Gonyostomum semen - en autotrof eller miksotrof alge?

Abstract

Gonyostomum semen er en encellet nåleflagellat som oppleves som «skadelig» i Norge, da den kan danne ekstreme algeoppblomstringer og fullstendig dominere fytoplanktonsamfunnet. Dominansen tilskrives blant annen egenskapen til å foreta vertikal vandring i vannsøylen (DVM) og i senere år, evnen til miksotrofi. Det er gjort mye forskning på kartlegging av mulige vekstfaktorer i Norge, men biologien til G. semen er lite undersøkt. I denne oppgaven vil jeg undersøke hvorvidt miksotrofi er viktig for vekst og dominans av G. semen.

Oppgaven er basert på en omfattende feltstudie hvor vi har målt mengden av G. semen (estimert med pigmentet heteroxanthin) og utført kontinuerlig vertikal profilering av løst O2 og CO2 i hele vannsøylen over en periode fra 23.mai til 16.september. Resultatene sammenlignes blant annet med tilgang til næringsstoffer, da miksotrofe arter kan regulere opptak av organisk materiale når uorganiske næringsstoffer ikke er tilgjengelige. Studiet ble gjennomført i Glennetjern i Nordre Follo kommune, hvor det er registrert gjentagende oppblomstringer av G. semen.

Heteroxanthin ble registrert i vannsøylen 10.juni, og indikerer oppstart av algeoppblomstringen. Algeoppblomstringen varierte gjennom juni og juli før den høyeste konsentrasjonen av heteroxanthin ble registrert 22.august. Nivåene av oksygen har variert i epilimnion gjennom prøveperioden, og som følge av en temperatursjiktning oppstår det oksygenmangel ved hypolimnion, som varer frem til høstsirkulasjonen i midten av september. G. semen foretar DVM i varierende grad gjennom vekstsesongen, og i perioder oppholder store deler av populasjonen seg i metalimnion og hypolimnion. Målinger av næringsstoffer viser en variasjon som vitner om at det foregår fotosyntetisk aktivitet, men resultatene tyder på at næringsstoffer totalt sett ikke har begrensende for vekst av G. semen. Målinger av oksygenkonsentrasjonen og utregning av nettoproduksjon av O2 støtter dette funnet, og viser at det fotosyntetiske bidraget fra G. semen reduseres fra begynnelsen av juli. Antageligvis skyldes dette en kombinasjon av høye nivåer av DOC og en stigende vanntemperatur. Funnene tyder på at heterotrof aktivitet dominerer hos populasjonen av G. semen i Glennetjern, mest sannsynlig gjennom osmotrofisk assimilering av DOC. Gjennom prøveperioden har det forekommet både positiv og negativ nettoproduksjon av O2 og CO2 i Glennetjern, et av flere poeng som peker på at Gonyostomum semen er en miksotrof alge.

Gonyostomum semen is a unicellular Raphidophyte that is considered to be a “harmful algae” in Norway, due to its ability to form extreme blooms and completely dominate the community of phytoplankton. The level of dominance have been explained by its ability to perform vertical migration (DVM) and in later years, its ability to perform mixotrophy. There has been a lot of research on possible factors that drive algae growth in Norway, but little attention has been paid to the biology of G. semen. In this thesis I will investigate if mixotrophy is important for the growth and dominance of G. semen.

The study is based on a comprehensive field study where we have measured the concentrations of G.semen (estimated with the pigment heteroxanthin) and performed continuous vertical profiling of dissolved O2 and CO2 in the water column from May 23rd to September 16th, 2022.The results where then compared with, among other parameters, access to essential nutrients, since mixotrophic species can regulate uptake of organic matter when inorganic nutrients are not available. Sampling was performed in Glennetjern in Nordre Follo municipality, which in previous years has had repeated blooms of G. semen.

Heteroxanthin was registered in the water column on June 10th, indicating the start of the algae bloom. Growth varied through June and July, the highest concentration of heteroxanthin was registered on August 22nd. Thermal stratification was registered from the beginning of the field study, which lasted until the temperature dropped and circulation began in the middle of September. DVM was observed in a varying degree, and for a period it seemed as if a large part of the population lingered in the metalimnion and hypolimnion. Measurements of nutrients also showed a variation, indicating that photosynthetic activity did occur, but also showed that nutrients was not a limiting factor for the growth of G. semen. Measurements of oxygen concentration and calculations of net production supports this find, indicating that the photosynthetic contribution from G. semen was reduced from the beginning of July. This is probably caused by a combination of high levels of dissolved organic carbon (DOC) and an increased water temperature. The results indicate that heterotrophic activity dominated in the population of G. semen in Glennetjern, probably through osmotrophic assimilation of DOC. I found positive and negative values for net production of O2 and CO2 throughout the study period, results that strongly indicates that G. semen is indeed a mixotrophic algae.