Contribution of photosynthetic picoeukaryotes to the picoplanktonic carbon biomass and to total particulate organic carbon in the open ocean

• Auteur / Autrice : Carolina Grob
• Direction : Hervé Claustre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biogéochimie marine
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Picophytoplancton

Biomasse en carbone

Citométrie

Bio-optique

Pacifique Sud-Est

Résumé

Le picophytoplancton (diamètre <2-3 μm) constitue une fraction importante de la biomasse phytoplanctonique totale et de la production primaire dans l’océan ouvert. Parmi le picophytoplancton, trois groupes principaux ont été identifiés: les cyanobactéries Prochlorococcus et Synechococcus, et des picophytoeucaryotes appartenant à des taxa différents. Bien que les cyanobactéries, spécialement Prochlorococcus, dominent généralement en nombre, les picophytoeucaryotes peuvent dans certains cas dominer la biomasse et production picophytoplanctoniques, grâce à leur taille et contenu intracellulaire de carbone plus élevés. Ce travail s’appuie sur les hypothèses que la variabilité spatiale de la biomasse picophytoplanctonique dans l’océan ouvert (i. E. , Prochlorococcus, Synechococccus et picophytoeucaryotes) est essentiellement déterminée par les picophytoeucaryotes et que ce groupe contribue significativement à la variabilité journalière de la concentration du carbone organique particulaire total (COP). Pour tester ces hypothèses, les abondances du picophytoplancton, ainsi que celles du bacterioplancton (i. E, Bacteria + Archaea) ont été déterminées lors de deux campagnes océanographiques dans le Pacifique Sud Est entre Tahiti et la côte chilienne (BEAGLE et BIOSOPE). Dans les deux cas les abondances ont été déterminées par cytométrie en flux, alors que les biomasses en carbone ont été estimées en utilisant des facteurs de conversion tirés de la littérature (BEAGLE) ou à travers les contributions des différents groupes planctoniques au coefficient d’atténuation particulaire (cp), un proxy de la concentration de COP (BIOSOPE). La tendance générale est une augmentation des abondances et biomasses picoplanctoniques entre les conditions oligo- (ou hyper-oligo) et mesotrophiques dans le Pacifique Sud Est (Prochlorococcus, Synechococcus, picophytoeucaryotes et bacterioplancton atteignant jusqu’à 116, 21, 7 et 860 x 1011 cel m-2, respectivement), avec une légère diminution vers les eaux eutrophiques côtières pour tous sauf le bacterioplancton, les Prochlorococcus n’ayant pas été détectés sur la côte. Les picophytoeucaryotes représentaient une fraction importante de la biomasse picophytoplanctonique (>50% dans la plupart de la zone d’étude) et phytoplanctonique totale (>20% dans l’océan ouvert), déterminant la variabilité spatiale de la première. De plus, la contribution de ce groupe à la variabilité journalière de la concentration de COP n’était pas significative (~10%). Les taux de changement journaliers de cp (d-1), d’une autre parte, étaient significativement corrélés à ceux de la biomasse picophytoplanctonique (r = 0. 7; p < 0. 001). L’utilité de cp comme proxy de la biomasse picophytoplanctonique est brièvement discutée par rapport à celle de la chlorophylle a. La biomasse des picophytoeucaryotes était beaucoup plus importante de ce qui était initialement anticipé, étant souvent plus importants que celle des Prochlorococcus dans l’océan ouvert. Les picophytoeucaryotes jouerait donc un rôle écologique et biogéochimique dominant dans les gyres subtropicaux, lesquelles occupent une vaste superficie de l’océan mondial.

It has been known since the early eighties that picophytoplankton (<2-3 μm) constitutes an important fraction of the total photosynthetic biomass and primary production in the open ocean. Three main groups have been identified within the picophytoplankton: two cyanobacteria, i. E. , Prochlorococcus and Synechococcus, and picophytoeukaryotes belonging to different taxa. Although cyanobacteria, specially Prochlorococcus, tend to dominate numerically, the picophytoeukaryotes have been shown to dominate in some cases the picophytoplanktonic biomass and production, due to their bigger size and higher intracellular carbon content. In the present work it was hypothesized that the spatial variability in picophytoplankton (i. E. , Prochlorococcus, Synechococccus and picophytoeukaryotes) carbon biomass is essentially determined by the picophytoeukaryotes and that this group contributes significantly to the diel variability in the total particulate organic carbon (POC) concentration. In order to test these hypotheses, picophytoplankton as well as bacterioplankton (i. E, Bacteria + Archaea) abundances and carbon biomasses were assessed during two different oceanographic cruises (BEAGLE and BIOSOPE) carried out across the eastern South Pacific (between Tahiti and the coast of Chile) during austral spring time. Whereas abundances were always determined through flow cytometry, biomasses were estimated using carbon conversion factors from the literature (BEAGLE) or from group-specific contributions to the total particle beam attenuation coefficient (cp), a proxy for POC (BIOSOPE). The general tendency in picoplankton abundances and biomasses was to increase from oligo- (or hyper-oligo-) to mesotrophic conditions in the eastern South Pacific (Prochlorococcus, Synechococcus, picophytoeukaryotes and bacterioplankton reaching up to 116, 21, 7 and 860 x 1011 cells m-2, respectively), with a slight decrease towards eutrophic conditions for all except the bacterioplankton, Prochlorococcus not being detected near the coast. Picophytoeukaryotes constituted an important fraction of the picophytoplankton (>50% in most of the studied area) and total phytoplankton carbon biomass (>20% in the open ocean), being indeed essential in determining the spatial variability of the former. However, this group’s contribution to the diel variability in the cp-derived POC concentration was not significant (~10%). Daily rates of change (d-1) in picophytoplankton biomass, on the other hand, presented a significant positive correlation to those in cp (r = 0. 7; p < 0. 001). The usefulness of cp as a proxy for photosynthetic carbon biomass, compared to chlorophyll a, is briefly discussed. Picophytoeukaryotes carbon biomass was much more important than previously thought, equally or more important than that of Prochlorococcus in the open ocean. This group could therefore be playing a very important ecological and biogeochemical role in subtropical gyres, which extend over a vast area of the world’s ocean.