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In Situ Biofilm Collection: Implications for the Management of Historic Submerged Aircraft Wrecks

Published online by Cambridge University Press:  04 March 2025

Dominic Bush*
Affiliation:
East Carolina University Integrated Coastal Programs, Greenville, NC, USA
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

The impact of microbiologically influenced corrosion on underwater archaeological sites has spurred recent advancements in research examining the link between microorganisms and historic preservation. Although the microbiomes of steel shipwreck sites have been the subject of DNA sequencing studies and other interdisciplinary investigations, aluminum submerged aircraft wrecks, a prominent symbol of World War II, have yet to be the focus of similar research. This article represents the initial attempt to fill this void by describing a biofilm collection method used to obtain samples for DNA sequencing from World War II aircraft sites off Hawaii. Rather than relying on proxies for microbial growth on wrecks or on destructive sampling, the focus is on a methodology that is productive but minimally intrusive. The protocols resulted in the successful collection of in situ biofilm samples from four submerged aircraft wrecks. The methodology was found to be affordable, time efficient, and reproducible, thus feasible for archaeological site management. The development of viable in situ collection methods for biofilm should aid efforts to empirically assess the relevancy of microbiologically influenced corrosion to submerged aircraft while enabling longitudinal studies of microorganisms that potentially affect site preservation.

Resumen

Resumen

El impacto de la corrosión microbiológica en contextos arqueológicos sumergidos ha fomentado estudios orientados en la relación entre los microorganismos y la conservación del patrimonio. Mientras que los microbiomas propios de los barcos de vapor de acero han sido el principal interés de los análisis sobre secuencias de ADN, además de otros estudios multidisciplinarios, los restos sumergidos de las aeronaves compuestas de aluminio, símbolo de la Segunda Guerra Mundial, han sido dejados de lado en estas investigaciones. Este artículo pretende representar el primer esfuerzo para reducir esta brecha a partir de la obtención de muestras de ADN a través de un método de recolección de biopelículas en sitios de las aeronaves que han sido fechadas en el periodo histórico antes mencionado y que, en la actualidad, se encuentran sumergidas en Hawái. A diferencia de los análisis comunes que se han centrado en estudios proxys como el crecimiento de microbios en contextos sumergidos o la realización de muestreos destructivos, la utilización del método aquí expuesto resulta productivo, y en especial, mínimamente invasivo. Los protocolos llevados a cabo han permitido el muestreo exitoso de una colección de biopelículas recolectadas en los objetos arqueológicos sumergidos. Asimismo, y debido a su replicabilidad, dicha metodología ha resultado eficaz, lo que ha permitido reducir costos y tiempo, facilitando la gestión de las investigaciones en los sitios arqueológicos. De esta manera, con el desarrollo de este tipo de metodologías de recolección de biopelículas in situ, se espera contribuir a la evaluación de la corrosión microbiológica en aeronaves sumergidas, lo que resultará en la posibilidad de la caracterización de los microorganismos que inciden en la conservación de los contextos.

Information

Type
Article
Copyright
Copyright © The Author(s), 2025. Published by Cambridge University Press on behalf of Society for American Archaeology
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Figure 1. Four study sites: (a) Curtiss SB2C-1C Helldiver (Maui), (b) Grumman F6F-3 Hellcat (Maui), (c) Republic P47 Thunderbolt (Oʻahu), and (d) Vought F4U Corsair wing (Oʻahu). Photos courtesy of East Carolina University/Naval Exploration Research Divers, 2021.

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Figure 2. Map of the study area with fieldwork locations off Maui and Oʻahu circled. Imagery courtesy of Google Earth.

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Figure 3. 3D models of the biofilm sampling locations (black dots): top, Helldiver (Maui); bottom, Thunderbolt (Oʻahu) sites. Note an additional three biofilm samples were taken from the Thunderbolt's engine section not pictured. Models created by the author, 2022.

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Figure 4. Examples of wreck surfaces samples: (a) blue/green copper corrosion (Thunderbolt site, Oʻahu), (b) noncorroded (Helldiver site, Maui). Photos by the author, 2021.

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Figure 5. Photo of biofilm sampling method developed during this study. Hellcat site (Maui). Photo courtesy of East Carolina University, 2021.

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Table 1. Sample List.