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The influence of solar radiation on the microbial colonization of different plastic types in the northern Adriatic Sea

Langer, Teresa Marie (2017) The influence of solar radiation on the microbial colonization of different plastic types in the northern Adriatic Sea.
Masterarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Herndl, Gerhard J.

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DOI: 10.25365/thesis.50425
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-25804.55884.709274-1

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Abstract in English

Plastic pollution is one of the biggest threats to the marine environment. After entering the oceans, plastic debris is rapidly colonized by microbes, resulting in the formation of complex biofilm structures on the plastic´s surface. The influence of solar radiation on colonization patterns of different plastic types is largely unknown. In this study, pristine plastics of five different types, as well as glass slides (as controls) were incubated in the surface waters of the northern Adriatic Sea off the coast of Rovinj, Croatia, for up to two months to investigate the influence of solar radiation on the establishment of microbial biofilms. The plastics were incubated under full solar radiation and dark conditions and sampled after one week, one month and two months of incubation. The biofilm structure over time was analyzed using scanning electron microscopy. Also, the phylogenetic composition of the biofilm community was investigated. The incubated plastic types were covered with a diverse biofilm, showing variations in thickness and coverage between samples, conditions and exposure times. Phylogenetic analysis of the biofilm revealed differences in community composition between solar radiation exposed and dark treatments and among different plastic types. The bacterial community composition of the plastic associated biofilm was different from that in the ambient water. No compositional differences, however, were detected between the incubated plastics and the glass slides. Various known hydrocarbon/oil-degrading taxa were only found in the biofilm but not in the ambient seawater, indicating the potential of plastics serving as a carbon source for some bacterial taxa.

Schlagwörter in Englisch

Biofilm establishment / plastics / microbial colonization / marine envrionment / solar radiation / Hydrocarbon-degrading bacteria

Abstract in German

Die Meeresverschmutzung durch Plastik zählt zu den größten Problemen des Anthropozäns. Aufgrund der großen wirtschaftlichen Nachfrage wächst die globale Plastikproduktion jährlich. Die ins Meer gelangten Plastikteile werden unverzüglich von Mikroorganismen und anderen Biofilm-bildenden Organismen besiedelt. Diese bilden in kürzester Zeit dichte und diverse Biofilmstrukturen auf der Plastikoberfläche. Der Einfluss von Sonnenstrahlung auf Biofilm-bildende Prozesse auf verschiedenen Plastiktypen, ist noch weitgehend unbekannt. In dieser Studie wurden fünf verschiedene Plastikarten, sowie Glas für bis zu 2 Monate im Oberflächenwasser der Nordadria, vor der Küste von Rovinj, Kroatien inkubiert, um den Einfluss von Sonnenstrahlung auf die mikrobielle Biofilmbildung zu untersuchen. Hierfür wurden die Plastik- und Glasstücke unter licht- und dunkel- Bedingungen im Oberflächenwasser inkubiert und jeweils nach einer Woche, einem Monat und zwei Monaten beprobt. Die Struktur des entstandenen Biofilms wurde in dieser Zeit durch Raster-Elektronenmikroskopie analysiert und die genetische Unterschiede in der Zusammensetzung des Biofilms wurden durch Sequenzierung des 16S rRNA Genabschnitts festgestellt. Die im Meer inkubierten Plastiktypen waren bereits nach einer Woche mit einem dicken und organismisch-diversen Biofilm überwachsen, welcher je nach Plastiktyp und Lichtbedingung bzw. Inkubationszeitraum unterschiedlich war. Die genetische Analyse des Biofilms zeigte signifikante Unterschiede in der Biofilmzusammensetzung zwischen der licht- und dunkle- Behandlung und den inkubierten Plastiktypen. Es konnte ein klarer Unterschied zwischen den frei lebenden und sessilen Mikroorganismen gezeigt werden. Zwischen den Plastik- und Glasproben konnte keine Differenz in der organismischen Zusammensetzung des Biofilms festgestellt werden. Verschiedene bekannte Kohlenwasserstoff- bzw. Öl-abbauende Mikroorganismen wurden im Biofilm der Plastikproben gefunden, jedoch nicht im umliegenden Oberflächenwasser.

Schlagwörter in Deutsch

Biofilm / mikrobielle Besiedlung / Plastik / Sonnenstrahlung / kohlenwasserstoff-abbauende Bakterien

Item Type: Hochschulschrift (Masterarbeit)
Author: Langer, Teresa Marie
Title: The influence of solar radiation on the microbial colonization of different plastic types in the northern Adriatic Sea
Umfangsangabe: 40 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Masterstudium Ecology and Ecosystems
Publication year: 2017
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Herndl, Gerhard J.
Assessor: Herndl, Gerhard J.
Classification: 42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
42 Biologie > 42.94 Meeresbiologie
42 Biologie > 42.90 Ökologie: Allgemeines
AC Number: AC14521622
Item ID: 50425
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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