Influence of dissolved organic matter and inorganic nutrients on the biofilm bacterial community on artificial substrates in a northeastern Ohio, USA, stream

摘要

Stream bacteria may be influenced by the composition and availability of dissolved organic matter (DOM) and inorganic nutrients, but knowledge about how individual phylogenetic groups in biofilm are affected is still limited. In this study, the influence of DOM and inorganic nutrients on stream biofilm bacteria was examined. Biofilms were developed on artificial substrates (unglazed ceramic tiles) for 21 days in a northeastern Ohio (USA) stream for five consecutive seasons. Then, the developed biofilm assemblages were exposed, in the laboratory, to DOM (glucose, leaf leachate, and algal exudates) and inorganic nutrients (nitrate, phosphate, and nitrate and phosphate in combination) amendments for 6 days. Bacterial numbers in the biofilms were generally higher in response to the DOM treatments than to the inorganic nutrient treatments. There were also apparent seasonal variations in the response patterns of the individual bacterial taxa to the nutrient treatments; an indication that limiting resources to bacteria in stream biofilms may change over time. Overall, in contrast to the other treatments, bacterial abundance was generally highest in response to the low-molecular-weight DOM (i.e., glucose) treatment. These results further suggest that there are interactions among the different bacterial groups in biofilms that are impacted by the associated nutrient dynamics among seasons in stream ecosystems.Key words: biofilms, nutrients, DOM, bacteria, in situ hybridization.Les bactéries des cours d'eau pourraient être influencées par la composition et la disponibilité des matières organiques en solution (MOS) et des nutriments inorganiques mais nos connaissances sur la façon dont chaque groupe phylogénétique individuel est affecté sont limitées. Dans cette étude, l'influence des MOS et des nutriments inorganiques sur les bactéries de biofilms de cours d'eau a été examinée. Des biofilms ont été produits sur des substrats artificiels (tuiles de céramique non glacées) pendant 21 jours dans un cours d'eau du nord-est de l'Ohio (États-Unis) pour cinq saisons consécutives. Ensuite, les assemblages de biofilms produits ont été exposés en laboratoire à des amendements de MOS (glucose, lixiviat de feuilles et exudats d'algues) et de nutriments inorganiques (nitrates, phosphates et combinaison de nitrates et de phosphates). Le nombre de bactéries dans les biofilms était généralement supérieur en réponse aux traitements avec des MOS comparativement aux traitements avec des nutriments inorganiques. Il y eut également des variations saisonnières apparentes dans les profils de réponse des taxons bactériens individuels aux traitements avec les nutriments; indiquant que les ressources limitantes des bactéries dans les biofilms de cours d'eau changeraient avec le temps. Globalement, contrairement aux autres traitements, l'abondance de bactéries était généralement supérieure en réponse aux traitements avec des MOS de petits poids moléculaires (p. ex. glucose). Ces résultats nous amènent à suggérer qu'il existe des interactions entre les différents groupes de bactéries dans les biofilms qui sont influencées par la dynamique des nutriments associés selon les saisons dans les écosystèmes de cours d'eau.Mots clés : biofilms, nutriments, MOS, bactéries, hybridation in situ.[Traduit par la Rédaction]