Search

In Mediterranean regions, drought is one of the main factors shaping fluvial ecosystems. Droughts cause a shift from lotic to lentic conditions, triggering a gradual fragmentation of the longitudinal hydrological continuum, and a severe alteration of water chemical properties. However, within a biogeochemical perspective, little is known about how and to which extend droughts modify the chemical properties of dissolved organic matter (DOM). In this study, the variability of DOM properties along a fragmented fluvial system is explored, during a summer severe drought, by means of (a) the ratio between dissolved organic carbon and nitrogen concentrations (DOC:DON); (b) DOC bioavailability (BDOC) and (c) DOM optical properties (SUVA index, fluorescence index, and excitation- emission fluorescence matrices). DOM and water measurements were collected from isolated water parcels that became disconnected from the fluvial continuum at different times, and were compared with data obtained in the following autumn, when the fluvial continuum was re-established. Analysis of DOM chemical properties evidenced that these properties during drought clearly differed from those observed in autumn, but changes did not follow an arbitrary pattern. Thus, the sampling sites with lotic water bodies showed DOM properties similar to those observed in autumn reflecting the dominance of terrestrial inputs. But, once hydrological fragmentation occurred, there was a gradual increase in the contribution of autochthonous DOM as the time elapsed since the poolswere established, and the geochemical conditions shifted from oxidized to reduced conditions. In consequence, the fragmentation of fluvial continuum generates a set of distinct biochemical hot spots (i.e., each water parcel), revealing that extreme drought greatly amplifies the qualitative heterogeneity of organicmatter in a fluvial system.

I batteri eterotrofi mediano il trasferimento di energia DALLA SOSTANZA ORGANICA AI LIVELLI SUPERIORI DELLA CATENA TROFICA ATTRAVERSO LA PRODUZIONE DI BIOMASSA. Attraverso un'indagine sperimentale si e' voluta desrcivere la risposta del metabolismo di comunità microbiche del sedimento (mineralizzazione, produzione) esposte a Idrocarburi Policiclici Aromatici. Questo esperimento è stato svolto nell'ambito del progetto EU MIRAGE sui fiumi temporanei.

Planktonic microbial communities play an important role in controlling the CO flux between the atmosphere and the ocean. C-uptake (primary and bacterial production) have been analysed more extensively than mineralization processes (community respiration). This has given to rise to a gap for a complete knowledge of C-flux in the marine environment. The research activity conducted in the frame of the EU Project SESAME (WP 3.8.2) provided new data on biological processes in the Cilician Basin. This area showed the heterotrophic nature of the off-shore site (P/R

In the marine ecosystem, the bacterioplankton crucially affects organic matter mineralization and assimilation, mediating a significant conversion of carbon into biomass which is then transferred to the food web. In the frame of the EU Project SESAME (http://www.sesame-ip.eu), the research activity provided new data on the abundance and phylogenetic richness of the heterotrophic bacterial community in the oligotrophic waters of the Eastern Mediterranean Sea.

Il ciclo biogeochimico del carbonio è influenzato dallo scambio di CO2 tra l'atmosfera e l'idrosfera in cui il sequestro (sink) e rilascio (source) da parte della colonna d'acqua sono in gran parte influenzati dalle attività metaboliche di fotosintesi e respirazione. L'obiettivo del progetto di ricerca finanziato dal CNR (Aquatic ecosystems act as a C sink or as a C source?) è quello di descrivere i processi di incorporazione e rilascio di C in Adriatico Settentrionale lungo un gradiente di trofia e in due diverse stagioni.

In marine ecosystems, bacterioplankton affects organic matter mineralization and assimilation, mediating a significant conversion of carbon into biomass which is then transferred through the food web.

Temporary rivers are characterized by recurrent dry phases, and global warming will stress their hydrology by amplifying extreme events. Microbial degradation and transformation of organic matter (OM) in riverbed sediment are key processes with regard to carbon and nutrient fluxes. In this study, we describe structural and functional changes of benthic microbial communities in a riverine environment subject to hydrological fluctuation. Sampling was carried out in the outlet section of the Mulargia River (Sardinia, Italy) under various water regimes, including one flood event. Overall, sediments were characterized by low bacterial cell abundance (range 0.6-1.8 9 109 cell g-1) as a consequence of their low nutrient and OM concentrations. No major differences were found in the community composition. Alpha-Proteobacteria dominated during the whole year (range 21-30%) followed by Beta-Proteobacteria, Gamma-Proteobacteria, and Cytophaga-Flavobacteria which always contributed \18%. Planctomycetes and Firmicutes were found in smaller amounts (\7%). In spring, when the highest total organic carbon content was also detected (0.42% w/w), both bacterial abundance and C production (BCP, 170 nmol C h-1 g-1) reached relatively high values.During the flood event, an increase in BCP and the highest values of community respiration (CR, 74 nmol C h-1 g-1) were observed. Moreover, most of the extracellular enzyme activities (EEA) changed significantly during the flood. The variation of the water flowitself can explain part of these changes and other factors also come into play. The presence of different patterns of functional parameters could suggest that the quality of the OM could be the major driving force in nutrient flux.

Appropriate detachment treatments are required to analyze prokaryotes associated with streambed sediments by flow cytometry. Using our previously optimized protocol, two groups of cells exhibiting different nucleic acid contents were easily detectable. However, the Nucleic Acid Double Staining assay proved that detachment procedures negatively affect the cell membrane integrity.

We studied the diversity, community composition and activity of the primary microbial colonizers of the water above freshly re-wetted sediments from a temporary river. Dried sediments, collected from Mulargia River (Sardinia, Italy), were covered with sterile freshwater in triplicate microcosms, and changes of the planktonic microbial assemblage were monitored over a 48 h period. During the first 9 h bacterial abundance was low (1.5 ¥ 104 cells ml-1); it increased to 3.4 ¥ 106 cells ml-1 after 28 h and did not change thereafter. Approximately 20% of bacteria exhibited DNA de novo synthesis already after 9 h of incubation. Changes of the ratios of 3H-leucine to 3H-thymidine incorporation rates indicated a shift of growth patterns during the experiment. Extracellular enzyme activity showed a maximum at 48 h with aminopeptidase activity (430.8 22.6 nmol MCA l-1 h-1) significantly higher than alkaline phosphatase (98.6 4.3 nmol MUF l-1 h-1). The primary microbial colonizers of the overlaying water - as determined by 16S rRNA gene sequence analysis - were related to at least six different phylogenetic lineages of Bacilli and to Alphaproteobacteria (Brevundimonas spp. and Caulobacter spp.). Large bacterial cells affiliated to one clade of Bacillus sp. were rare in the dried sediments, but constituted the majority of the planktonic microbial assemblage and of cells with detectable DNA-synthesis until 28 h after re-wetting. Their community contribution decreased in parallel with a rise of flagellated and ciliated protists. Estimates based on cell production rates suggested that the rapidlyenriched Bacillus sp. suffered disproportionally high loss rates from selective predation, thus favouring the establishment of a more heterogenic assemblage of microbes (consisting of Proteobacteria, Actinobacteria and Cytophaga-Flavobacteria). Our results suggest that the primary microbial colonizers of the water above dried sediments are passively released into the plankton and that their high growth potential is counteracted by the activity of bacterivorous protists.

La citometria a flusso, associata all'utilizzo di coloranti fluorescenti specifici per la marcatura degli acidi nucleici cellulari (Shapiro, 1995), è molto utilizzata in campo ambientale per la quantificazione dell'abbondanza batterica negli ambienti acquatici, un parametro di base per comprendere il ruolo delle comunità microbiche nei processi ecosistemici (es. ciclo del carbonio, mineralizzazione sostanza organica). La maggior parte degli studi che utilizzano questa tecnica mostra i risultati di analisi effettuate su campioni prelevati dalla colonna d'acqua, per i quali la citometria permette la rapida e precisa enumerazione delle cellule planctoniche, consentendo spesso la distinzione di due o più gruppi cellulari caratterizzati da una diversa morfologia e/o intensità di fluorescenza (Bouvier et al., 2007; Felip et al., 2007).

I sedimenti rappresentano il compartimento acquatico con la più elevata concentrazione di sostanza organica e di biomassa microbica per unità di volume. L'attività microbica nei sedimenti rappresenta un processo chiave per la circolazione del carbonio essendo significativamente associata alla deposizione di sostanza organica sia nei sistemi marini che di acqua dolce (Goedkoop et al 1997; Wobus et al 2003; Arnosti and Holmer, 2003). La degradazione batterica rappresenta infatti il primo passaggio attraverso cui la sostanza organica dei sedimenti è trasformata per essere successivamente utilizzata per la sintesi di nuova biomassa, e in parte rilasciata come CO2, o definitivamente inutilizzata per le particolari caratteristiche di refrattarietà. L'attività di degradazione, legata prevalentemente al metabolismo batterico, determina quindi il destino ultimo della sostanza organica del sedimento e soprattutto rappresenta un importante anello di congiunzione che permette il flusso di energia tra il carbonio organico particolato e i livelli superiori della catena trofica. La biomassa ed il metabolismo batterico sono condizionati da diversi fattori ambientali tra cui i principali sono la qualità della sostanza organica, la concentrazione dei nutrienti (fosforo e azoto), la temperatura, la predazione e la presenza di sostanze tossiche. Nella complessità dei composti organici che sedimentano alcuni di origine antropica possono interferire con il metabolismo delle comunità microbiche (ad es. Okai et al 2000) e indirettamente alterare significativamente i cicli biogeochimici con potenziali ripercussioni sui livelli trofici superiori inclusa la fauna ittica.

L'IRSA ha partecipato al progetto europeo TempQsim (Evaluation and improvement of water quality models for application to temporary waters in Southern European catchments) negli anni 2002- 2006, conducendo indagini sia sugli aspetti modellistici, finalizzati alla comprensione dei processi idrologici e del trasporto di inquinanti, che sugli aspetti ecologici che riguardano la comunità microbica bentonica, riferiti ai bacini effimeri o intermittenti, le cui criticità subiranno l'impatto dalla prevista estensione dei periodi di siccità e dell'incremento delle piene.

Nel presente lavoro vengono riportati i risultati di uno studio delle capacità omeostatiche, nei confronti della contaminazione da erbicidi s-triazinici, della comunità microbica autoctona di un acquifero superficiale di un'area agricola dell'Italia centrale. Sono stati allestiti microcosmi di laboratorio in cui campioni di acqua sotterranea (microbiologicamente attivi e sterili) sono stati trattati con l'erbicida terbutilazina (concentrazione finale 100 ?g/L). L'analisi dell'erbicida e l'analisi della comunità microbica sono state condotte per tutta la durata dell'esperimento (180 giorni). L'applicazione di tecniche molecolari, quali la tecnica di ibridazione fluorescente in situ (FISH) e la colorazione con marcatori fluorescenti (DAPI, SYBR GREEN II/Ioduro di propidio), hanno permesso di determinare la struttura della comunità batterica in termini di abbondanza, vitalità e composizione filogenetica sia nei campioni trattati che in quelli di controllo. Inoltre è stata stimata l'attività batterica attraverso la misura del tasso di incorporazione della 3H-leucina. La significativa differenza del tempo di dimezzamento della concentrazione iniziale dell'erbicida (DT50) tra microcosmi microbiologicamente attivi (DT50 = 151 gg) e quelli sterili (DT50 = 224 gg) ha permesso di evidenziare il ruolo chiave della degradazione biotica nella rimozione del contaminate.