Dipartimento di Oceanografia Biologica - BiO
A. Karuza, M. Celussi, E. Crevatin, S. Fonda Umani, C. Solidoro e P. Del Negro
Segnali di cambiamento nelle
classi dimensionali più piccole:
dai virus ai batteri
Convegno "Variazioni temporali e tendenze
nelle caratteristiche meteorologiche ed oceanografiche dell'Adriatico settentrionale: la
situazione nel golfo di Trieste “
Trieste, 2-3 dicembre 2010
Chi sono?
PROCARIOTI
Akamara
Euviria
Viroidia
Deoxyribovir
a
Ribovira
?
Ambienti costieri;
Acque superficiali
Ambienti profondi;
Condizioni estreme
Perché studiarli?
O2, CO2,
altri gas
sostanza
organica
CH4
DMS
POM
C, N, P, S, Fe,...
aggregati
DOM
“MICROBIAL LOOP”
SEDIMENTAZIONE
.
........ .
Come si studiano?
Campionamento...
Quote: superficie, 5m, 10 m e 15 m
Frequenza mensile o bimensile
Serie temporale
• batteri: 1993 –
• virus: 2000 - 2010
...analisi
1
10 μm
1000 X
Sybr Green I (Noble & Fuhrman, 1998)
DAPI (Porter & Feig, 1980)
Ju
De l
M c
ay
O
c
Mt
a
Au r
g
Ja
n
Ju
n
No
v
Ap
Se r
p
Fe
b
Ju
De l
M c
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Mt
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Ju
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Ju
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No
v
Ap
Se r
p
Fe
b
Ju
De l
M c
ay
O
c
Mt
a
Au r
g
10 6 L-1
Ju
De l
M c
ay
O
ct
M
ar
Au
g
Ja
n
Ju
Non
v
Ap
Se r
p
Fe
b
Ju
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Fe
b
Ju
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M
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M
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O
ct
Ja
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Ju
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No
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p
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n
Ju
Non
v
Ap
r
Se
p
Fe
b
Ju
De l
M c
ay
O
c
Mt
a
Au r
g
10 8 L -1
70
60
700
n
ar
ay
c
CIANOBATTERI
n
n
250
Ju
10 m
Ja
300
v
Ap
r
Se
p
Fe
b
Ju
l
De
c
M
ay
O
ct
M
ar
Au
g
5m
No
ct
Ja
n
M
ay
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g
O
0m
Au
g
M
M
De
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Fe
b
Ap
r
Ju
l
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p
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n
De
c
M
ay
O
ct
M
ar
Au
g
Ju
Ja
10 8 L -1
Qual’e’ l’evoluzione temporale delle serie?
15 m
350
intervallo di abbondanze
VIRUS
0.8-333.1 (x 108 L-1)
200
150
100
50
0
80
BATTERI ETEROTROFI
0.1-74.5 (x 108 L-1)
50
40
30
20
10
0
0.1-594.1 (x 106 L-1)
600
500
400
300
200
100
0
Sistema dinamico
• elevati tassi di produzione VIRALE
(3.5 – 15 x 108 L-1 h-1 )
(Karuza et al., 2010);
• elevati tassi di produzione BATTERICA 3H-Leu
(0.5 – 152 x 106 L-1 h-1 );
• marcate variazioni delle abbondanze anche a breve scala temporale (Paoli et al.,
2006a);
• rapidi shifts metabolici (Karuza et al., 2004; Paoli et al., 2006b).
Come cambia la distribuzione nel corso dell’anno solare?
PROCARIOTI
• periodo ~ 12 mesi (analisi di Fourier)
batteri
VIRUS
108 L -1
30
20
10
0
Jan
Feb
Mar
Apr
May
median
100
Jun
Jul
1st quartile
Aug
Sep
Oct
Nov
Dec
Oct
Nov
Dec
3rd quartile
60
40
20
0
Jan
Feb
Mar
median
Apr
May
Jun
1st quartile
Jul
Aug
3rd quartile
Sep
Oct
Nov
Dec
average
cianobatteri
250
200
106 L -1
108 L-1
80
150
100
50
0
Jan
Feb
Mar
Apr
median
May
Jun
1st quartile
Jul
Aug
Sep
3rd quartile
…e nel corso degli anni?
virus
250
60
500
HETEROTROPHIC PROKARYOTES
200
AUTOTROPHIC PROKARYOTES
400
40
150
106 L-1
108 L-1
x 108 L-1
300
100
200
20
50
100
0
3,E+10
2,E+10
6,E+09
5,E+08
5,E+09
4,E+08
2,E+10
a. 2010
a. 2009
a. 2008
a. 2007
a. 2006
a. 2005
a. 2004
a. 2003
a. 2002
a. 2001
a. 2000
a. 1999
a. 1998
a. 1997
Shifts in the mean for integrato AP
Probability = 0.05, cutoff length = 12, Huber parameter = 1
Shifts in the mean for integrato HP
Probability = 0.05, cutoff length = 12, Huber parameter = 1
4,E+09
a. 1996
valore integrato
• distribuzione verticale pressoché omogenea (ANOVA)
Shifts in the mean for 'integrated values of viral abundances
Probability = 0.05, cutoff length = 12, Huber parameter = 1
a. 1995
a. 1993
a. 2010
a. 2009
a. 2008
a. 2007
a. 2006
a. 2005
a. 2004
a. 2003
a. 2002
a. 2001
a. 2000
a. 1999
a. 1998
a. 1997
a. 1996
a. 1995
a. 1994
0
a. 1993
a. 2000 a. 2001 a. 2002 a. 2003 a. 2004 a. 2005 a. 2006 a. 2007 a. 2008 a. 2009
year
a. 1994
0
3,E+08
3,E+09
2,E+08
1,E+10
2,E+09
n9
ge 3
n94
ge
n9
ge 5
n9
ge 6
n97
ge
n9
ge 8
n9
ge 9
n00
ge
n0
ge 1
n02
ge
n0
ge 3
n0
ge 4
n05
ge
n0
ge 6
n0
ge 7
n08
ge
n0
ge 9
n1
ge 0
n11
ge
ge
n-
00
Jun 2001
Mar 2006
Dec 2008
Sep 1997 May 1998
Jun 1995
0,E+00
9
ge 3
n94
ge
n95
ge
n9
ge 6
n9
ge 7
n98
ge
n9
ge 9
n00
ge
n01
ge
n02
ge
n0
ge 3
n0
ge 4
n05
ge
n0
ge 6
n07
ge
n0
ge 8
n09
ge
n10
ge
n11
0,E+00
n-
0,E+00
1,E+08
ge
1,E+09
lu g
-0
ge 0
n01
lu g
-0
ge 1
n02
lu g
-0
ge 2
n03
lu g
-0
ge 3
n04
lu g
-0
ge 4
n05
lu g
-0
ge 5
n06
lu g
-0
ge 6
n07
lu g
-0
ge 7
n08
lu g
-0
ge 8
n09
lu g
-0
9
5,E+09
Microphytoplankton (Fonda Umani et al., 2004)
Quali sono i fattori determinanti?
0m
5m
10m
15m
batteri
ciano
ciano
n.s.
n.s.
**
n.s.
***
***
***
n.s.
n.s.
***
salinità
***
temperatura
-1
virus
batteri
200
150
Virus abundance (*10 viruses L )
virus
8
250
***
100
50
0
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
Salinity
• indice di correlazione lineare di Spearman: **p<0.01; ***p<0.005
• bin-average
• no relazione tra le abbondanze dei virus con i procarioti!
5m
ge
n10
lu
g09
lu
g08
ge
n08
lu
g07
ge
n07
lu
g05
ge
n06
10 m
ge
n09
set-08
mag-06
ge
n05
lu
g04
ge
n04
lu
g03
ge
n03
lu
g02
ge
n02
lu
g01
ge
n01
fitofagi
ago-07
set-03
0m
?
batteriofagi (VPR~ 35)
lu
g06
fitofagi
apr-00
lu
g00
350
300
250
200
150
100
50
0
ge
n00
108 L-1
batteriofagi (VPR~ 60)
15 m
• massimi tassi di proliferazione dei virus sono stati osservati in condizioni di crescita ottimali dell’ospite; le
abbondanze batteriche totali e la frazione metabolicamente attiva sono risultati particolarmente elevati nelle
condizioni di non-limitazione da nutrienti (Larato et al., 2010).
Grazie per l’attenzione!
Si ringraziano:
Alessandro Bensi
Andrea Bussani
Sara Comisso
Chiara Larato
Massimiliano Lupieri
Renzo Mosetti
Alessandro Paoli
Paola Ramani
Annalisa Valeri
Pubblicazioni:
•Del Negro P, Crevatin E, Larato C, Ferrari C, Totti, C, Pompei M, Giani M, Berto D, Fonda Umani S (2005).
Mucilage microcosms. Sci Tot Environ 353: 258-269.
•Fonda Umani S, Beran A, Parlato S, Virgilio D, Zollet T, De Olazabal A, Lazzarini B, Cabrini M (2004).
Noctiluca scintillans (Macartney) in the Northern Adriatic Sea: long-term dynamics, relationships with
temperature and eutrophication, and role in the food web. J Plankton Res 26: 1-17.
•Karuza (2001) Variazioni stagionali dei tassi di crescita e di mortalità nel Golfo di Trieste e le loro relazioni
con la comparsa delle mucillagini. Tesi di Laurea in Scienze Biologiche, Università Degli Studi di Trieste.
•Karuza A, Del Negro P, Crevatin E, Fonda Umani S, (2010). Viral Production in the Gulf of Trieste (Northern
Adriatic Sea): Preliminary results using different methodological approaches. J Exp Mar Biol Ecol 383: 96104.
•Karuza A, Del Negro P, Paoli A, Comisso S, Fonda Umani S (2004) Highly active bacteria in the surface
waters of the Gulf of Trieste (Northern Adriatic Sea). Rapp Comm Int Mar Medit 37: 277.
•Larato C, Celussi M, Virgilio D, Karuza A, Falconi C, Vittor C, Del Negro P, Fonda Umani S (2010)
Production and utilization of organic matter in different P-availability conditions: a mesocosm experiment in
the Northern Adriatic Sea. J Exp Mar Biol Ecol 391:131-142.
•Paoli A, Del Negro P, Fonda Umani S (2006a). Temporal variability in bacterioplanktonic abundance in
coastal waters of the Northern Adriatic Sea. Chem Ecol 22(S1): S93-S103.
•Paoli A, Karuza A, De Vittor C, Del Negro P, Fonda Umani S (2006b). Daily variations of highly active
bacteria in the Norhern Adriatic Sea. J Plankton Res 27: 1-11.
