Mikrobiel økologi giver ny indsigt i fremtidens bevarelse af skibbrud

Skibsvrag fungerer som kunstige rev og tilvejebringer et substrat og næringsstoffer til en stor mangfoldighed af mikroorganismer, som kan bidrage til enten forringelse eller bevarelse af skibet. Præcis hvor forskellige sådanne samfund er, og hvordan de er organiseret, er stadig ukendt. Her, forskere fra East Carolina University i Greenville, North Carolina, identificere bakterierne forbundet med et forlis fra 1960'erne. De finder et meget forskelligartet samfund på vraget, bestående af mindst 4, 800 OTU'er (operationelle taksonomiske enheder, nogenlunde svarende til arter) fra 28 bakterielle phyla, herunder nitrogen-, kulstof-, svovl-, og jern-cyklende arter. Mikrobiel samfundssammensætning var stærkt forskellig mellem steder på stedet, foreslår nichepartitionering, på samme måde som svampearter specialiserer sig i særligt mikrohabitater i en skov, baseret på det lokale abiotiske og biotiske miljø. Resultaterne offentliggøres i open-access journal Grænser i mikrobiologi .

Det 50 m lange vrag, kaldet Pappy Lane, repræsenterer resterne af stålskroget USS LCS (L) (3) -123, bygget i 1944 som et WWII -krigsskib og forladt efter at have kørt på grund i 1960'erne i lavvandede Pamlico Sound -lagunen, North Carolina, efter en anden karriere en pram. DNA -sekventering af 14 prøver fra hele stedet - synligt tæret og synligt bevaret vragrester, borede skibscore, nærliggende sediment, og det omgivende havvand - afslørede bemærkelsesværdige forskelle i sammensætning og metaboliske kapaciteter i de lokale mikrobielle samfund, der lever på og omkring forliset, samt de mikrobielle samfund, der lever på forskellige dele af skibet. Forfatterne forklarer denne mangfoldighed som bevis på nichepartitionering, drevet af små variationer i det abiotiske miljø, for eksempel jernindhold, udsættelse for ilt, og spor af kulbrinter fra en tidligere brændstoftank.

Til stede på tværs af forliset og rigeligt, hvor korrosion blev observeret, var jernoxiderende ("jernædende") proteobakterier, som kan bidrage til biokorrosion. Disse omfattede en ny stamme af de marine jernoxiderende Zetaproteobacteria, med det passende navn Mariprofundus ferrooxydans O1. Genomisk analyse viste, at metaboliske kapaciteter af denne stamme omfatter jernoxidation, kulfiksering i både iltrige og dårlige miljøer, og nitrogenfiksering, hvilket indikerer, at det bidrager til cyklussen af ​​metaller og næringsstoffer i skibbrudsmiljøet.

Denne forskning har også større konsekvenser for fremtidig ressourceforvaltning og udvikling af bevaringsstrategier for forlis på lavt vand på tværs af alle kyststrækninger.

"Vi har lært, at jernoxiderende bakterier, der producerer rust, er udbredt på disse skibsvrag, forårsager korrosion og forringelse af vragstedet. Disse mikrober er mere rigelige i områder, hvor vi ser korrosion forekomme, hvilket gør dem sandsynligvis indikatorer for, hvor yderligere forringelse kan forekomme. For at forhindre denne skade, vi kan designe strategier til tidlig opsporing, stoppe deres vækst og begrænse yderligere biokorrosion af andre mikrober, "siger den tilsvarende forfatter Dr. Erin Field, Adjunkt i biologisk afdeling ved East Carolina University.

Resultaterne af denne undersøgelse peger på behovet for at tilpasse fremtidige bevarelsesbestræbelser til den unikke situation for hvert skibbrud, under hensyntagen til originale byggematerialer, miljøfaktorer og tid brugt i vand.

"Historisk set forlissteder blev behandlet som et enkelt miljø, men vores forskning går dybere, viser, at der er forskellige mikrobielle samfund inden for enkelte vragsteder og forbundet med selve vraget. Som sådan, vi er nødt til at skræddersy bevaringsindsatsen til hvert skibsvrag for mere effektivt at afbøde biokorrosion og forringelse, "forklarer Dr. Field.

Denne undersøgelse fremhæver vigtigheden af ​​at øge forståelsen for biokorrosionens rolle i forringelsen af ​​skibsvrag og behovet for mere forskning i skibsvragets mikrobielle økosystem.

"Selvom der er veludviklet litteratur om virkningen af ​​galvanisk korrosion på skibsvrag og historiske skibe, den rolle, som visse mikrober spiller i korrosion, er mindre velforstået. Det håbes, at denne artikel hjælper med at tyde mekanismerne for biokorrosion, der en dag også kan føre til udvikling af beskyttelsesforanstaltninger og bevaringsstrategier, "slutter Dr. Nathan Richards, Professor og direktør for maritime studier i Institut for Historie ved East Carolina University og medforfatter af undersøgelsen.