Microbial community storm dynamics signal sources of “old” stream water
Notice bibliographique
Résumé
Accurate characterization of the movement of water through catchments, particularly during precipitation event response, is critical for hydrological efforts such as contaminant transport modeling or prediction of extreme flows. Abiotic hydrogeochemical tracers are commonly used to track sources and ages of surface waters but provide limited details about transit pathways or the spatial dynamics of water storage and release. Alternatively, biotic material in streams is derived from thousands of taxa originating from a variety of environments within watersheds, including groundwater, sediment, and upslope terrestrial environments, and this material can be characterized with genetic sequencing and bioinformatics. We analyzed the stable water isotopes (δ18O and δ2H) and microbiome composition (16S rRNA gene amplicon sequencing) of the Marys River of western Oregon, USA during an early season storm to describe the processes, storage, and flowpaths that shape surface water hydrology. Stable water isotopes (δ18O and δ2H) typified an event response in which stream water is composed largely of 'old' water introduced to the catchment before the storm, a common though not well understood phenomenon. In contrast, microbial biodiversity spiked during the storm, consisting of early- and late-event communities clearly distinguishable from pre-event communities. We applied concentration-discharge (cQ) analysis to individual microbial taxa and found that most Alphaproteobacteria sequences were positively correlated (i.e., were mobilized) with discharge, whereas most sequences from phyla Gammaproteobacteria and Bacteroidota were negatively correlated with discharge (i.e., were diluted). Source predictions using the prokaryote habitat preference database ProkAtlas found that freshwater-associated microbes composed a smaller fraction of the microbial community during the stream rise and a larger fraction during the recession, while soil and biofilm-associated microbes increased during the storm and remained high during recession. This suggests that the "old" water discharged during the storm was likely stored and released from, or passed through, soil- and biofilm-rich environments, demonstrating that this approach adds new, biologically derived tracer information about the hydrologic pathways active during and after this event. Overall, this study demonstrates an approach for integrating information-rich DNA into water resource investigations, incorporating tools from both hydrology and microbiology to demonstrate that microbial DNA is useful not only as an indicator of biodiversity but also functions as an innovative hydrologic tracer.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».