NUS-forskare har etablerat viktiga miljömässiga drivkrafter som kopplar samman mikrobiell ekologi med stadsdesign för att förbättra avlägsnandet av näringsämnen och dämpa algblomningen i urbana vattendrag.

Den växande efterfrågan på vattenförsörjning i mycket urbaniserade städer har lett till ett ökat intresse för utvecklingen av ekologiskt vänliga vattenvägar för att bättre hantera denna resurs. Dessa miljövänliga vattenvägar är speciellt utformade för att använda naturligt förekommande mikroorganismer (mikrobiella samhällen) och förbättra deras förmåga att utföra viktiga ekologiska tjänster (t.ex. att rena vattenvägarna). Dock, de täta inblandade markanvändningsmönstren och antropogena influenser påverkar den naturliga ekologiska balansen i det mikrobiella samhället och gör det till en utmaning att använda ekologiska metoder för att upprätthålla vattenkvaliteten i urbana vattendrag. Det finns ett behov av att bättre förstå de komplexa interaktionerna mellan mikrobiella samhällen och deras urbaniserade miljöer i olika skalor, allt från sediment i vattendrag till stora avrinningssystem och stadsnät.

Forskargruppen ledd av Prof SWARUP från Institutionen för biologiska vetenskaper, NUS fann att de sedimentära biofilmerna i vattendragen är den största källan till mikrobiella samhällen som tillhandahåller viktiga ekologiska funktioner. Dessa inkluderar att ta bort överskott av näringsämnen och förhindra tillväxten av blågröna alger i urbana vattendrag. Forskargruppen fann också att förekomsten av vissa metallföroreningar (nämligen koppar och aluminium) när de finns i vattenvägarna i mycket låga nivåer (miljondelar) kan negativt påverka den ekologiska funktionen hos dessa mikrobiella samhällen. Förutom fältstudier, forskargruppen genomförde också labbbaserade experiment som efterliknar miljöförhållandena i vattendragen för att komma fram till sina resultat. Dessa fynd kan potentiellt förbättra mikrobiella tjänster, som är avgörande för att upprätthålla ekologiskt vänliga vattenvägar i snabbt urbaniserande miljöer.

En doktorand i teamet, Herr Aditya BANDLA sa, "De sedimentära biofilmerna i stadsvattenvägarna är sammansatta av sandpartiklar av olika storlek. Även om, de större partiklarna (grova) och mindre partiklar (fina) finns tillsammans i sedimenthabitaterna, de är värd för mycket distinkta mikrobiella samhällen."

"Vi fann att olika sedimenttyper tillhandahåller olika ekosystemtjänster genom sina respektive mikrobiomer och dessa fynd kan hjälpa till med övervakningen av den ekologiska hälsan hos urbana vattenvägar. Dessa är de första stegen mot att formulera ekologiinspirerade design av nästa generations vattenvägar, " tillade prof Swarup.

Singapore är en av få städer i världen som aktivt fångar upp dagvatten för att öka sötvattenförsörjningen. Singapore, med sitt välskötta landskap i kombination med växande urbana tryck, representerar en idealisk modell för att studera hur mikrobiella samhällen i ytvatten reagerar på sådana tryck. Illustrationen visar de viktigaste forskningsresultaten för att studera mikrobiomdrivna processer i vattendrag.