Аэрозольный поток, био

Биология связи, том 6, Номер статьи: 809 (2023) Цитировать эту статью

111 доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Мало что известно о способности распространения Limnomonas gaiensis в пресноводных озерах Северной Европы. В этом исследовании мы показываем, что эти виды могут успешно распыляться из водных источников путем лопания пузырьков (2-40 частиц на см-3), независимо от их плотности в источнике воды или скорости струи, используемой для имитации разрушения волны. На жизнеспособность вида влияли как турбулентность воды, так и аэрозолизация. Выживаемость эмитированных клеток была низкой, штаммоспецифичной и по-разному влияла на процессы разрушения пузырьков. Сущность «микроводоросли и бионты» могла бы производить этанол и активно зародышеобразовать лед (в основном ≤-18 °C), опосредованный растворимыми активными белками нуклеации льда, тем самым потенциально влияя на образование смога и облаков. Более того, самые маленькие штаммы могли лучше справляться с приложенными стрессорами. Выживаемость при кратковременном воздействии температур до -21 °C и заморозках также позволяет предположить, что L. gaiensis может распространяться по воздуху и способствовать их осаждению.

Микроводоросль Limnomonas gaiensis обитает в пресноводных озерах Северной Европы. Этот представитель филогруппы Chlamydomonas недавно был описан морфологически и генетически1. Этот вид был выделен из несвязанных между собой водных систем Северной Европы1 и обладает ключевыми характеристиками для распространения организмов и местной адаптации, характеризующимися способностью акклиматизироваться к широкому диапазону pH2. Однако его способность к распространению неизвестна.

Виды Chlamydomonas, передающиеся по воздуху, были зарегистрированы в самых разных географических точках3, с успешным распространением4,5,6, в том числе в снегу вида C. nivalis7. Из-за удаленности и отсутствия водного сообщения между озерами, где встречается L. gaiensis, мы предположили, что распространение воздуха может играть роль в его распространении.

Водные микроводоросли распыляются в результате истирания водной поверхности3, вследствие трения ветра и гребней прибойных волн, образуя капли пены8, или в результате взрыва пузырьков с образованием пленки или струйных капель. Сообщалось об аэрозолях микроводорослей над сушей и океаном, с вариациями в зависимости от местоположения, ветровых условий3,9, плотности организмов в источнике воды и условий выращивания10,11. На сегодняшний день известны менее чем полные потоки выбросов4,12,13,14, достигающие 3 × 103 кл.м-3 у микроводорослей и 4 × 105 кл.м-3 у пикомикроводорослей (0,2–2 мкм). Более того, процессы, регулирующие аэрозолизацию микроводорослей, до сих пор изучены недостаточно.

Аэрозоль микроводорослей продолжает привлекать внимание из-за их способности взаимодействовать с атмосферой, морфологически адаптироваться к атмосферным условиям15, распространяться в новой среде и быть источником санитарных рисков для окружающей среды и общества3,9,16. Распространение переносимых по воздуху микроводорослей, таких как Chlamydomonas spp.16, может привести к серьезным экологическим и санитарным проблемам как внутри помещений16,17, так и на открытом воздухе3,9,18. Более того, некоторые из них могут размножаться в озерах, загрязненных токсичными цианобактериями6, что аналогично L. gaiensis1.

Микроводоросли могут производить летучие органические соединения (ЛОС), которые важны для химии атмосферы19,20,21,22. Они также могут активно образовывать лед при температуре ниже -6 °C, опосредованной выработкой соединений, активных для нуклеации льда (INA)23, и при температуре ниже -23 °C, посредством производства экссудатов INA24. Более конкретно, некоторые Chlamydomonas sp. может активно образовывать лед25 при температуре от -8 до -17 °C. Следовательно, образующиеся ЛОС и молекулы ИНА из микроводорослей могут оказывать потенциальное влияние на атмосферные процессы, такие как образование облаков и их собственное осаждение.

Ожидается, что аэрозольные микроводоросли не будут оставаться в воздухе в течение длительного периода времени из-за их обычно больших размеров3. По этой причине их влияние на климат и распространение авиаперевозок считается незначительным. Удивительно, но некоторые микроводоросли были обнаружены далеко от их потенциальных источников, даже в таких отдаленных местах, как Антарктида3,26,27,28. Кроме того, исследования с использованием анализа обратной траектории показали, что длительная и жизнеспособная транспортировка микроводорослей возможна15,29,30,31. Длительная воздушная транспортировка открывает несколько возможностей взаимодействия с солнечным излучением и увеличивает их потенциал действовать в качестве так называемых гигантских ядер конденсации облаков (CCN), образующих зародыш для формирования капель жидких облаков. Роль переносимых по воздуху микроводорослей как гигантских CCN ранее предполагалась28, но до сих пор не совсем понятна.

10 times higher in Exp5–7 than in Exp1–4 (Table 1). Captured cell numbers by impingers did not differ significantly between treatments (Kruskal–Wallis X2(1) = 0.017, p = 0.90), but between strains (Kruskal–Wallis X2(1) = 14.63, p < 0.001)./p>−8 °C with 2.1 × 10−6 INP.cell−1 and R86-47 at <−8 °C with 3.3 × 10−6 INP.cell−1. Strains from Lake Västra Ringsjön were active at lower subzero temperatures, i.e., VR66-10 at <−17 °C with 2.5 × 10−5 INP.cell−1 and VR66-07 at <−18 °C with 8.2 × 10−6 INP.cell−1. In R86-47 the IN activity remained low, between −8 and −17 °C ( ≤ 3.9 × 10−6 INP.cell−1), sometimes below the detection limit (<−12 °C) and started to increase again at <−17 °C ( ≤ 1.5 × 10−4 INP.cell−1). In all strains, half of the replicates were frozen (frozen fraction (FF) of 0.5) from −18 down to −21 °C (Fig. 5). At −21 °C, all replicates were frozen (FF = 1) in R86-45 (Fig. 5a). In the three other strains (Fig. 5b–d), FF reached 0.95 in VR66-10, 0.88 in R86-47 and 0.75 in VR66-07. At −21 °C the number of INP was 1.01 × 10−4 (± 0.4 × 10−4) INP.cell−1 on average, reaching 8.2 × 10−5 INP.cell−1 in R86-45, 1.5 × 10−4 INP.cell−1 in R86-47, 5.2 × 10−5 INP.cell−1 in VR66-07, and 1.2 × 10−4 INP.cell−1 in VR66-10 (Fig. 6). Results indicated that L. gaiensis entity could be IN active at rather low temperatures, almost negligeable compared to known INA PBAPs (e.g., P. syringae, our positive control, ≤−6 °C) and abiotic particles (≤−12 °C)./p>-4 °C (positive control, gray). The error bars show the 95% confidence interval. Each data point is the synthesis of a total of 52 to 64 replicates per strain and treatment, and of 116 replicates per control./p>109 cells, and a better survival rate both after emission and freezing. Additionally, the negative trend between the percentage of revived organisms and the condition of microalgal growth (density, age) suggests that cell abundance and physiology may play an important role in the species survival capacity. The physiological response under aerosolization and freezing differed between strains, despite organismal concentration and growth phase. VR66-07 and R86-47 had similar revival capacities after cold exposure (Z-test X2(1) = 7.45, p = 0.006) and their entity produce INA soluble proteins active below −17 °C, whereas R86-45 was less efficient at coping with cold temperature exposure (Z-test X2(1)VR66-07- R86-45 = 20.58 and X2(1)R86-47- R86-45 = 42.98, p < 0.001, respectively) and its entity produced non-soluble INA proteins active from −8 °C. To decipher the mechanisms behind L. gaiensis tolerance to atmospheric stressors, results call for complement morphological and physiological investigations./p>50,000, and excitement with two lasers at 405 nm and 488 nm. Because the signal from both lasers was similar, we here show data from the 488 nm laser for comparison with available body of literature. Generated data was analyzed using FlowJoTM version 10.8.1 (Becton Dickinson & Company 2006-2021)./p>

2.0.CO;2" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1175%2F1520-0469%281971%29028%3C0402%3AQEOERA%3E2.0.CO%3B2" aria-label="Article reference 72" data-doi="10.1175/1520-0469(1971)0282.0.CO;2"Article Google Scholar /p>

Новости