Forskere finder, at menneskedrevet forurening ændrer miljøet selv under jorden

Monte Conca -grottesystemet på øen Sicilien er et stort system af kilder og pools, sidder under et naturreservat. Det kan formodes at være et af de få steder, der er uberørt af menneskedrevet forurening.

Men ny forskning udgivet af et USF mikrobiologi- og geovidenskabsteam har fundet ud af, at selv under jorden, de mikrobielle samfund i vandbassinerne i Monte Conca -grotten viser tegn på at blive ændret af forurening ovenfra.

Udgivelse i det prestigefyldte tidsskrift, PLoS One , teamet fandt ud af, at vand, der strømmer gennem det store hulsystem, medførte ændringer i de mikrobielle samfund mellem de våde og tørre årstider, med de mikrobielle samfund forskellige i bakteriesammensætning og økologiske funktioner. Undersøgelsen tyder på, at når overfladevand strømmer gennem landbrugs- og byområder, det opsamler bakterielle forurenende stoffer, inden de kommer ind i hulesystemer.

Formålet med undersøgelsen var at bestemme den indvirkning overfladeafstrømning har på hule mikrobielle samfund ved hjælp af Monte Conca kildepuljen som model. De langsigtede virkninger af disse overfladeafledte bakterielle kontaminanter eller deres indvirkning på grundvandskilder er i øjeblikket ikke velkendte, sagde hovedforfatter Dr. Madison Davis fra USFs afdeling for cellebiologi, Mikrobiologi og molekylærbiologi.

Projektet blev ledet af USF professor James Garey fra Institut for Cellebiologi, Mikrobiologi og molekylærbiologi, og professor Bogdan P. Onac fra USF's School of Geosciences. USF kandidat- og bachelorstuderende Madison C. Davis, Melvin D. Baker IV, Christiana K. S. Mayne, Chelsea M. Dinon og Christina J. Moss er medforfattere på papiret.

Gruppen samarbejdede med italienske kolleger Maria A. Messina, Giuseppe Nicolosi og Salvatore Petralia fra Centro Speleologico Etneoa.

Forskerne fandt ud af, at det tørre årstidens mikrobielle samfund var domineret af svovloxiderende bakterier på grund af deres evne til at udnytte ilt fra hulen og hydrogensulfid fra forårspuljen. Efter en kraftig nedbør, det svovloxiderende samfund blev fortrængt af overfladeafledte bakterier, der primært blev identificeret som menneskelige kontaminanter, herunder Escherichia coli og andre fækale bakterier.

Grotter som Monte Conca - som er Siciliens længste og dybeste gips karst -system og blev dannet ved opløsning af svovlsyre - er blevet identificeret verden over. For at udføre deres arbejde, forskere rejste ind i hulsystemet for at hente prøver i fire missioner, der strækker sig over 2015 og 2016.

Svovloxidationsmidler udgjorde mere end 90 procent af det mikrobielle samfund i tørperioden og blev erstattet af potentielle menneskeligt påvirkede forurenende stoffer som Escherichia og Lysinibacillus-arter efter kraftige regnskyl, sagde forskerne. En prøveudtagning syntes at vise en overgang mellem de våde og tørre årstider, når potentielle menneskeskabte forurenende stoffer, svovloxiderende bakterier og nitrogenfikserende bakterier var alle til stede i forårspuljen.

Undersøgelsen viser virkningen af ​​overfladeafstrømning på den mikrobielle samfundsstruktur og funktion af endemiske hulesamfund, sagde forskerne.