Accumulation of fecal indicator and potentially pathogenic bacteria in macrophyte wrack on coastal sandy beaches
Disertacijos gynimo komisijos pirmininkas / Dissertation Defence Board Chairman | |
Brandão, João | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Oliver, David | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Vukić Lušić, Darija | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Armalytė, Julija | Disertacijos gynimo komisijos narys / Dissertation Defense Board Member |
Šiame darbe pristatomas išsamus tyrimas, apimantis su fekaline tarša susijusių bakterijų ir galimai patogeniškų Vibrio bakterijų gausumo, įvairovės ir fekalinės taršos šaltinių vertinimą vandenyje ir smėlyje su makrofitų sąnašomis ir pačiose sąnašose ant kranto keturiuose skirtinguose rekreaciniuose paplūdimiuose, esančiuose pietrytinėje Baltijos jūros dalyje. Buvo atlikta sistematinė mokslinės literatūros šaltinių apžvalga, apimanti 1969–2022 m. laikotarpį ir analizuojanti galimai patogeninių bakterijų ir makrofitų ar jų sąnašų sąveiką. Apžvalga atskleidė, kad skirtingi fekalinės taršos ir Vibrio bakterijų kiekiai buvo aptikti ant skirtingų grupių makrofitų: ant augančių raudondumblių buvo aptikti didžiausi Vibrio bakterijų kiekiai. Apžvalgoje taip pat buvo identifikuotas trūkumas tyrimų, vertinančių Vibrio bakterijų gausumą makrofitų sąnašose. Atlikus tyrimus in situ buvo nustatyta, kad vandenyje su sąnašomis ir pačiose sąnašose įvyko pastebimi mikroorganizmų bendrijos struktūriniai pokyčiai. Jei aplinkoje stebima fekalinė tarša, reikšmingai didesni fekalinės taršos bakterijų kiekiai aptinkami aplinkoje su sąnašomis. Vandenyje su makrodumblių sąnašomis buvo stebimas cDOM ir drumstumo padidėjimas, kuris nulėmė ir fekalinę taršą rodančių bakterijų pagausėjimą. Taip pat nustatyta, kad aplinkoje su sąnašomis yra didesnis su fekaline tarša susijusių potencialių žmogaus patogenų santykinis gausumas, ir natūraliai vandenyje tarpstančių patogenų (Vibrio vulnificus, V. cholerae ir V. alginolyticus) aptikimo dažnumas. V. vulnificus ir V. cholerae gausumui ir buvimui didžiausią įtaką turėjo makrodumblio Vertebrata fucoides proporcija sąnašose, chlorofilas-a, deguonis, temperatūra ir cDOM . Molekuliniai metodai leido identifikuoti skirtingus fekalinės taršos šaltinius, kurie susiję su upės įtekėjimu į jūrą bei su žmonių, paukščių, galvijų ir nuotekų tarša. Bakterijų kultivavimas, genetinių žymenų ir 16S rRNR sekoskaitos naudojimas leido nustatyti platesnę fekalinės taršos šaltinių įvairovę rekreaciniuose paplūdimiuose.
This thesis presents an extensive study concerning the presence of fecal pollution related bacteria and potentially pathogenic Vibrio bacteria in beach wrack, water and sand. The study took place in four recreational beaches located in the southeastern part of the Baltic Sea. In addition to in situ investigations, a systematic review of scientific literature, published during the period of 1969–2022, was performed to analyse interactions of potential pathogens and macrophytes or their wrack. The review revealed that different macrophyte groups supported different quantities of fecal indicator bacteria (FIB) and Vibrio; red macroalgae supported the highest quantities of potentially pathogenic bacteria, primarily Vibrio. The review identified a research gap regarding potentially pathogenic Vibrio bacteria in beach wrack. Through in situ research, noticeable changes in the structure of the microbial community within the water containing the wrack and within the wrack on the coast were observed, indicating that the presence of the wrack had an impact on microbial dynamics. Beach wrack was found to support significantly higher FIB levels compared to areas with no wrack. Increased FIB levels in water with wrack were related to increased cDOM and turbidity. Moreover, the environment with wrack was found to contain a higher relative abundance of enteric potential human pathogens, as well as a greater abundance and occurrence of ubiquitous potential pathogens, such as Vibrio vulnificus, V. cholerae and V. alginolyticus. Environmental factors, such as relative abundance of Vertebrata fucoides, chlorophyll a, oxygen, temperature and cDOM , significantly influenced the abundance and presence of V. vulnificus and V. cholerae. The presence of fecal pollution from multiple sources, including humans, birds, ruminant and sewage related to riverine outflow to the sea, was identified using molecular-based methods. The combination of bacteria cultivation, genetic markers and 16S rRNA amplicon sequencing allowed to identify broader range of fecal pollution in recreational beaches.