PIT tagging

Während meinen Untersuchungen im Winter 2016 und 2017 in Zusammenarbeit mit Claus Wedekind von der Uni Lausanne, dem Kanton Graubünden (Marcel Michel, Amt für Jagd und Fischerei AJF) und Roland Tomaschett, dem Fischereiaufseher in Trun haben wir bereits einiges über die Bachforellen in Vals gelernt.

Etwa 40% der Weibchen laichen während der Laichzeit nicht. Sie sehen normal und gesund aus. Genetisch stellen sie keine Untergruppe dar. Es gibt keine Anzeichen von Inzucht. Ihr genetisches Geschlecht stimmt mit dem Phänotypen überein. Sie haben kein Y-Chromosom und besitzen normale Ovarien. Wir wissen immer noch nicht warum sie nicht laichen. Diesen Winter möchten wir sie markieren um herauszufinden, ob sie ein Jahr später laichen werden. Vielleicht laichen sie nur jedes zweite Jahr um Ressourcen zu sparen.

Im Rahmen des jährlichen Laichfischfangs in Trun (geplant für den 17. Oktober 2018) schlagen wir vor, eine Stichprobe von laichreifen Rognern, sowie auch eine Stichprobe von unreifen Laichtieren nach Trun in die Fischzucht zu bringen (analog zu den Versuchen in 2017).  In der Fischzucht in Trun werden diese Fische dann nach Laichreife sortiert und sachgemäss betäubt. Die betäubten Fische werden vermessen und mit einem Transponder markiert. Gemessen werden Fischlänge, Gewicht und Fettanteil (ich werde mein persönliches Messgerät mitbringen, das wir erfolgreich für Regenbogenforellen in Kalifornien eingesetzt haben).  Als Transponder werden PIT tags (Passive Integrative Transponders) vorgeschlagen da sie (i) inaktiv sind (senden keine Radiowellen aus und brauchen keine Batterien), (ii) einen individuellen Barcode enthalten und so jedes einzelne Tier wiedererkannt werden kann, (iii) wasserdicht, steril und für das Tier störungsfrei sind.  Die Fische werden nach dem Experiment wieder am natürlichen Laichplatz ausgesetzt.

Beim Laichfischfang ein Jahr später können die Fische individuell wiedererkannt werden und es wird bestimmt werden, welche Fische nun laichen oder nicht. Weiter können dank den individuellen Transpondern auch wertvolle demographische Daten über Laichreife, Fruchtbarkeit und Überlebensraten gesammelt werden. Falls das Aussetzen von Laichen keine natürliche Überlebensstrategie darstellt sondern ein Problem müssen wir herausfinden, was mit den Valser Forellen nicht stimmt. Vielleicht hat es Mikroverunreinigungen im Wasser? Der Steinbruch oder Verhütungshormone könnten da eine Rolle spielen.

Als Vorbereitung für dieses Markierungsprojekt habe ich vor zwei Wochen einen Kurs im Markieren von Fischen in der Warm Springs Hatchery in Geyserville, Kalifornien besucht. Mein Lehrer war Ben White, der lokale Fischereiaufseher.

Linnea durfte seine Fische füttern!

Normalerweise werden die Transponder einfach in die Bauchhöhle eingeführt. Da unsere Fische in Vals aber kurz vor dem Laichen stehen ist das keine gute Idee. Die Wahrscheinlichkeit ist gross, dass die Transponder während dem Laichen verloren gehen. Sie können mit den Eiern abgelaicht werden. Deshalb musste ich lernen, wie ich die Fische im Rücken in den dorsalen Muskel markieren kann ohne sie dabei zu verletzen.

Zuerst habe ich mit ein paar toten Silberlachsen (Oncorhynchus kisutch) geübt. Die sind am gleichen Morgen gestorben und ich durfte sie zum Üben brauchen.

Das hat gleich gut geklappt. Als Test habe ich dann meinen Tag wieder gesucht…

Am Nachmittag haben wir zehn junge Regenbogenforellen markiert (2 Jahre alt). Diese Fische hat Ben nach der Markierung eine Woche lang überwacht. Alle haben die Prozedur überlebt und schon nach zwei Tagen war keine Wunde mehr erkennbar.

Da Geyserville nicht gerade auf dem Weg liegt haben wir gleich das Wochenende in der Gegend verbracht und im Zelt an ein paar spektakulären Orten übernachtet.

Hier schlagen wir das Nachtlager auf!

Geyserville heisst nicht umsonst Geyserville. Hier gibt es viele heisse Quellen und Geysire. Wir haben einen verässlichen Geyser besucht. Er hat mich sehr beeindruckt. Und auch motiviert. Während den letzten zwei Wochen habe ich drum mit Cassie unser Paper über Mikroorganismen in heissen Quellen auf der Kamchatka Halbinsel in Russland fertig geschrieben.

Old faithful in Geyserville

Embracing advocacy in science

Freshwater systems are endangered. Habitat degradation, chemical pollution, altered hydrology, species invasions, overexploitation and climate change are threatening these habitats, here and now. The American Fisheries Society is trying to raise awareness about the importance of freshwater ecosystems. These systems can be considered biodiversity hotspots and they provide ecosystem services. However, it is really hard to lobby for them because the human use of freshwater for agriculture, energy and other economic developments (T)trumps conservation concerns in the society. We are responsible – I feel responsible, for making the public aware of their freshwater systems. We need to go out and communicate with the people.

Two weeks ago, I was invited by Suzanne Kelson, a PhD student in Stephanie’s lab to go talk to high school students from Moraga, a small town in the neighborhood of Berkeley. We went out to a little creek and discussed this freshwater habitat in the field with students. We measured stream flow, invertebrate biodiversity, hydrology and explained how a watershed is built up. I talked about fish migration, reproduction and the interaction with bacteria in salmonids, mostly steelheads. Each little station that was led by Suzanne, Hana Moidu, Jordan Wingenroth, and Brian Kastl gave the students insight into a different study area of freshwater biology. Together we provided each puzzle piece to give the students a greater picture. I felt like they walked away with more awareness for their surrounding environment. They were surprised to see so much in their little neighborhood creek. I am convinced they will experience their party/stroll/car- or bike ride at the river differently next time.

Back at home I read an essay in the Fisheries Magazine April 2018 by Marcy Cockrell, Kate Dubickas, Megan Hepner, and Matthew McCarthy (Fisheries, Vol 43, No. 4). They are reaching out to scientists and encourage them to advocate for policy issues. The believe that all citizens have a responsibility to engage in the political process, especially scientists. Advocating for science-related issues should not be a conflict of interest but a necessary step towards a more holistic scientific method and a more informed society.

They list the following nine guidelines how scientists could advocate:

  1. Gain experience working with a variety of activities and organizations.
  2. Join a professional society that already plays a role in advocacy, for example AAAS (the American Association for the Advancement of Science).
  3. Become involved with local or national chapters of conservation-minded NGOs, trade organizations, or general membership groups.
  4. Be proactive in communicating science.
  5. Engage in dialogue with decision makers.
  6. Gauge interest among colleagues.
  7. Build and use your network.
  8. Apply to formal opportunities for communication training and professional development.
  9. Vote!

Thank you Suzanne for inviting me to your outreach activity. I think we took care of points 4, 6 and 7. I also would like to thank Stephanie for being a great role model how to actively pursue all numbers 1-9, advocating for freshwater sciences and building a great community of freshwater scientists (for example Mary Power, Ted Grantham and Albert Ruhi), a new hotspot at UC Berkeley!

Brian Kastl explains to the students how to calculate water flows in the creek.

Internship and Master thesis project of David Zeugin

This post is written by David Zeugin, University of Lausanne

My project with Laetitia was about the decline of a European grayling (Thymallus thymallus) population in Lake Thun, Switzerland. We looked at the effects of inbreeding on offspring survival. To manage this population, juveniles are bred each year in a hatchery from a stock of captive fish and released into the wild. However, breeding fish in a hatchery leads inevitably to inbreeding. We investigated the effects of this inbreeding by comparing reproduction success of wild fish and captive ones simultaneously in a climate chamber at the university. During the course of their development, we measured embryo survival, time until hatching and sizes of larvae. Additionally, we tried to develop a gynogenesis protocol.

Getting the fish (grayling) in Kandersteg, BE.

Gynogenesis allows the creation of artificial diploid homozygote offspring from the haploid genetic material in the eggs of the mother. Eggs are fertilized with inactivated sperm and then exposed to heat shock or radiation to trigger cell division. Eggs and sperm from wild fish and hatchery stock were used for this protocol. The effects of inbreeding at different levels; i.e., crossing wild individuals vs. crossing hatchery stock fish vs. crossing a female with itself was measured by stressing the resulting embryos with three fish pathogens, Pseudomonas fluorescens, Aeromonas salmonicida and Aeromonas sobria.

Inactivating the sperm.

Inside the UV box.

We had a very low success rate of gynogenesis. The number of viable diploid offspring for each female was so low that we could not statistically compare their performance to the other grayling embryos and larvae. The number of viable embryos was relatively high but they all died before hatching. However, grayling embryos coming from parents that had been produced and raised in hatcheries reacted with a higher mortality and earlier hatching compared to the offspring of wild fish when presented to both A. salmoncida and A. sobria

fertilized eggs

Most of the gynogens are dying.

Head and eyes become visible.

The supervision of Laetitia in this project helped me to take initiatives, to be rigorous in my experimental design and conduct, and to develop my communication skills. I directly profited from her large knowledge on the subject and appreciated that Laetitia was supervising my work and at the same time giving me the opportunity to develop my own hypothesis on the project.

I am now a Ph.D. candidate in the Ionta lab and work on neuroscience. I am studying the neural basis of visuo-motor control and how they interact in the human brain.  https://iontalab.org

In the climate chamber

lots of data

freshly hatched

Die East Bay noch einmal voll auskosten

Gestern sind Linnea und ich mit dem Velo ans Meer gefahren. Dort haben wir auf Donny und Jacoby gewartet, die uns mit dem SAAB und der Camping Couch gefolgt sind.

Es windet so stark dass beide ihre Hüte festhalten müssen. Das ist normal hier in Albany. Schwedische Sommerbrise.

Meine Familie und die Skyline von San Francisco. Ganz klein irgendwo da draussen wohnt Gino.

Zum Znacht Bananenblüten mit Nudeln und Chnobli aus der Berkeley Bowl.

Kurt Fausch – Lessons on connectivity and connections from four decades of research on rivers

Der Ökologie Professor von der Colorado State University – Kurt Fausch – hält heute einen Vortrag an der Universität Berkeley. Er ist diese Woche zu Gast in unserer Gruppe.

Ich schreibe wieder einmal einen Beitrag auf Deutsch. Das Thema ist aktuell und extrem wichtig, auch in nicht-englischsprachigen Ländern.

Das Bild ist von Kurt’s Webseite wo sein Buch beschrieben ist ‚For the Love of Rivers‘: http://fortheloveofrivers.com/

Ich durfte gestern etwas Zeit mit Kurt verbringen und ihn zum Mittagessen einladen. Dabei hat sich herausgestellt, dass Kurt’s Grossvater, ein Bauer von Seewis im Prättigau, nach Minnesota ausgewandert ist. Nach dem ersten Winter in der eisigen Kälte mit drei kleinen Kindern haben sich die Prättigauer entschieden, nach Colorado weiterzuziehen. Kurt’s Vater hat im zweiten Weltkrieg in Japan gekämpft. Als er zurück kam wurde er Professor an der Cal Poly Universität in Pomona, CA, das ist in Südkalifornien.Er war einer der ersten Professoren im Animal Science Department und hat Genetik anhand von Merkmalen studiert. Sein Fachgebiet war die Zucht von Nutztieren und die Vererbung von Merkmalen wie zum Beispiel der Anteil von Wolle in Schafen, oder Rückenfett in Schweinen.

Jetzt gehts los.

Kurt hat sein ganzes Leben davon geträumt, einmal einen Vortrag an der UC Berkeley halten zu dürfen. Jetzt ist er hier.

In seinem Vortrag geht es um die Bedeutung von Flüssen für Fische und Menschen. Kurt’s Karriere wurde stark von Shigeru Nakano beeinflusst, einem Ökologen aus Japan. Die beiden haben Experimente durchgeführt um zu zeigen wie Flüsse und Wälder verbunden sind und das ganze ein Ökosystem darstellt und nicht zwei unabhängige Systeme. Dazumal dachte man, dass Flüsse vor allem einfach Dinge aufnehmen wie Blätter, Sträucher und Bäume die reinfallen. Es hat sich niemand Gedanken darüber gemacht, ob der Fluss auch wichtig ist für seine Umgebung. Nakano hatte die Idee, ein Dach über einen Fluss zu bauen, das den Fluss vom Umgebungswald abtrennte. In diesem Experiment konnten sie zeigen, dass der Fluss als Lebensraum für viele ‚Waldinsekten‘ dient und wie ‚Waldinsekten‘ als essentielle Nahrungsmittel für Fische dienen. Die Experimente wurden auf der ganzen Welt wiederholt und haben viele spannende Interaktionen auf mehreren trophischen Ebenen offengelegt.

Zum Beispiel Vögel und Fledermäuse in Wäldern beziehen einen Viertel ihrer Nahrung aus den Flüssen. Oft fällt das Auftauchen von Mückenlarven in den Flüssen zusammen mit der Jungenaufzucht und ist essentiell für diese Mütter, um ihre Jungen über die Runden zu bringen.

Kurt sagt, Fischbiologen, die in Flüssen arbeiten, sollen ab und zu aufstehen und herumschauen, was um den Fluss herum lebt und fliegt und kriecht.

Shigeru Nakano hat im Jahr 2000 Mary Power besucht und sie hat ihm ihr Angelo Coast Range Reserve gezeigt. Mehr über den Angelo Park hier. Ein Tag später hat Shigeru einen Ausflug gemacht in die Sea of Cortez. Er wollte auf eine Insel um dort Feldarbeit zu erledigen. Das Boot ist verunglückt und er ist nie wieder aufgetaucht.

Er war Kurt’s Freund und Kurt hat einen Artikel über ihn geschrieben. Hier ist ein paper über die wichtigsten Erkenntnisse von Nakano.

Alle grossen Fische in Süsswasser Systemen brauchen verschiedene Habitate um zu überleben. Futterstellen sind nicht am gleichen Ort wie Laichgebiete. Um diese Habitate zu erreichen legen sie Distanzen zurück. Zum Teil sehr grosse Distanzen, wenn man zum Beispiel an Lachse denkt. Da Fische schwimmen brauchen sie ein intaktes Flusssystem ohne Lücken oder Barrieren. Kurt konnte in einem Fluss in Colorado nicht nur zeigen, wie wichtig das lückenlose Flusssystem ist, sondern auch wie unabdingbar die verschiedenen Habitate darin sind. Fische brauchen Pools und Stromschnellen. Zum einen wachsen darin verschiedene Insekten als Futter und zum anderen können sie sich an Stellen mit optimalen Wassertemperaturen zurückziehen. Fische brauchen als nicht nur Flüsse sondern ganze Flusslandschaften.

Der kritische Leser fragt sich nun vielleicht wie es kommt, dass an vielen Orten, wie zum Beispiel in der Schweiz, Forellen überleben können, die auf kleine Strecken beschränkt sind. Denen geht es doch ganz gut? In West Brook, Massachusetts haben Yoichiro Kanno et al. gezeigt, wie ein einziger Störfaktor so eine Bachsaibling Population zugrunde gerichtet hat. Diese Population lebte in einem Flussabschnitt von 6km obwohl sie ursprüngliche Wanderforellen waren. Nachdem Holzfäller einen kleinen Zufluss abgezweigt haben weil sie eine Strasse im Wald brauchten, ist die Fischpopulation ausgestorben. Diese Population war nicht belastbar weil ihr Habitat so einseitig war.

Kurt beendet seinen Vortrag mit der Einsicht, wie wichtig Flüsse auch für Menschen sind.

Das Geräusch von Flüssen oder schon nur die Ansicht von Flüssen auf Fotos wirkt beruhigend auf uns. Zum Beispiel beim Zahnarzt. Er ist überzeugt davon, dass Flüsse zur Evolutionsgeschichte von Menschen gehören. Wir leben erst seit ein paar hundert Jahren in Städten. Zuvor haben wir an Flüssen gelebt. In Zukunft werden wir mehr Wasser brauchen. Für Strom und zum Trinken. Wenn Flüsse verschwinden, dann werden die Fische verschwinden und die Tiere in den Wäldern. Kurt schlägt vor, dass wir eine Ethik Kommission gründen, die sich um die Bewirtschaftung der Flüsse kümmert.

Eine Studentin fragt, wie wir unsere Flüsse in Zukunft erhalten können, wenn die Landwirtschaft soviel Wasser braucht um uns zu ernähren?

Living with Wolves in California

Wildlife seminar by Kent Laudon

Es ist wieder einmal an der Zeit einen Blog auf Deutsch zu erfassen. Es geht um Wölfe. Kent Laudon arbeitet für die Behörden. Er ist sozusagen ein Amtsbiologe. Er hat sich auf Wölfe spezialisiert.

Der Raum ist voll. Ich habe ihn noch nie so vollgestopft gesehen. Absolut soziopolitisch. Kalifornien hat seit ein paar Jahren ein Wolfsrudel. Genau wie Graubünden.

Im Vergleich zu Graubünden ist die Geschichte hier etwas anders verlaufen. Die Europäer haben Nutztiere mitgebracht und alle natürlichen Raubtiere ausgerottet. Die Wölfe in Kalifornien wurden ganz ausgerottet, Bären nur teilweise. Seit 1996 (etwa 100 Jahre später) wandern Wölfe wieder ein aus Kanada.

Im Vortrag geht es vor allem und Sichtungen von Wölfen. Alle Wölfe hier tragen Halsbänder mit Sendern. Das Amt hier weiss genau wo die Wölfe sind. Laudon fährt mit seinem riesigen Pick-up truck durch den Wald, sein Mountain Bike im Kofferraum und sucht Signale seiner Wölfe. Amt für Jagd und Fischerei auf Amerikanisch. Wenn die Wölfe sich in die Wildnis zurückziehen steigen die Biologen auf Pferde um. Freiwillige Mitarbeiter hat es genug. Sogar ehemalige Förster und aktive Jäger.

Ich nehme nicht viel mit vom Vortrag ausser ein paar schönen Erinnerungen, Fotos und Videos. Was mich erstaunt ist wie weit die Wölfe wandern jeden Tag. Die Karte zeigt Idaho, Oregon und Kalifornien und der Wolf läuft darin herum wie auf einem Fussballfeld. Schnell einmal 100km at Tag.

Auch sehr spannend sind die Videoaufnahmen im Juli 2015 wo am gleichen Tag Wölfe und Bären zu sehen sind.

Wölfe laufen gerne auf Strassen und Wanderwegen. Hier in Kalifornien benutzen sie auch Flüsse, die im Sommer austrocknen als Korridore.

Die Mehrheit der Bevölkerung in Kalifornien lebt immer noch im 1924 als die Wölfe erfolgreich ausgerottet wurden. Kent sieht seinen Job vor allem darin, mit Leuten zu reden und aufzuklären. Was fehlt im grossen Teil der Bevölkerung sind Grundkenntnisse der Ökologie ihrer eigenen Umwelt. Als Beispiel dazu zeigt Kent wie sich die Populationsdichte der Wölfe an die der Hirsche anpasst. Wenn es viele Hirsche hat, dann vermehren sich die Wölfe. Dann essen sie viele Hirsche und deren Population bricht zusammen. Ein Jahr später bricht die Wolfpopulation ein und die Hirsche können sich wieder erholen (Daten aus Wisconsin).

Für die mit Grundkenntnissen auf Englisch habe ich hier noch ein paar sehr spannende Unterlagen. Und das hier. Adrian Treves konnte sehr schön aufzeigen und quantiativ bestätigen, dass der kontrollierte Abschuss von Wölfen durch die Regierung dem Ruf des Wolfes schadet. Wenn die Bevölkerung sieht dass die Regierung eine geschützte Art abschiesst, dann empfinden sie den Wolf nicht mehr als schützenswert. In einigen Gebieten hat das sogar dazu geführt, dass Jagdfrevel zugenommen hat.

Als ich Kent darauf angesprochen habe, hat er ganz aggressiv reagiert. Wie immer. Wölfe = Emotionen. Er meinte, es sei die Aufgabe der Regierung, die Wolfspopulation zu kontrollieren und regulieren. Er sagt das, nachdem er gerade das Raubtier-Beutetiere Schema gezeigt hat.

Ich habe mich hier reingesetzt für eine Pause von einem langen Tag im Büro. Es war erfrischend. Ich habe viel an unsere Calanda Wölfe gedacht. Vor ein paar Tagen habe ich nach langer Zeit wieder einmal eine Nachricht von einem Freund aus Graubünden erhalten. Das hat mich riesig gefreut. Es haben mich also noch nicht alle vergessen daheim. Passt gut auf eure Wölfe auf! Gell Ueli! Liebe Grüsse.

Einmal um die Sonne mit den Calanda Wölfen

Happy Chinese New Year

I am back from Panama. Living and working in California. This month I have to do a a lot of bioinformatics. Several datasets are waiting to be analyzed. I am now actively using R Markdown and Jupyter notebooks to make my work more transparent and reproducible. Stephanie organized a workshop for the Carlson, Power, Ruhi and Grantham group at UC Berkeley on data management plans. I found myself in all categories: the planning stage of a project, fieldwork, wet lab, data analysis, statistics, bioinformatics, preparing a paper, and post-publication. This is postdoctoral life. And it is beautiful.

Last week I read this blog several times. It gives me goosebumps because it describes my life in very beautiful words. It touches me right in the middle. What is a postdoc?

This blog post is by Jeremy Yoder, now professor Jeremy Yoder. He is a member in the committee of The Molecular Ecologist. They offered me to write blog posts for their website. I am extremely happy to fulfill this job. The journal Molecular Ecology is one of my favorites and I find it important to make its publications accessible to everybody. Writing for this website is one step in the right direction. I am planning to explain exciting Molecular Ecology articles to the general public and discuss trends in this field of research. Additionally, I am also looking forward to contributing articles about the challenges and strategies of researchers (mostly postdocs) who are trying to juggle work and family. I envision this website as a platform to assist academia in becoming a more inclusive environment. I know that the other bloggers are on the same page and I am extremely thankful that they offered me to become a part of their writing team.

I have been half sick as of yesterday and today. However, as a parent you cannot just lie in bed and wait until you recover. Sorry world for spreading my bugs. Yesterday afternoon, we went to Stinson beach to remember at what a beautiful place we are allowed to life. Today we joined the Chinese New Year party at the UC village. Such parties make this place unique. It feels so special to walk 300m to a community center and meet fellow researcher families from all over the world on a boring Sunday to celebrate the year of the dog. We met people who spoke Mandarin, Bangla, Japanese and English. We used too much glitter, ate good free food and took silly photos. I am enjoying every second of being affiliated with the best public university in this country.

 

Getting ready for my second Panama Trip

Today David Coil and I are flying to Panama for a our first official sample collection. I feel like I am fully prepared, including all necessary vaccinations, a travel laptop from Jonathan that I just set up fresh, an extra phone with a Panamanian SIM card and local number, money in small bills, having informed my bank about my credit card, lots of different kinds of collection tubes, DNA extraction kits, petri dishes, culturing media for bacteria, anaerobic incubation chambers, diving equipment, Linnea’s dissection scope, insect repellent, treated clothes against mosquitoes and ticks, instant coffee, and most importantly, photo equipment.

Honestly, I did not sleep much the last couple of nights. However, the collection schedule is penciled down, my future research plans have taken some shape and in theory, I am fully prepared.

David and I will keep you entertained with our traveling blog at: https://istmobiome.net/

Keith Bouma-Gregson’s exit talk

What you must know before reading this blog is that here at Berkeley most talks are great. You could go to a seminar every single day and learn new things and hear brilliant people talking. This also applies to graduate students‘ exit talks. The last one I went to was by Tristan Nunez. See here.

Today it is Keith Bouma-Gregson. He did a PhD in Mary Power’s lab in Integrative Biology at UC Berkeley. He will be moving on to work with Jill Banfield now. Check her out. She is awesome. http://nanogeoscience.berkeley.edu/

Mary Power’s introduction:

Keith worked on a variety of projects on food web ecology, aquatic ecology, cyanobacterial genomics (mostly Phormidium: a toxic cyanobacterium), public health and citizen science. He also worked a lot on the Eel river restoration project. http://www.eelriverrecovery.org. Keith involved local people so that they would learn what the problems are with cyanobacteria and the toxins that they produce.

There is a funny, dark, little story. Somebody found a human skull in a river in Humboldt County. The police wanted to use their sniffing dogs to find the rest of the body but they did not know whether they could let their dogs into the water because of the toxic cyanobacteria. So Keith went there and checked it for them. He could confirm that the waters were safe. So whenever these detectives will have similar problems they know now who they have to contact…

Full hearts, clear eyes on the eel can’t lose. FULL HEARTS, CLEAR EYES ON THE EEL CAN’T LOSE. (you have to scream it out loud).

OK. Now Keith will start his talk:

Background: Water systems in California have been affected heavily by human alterations like pollution, damming, or the addition of fertilizers. The climate in California is mediterranean, the highest water levels occur at the wrong time for agriculture. Hence, humans built dams and reservoirs for saving it. Consequently, there is not enough water for the ecosystem when it needs it for its highest productivity. Due to the huge anthropogenic impacts on Californian waters, cyanobacterial blooms have increased. These bacteria will bloom and become the most common taxa in the environment. Legrand et al. showed in the journal Toxins in 2017 that cyanobacterial blooms are increasing recently (shown in Lake Zurich, Switzerland). Cyanobacteria produce toxins that are harmful to the mammalian liver and nerves. Not all strains contain the genes to produce these toxins.

Keith’s thesis: was based on the Eel River system. UC Berkeley has a field station in the middle of this system, the Angelo Coast Range Reserve. By the way, I did a large part of my fieldwork on O. mykiss in this reserve. Keith monitored the Eel River for cyanobacteria. He wanted to find out where, when and who is there. Together with Professor Kudela at UC Santa Cruz, Keith built Solid Phase Absporption Toxin Trackers (SPATTs) to measure toxins in the water. The toxin Anatoxin-a showed very high levels throughout the watershed. The highest levels were measured in August when the river temperatures were highest. At this point, Keith did not know which taxa were producing these toxins.

Keith went ahead and identified all cyanobacteria he could find in the system. He described mostly Anabaena spp. (Nostocales) and Phormidium spp. (Oscillatoriales). To do this, Keith collected green mats in the field, brought them to the lab and measured their toxin concentrations. He could find Anatoxin-a and Microcystin toxins in all mats. The levels were so high that they would kill a dog and maybe even be toxic to a cow. Moreover, Anabaena spp. were associated with low flowing water. It builds clumps and they get stuck in eddies and pools of the river. This could be a health risk for humans swimming in the river. Keith performed an experiment to investigate when cyanobacteria float and when they sink to the ground in the natural river. He found that they remain buoyant for days in a natural light regime (Bouma-Gregson et al. in Harmful Algae 2017).

He learned the following:

  • Cyanotoxins are produced by benthic Anabaena and Phormidium.
  • Anatoxin-a is frequent and shows high concentrations.
  • Cyanobacteria float at high concentrations in the river during summer and could represent a potential health risk.

As a next step, Keith performed genome resolved metagenomics. He collected cyanobacteria at 22 different sites across the Eel River system, extracted their DNA and assembled them into contigs to get a draft metagenome. Then he binned out individual genomes into draft genomes. With these samples he would first describe the bacterial composition and then look for the Anatoxin-a synthesis operon. He could find this operon in 7 samples. Then he linked the presence/absence of this operon to bacterial community composition. He found that samples with this operon clustered together. This was mostly driven by the presence of Burkholderiales.

Keith also identified the main energy pathways in his microbial mats. Most bacteria in his samples had genes for carbon oxidation. He did not find any bacteria that use methane, hydrogen or sulfate to gain energy. However, he found a few bacteria that metabolize Urease. Many of his bacteria contained a gene that codes for a transporter that can transport phosphate inside their bodies. Moreover, they also have a pathway where they excrete an enzyme into their environment that binds inorganic phosphorus and transforms it to phosphate which they then can import back into their cells. It seems that these bacteria are super effective at scavenging phosphorus, even if its concentrations are low. This could be an explanation why Phormidium dominates in the Eel river system that has high organic nitrogen levels and low phosphorus levels.

Keith ended his talk with the following statement: Cyanobacteria have been around in our environment ‚forever‘ so the goal should not be to eradicate them but to learn more about them and how to deal with them.

This is Keith. He is also active on twitter as @K_BoumaGregson