Ecology of marine blooming bacteria

Memoria de tesis doctoral presentada por Ona Deulofeu Capo para obtener el título de Doctora en Microbiologia por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), realizada bajo la dirección del Dr. Josep M Gasol y la Dra. Marta Sebastián Caumel del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y la Dra. Olga...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Deulofeu, Ona
Tipo de recurso: tesis doctoral
Fecha de publicación:2026
País:España
Institución:Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Repositorio:DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
OAI Identifier:oai:digital.csic.es:10261/414584
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10261/414584
Access Level:acceso embargado
Palabra clave:http://metadata.un.org/sdg/14
Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development
id ES_46e52736dbee1665f2e0e71fdcfd2f71
oai_identifier_str oai:digital.csic.es:10261/414584
network_acronym_str ES
network_name_str España
repository_id_str
dc.title.none.fl_str_mv Ecology of marine blooming bacteria
Ecología de las bacterias marinas de crecimiento explosivo Ona
Ecologia dels bacteris marins de creixement explosiu
title Ecology of marine blooming bacteria
spellingShingle Ecology of marine blooming bacteria
Deulofeu, Ona
http://metadata.un.org/sdg/14
Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development
title_short Ecology of marine blooming bacteria
title_full Ecology of marine blooming bacteria
title_fullStr Ecology of marine blooming bacteria
title_full_unstemmed Ecology of marine blooming bacteria
title_sort Ecology of marine blooming bacteria
dc.creator.none.fl_str_mv Deulofeu, Ona
author Deulofeu, Ona
author_facet Deulofeu, Ona
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gasol, Josep M.
Sebastián, Marta
Sánchez, Olga
Ministerio de Ciencia e Innovación (España)
Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España)
Ministerio de Economía y Competitividad (España)
Agencia Estatal de Investigación (España)
Consejo Superior de Investigaciones Científicas [https://ror.org/02gfc7t72]
dc.subject.none.fl_str_mv http://metadata.un.org/sdg/14
Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development
topic http://metadata.un.org/sdg/14
Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable development
description Memoria de tesis doctoral presentada por Ona Deulofeu Capo para obtener el título de Doctora en Microbiologia por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), realizada bajo la dirección del Dr. Josep M Gasol y la Dra. Marta Sebastián Caumel del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y la Dra. Olga Sánchez Martínez de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).-- 363 pages
publishDate 2026
dc.date.none.fl_str_mv 2026
2026
2026
dc.type.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
format doctoralThesis
dc.identifier.none.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10261/414584
url http://hdl.handle.net/10261/414584
dc.language.none.fl_str_mv Inglés
language_invalid_str_mv Inglés
dc.relation.none.fl_str_mv #PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#
info:eu-repo/grantAgreement/MINECO//CTM2015-70340-R
info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2021-125469NB-C31
info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2021-125469NB-C32
Sí
dc.rights.none.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidad Autónoma de Barcelona
CSIC - Instituto de Ciencias del Mar (ICM)
publisher.none.fl_str_mv Universidad Autónoma de Barcelona
CSIC - Instituto de Ciencias del Mar (ICM)
dc.source.none.fl_str_mv reponame:DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
instname:Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
instname_str Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
reponame_str DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
collection DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSIC
repository.name.fl_str_mv
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1869407258371162112
spelling Ecology of marine blooming bacteriaEcología de las bacterias marinas de crecimiento explosivo OnaEcologia dels bacteris marins de creixement explosiuDeulofeu, Onahttp://metadata.un.org/sdg/14Conserve and sustainably use the oceans, seas and marine resources for sustainable developmentMemoria de tesis doctoral presentada por Ona Deulofeu Capo para obtener el título de Doctora en Microbiologia por la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), realizada bajo la dirección del Dr. Josep M Gasol y la Dra. Marta Sebastián Caumel del Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC) y la Dra. Olga Sánchez Martínez de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).-- 363 pages[EN] Marine prokaryotes are fundamental to all biological and ecological processes in the ocean and are key drivers of global biogeochemical cycles. Prokaryotic communities comprise thousands of diverse taxa that undergo continuous successions across temporal and spatial gradients shaped by environmental variability. Occasionally, a single taxon may dominate the community —a phenomenon referred to as a "bloom"— potentially playing a disproportionate role in maintaining essential ecosystem functions. Despite their ecological significance, many aspects of the ecology of blooming taxa remain poorly understood, including their recurrence, specific triggering factors, and taxonomic diversity. This thesis aims to enhance our understanding of blooming bacterial taxa. To this end, we first used insights derived from the Blanes Bay Microbial Observatory (BBMO), a coastal long-term monthly metabarcoding time series in the NW Mediterranean Sea. Our analysis identified a limited number of taxa capable of exhibiting bloom-like behavior (ca. 1% of the total diversity), which belonged predominantly to the Flavobacteriales and Pseudomonadales, known copiotrophic orders. Despite the monthly sampling interval, we observed blooms at an average frequency of 4.6±1.9 times per year, considering both the 0.2–3 μm and 3–20 μm size fractions. No consistent association was found between environmental changes and the occurrence of blooms, but a marked increase in blooming events was observed during the period when the harbor near the BBMO site was restored—particularly within the 3–20 μm bacterioplankton size fraction (Chapter I). The absence of a strong link between environmental variability and blooming events may be due to the relatively sparse monthly sampling resolution. To overcome this limitation, we conducted a short twice-daily frequency sampling at the BBMO, which revealed that bloom events are frequent, transient and typically lasting only 24–48 hours (Chapter II). These findings challenge conventional assumptions, given that marine prokaryotes are generally thought to exhibit low in situ growth rates of around 1 d-1.Furthermore, these ephemeral blooms were sometimes associated with marked increases in heterotrophic activity, indicating that they can significantly alter community function. The rapid emergence of bloomers within such short time frames, and the unclear link with environmental parameters, drove us to test experimentally some of the insights observed in the first two chapters, in the following ones. We assessed the growth potential (i.e. the maximal growth rates in the absence of limiting factors) of individual taxa using manipulation experiments in which known growth-limiting factors—such as predation, nutrient limitation, and viral lysis— were reduced. These experiments revealed a wide spectrum of growth rates, ranging from 0.1 to 10 d-1, indicating that certain taxa can indeed transition from rare to dominant in just 24–48 hours (Chapter III). Furthermore, using another set of manipulation experiments (Chapter IV), we tested whether different carbon sources selected for different bacteria with the potential to bloom, and we found that the same taxa (e.g., Alteromonas and Rhodobacteraceae) responded consistently to the different additions, yet their success in dominating the community depended on the carbon source. Additionally, priority effects—where taxa that are relatively abundant at the beginning could have a competitive advantage over rarer ones—also influenced the response. Overall, this thesis contributes to the understanding of marine bacterial bloomers by elucidating their taxonomic composition, temporal trends, growth dynamics, and potential functional roles. Our findings suggest that these taxa may contribute significantly to ecosystem resilience by rapidly responding to both anthropogenic and natural environmental perturbations[ES] Los procariotas marinos son esenciales para la mayoría de los procesos biológicos y ecológicos del océano, desempeñando un papel clave en los ciclos biogeoquímicos globales. Las comunidades de procariotas están compuestas por miles de taxones que experimentan una sucesión continua tanto a escalas temporales como a lo largo de gradientes espaciales definidos por la variación en las condiciones ambientales. En ocasiones, un único taxón puede dominar la comunidad, fenómeno al que denominamos proliferación o bloom. Se cree que durante estos crecimientos explosivos, estos taxones pueden tener un papel relevante en el mantenimiento de las funciones ecosistémicas esenciales. A pesar de su importancia ecológica, diversos aspectos como su recurrencia, los factores desencadenantes o su diversidad taxonómica siguen siendo poco comprendidos. En esta tesis profundizamos en el conocimiento sobre las bacterias de crecimiento explosivo. Para ello, se utilizaron datos de la serie temporal del Observatorio Microbiano de la Bahía de Blanes (BBMO), una serie temporal mensual de larga duración situada en la costa del mar Mediterráneo noroccidental. Nuestros análisis permitieron identificar un número limitado de taxones que proliferaron (alrededor del 1% de la diversidad total), per tenecientes principalmente a los órdenes Flavobacteriales y Pseudomonadales, conocidos por incluir organismos copiótrofos. A pesar de la resolución temporal mensual, detectamos estas proliferaciones con una frecuencia media de 4,6 ± 1,9 veces al año (considerando ambas fracciones: 0,2–3 μm y 3–20 μm). Aunque no se encontraron asociaciones significativas entre las variables ambientales y la ocurrencia de estos eventos, sí se detectó un aumento de éstos durante las obras del puerto de Blanes, cercano al punto de muestreo, principalmente en la fracción 3–20 μm (Capítulo I).La ausencia de relación entre la variabilidad ambiental y las proliferaciones bacterianas podría deberse a la baja frecuencia de muestreo. Por ello, se llevó a cabo un muestreo intensivo de corta duración (dos veces al día) en el mismo punto de muestreo, lo que permitió observar que estas proliferaciones son frecuentes, transitorias y de corta duración (24–48 horas; Capítulo II). Estos hallazgos cuestionan suposiciones previas como que las bacterias marinas crecen típicamente a tasas de 1 d-1. Además, estas proliferaciones efímeras se asociaron a aumentos de actividad heterotrófica, indicando alteraciones significativas en las funciones ecosistémicas de la comunidad. La rápida aparición de estas bacterias, junto con su escasa asociación con los parámetros ambientales medidos, motivó la realización de experimentos para testar las observaciones en comunidades naturales. En el siguiente capítulo se estimaron las tasas de crecimiento de taxones individuales mediante experimentos de manipulación reduciendo distintos factores limitantes de crecimiento: la depredación, la limitación por nutrientes y la lisis viral. Estos experimentos revelaron un amplio rango de tasas de crecimiento, entre 0,1 y 10 d-1, lo que indica que la transición de estos taxones desde raros hasta dominantes en tan solo 24–48 horas es posible (Capítulo III). Además, mediante una serie adicional de experimentos se evaluó si diferentes fuentes de carbono seleccionaban distintos taxones. Los mismos grupos (p. ej., Alteromonas y Rhodobacteraceae) respondían a diversas adiciones, aunque su éxito a la hora de dominar la comunidad dependía del tipo de fuente de carbono. Asimismo, los efectos de prioridad (quien empieza a crecer antes o está bien establecido acaba dominando) también influyeron en la respuesta (Capítulo IV). En conjunto, esta tesis contribuye a una mejor comprensión de las bacterias marinas con capacidad de crecer de manera explosiva, mediante el análisis de su taxonomía, dinámicas temporales y de crecimiento, o sus potenciales roles funcionales. Nuestros resultados sugieren que estos taxones pueden desempeñar un papel importante en la resiliencia del ecosistema, respondiendo rápidamente a perturbaciones tanto de origen antropogénico como natural[CAT] Els procariotes marins són essencials per a la majoria dels processos biològics i ecològics de l’oceà i tenen un paper clau en els cicles biogeoquímics globals. Les comunitats procariòtiques estan formades per milers de taxons diversos en successió contínua al llarg de gradients tant temporals com espacials, modelats per la variabilitat ambiental. En aquest context, de vegades un tàxon concret pot arribar a dominar la comunitat —un fenomen conegut com a bloom o proliferació—, que potencialment juga un paper desproporcionat en el manteniment de funcions ecosistèmiques essencials durant aquestes proliferacions. Malgrat la seva importància ecològica, molts aspectes de l’ecologia dels taxons protagonistes d’aquestes proliferacions continuen sent poc coneguts, com ara la seva recurrència, factors desencadenants específics i la diversitat taxonòmica. En aquesta tesi contribuïm al coneixement sobre els bacteris que protagonitzen aquestes proliferacions duent a terme creixements explosius. Amb aquesta finalitat hem utilitzat dades de l’Observatori Microbià de la Badia de Blanes (BBMO), una sèrie temporal mensual i de llarga durada, situada a la costa del mar Mediterrani nord-occidental. Les nostres anàlisis han permès identificar un nombre limitat de taxons amb capacitat per créixer de manera explosiva (aproximadament l’1% de la diversitat total), majoritàriament dels ordres Flavobacteriales i Pseudomonadales, grups coneguts per incloure organismes copiòtrofs. Tot i la resolució mensual, vam detectar aquestes proliferacions amb una freqüència mitjana de 4,6 ± 1,9 vegades a l’any (considerant les fraccions 0,2–3 μm i 3–20 μm). Malgrat que no vam trobar associacions significatives amb les variables ambientals, sí vam trobar un augment de proliferacions bacterianes específiques durant les obres del port de Blanes, proper al punt de mostreig, especialment en la comunitat de la fracció 3–20 μm (Capítol I).L’absència d’un vincle fort entre variabilitat ambiental i aquestes proliferacions podria deure’s a la baixa freqüència de mostreig. Per això vam realitzar un mostreig intensiu (dues vegades al dia) al mateix punt (BBMO), que va revelar que aquestes proliferacions són freqüents, efímeres (24–48 h) i presents sobretot a la fracció 3–20 μm (Capítol II). Aquests resultats qüestionen assumpcions prèvies com ara que els bacteris marins creixen a una taxa d’1 d-1. A més, aquestes proliferacions efímeres van anar acompanyades d’un augment marcat de l’activitat heterotròfica, indicant una alteració funcional de la comunitat. La seva ràpida aparició i la poca relació amb els paràmetres ambientals van motivar la realització d’experiments per testar aquestes observacions. En el següent capítol vam estimar les taxes de creixement de taxons individuals mitjançant experiments on es van reduir factors limitants com la depredació, la manca de nutrients i la lisi viral. Les taxes obtingudes van ser molt variables, entre 0,1 i 10 d-1, confirmant que la transició d’ésser rar a dominant en 24–48 h és factible (Capítol III). A més, mitjançant altres experiments (Capítol IV) vam avaluar si fonts de carboni diferents seleccionaven diferents bacteris, i vam trobar que els mateixos taxons (p. ex. Alteromonas, Rhodobacteraceae) responien a addicions diferents, però el seu èxit a l’hora de dominar la comunitat depenia de la font de carboni. També els “efectes de prioritat” (qui comença a créixer abans o ja està ben establert, acaba dominant) han tingut un efecte en la resposta. En conjunt, aquesta tesi contribueix a una millor comprensió dels bacteris marins amb la capacitat de dur a terme creixements explosius, identificant la seva composició, les dinàmiques temporals i de creixement així com els seus possibles rols funcionals. Els nostres resultats suggereixen que aquests taxons poden contribuir significativament a la resiliència de l’ecosistema, responent ràpidament a pertorbacions tant naturals com antropogèniquesDuring the realization of this thesis, Ona Deulofeu Capo held a PhD fellowship FPI (PRE2019-090554) associated to the MIAU (RTI2018-101025-B-100) project, funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation. and was a student of the Microbiology PhD program from the Universitat Autònoma de Barcelona. The thesis was also supported by projects REMEI (CTM2015-70340-R) and MICOLOR (PID2021-125469NB-C31, PID2021-125469NBC32) and the “Severo Ochoa Centre of Excellence” accreditation (CEX2019-000928-S)Peer reviewedUniversidad Autónoma de BarcelonaCSIC - Instituto de Ciencias del Mar (ICM)Gasol, Josep M.Sebastián, MartaSánchez, OlgaMinisterio de Ciencia e Innovación (España)Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (España)Ministerio de Economía y Competitividad (España)Agencia Estatal de Investigación (España)Consejo Superior de Investigaciones Científicas [https://ror.org/02gfc7t72]202620262026info:eu-repo/semantics/doctoralThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_db06http://hdl.handle.net/10261/414584reponame:DIGITAL.CSIC. Repositorio Institucional del CSICinstname:Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)Inglés#PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE##PLACEHOLDER_PARENT_METADATA_VALUE#info:eu-repo/grantAgreement/MINECO//CTM2015-70340-Rinfo:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2021-125469NB-C31info:eu-repo/grantAgreement/AEI/Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2021-2023/PID2021-125469NB-C32Síinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessoai:digital.csic.es:10261/4145842026-05-22T06:33:51Z
score 15,81155

Similares en LA Referencia