{"refrec":{"BRefID":282482,"RR":"<b>Fan, H.</b> (2016). Investigations on the nitrogen cycle in the coastal North Sea. PhD Thesis. UvA: Amsterdam. ISBN 978-94-91407-32-1. 156 pp. <a href=\"http://hdl.handle.net/11245/1.522126\" target=\"_blank\">hdl.handle.net/11245/1.522126</a>","BEntID":274501,"PublicFlag":1,"CheckedFlag":0,"wosflag":null,"vabbflag":null,"RefStringPartII":". PhD Thesis. UvA: Amsterdam. ISBN 978-94-91407-32-1. 156 pp. <a href=\"http://hdl.handle.net/11245/1.522126\" target=\"_blank\">http://hdl.handle.net/11245/1.522126</a>","DocTypID":5,"DocType":"Book/Monograph","MarineFlag":0,"FreshFlag":0,"BrackishFlag":0,"TerrestrialFlag":0,"Authorstring":"Fan, H.","OrigTitleTranslFlag":0,"Authorstringtrunc":"Fan, H.","Englishabstract":"This thesis focuses on the nitrogen cycle in Dutch coastal waters and sediments. Themain hypothesis of this study was that the different steps of the nitrogen cycle occurspatially and temporally separated from each other rather than that the cycle is closedin the same place and time. To verify this hypothesis, multiple experimentalapproaches were applied to investigate N2 fixation, denitrification, anammox andnitrification in the some selected ecosystems of the Dutch coast.Chapters 2, 3 and 4 investigate N2 fixation, denitrification, anammox and nitrificationin an intertidal microbial mat. Microbial mats are benthic communities of verticallystratified functional groups of microorganisms. The oxygenic phototrophiccyanobacteria are conspicuously present, and by fixing carbon dioxide and dinitrogen,they form the basis of the microbial food web in this small-scale ecosystem. Microbialmats develop on nitrogen-depleted intertidal sandy beaches and therefore nitrogenfixation plays an important role in supplying the mats with bound nitrogen. Thisaspect has received considerable attention but not much is known about the fate of thefixed nitrogen, the responsible microorganisms, and the factors that control thenitrogen cycle in microbial mats.The GeoChip is a DNA microchip that contains probes for virtually all known genesinvolved in the major biogeochemical processes. The study of the microbial mats ofthe Dutch barrier island Schiermonnikoog using this GeoChip revealed that theoverall functionality of these mats is similar and seemed to be independent on the mattype or the season. The nitrogen cycle was prominently present as indicated by thepresence of a variety of functional genes involved in this cycle. Especially, the genesinvolved in denitrification were abundant, following those involved in nitrogenfixation and nitrification (Chapter 4).N2 production was measured in microbial mats that develop along a tidal and salinitygradient from the supra littoral to the low water mark (Chapter 2). Denitrification isthe main sink for nitrogen in these mats. The seasonality of denitrification is notconsistent in different types of mats. Station 2 (marine station) and Station 3(intermediate station) revealed much lower rates of denitrification, which showed alsoless seasonality when compared to Station 1. The denitrifying community at Station 1was more diverse than that at Station 2 and Station 3. The denitrifying communities ofthese stations were more similar than either of these stations with Station 1. Therefore,the seasonality of denitrification may be mainly attributed to the denitrifyingcommunity composition. The spatial organization of the denitrifying community inthe microbial mats was likely the result of changing environmental conditions. Furtherinvestigation on the potential rate of nitrification and the diversity and abundance of130amoA gene of AOB and AOA in these mats showed that AOB are responsible formost of the aerobic ammonium oxidation in the mats (Chapter 3). Salinity has beenproposed as the major driver of the microbial community composition for thesemicrobial mats. This also applies to the denitrifier and aerobic ammonia-oxidizercommunity. In conclusion, nitrogen fixation and denitrification occur predominantlyin summer in these microbial mats. Denitrification may benefit from the supply oforganic matter that is produced by the photoautotrophs. Nitrification was highest inautumn and lowest in summer and therefore it occurred temporally separated fromnitrogen fixation and denitrification.Chapter 5 and Chapter 6 report on studies on N2 fixation, denitrification, andanammox in the surface of the water column (only N2 fixation), and the bottomsediments of the southern North Sea. In contrast to microbial mats, N2 fixation wasthought to be uncommon in the southern North Sea waters due to the high nitrogenavailability in these regions. It was shown that N2 fixation occurred in the watercolumn and in the surface sediment and was mainly attributed to the anaerobic sulfatereducing bacteria. Compared to anammox, denitrification was responsible for themain nitrogen loss from the system. The contribution of denitrification to N2production varied among stations and between seasons. The functional generepresenting denitrification, nirS, could not be assigned to a specific group ofmicroorganisms. In the sediment, N2 fixation and denitrification were temporally andspatial separated. The former was highest in August in the offshore DB station, asandy area with low organic content, while the latter was high in May in the OGstation, a muddy depression in the North Sea with high organic content. The rates ofboth processes coincided with the expression of the functional genes nifH and nirS.The spatial and temporal separation of denitrification and nitrogen fixation is alsoprojected on the composition of chemotrophic diazotrophic and denitrifyingcommunities. The diazotrophic community composition at the three stations appearedto correlate with geographic location (coastal and offshore) while the denitrifyingcommunity composition was determined by sediment type. Chapter 6 studiedanammox and anammox bacteria during four seasons. It was shown that higherabundance and activity of the anammox bacteria were associated with higher organiccarbon and elevated temperature.In conclusion, N2 fixation, denitrification anammox and nitrification and theresponsible microorganisms occur on different spatial and temporal scales inecosystems of the Dutch coast. A number of factors may drive the observed changesin the main processes in the nitrogen cycle. These may include composition andnature of the diazotrophic community and physicochemical factors includingtemperature, salinity, oxygen, and availability of substrates. Future studies arerecommended in order to provide knowledge on the effects of environmental131conditions on the nitrogen cycle in coastal environments, using quantitativeexperiments in mesocosms and laboratory experiments with the key microorganisms.","AbstractOtherLang":"Dit proefschrift gaat over de stikstofcyclus in het Nederlandse kustgebied, waarbijzowel de waterkolom als het sediment (getijdensediment en zeebodem) werdonderzocht. De belangrijkste hypothese van deze studie was dat de verschillendestappen in de stikstofcyclus zowel ruimtelijk als in de tijd gescheiden verlopen en niet,zoals vaak gedacht wordt, dat de cyclus gesloten is op een bepaalde plaats en tijd (datwil zeggen dat alle stappen van de stikstofcyclus in een gegeven microbieelecosysteem tegelijkertijd plaatshebben). Om deze hypothese te testen werdenverschillende benaderingen gekozen om de binding van luchtstikstof (via ammoniumnaar microbiële biomassa), de denitrificatie (de omzetting van nitraat naarluchtstikstof), de anaerobe ammonium oxidatie (anammox), en de nitrificatie (deaerobe oxidatie van ammonium) te onderzoeken en te meten in een aantalgeselecteerde microbiële ecosystemen van de Nederlandse kust.De hoofdstukken 2, 3 en 4 gaan over de stikstoffixatie, denitrificatie, anammox ennitrificatie in een microbiële mat in het intergetijdengebied. Microbiële matten zijnbenthische (op of in het sediment levende) gemeenschappen van verticaalgestratificeerde (gelaagde) functionele groepen van micro-organismen. De oxygene(zuurstof-producerende) fototrofe (fotosynthese bedrijvende) cyanobacteriën (ookbekend als ‘blauwwieren’) zijn opvallende organismen in deze matten. Doordatcyanobacteriën koolzuur en stikstof fixeren produceren ze organische stof en vormenzij zodoende de basis van de microbiële voedsel web van dit kleinschalige ecosysteem.Microbiële matten ontstaan in stikstofarme zandige getijdenstranden en daarom is deeigenschap dat micro-organismen in de mat luchtstikstof kunnen binden en dezeoneindige stikstofbron gebruiken voor de vorming van biomassa en groei van grootbelang en zonder dit proces zou een microbiële mat zich niet ontwikkelen. Dit aspectheeft daarom ook veel aandacht genoten in de wetenschappelijke literatuur. Echter,heel weinig is bekend over het lot van de gefixeerde stikstof, de organismen diebetrokken zijn bij de stikstof cyclus en de factoren die bepalend zijn voor deze cyclusin microbiële matten.De GeoChip is een DNA microchip dat oligonucleotide sondes (‘probes’) heeft voorvrijwel alle bekende genen die betrokken zijn bij de belangrijkste biogeochemischeprocessen. Door het gebruik van deze GeoChip voor het onderzoek aan microbiëlematten van het Waddenzee eiland Schiermonnikoog kon worden vastgesteld dat deallesomvattende functionaliteit van verschillende typen microbiële matten in feitehetzelfde is en dat er ook geen verschillen tussen zomer en winter bestaan. Hetdetecteren van een groot aantal verschillende genen die betrokken zijn bij destikstofcyclus liet zien dat deze cyclus prominent aanwezig is in de onderzochtemicrobiële matten. Vooral genen die betrokken zijn bij de denitrificatie waren volop133aanwezig, gevolgd door die, die betrokken zijn bij de stikstoffixatie en nitrificatie(Hoofdstuk 4).De microbiële matten die gevormd worden langs de getijde- en zoutgradiënt van hetsupra litoraal (bij de duinen) tot de laagwaterlijn, produceerden alle distikstofgas (N2)(Hoofdstuk 2). Er kon geconcludeerd worden dat in deze matten denitrificatie debelangrijkste put voor stikstof is. Denitrificatie vertoont echter geen consistent gedrag.Station 2 (het marine station bij de laagwaterlijn) en Station 3 (station tussen 1 en 2 eneen echt tussengetijde gebied) vertoonden relatief lage (vergeleken bij Station 1)denitrificatie waarden die bovendien niet seizoensgebonden bleken te zijn. Ook dedenitrificerende micro-organismen in beide stations leken meer op elkaar dan elk vandeze stations leek op Station 1. Daarom zou het kunnen zijn dat eenseizoenafhankelijke denitrificatie een gegeven is die vooral samenhangt met desamenstelling van de gemeenschap van micro-organismen die dit proces uitvoeren.Evenzo heeft de ruimtelijke verdeling van de denitrificerende micro-organismenwellicht te maken met de verschillende milieucondities.Verder onderzoek naar de potentiële nitrificatie snelheid en de diversiteit enabundantie van het amoA gen van ammonia-oxiderende bacteriën (AOB) enammonia-oxiderende archaea (AOA) resulteerde in de conclusie dat AOB debelangrijkste organismen zijn die zorg dragen voor de oxidatie van ammonia in dezemicrobiële matten (Hoofdstuk 3). Het zoutgehalte is waarschijnlijk een belangrijkefactor voor de samenstelling van zowel de denitrificerende als ook de aerobeammonium oxiderende bacteriën. De conclusie is gerechtvaardigd dat stikstoffixatieen denitrificatie vooral gedurende de zomer plaatsvinden en dat de laatste profiteertvan het organische materiaal dat gedurende de zomer wordt geproduceerd door defotosynthetische organismen. Nitrificatie is het meest actief gedurende de herfst en hetminst actief gedurende de zomer en treedt dus in de tijd gescheiden op vanstikstoffixatie en denitrificatie.Hoofdstuk 5 en 6 gaan over stikstoffixatie, denitrificatie en anammox in hetoppervlaktewater (alleen stikstoffixatie) en de zeebodem van de zuidelijke Noordzee.In tegenstelling tot microbiële matten, is steeds aangenomen dat stikstoffixatie ingematigde zeeën zoals de zuidelijke Noordzee geen factor van belang is in verbandmet de hoge beschikbaarheid van stikstof in deze wateren. Maar niettemin kon ikaantonen dat stikstoffixatie zowel in de waterkolom als ook in de zeebodembelangrijk was en dat het voornamelijk de anaerobe sulfaat-reducerende bacteriënwaren, die daarvoor verantwoordelijk waren. Anammox bleek van ondergeschiktbelang en denitrificatie werd aangewezen als het voornaamste proces datverantwoordelijk is voor het verlies van stikstof uit het ecosysteem. De bijdrage vandenitrificatie aan de productie van distikstof (N2) verschilde tussen de verschillendeonderzochte stations maar ook binnen een station. Het gen dat de functie denitrificatie134representeert, nirS, kon niet worden gekoppeld aan een specifieke groepmicro-organismen. Stikstoffixatie en denitrificatie in het sediment verliepen zowel inde tijd als in de ruimte van elkaar gescheiden. De stikstoffixatie was het hoogst inaugustus in het offshore station Doggers Bank, dat een zandige bodem heeft waarweinig organisch materiaal in zit. Denitrificatie was hoog in mei in het stationOestergronden, een modderige diepte in de Noordzee met een hoog gehalte aanorganische stof. De snelheid van beide processen kwam overeen met de expressie vande genen nifH en nirS, die coderen voor eiwitten die achtereenvolgens bij destikstoffixatie en denitrificatie betrokken zijn. De ruimtelijke en tijdelijke scheidingvan denitrificatie en stikstoffixatie komt ook tot uiting in de samenstelling van dechemotrofe stikstoffixerende en denitrificerende microbiële gemeenschappen. Desamenstelling van de stikstoffixerende gemeenschappen in de drie stations leek tecorreleren aan de geografische positie (kust en offshore), terwijl de samenstelling vande denitrificerende gemeenschappen meer leek te zijn bepaald door het type sediment.In Hoofdstuk 6 is aandacht besteed aan de seizoenvariaties van het anammox procesen de anammox bacteriën. Het bleek dat de abundantie en activiteit van de anammoxbacteriën overeenkwamen met een situatie waarbij veel organisch materiaal aanwezigis en bij hogere temperatuur.Concluderend kan ik vaststellen dat de stikstoffixatie, denitrificatie, anammox ennitrificatie, alsmede de micro-organismen die voor deze processen verantwoordelijkzijn, in de Nederlandse kustecosystemen op verschillende ruimtelijke en tijdelijkeschalen plaatshebben. De waargenomen veranderingen in de stikstofcyclus wordengedreven door verschillende factoren. Daaronder zijn de identiteit van de betrokkenmicro-organismen en de samenstelling van de microbiële gemeenschappen enfysicochemische factoren zoals temperatuur, zoutgehalte, zuurstof, en debeschikbaarheid van substraat van belang. Ik beveel verdere studies aan om de kenniste vergroten die nodig is om de effecten van milieucondities op de stikstofcyclus inkustecosystemen te kunnen inschatten. Daarvoor zijn kwantitatieve experimenten ingesloten, gecontroleerde natuurlijke systemen (‘mesocosm’) nodig als ooklaboratorium experimenten met de sleutelorganismen.","BibLvlCode":"M","StandardTitle":"Investigations on the nitrogen cycle in the coastal North Sea","OrigTitleLangCode":"en","OrigTitleLangCodeExtended":"eng","OrigTitleLangID":15,"DateLastModified":{"date":"2024-12-10 01:33:17.368041","timezone_type":1,"timezone":"+01:00"},"UserAccessRight":null,"UserAccID":null,"AuthorKeywords":null,"OtherDescriptors":null,"Notes":null,"AnaPub":null,"MonPub":2016,"DateUpdate":"2017-01-12","DateCreate":"2017-01-10","SecASFANote":null,"ConfID":null,"PeerRev":0,"VlizCoreFlag":1,"WoScode":null,"VABBcode":null,"OpenAcc":1,"Handle":"11245/1.522126"},"refs":null,"anarec":null,"monrec":{"MonID":282482,"ISBN":"978-94-91407-32-1","PubliDate":2016,"IssueDate":null,"Volume":null,"Issue":null,"Pagination":"156","Place":"Amsterdam","Edition":null,"BRefXtra":null,"BRefXtraRR":null,"SerID":null,"SerRR":null,"Ser2BRefID":null,"Ser2RR":null,"StandardTitleSer":null,"ISSN":null,"AbbrevSer":null,"Degree":"PhD","ThesisID":282482,"InsID":null,"Acronym":null,"FullStandardName":null,"ToPubliDate":null,"SerNotes":null,"eISBN":null,"Pages":156},"serrec":null,"relations":null,"relationsRev":null,"addrec":null,"othpubs":null,"ownerships":null,"authors":[{"AutName":"Fan","Firstname":"Hoaxin","Initials":"H.","Affiliation":"MMB","Discriminator":null,"CorporateFlag":0,"BEntID":274501,"AutID":247280,"OrderNr":1,"DegrID":null,"EditorFlag":0,"CorrespFlag":0,"IllustratorFlag":0,"ReviserFlag":0,"TranslatorFlag":0,"InsAcronym":"MMB","InsFSN":"Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee; Marine Microbiology and Biogeochemistry","ORCID":null,"PersID":20277,"InsID":13655}],"mapdetails":null,"datasets":null,"monographs":null,"monparts":null,"serparts":null,"BEntOpen":274501,"BEntPrivate":null,"availability":[{"BInstID":298026,"LibID":2779,"BRefID":282482,"EmbargoDate":null,"FullEmbargoDate":null,"PhysMedID":16,"hasOCRd":1,"ShelfLocCode":"298026","RFID":null,"PaidValue":null,"Medium":"Server","Description":null,"Acronym":null,"Library":"NIOZ","DutchTerm":null,"URL":null,"ClassifID":260,"Classification":"NIOZ Open Repository","ReqLink":null,"ClassifTypID":1,"URLLocation":"https://www.vliz.be/imisdocs/publications/","SubDir":1,"InternalReq":null,"LoggedInReq":null,"Disclaimer":"Disclaimer_NIOZ","DutchDisclaimer":null,"FileFormat":".pdf","FileDescr":"pdf","InsPub":1,"InsID":397,"FileFormID":6,"LendableFlag":null,"PublicFlag":1,"orderLib":"NIOZ","Notes":null,"AccConID":null,"AccessConstraint":null,"LicURL":null}],"litstyles":[{"LitStyID":7,"Style":"Dissertation"}],"thespers":[{"PersID":3490,"Surname":"Stal","Firstname":"Lucas","Initials":"L.J.","Role":"Promotor"},{"PersID":13475,"Surname":"Bolhuis","Firstname":"Henk","Initials":"H.","Role":"Co-promotor"}],"arch2discl":805,"SERpubls":null,"MONpubls":null,"pictures":[],"thestermsPath":null,"thestermsASFA":null,"taxtermsASFA":null,"geotermsASFA":null,"collections":null,"conf":null,"proj":null,"Physdatasets":null,"spcols":{"805":{"SpName":"Koninklijk Nederlands Instituut voor Onderzoek der Zee","SpColID":805,"ParSpColID":null,"TopParID":null,"ShortName":"NIOZ","URLLocation":"https://www.vliz.be/imis/nioz/imis.php?refid=","LibID":2779,"OpenRepoFlag":1,"SpTypID":1,"TopParIDNotWebsite":null,"SpColPath":"NIOZ"}},"doi":null,"publs":[{"PublID":8982,"PublName":"UvA","InsID":null,"PersID":null,"INBOID":null,"OrderNr":1}],"serparttypes":null,"monauthors":null,"MParts":null,"SParts":null,"hLibs":null,"langs":[{"BEntID":274501,"AbstractFlag":0,"LangID":15,"LangCode":"en","Lang":"English","DutchTerm":"Engels","LangCodeExtended":"eng"},{"BEntID":274501,"AbstractFlag":1,"LangID":15,"LangCode":"en","Lang":"English","DutchTerm":"Engels","LangCodeExtended":"eng"},{"BEntID":274501,"AbstractFlag":1,"LangID":41,"LangCode":"nl","Lang":"Dutch","DutchTerm":"Nederlands","LangCodeExtended":"dut"}],"urls":[{"URL":"http://hdl.handle.net/11245/1.522126","externalID":"11245/1.522126","URLTypeCode":"Handle","URLID":52602,"URLTypID":32,"URLType":"Handle","URLPrefix":"https://hdl.handle.net/"}],"thesterms":null,"taxterms":null,"geoterms":null,"othterms":null,"asfacodes":null,"asfa2codes":null,"thestermsFRIS":null,"taxtermsFRIS":null,"geotermsFRIS":null,"othtermsFRIS":null,"resmessage":"","complete":1,"sessions":{"newSesName":"Marlies.Bruining@nioz.nl","newSesDate":{"date":"2017-01-10 13:25:36.430000","timezone_type":3,"timezone":"Europe/Brussels"},"updSesName":"Leonne.van.der.Weegen@nioz.nl","updSesDate":{"date":"2017-01-12 10:11:54.157000","timezone_type":3,"timezone":"Europe/Brussels"}}}