Karadeniz’de iklim değişikliğinin ilk üretim ve ekonomik değeri olan balık stoklarına olan etkileri.

Coastal urbanization, heavy nutrient/pollutant loads due to intense anthropogenic activities and unsustainable fisheries have been threatening life-support system of marine environment and getting more drastic with the climatic variations and its impacts. Changes in sea surface temperatures and related dynamical processes have been threatening bottom-up / top-down control of marine food webs via variations in primary production and changes in biogeographic and temporal responses of thermophilic species. All these perturbations, habitat and biodiversity losses consequently affect marine food resources and its economy, coastal life-support systems for human society. Proposed thesis aims to determine relationship between climate change and primary production and to understand how economically important fish stocks have been influenced by the variations in primary production in the Black Sea for the last 45 years. Time series data available through in situ measurements of lower trophic level ecosystem parameters (METU-Institute of Marine Sciences) was evaluated, whereas the data on meteorological parameters and biodiversity change/fish stocks was collected from Turkish State Meteorological Service and Turkish Statistical Institute respectively for the same period. Another important deliverable of the thesis will be the proposal of how to strengthen sustainable management strategies, economy and policy tools for Turkish fishery sector under these determined relationships.M.S. - Master of Scienc

Discovering the diversity and functionality of diazotrophs in the East Mediterranean Sea (DIAZOGENE)

Biological nitrogen fixation (NF) is the process transferring nitrogen (N) from atmosphere to ocean interior. Primary production in the sea, often limited by the scarcity of N, benefits by the activity of marine diazotrophs, able to convert N2 gas into organic form. N2 can be fixed following two main pathways: i) autotrophic process, in the euphotic layer and ii) heterotrophic process all over the water column. Although, occurrence of marine autotrophic NF is largely documented, a proper understanding of its ecological role, limiting and triggering factors is still missing. On the other side, heterotrophic NF in surface and deep ocean, has just been recently reported. Investigating gene diversity and gene expression can provide important information about role and functioning of these organisms.In the current study, we aim to analyze the diversity, functionality and abundance of both autotrophic and heterotrophic N2-fixing community in the East Mediterranean Sea. Metatranscriptomic analysis, revealing gene expression of the bacterial community will be carried out, in the surface and deep layers. Sampling will continue for one year, in four seasons at Erdemli Time Series site (ETS).Metatranscriptomic data will be coupled to a large dataset of parameters (metagenomic, NF rates, biogeochemical and physical measures) collected during a parallel project focusing on marine microbial community (TUBITAK, 116Y629), which will also provide logistics support for the field activities

Metataxonomics for the Micro-plastic and other Particle Attached Habitats in the Northeastern Mediterranean Sea

Plastic now pollutes every corner of earth and it is one of the major environmental problems of nowadays. Beside of being directly harmful as a mimic of food sources of marine organisms, as being suitable substrate for different kind of microbes they have also indirect damage. Metataxonomics analysis using Next Generation Sequencing (NGS) technology have revealed numerous previously unrecognized microorganisms. In the present study, micro-plastic attached bacterial community of samples taken from four different depths (0, 25, 150, 200 m) from a North-eastern Mediterranean offshore station (200 m) were investigated using metataxonomics amplicon sequencing technique. Targeted marine samples were micro-plastic attached microorganisms, but because of the limited evidence it has been called as Micro-plastic and other particle attached habitats. Those samples also compared with free-living organisms in the area. About 664 Operational Taxonomic Units (OTUs-sequence variants) from 65,457 sequences were observed for all the depths. Caulobacteraceae was the most dominant order in the micro-plastic particle attached marine environment, which the members of taxa are usually known to be biofilm colonizer whereas, SAR 11 clade found to be abundant in the free-living community. Another common bacterium for marine environment was Phenylobacterium that degrades the Chloridazon herbicide and Acinetobacter junii which was shown to have the ability todegrade biodegradable plastic. This is a first study using a culture-independent approach for identify the North-eastern Mediterranean free-living and micro-plastic particle-attached marine microorganisms

DENİZLERDEKİ MİKROBİYAL REAKSİYONLARIN YENİYAKLAŞIMLAR KULLANILARAK ARAŞTIRILMASI: GENETİK,BİYOJEOKİMYA VE MODELLEME

ODTÜ Deniz Bilimleri Enstitüsü tarafından Mersin Körfezi?nde 1997 yılından bu yana sürdürülen Erdemli Zaman Serisi (ETS) programı dahilinde ölçülen degiskenlere ek olarak, bu proje kapsamında toplam su kolonu derinligi 200 metre olan istasyonda altı farklı derinlikten bir yıl boyunca aylık periyotlarda deniz suyu örneklemesi yapılmıstır. Bu örneklerde yeni nesil dizileme yönteminin kullanıldıgı amplikon dizilemesi (metagenomik) analizleri yapılarak biyojeokimyasal döngülerde önemli roller oynayan bakteri türleri tayin edilmis, topluluk yapıları ve bolluklarının zamansal degisimi belirlenmistir. Taksalar arasında Pelagibacteriacea?ya ait olan SAR11 kladının tüm derinlikler ve aylarda baskınlıgı gözlenmistir. Bu kladın üyeleri fonksiyonel olarak organik maddeyi oksitleyerek karbondioksit üreten heterotrofik bakterilerdir ve dolayısıyla biyojeokimyasal döngülerin remineralizasyon ayagında rol almaktadırlar. SAR11 kladının bollugu yıl boyunca %22 ve %64 arasında degisim göstermistir. SAR11 kladının ekotipleri olan Clade Ia ve Clade Ib ise derinlige baglı yayılım göstermektedirler. Clade Ia yüzey sularında baskınlık gösterirken Clade Ib?nin derin sularda komüniteye katkısı daha fazla olmaktadır. Bunun yanı sıra komünite yapısını belirleyen en önemli çevresel faktörler sıcaklık, nitrat, görünür oksijen kullanımı, sezon ve ısıklı tabaka derinligi olarak belirlenmistir. Sezonlar arasındaki filogenetik çesitlilik, belirgin olarak farklı bulunmustur. Bunun yanı sıra bakterilerin aktif metabolizmalarını tayin etmek için sezonluk olarak mRNA örneklemesi yapılmıs ve örnekler metatranskriptom yöntemi ile analiz edilmistir. Bu yöntem aracılıgı ile bakteriler tarafından gerçeklestirilen biyokimyasal reaksiyonların aktif ve inaktif oldukları dönemler saptanmıstır. Nitrifikasyonun ilk basamagı olan amonyak oksitilenmesi Kasım ayında oldukça yüksek bulunmustur. Ancak nitrifikasyonun ikinci basamagı olan nitritin nitrata oksitlenme sürecine ait olan belirteç genlere herhangi bir örnekde rastlanmamıstır. Sisteme yeni azot girdisi saglayan azot fiksasyonuna mRNA ifadelerinde rastlanmamıstır. Metatranskriptom yöntemine elde edilen bulgulara ek olarak nitrifikasyon ve azot fiksasyon süreçleri izotop yöntemi ile de her ay dört farklı derinlikten yapılan örneklemeler ile arastırılmıstır. Nitrifikasyonun sadece afotik bölgede gerçeklesmedigi görülmüstür. Azot fiksasyonu belirteç genlerine rastlanmadıgı halde izotop yöntemi ile yapılan çalısmada azot fiksasyonu tüm yıl boyunca ve tüm derinliklerde çok düsük de olsa tespit edilmistir. Azot döngüsüne ek olarak, metatranskriptom çalısması ile kısıtlı inorganik fosfat varlıgında aktive olan alkalin fosfataz?ın sezonluk degisimi de göstermistir. Buna göre, ortamda düsük fosfat konsantrasyonları gözlemlendiginde bakterilerin diger fosfor kaynaklarına yöneldigi gözlemlenmistir. Bunlara ek olarak denizdeki biyokimyasal döngüleri sayısal olarak temsil eden ve tahminleri direkt olarak ölçümlerle karsılastırılabilecek bir modelleme sistemi bölgeye uyarlanmıstır. Bu modelleme sistemi bir parametre tahmin algoritması ve proje kapsamında yapılan ölçüm verileri ile birlestirilerek modelde reaksiyon hızlarını kontrol eden parametrelerin tahmini yapılmıstır. Bu tahmin sonucunda ortaya çıkan nitrifikasyon hızları izotop yöntemi ile yapılan nitrifikasyon hızları ile karsılastırılmıstır. Bu karsılastırma reaksiyon hızları tahmini için modelleme sistemi ve parametre tahmini kullanımının zor olan izotop yöntemine alternatif bir yöntem olma potansiyelini göstermistir. Yapılan bir yıllık gözlemler, kullanılan izotop yöntemleri ve modelleme yaklasımı bölgedeki bilimsel bilgiye önemli katkılar saglamıstır. Bakteri topluluk yapıları Türkiye kıyılarında ilk defa kültür bagımsız yöntemlerle ortaya konmustur. Bunun yanı sıra izotop yöntemleri ve yapılan metatranscriptom çalısması bölgede azot fiksasyonunun baskın bir süreç olmadıgını ortaya koymustur. Biyojeokimyasal bir modelleme sistemi basarıyla bölgeye uyarlanmıstır