Size-fractionated phytoplankton biomass and production in the tropical Atlantic

  1. ENRIQUE MORENO-OSTOS 1
  2. MARÍA HUETE-ORTEGA 2
  3. BEATRIZ MOURIÑO-CARBALLIDO 3
  4. ALEJANDRA CALVO-DÍAZ 4
  5. XOSÉ ANXELU G. MORÁN 3
  6. EMILIO MARAÑÓN 4
  7. Fernández Carrera, Ana
  1. 1 Departamento de Ecología y Geología, Universidad de Málaga, Spain
  2. 2 Departamento de Ecoloxía e Bioloxía Animal, Universidade de Vigo, Spain
  3. 3 Instituto Español de Oceanografía, Centro Oceanográfico de Xixón,
  4. 4 Instituto Español de Oceanografía, Centro Oceanográfico de Xixón. Spain
Mostrar afiliacións +
Revista:
Scientia Marina

ISSN: 0214-8358

Ano de publicación: 2011

Volume: 75

Número: 2

Páxinas: 379-389

Tipo: Artigo

DIALNET GOOGLE SCHOLAR lock_openAcceso aberto editor

Outras publicacións en: Scientia Marina

Resumo

Biomasa y producción en diferentes clases de tamaño de fitoplancton en el Atlántico tropical. – Se realizaron dos transectos latitudinales en el Atlántico tropical y subtropical para describir (i) la variabilidad espacial de la concentración de clorofila a (chl a) y de la producción primaria total y fraccionada en clases de tamaño de fitoplancton (pi- cofitoplancton y fitoplancton >2 mm), (ii) la contribución relativa de cada clase de tamaño a la biomasa y fijación de carbono total, y (iii) la variabilidad espacial de la tasa de crecimiento (P/B) y del número de asimilación (P/chl a) para cada clase de tamaño en el océano. Las dos clases de tamaño consideradas presentaron la máxima chl a en el afloramiento ecuatorial y la mínima en la capa de mezcla del giro oligotrófico del Atlántico Sur. Se encontró un patrón similar en el caso de la fijación de carbono. En el giro oligotrófico del Atlántico Sur la mayor contribución del picofitoplancton a la producción total se registró en torno al máximo profundo de clorofila, mientras que la contribución de la fracción >2 mm fue mayor en la capa de mezcla. Además, la contribución relativa del fitoplancton >2 mm a la producción primaria total fue mayor que su contribución a la biomasa total. Ambas clases de tamaño presentaron máximos valores de P/B y P/chl a en las aguas superficiales del afloramiento ecuatorial. En el giro oligotrófico del Atlántico Sur la fracción de fitoplancton >2 mm mostró máximos valores de P/B y P/chl a en la capa de mezcla, mientras que los mayores valores de P/B y P/chl a de picofitoplancton se registraron en torno al máximo profundo de clorofila. Nuestros resultados sugieren que el impacto diferencial de la radiación solar sobre el picofitoplancton y el fitoplancton >2 mm puede contribuir a explicar las diferencias en la dinámica de estas dos clases de tamaño.

Referencias bibliográficas

  • Agustí, S. and C.M. Duarte. – 1999. Phytoplankton chlorophyll a distribution and water column stability in the central Atlantic Ocean. Oceanol. Act., 22: 193-203.
  • Agustí, S. and M. Llabrés. – 2007. Solar radiation-induced mortality of marine pico-phytoplankton in the oligotrophic ocean. Photochem. Photobiol., 83: 793-801 doi:10.1111/j.1751-1097.2007.00144.x PMid:17645649
  • Azam, F., T. Fenchel, J.G. Field, J.S. Gray, L.A. Meyer-Reil and F. Thingstad. – 1983. The ecological role of water-column microbes in the sea. Mar. Ecol. Prog. Ser., 10: 257-263 doi:10.3354/meps010257
  • Banaszak, A.T. – 2003. Photoprotective physiological and biochemical responses of aquatic organisms. In: E.W. Helbling and H. Zagarese (eds.), UV effects in aquatic organisms and ecosystems, pp. 329-356. Royal Society of Chemistry, Cambridge.
  • Behrenfeld, M.J., E. Boss, D.A. Siegel and D.M. Shea. – 2005. Carbon-based ocean productivity and phytoplankton physiology from space. Glob. Biogeochem. Cycles., 19, GB1006.
  • Cermeño, P., E. Marañón, J. Rodríguez and E. Fernández. – 2005. Large-sized phytoplankton sustain higher carbon-specific photosynthesis than smaller cells in a coastal eutrophic ecosystem. Mar. Ecol. Prog. Ser., 297: 51-60 doi:10.3354/meps297051
  • Cox, J.L., P.H. Wiebe, P. Ortner and S. Boyd. – 1982. Seasonal development of subsurface chlorophyll maxima in Slope Water and Northern Sargasso Sea of the Northwestern Atlantic Ocean. Biol. Oceanogr., 1: 271-285.
  • Eppley, R.W. – 1972. Temperature and phytoplankton growth in the sea. Fish. Bull., 70: 1063-1085.
  • Fernández, A., B. Mouriño-Carballido, A. Bode, M. Varela and E. Marañón. – 2010. Latitudinal distribution of Trichodesmium spp. and N2 fixation in the Atlantic Ocean. Biogeosciences, 7: 3167-3176 doi:10.5194/bg-7-3167-2010
  • Fernández, E., E. Marañón, X.A.G. Morán and P. Serret. – 2003. Potential causes for the unequal contribution of picophytoplankton to total biomass and productivity in oligotrophic waters. Mar. Ecol. Prog. Ser., 254: 101-109 doi:10.3354/meps254101
  • Finkel, Z.V., J. Beardall, K.J. Flynn, A. Quigg, T.A.V. Rees and J.A. Raven. – 2010. Phytoplankton in a changing world: cell size and elemental stoichiometry. J. Plankton Res., 32(1): 119-137 doi:10.1093/plankt/fbp098
  • Frenette, J.J., S. Demers, L. Legendre and M. Boulé. – 1996. Size-related photosynthetic characteristics of phytoplankton during periods of seasonal mixing in an oligotrophic multibasin lake system. J. Plankton Res., 18: 45-61 doi:10.1093/plankt/18.1.45
  • García-Pichel, F. – 1994. A model for internal self-shading in planktonic organisms and its implications for the usefulness of ultraviolet screen. Limnol. Oceanogr., 39: 1704-1717 doi:10.4319/lo.1994.39.7.1704
  • Grasshoff, K. – 1976. Methods of seawater analysis. Verlag Chemie, Winheim and New York.
  • Hashimoto, S. and A. Shiomoto. – 2002. Light utilization efficiency of size-fractionated phytoplankton in the subarctic Pacific, spring and summer 1999: high efficiency of large-size diatom. J. Plankton Res., 24(1): 83-87 doi:10.1093/plankt/24.1.83
  • Herbland, A. and B. Voituriez. – 1979. Hydrological structure analysis for estimating the primary production in the Tropical Atlantic Ocean. J. Mar. Res., 37(1): 87-101.
  • Joint, I.R. and A.J. Pomroy. – 1986. Photosynthetic characteristics of nanoplankton and picoplankton for the surface mixed layer. Mar. Biol., 92: 465-474 doi:10.1007/BF00392506
  • Key, T., A. McCarthy, D.A. Campbell, C. Six, S. Roy and Z.V. Finkel. – 2010. Cell size trade-offs govern light exploitation strategies in marine phytoplankton. Environ. Microbiol., 12(1): 95-104 doi:10.1111/j.1462-2920.2009.02046.x PMid:19735282
  • Legendre, L. and J. Le Fèvre. – 1991. From individual plankton cells to pelagic marine ecosystems and to global biogeochemical cycles. In: S. Demers (ed.), Particle analysis in oceanography, pp. 261-300. Springer-Verlag, Heidelberg.
  • Legendre, L. and F. Rassoulzadegan. – 1996. Food-web mediated export of biogenic carbon in the oceans. Mar. Ecol. Prog. Ser., 145: 179-193 doi:10.3354/meps145179
  • Llabrés, M. and S. Agustí. – 2006. Picophytoplankton cell death induced by UV radiation: Evidence for oceanic Atlantic communities. Limnol. Oceanogr., 51: 21-29 doi:10.4319/lo.2006.51.1.0021
  • Longhurst, A. – 1998. Ecological geography of the sea. Academic Press, San Diego, CA.
  • Madariaga, I. and E. Fernández. – 1990. Photosynthetic carbon metabolism of size-fractionated phytoplankton during an experimental bloom in marine microcosms. J. Mar. Biol. Assoc. UK, 70: 531-543 doi:10.1017/S0025315400036560
  • Malone, T.C. – 1980. Size-fractionated primary productivity of marine phytoplankton. In: P.G. Falkowski (ed.), Primary productivity in the sea, pp. 301-319. Plenum Press, New York.
  • Marañón, E. – 2005. Phytoplankton growth rates in the Atlantic subtropical gyres. Limnol. Oceanogr., 50(1): 299-310 doi:10.4319/lo.2005.50.1.0299
  • Marañón, E., P.M. Holligan, M. Varela, B. Mouriño and A.J. Bale. – 2000. Basin-scale variability of phytoplankton biomass, production and growth rate in the Atlantic Ocean. Deep-Sea Res. I, 47: 825-857 doi:10.1016/S0967-0637(99)00087-4
  • Marañón, E., P.M. Holligan, R. Barciela, N. González, B. Mouriño, M.J. Pazó and M. Varela.-2001. Patterns of phytoplankton size structure and productivity in contrasting open-ocean environments. Mar. Ecol. Prog. Ser., 216: 43-56 doi:10.3354/meps216043
  • Marañón, E., M.J. Behrenfeld, N. González, B. Mouriño and M.V. Zubkov. – 2003. High variability of primary production in oligotrophic waters of the Atlantic Ocean: uncoupling from phytoplankton biomass and size structure. Mar. Ecol. Prog. Ser., 257: 1-11 doi:10.3354/meps257001
  • Moore, C.M., M.M. Mills, R. Langlois, A. Milne, E.P. Achterger, L. La Roche and R.J. Geider. – 2008. Relative influence of nitrogen and phosphorus availability on phytoplankton physiology and productivity in the oligotrophic sub-tropical North Atlantic Ocean. Limnol. Oceanogr., 53: 291-305 doi:10.4319/lo.2008.53.1.0291
  • Morán, X.A.G., E. Fernández and V. Pérez. – 2004. Size-fractionated primary production, bacterial production and net community production in subtropical and tropical domains of the oligotrophic NE Atlantic in autumn. Mar. Ecol. Prog. Ser., 274: 17-29 doi:10.3354/meps274017
  • Pérez, V., E. Fernández, E. Marañón, X.A.G. Morán and M.V. Zubkov.– 2006. Vertical distribution of phytoplankton biomass, production and growth in the Atlantic subtropical gyres. Deep-Sea Res. I, 53: 1616-1634 doi:10.1016/j.dsr.2006.07.008
  • Platt, T., D.V. Subba Rao and B. Irwin. – 1983. Photosynthesis of picoplankton in the oligotrophic ocean. Nature, 301: 702-704 doi:10.1038/301702a0
  • Poulton, A.J., P.M. Holligan, A. Hickman, Y-N. Kim, T.R. Adey, M.C. Stinchcombe, C. Holeton, S. Root and E.M.S. Woodward. – 2006. Phytoplankton carbon fixation, chlorophyll-biomass and diagnostic pigments in the Atlantic Ocean. Deep-Sea Res. II, 53: 1593-1610 doi:10.1016/j.dsr2.2006.05.007
  • Raimbault, P., G. Slawyk, B. Coste and J. Fry. – 1990. Feasibility of using an automated colorimetric procedure for the determination of seawater nitrate in the 0 to 100 nM range: examples from field and culture. Mar. Biol., 104: 347-351. Raven, J.A. – 1998. The twelfth Tansley Lecture. Small is beautiful: the picophytoplankton. Funct. Ecol., 12: 503-513.
  • Raven, J.A. – 1998. The twelfth Tansley Lecture. Small is beautiful: the picophytoplankton. Funct. Ecol., 12: 503-513 doi:10.1046/j.1365-2435.1998.00233.x
  • Raven, J.A., Z.V. Finkel and A.J. Irwin. – 2005. Picophytoplankton: bottom-up and top-down controls on ecology and evolution. Vie Milieu, 55(3-4): 209-215.
  • Robinson, C., A.J. Poulton, P.M. Holligan, A.R. Baker, G. Forster, N. Gist, T.D. Jickells, G. Malin, R. Upsill-Goddard, R.G. Williams, E.M.S. Woodward and M.V. Zubkov. – 2006. The Atlantic Meridional Transect (AMT) Programme: A contextual view 1995-2005. Deep-Sea Res. II, 53: 1485-1515 doi:10.1016/j.dsr2.2006.05.015
  • Tarran, G.A., J.L. Heywood and M.V. Zubkov. – 2006. Latitudinal changes in the standing stocks of nano- and picoeukaryotic phytoplankton in the Atlantic Ocean. Deep-Sea Res. II, 53: 1516-1529 doi:10.1016/j.dsr2.2006.05.004
  • Teira, E., B. Mouriño, E. Marañón, V. Pérez, M.J. Pazó, P. Serret, D. de Armas, J. Escánez, E.M.S. Woodward and E. Fernández.- 2005. Variability of chlorophyll and primary production in the Eastern North Atlantic Subtropical Gyre: potential factors affecting phytoplankton activity. Deep-Sea Res. I, 52: 569-588 doi:10.1016/j.dsr.2004.11.007
  • Tremblay, J.E. and L. Legendre.-1994. A model for the size-fractionated biomass and production of marine phytoplankton. Limnol. Oceanogr., 39(8): 2004-2014 doi:10.4319/lo.1994.39.8.2004
  • Veldhuis, M.J.W., G.W. Kraay and K.R. Timmermans. – 2001. Cell death in phytoplankton: correlation between changes in membrane permeability, photosynthetic activity, pigmentation and growth. Eur. J. Phycol., 36: 167-177 doi:10.1080/09670260110001735318
  • Veldhuis, M.J.W., K.R. Timmermans, P. Croot and B.V.D. Wagt. – 2005. Picophytoplankton; a comparative study in their biochemical composition and photosynthesis properties. J. Sea Res., 53: 7-24 doi:10.1016/j.seares.2004.01.006
  • Welschmeyer, N.A. – 1994. Fluorometric analysis of chlorophyll a in the presence of chlorophyll b and pheopigments. Limnol. Oceanogr., 39(8): 1985-1992 doi:10.4319/lo.1994.39.8.1985
  • Worden, A.Z., J.K. Nolan and B. Palenik. – 2004. Assessing the dynamics and ecology of marine picophytoplankton: The importance of the eukaryotic component. Limnol. Oceanogr., 49(1): 168-179 doi:10.4319/lo.2004.49.1.0168
  • Zubkov, M.V., M.A. Sleigh, G.A. Tarran, P.H. Burkill, R.J.G. Leakey. – 1998. Picoplanktonic community structure on an Atlantic transect from 50ºN to 50ºS. Deep-Sea Res. I, 45: 1339-1355 doi:10.1016/S0967-0637(98)00015-6
Fonte de datos: Dialnet