Recruitment from resting stages among bloom-forming cyanobacteria

Abstract

Cyanobacteria are known to form heavy blooms in eutrophicated freshwaters and also form resting stages, associated with the sediments, during harsh growth conditions. These resting stages can serve as inoculum for pelagic populations and function as a potential source for bloom formations. However, the factors involved in initiating recruitment from resting stage to the pelagic phase are not fully understood. In my thesis, I have been studying several potential triggers. I found that elevated temperatures and increased light availability were important. In addition, sediment mixing, e.g. from bioturbating animals, also played a significant role in increasing recruitment rates of cyanobacteria from the sediments. Hence, the littoral-zone, where these factors have substantial impact, should be the major recruitment site, which was also confirmed in my studies. Cyanobacteria has a low internal N:P ratio and in eutrophic freshwaters, cyanobacterial dominance is often correlated with low N:P ratios. Accordingly, I found that recruitment rates of cyanobacterial resting stages were increased at declining N:P ratios. A plausible explanation to my result is that a declining N:P ratio signals improving nutrient conditions for cyanobacteria and is therefore a suitable trigger for recruitment to the water column. This implies that a declining N:P ratio could be an important mechanism behind, and an early warning of cyanobacterial blooms.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

BLÅGRÖNALGERS VILOSTADIER—EN VIKTIG LÄNK TILL ALGBLOMNINGAR



ALGBLOMNINGAR Algblomningar i Östersjön och i många av våra sydsvenska insjöar har blivit ett vanligt inslag sommartid. Vi vet att övergödning av våra vatten orsakar detta genom att överskottsnäring tillför's från olika mänskliga aktiviteter från land. Dock vet vi inte exakt vad det är som styr när och hur dessa algblomningar uppträder. Hursomhelst blir vattnet's värde som resur's kraftigt försämrat av återkommande algblomningar. De kan nämligen vara direkt skadliga genom att de förorsakar brist på livsnödvändigt syre och är giftiga för både människor och djur. Dessutom är de estetiskt motbjudande, varför de utgör ett problem som behöver åtgärda's.



BLÅGRÖNALGER Algblomningarna består till största delen av massförekomster av mikroskopiska alger av en sort, blågrönalger (även kallade cyanobakterier). Dessa alger har funnit's sedan urminne's tider och har därför blivit skickliga på att överleva och anpassa sig till många olika situationer. Ett exempel på detta är att de kan undkomma perioder med dålig näring's- och ljustillgång genom att bilda vilostadier vilka lägger sig på botten av sjöar som en fröbädd. Dessa ”frön” kan sedan vakna igen när livsbetingelserna blivit bättre och fortsätta livscykeln i vattenfasen. Ibland gror många vilostadier samtidigt, vilket kan orsaka plötsliga algblomningar. Vilostadierna är dessutom långlivade, vilket gör att en algart kan vara försvunnen under flera år och sedan plötsligt dyka upp igen.



VILOSTADIER-”FRÖN” SOM KAN GRO Exakt vad det är som väcker vilostadierna vet man inte. Jag, och andra med mig, har dock sett att naturliga orsaker såsom förhöjd temperatur och förbättrad ljustillgång, alternativt förlängd dagslängd kan ha betydelse. Vidare har jag sett att omrörning av sjöbottnen, från bland annat bottenlevande djur, kan vara viktig, antagligen för att fröna därmed lyft's upp i vattenmassan. Frön på grunda bottnar, som sommartid påverka's av de största lju's- och temperaturökningarna och där djurlivet är som störst, skulle därför ha lättast för att gro, vilket jag också har sett.



NÄRINGSÄMNEN SPELAR ROLL Ett vanligt fenomen ute i naturen är att blomningar av blågrönalger ofta uppstår då det finn's mycket näringsämnen, och det samtidigt råder ett överskott av fosfor i förhållande till kväve. Detta tog jag fasta på och jag studerade därför hur vilostadierna påverkade's av olika halter av näringsämnen och också av förhållandet mellan kväve och fosfor. Jag kom fram till att vilostadier stimulera's att gro i näringsrika situationer då fosfor går från att ha varit i underskott i förhållande till kväve till att vara i överskott, vilket är en naturlig och vanlig proces's i näringsrika sjöar under vår och försommar. En förklaring till detta skulle kunna vara att blågrönalger tillväxer bäst då fosfor är i överskott i förhållande till kväve, eftersom det bäst efterliknar den miljö som råder inne i algcellerna. En sådan förändrad näringshalt skulle därmed ge signaler till vilocellerna att optimala tillväxtförhållanden är i antågande, varför de vaknar och gror. Förändrade näringshalter skulle kunna använda's som en varningsklocka för att algblomningar är att vänta och att alternativa vattenresurser bör välja's för uttag av dricksvatten tex.



SLUTSATS För att minska förutsättningarna för algblomningar måste vi inte bara få bukt med övergödningen av våra vatten, utan också ha uppsikt över vilka inbörde's förhållande som råder mellan de båda växtnäringsämnena kväve och fosfor. På så vi's kommer vi att få bättre vattenkvalitet och därmed kunna nyttja våra vattenresurser bättre.

• author: Ståhl-Delbanco, Annika
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Associate Professor Christoffersen, Kirsten, Freshwater Biological Laboratory, University of Copenhagen, Hilleröd, Denmark
• organization: Department of Biology
• publishing date: 2004
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Ecology; Environmental Sciences
• keywords: aquatic ecology, limnology, Marinbiologi, limnologi, akvatisk ekologi, marine biology, Hydrobiology, resting stage, Cyanobacteria, recruitment, algal bloom
• pages: 92 pages
• defense location: Blue Hall, Ecology Building, Sölveg. 37, Lund
• defense date: 2004-05-06 09:30:00
• external identifiers: other:ISRN: SE-LUNBDS/NBLI-04/1054+92pp
• ISBN: 91-7105-204-6
• language: English
• LU publication?: yes
• additional info: Article: 1. Ståhl-Delbanco, A., L.-A. Hansson, and M. Gyllström. 2003. Recruitment of resting stages may induce blooms of Microsytis at low N:P ratios. J. Plankton Res. 25: 1099-1106. Article: 2. Ståhl-Delbanco, A. and L.-A. Hansson. Decreasing N:P-ratios stimulate recruitment of Microcystis. Manuscript. Article: 3. Ståhl-Delbanco, A. and L.-A. Hansson. 2002. Effects of bioturbation on recruitment of algal cells from the "seed bank" of lake sediements. Limnol. Oceanogr. 47: 1836-1843. Article: 4. Rengefors, K, S. Gustafsson, and A. Ståhl-Delbanco. Factors regulating the recruitment of cyanobacterial and eukaryotic phytoplankton from littoral and profundal sediments. Submitted to Aquat. Microb. Ecol. The information about affiliations in this record was updated in December 2015. The record was previously connected to the following departments: Limnology (Closed 2011) (011007000)
• id: e12bb89a-d47d-427e-b4c5-da5c126dda28 (old id 466916)
• date added to LUP: 2016-04-01 16:03:36
• date last changed: 2018-11-21 20:38:23