Miksotrofi sin rolle for vekst av Gonyostomum semen og nitrogenlimitasjon i en humøs innsjø

Abstract

Gonyostomum semen er en encellet nåleflagellat som oppleves som en «skadelig alge» i Norge. Algen har egenskaper som gjør at den ofte danner intensive algeoppblomstringer, deriblant vertikal vandring (DVM) og evnen til miksotrofi. Selv med mye forskning på G. semen, har kartlegging av vekstfaktorer vist seg å være utfordrende. Dette har skapt usikkerhet knyttet til hva som fremmer algeoppblomstring og videre hva som kan være vekstbegrensende faktorer. I denne oppgaven studerer jeg hvilke faktorer som fremmer algeoppblomstring av G. semen, og tester hypotesen om at miksotrofi kan være viktig for vekst og dominans. Jeg vil også se på hvilke faktorer som bidrar til en reduksjon av algekonsentrasjonen, og med det teste hypotesen; I humøse innsjøer kan dominans av G. semen føre til en nitrogenlimitasjon. Masteroppgaven omfatter en feltstudie hvor mengden av G. Semen (estimert med pigmentet Heteroxanthin), og ulike parametere, som løst organisk karbon (DOC) og næringsstoffer, ble målt over en periode 27. mai til 19. august 2021. Prøvetakningen ble utført i Glennetjern i Nordre Follo kommune, som i tidligere år har hatt gjentagende oppblomstringer av G. Semen. Det ble observert en algeoppblomstring av G. semen i Glennetjern 1. juni 2021. Algeoppblomstringen fortsetter å øke frem til 8. juli, for deretter å stabilisere seg. Selv med signifikante sammenhenger mellom oksygen- og temperaturendringene og G. semen- konsentrasjonen, var endringer i sjikningsforholdet og temperaturen ikke hovedårsaken til verken vekst eller nedgang av G. semen. Ved å se på G. semen sin evne til miksotrofi, kan man anta at denne egenskapen spiller en større rolle for vekst av G. semen enn tidligere antatt og mulig være årsaken til algeoppblomstring av G. semen i Glennetjern. Dette støttes av høye DOC-konsentrasjoner i Glennetjern og fordelene det gir for miksotrofe alger. Resultatene for oksygenmetning bekrefter i tillegg at G. semen utøver heterotrof aktivitet i Glennetjern, da mest sannsynlig osmotrofisk assimilering av DOC. Selv om resultatene for uorganisk nitrogen viser for lave verdier til å fremme vekst av alger, kan G. semen antagelig ha tilgang til nitrogen ved hjelp av osmotrofi eller fagotrofi. Algen kan likevel være nitrogenbegrenset, da det meste av nitrogen allerede kan være tatt opp av algene. Med mer kunnskap om G. semen sin evne til å ta opp nitrogen, og blant annet data på løst organisk nitrogen i Glennetjern, kunne det vært lettere å bekrefte eller avkrefte om nitrogentilgangen var årsaken til nedgangen i algekonsentrasjonen 8. juli.

Gonyostomum semen is a unicellular Raphidophyte which is considered a "harmful algae" in Norway. Due to special properties of the algae it often form intensive algae blooms, including vertical migration (DVM) and mixotrophy. Even with a lot of research on G. semen, mapping growth factors has proven to be challenging. This has created uncertainty in relation to algae bloom growth factors and growth-limiting factors. In this thesis, I study the growth factors for G. semen blooms and test the hypothesis that mixotrophy can play a major role in growth and dominance. I also look at the factors that may contribute to a reduction in algae concentration, and test the hypothesis; In humic lakes, the dominance of G. semen can lead to a nitrogen limitation. The study is a field study where G. semen concentration and various parameters, such as dissolved organic carbon (DOC) and nutrients, were measured over a period in the summer of 2021. Sampling was performed in Glennetjern in Nordre Follo municipality, which in previous years has had repeated blooms of G. semen. An algae bloom of G. semen was observed in Glennetjern on 1 June 2021. The algae bloom continues to increase until 8 July, but then we saw stabilization in G. semen growth. Even with significant correlations between the oxygen and temperature changes and the G. semen concentration, it turned out that the change in the thermal stratification and the temperature was not the main reason for the growth or decrease of the G. semen biomass. By looking at G. semen's ability as a mixotroph, it can be assumed that this property plays a greater role in the growth of G. semen than first thought and may be the reason why G. semen had formed algae blooms in Glennetjern. This is based, among other factors, on the high DOC concentration and the benefits it provides for mixotrophic algae. The results for oxygen saturation also confirm that G. semen exerts heterotrophic activity in Glennetjern, most likely in the form of osmotrophic assimilation of DOC. Although the results for inorganic nitrogen show too low values to promote the growth of algae, G. semen may have access to nitrogen by osmotrophy or phagotrophy. The algae may still be nitrogen-restricted, as most of the nitrogen may have already been taken up by the algae. With more knowledge about G. semen's nitrogen uptake, and data on the dissolved organic nitrogen in Glennetjern, it could have been possible to confirm or deny whether the nitrogen limitation was the reason for the decrease in the algae concentration on 8 July.