Water and sediment methane emissions have the potential to offset “blue carbon” burial in mangrove coastal ecosystems.

Abstract Hypersalinity is common in coastal wetlands throughout warm, tropical, and arid regions. Climate‐induced changes in rainfall, sea level, and anthropogenic modification to basins and coastlines are likely to further increase salinization in these ecosystems. Yet, carbon cycling in hypersaline coastal wetlands is not well understood, and poorly constrained in climate models. In the Coorong, a eutrophic, hypersaline coastal lagoon, recognized as internationally important under the Ramsar convention, organic matter rapidly accumulates in deeper areas of the lagoon, through the settling of fine detrital particles, phytoplankton and suspended sediments. During initial surveys, elevated surface water methane (CH 4 ) concentrations were observed above these fine depositional sediments. To identify the drivers of CH 4 production, organic matter and sediment characteristics were assessed in surface sediments. Genetic markers (i.e., 16rDNA and the mcrA functional gene) were used to characterize microbial communities. With multiple lines of evidence, this study identifies organic matter, methanogen abundance, and salinity as important drivers of CH 4 production, which is concentrated in depositional zones. Archaea were also more abundant in depositional zones, including methylotrophic methanogens: Methanofastidiosales, Methanomasiliicoccales, Methermicoccaceae , and Methanococcoides . These methanogens were highly correlated to CH 4 in porewater, suggesting an influence of methylotrophic methanogenesis. To investigate further, metabolic genes were predicted from 16S rRNA with PICRUSt2. This represents the first effort to analyze CH 4 dynamics in the Coorong, underscoring the need to integrate these unique ecosystems into global climate models to enhance our understanding of greenhouse gas dynamics and emissions in a changing climate.

Abstract The short-chain gaseous alkanes (ethane, propane and butane; SCGAs) are important components of natural gas, yet our understanding of their fate in environmental systems is poorly understood. Microbially mediated anaerobic oxidation of SCGAs coupled to nitrate reduction has been demonstrated for propane, but is yet to be shown for ethane or butane – despite being energetically feasible. Here we report two independent bacterial enrichments performing anaerobic ethane and butane oxidation, respectively, coupled to nitrate reduction to dinitrogen gas and ammonium. Isotopic 13 C-and 15 N-labelling experiments, mass and electron balance tests, and metabolite and meta-omics analyses collectively reveal that the recently described propane-oxidising ‘ Candidatus Alkanivorans nitratireducens’ was also responsible for nitrate-dependent anaerobic oxidation of the SCGAs in both these enrichments. The complete genome of this species encodes alkylsuccinate synthase genes for the activation of ethane/butane via fumarate addition. Further substrate range tests confirm ‘ Ca. A. nitratireducens’ is metabolically versatile, being able to degrade ethane, propane and butane under anaerobic conditions. Moreover, our study proves nitrate as an additional electron sink for ethane and butane in anaerobic environments, and for the first time demonstrates the use of the fumarate addition pathway in anaerobic ethane oxidation. These findings significantly contribute to our understanding of microbial metabolism of SCGAs in anaerobic environments.

Estuarine N2O emissions contribute to the atmospheric N2O budget, but little is known about estuary N2O fluxes under low dissolved inorganic nitrogen (DIN) conditions. We present high-resolution spatial surveys of N2O concentrations and water-air fluxes in three low-DIN (NO3− < 30 μmol L−1) tropical estuaries in Queensland, Australia (Johnstone River, Fitzroy River, Constant Creek) during consecutive wet and dry seasons. Constant Creek had the lowest concentrations of dissolved inorganic nitrogen (DIN; 0.01 to 5.4 μmol L−1 of NO3− and 0.09 to 13.6 μmol L−1 of NH4+) and N2O (93 to 132 % saturation), and associated lowest N2O emissions (− 1.4 to 8.4 μmol m−2 d−1) in both seasons. The other two estuaries exhibited higher DIN inputs and higher N2O emissions. The Johnstone River Estuary had the highest N2O concentrations (97 to 245 % saturation) and emissions (− 0.03 to 25.7 μmol m−2 d−1), driven by groundwater inputs from upstream sources, with increased N2O input in the wet season. In the Fitzroy River Estuary, N2O concentrations (100 to 204 % saturation) and emissions (0.03 to 19.5 μmol m−2 d−1) were associated with wastewater inputs, which had a larger effect during the dry season and were diluted during the wet season. Overall N2O emissions from the three tropical estuaries were low compared to previous studies, and at times water-air N2O fluxes were actually negative, indicating that N2O consumption occurred. Low water column NO3− concentration (i.e. < 5 μmol L−1) appears to promote negative water-air N2O fluxes in estuary environments; considering the number of estuaries and mangrove creeks where DIN falls below this threshold, negative water-air N2O fluxes are likely common.

Cyanobacteria of the genus Trichodesmium form extensive blooms that supply new N to nutrient-poor marine ecosystems. Yet little is known about what eats Trichodesmium . In this laboratory study, we show that one of the greatest threats to coral reefs, predatory crown-of-thorns starfish (CoTS), Acanthaster sp., completes their larval phase feeding solely on Trichodesmium . We observed Trichodesmium erythraeum CMP1985 in the stomachs of larvae using florescence microscopy and traced the assimilation of nitrogen from labeled trichomes into larval tissues using stable isotopes. Some larvae fed T. erythraeum were morphologically ready to become benthic juveniles after 19 days. Given that Trichodesmium can be food for CoTS, reported increases in Trichodesmium could be a driving factor in the heightened frequency of CoTS population irruptions that have devastated coral reefs in past decades. Future studies could test this through investigating the diets of wild larvae and incorporating Trichodesmium abundance into models of CoTS population dynamics.