over de acceptable mængder 93% af tiden, " sagde Felker. "Vi fandt også ud af, at afhængigt af sæsonen, E. coli kunne være 36 procent højere end tidligere målt og Enterococci kunne være 86 procent højere end tidligere målt.

"Vi ved ikke, hvorfor det sker, " fortsatte hun. Forskerne spekulerer på, om det er fosfater og nitrater i afstrømning fra landbruget fra husdyr eller gødning.

Forskerne brugte også 16S ribosomal sekventering til at fange et øjebliksbillede af de patogene bakterier i prøverne. 16S rRNA-genet er til stede i alle bakterier, og forskelle i dette gen kan identificere bakterietyperne. Forskerne rapporterer i dag (14. august) på det årlige møde i Ecological Society of America i Louisville, Kentucky, at der var sæsonmæssige forskelle på alle tre lokaliteter og mellem de tre lokaliteter. Niveauer af nitrat og fosfat steg i det sene efterår og midt på foråret. De fandt ud af, at mikrobielle populationer varierede mellem de tre steder, med antallet af kolonier stigende i de varmere måneder og toppede, når menneskets vandvejsforbrug var højest.

Tegn på menneskelig brug var niveauerne af kemikalier, der blev brugt i produkter til personlig pleje og landbrugspraksis.

Forskerne bemærkede, at "almindelig menneskelig praksis potentielt kan ændre en vandvejs kemi, fører til den foretrukne udvælgelse af patogene mikrobielle samfund."