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Campañas EFLUBIO - Resultados
µBiólogos - Institut de Ciències del Mar
Clara Cardelús, Evaristo Vázquez, Imelda Ontoria,
Jordi Felipe & Pep Gasol
Objetivos iniciales:
• Parte A
a.1 Distribución espacial y vertical del picoplancton
fotosintético (Prochlorococcus, Synechococcus, picoeucariotas)
heterotrófico (bacterias)
a.2 Grado de actividad bacteriana (sondas fisiológicas)
• Parte B
b1. Estimas de producción bacteriana
b2. Estimas de Respiración bacteriana, eficiencia de crecimiento,
y demanda de carbono
b3. Limitación de la actividad bacteriana por nutrientes
(miniensayos)
• Parte C
Diversidad bacteriana (DGGE)
Objetivos reales (debido a los recortes):
• Parte A
a.1 Distribución espacial y vertical del picoplancton
fotosintético (Prochlorococcus, Synechococcus, picoeucariotas)
heterotrófico (bacterias)
a.2 Grado de actividad bacteriana (sondas fisiológicas)
• Parte B
b1. Estimas de producción bacteriana
b2. Estimas de Respiración bacteriana, eficiencia de crecimiento,
y demanda de carbono
b3. Limitación de la actividad bacteriana por nutrientes
(miniensayos)
• Parte C
Diversidad bacteriana (DGGE)
Datos que se presentan:
• Parte A
a.1 Distribución espacial y vertical del picoplancton
fotosintético (Prochlorococcus, Synechococcus, picoeucariotas)
heterotrófico (bacterias)
a.2 Grado de actividad bacteriana (sondas fisiológicas)
• Parte B
b1. Estimas de producción bacteriana
b2. Estimas de Respiración bacteriana, eficiencia de crecimiento,
y demanda de carbono (hay que rehacer cálculos)
b3. Limitación de la actividad bacteriana por nutrientes
(miniensayos)
• Parte C
Diversidad bacteriana (DGGE)
• Parte A
a.1 Distribución espacial y vertical del picoplancton
fotosintético (Prochlorococcus, Synechococcus, picoeucariotas)
heterotrófico (bacterias)
Situaciones:
T (tardor)
PN (primavera, Norte)
PS (primavera, Sur)
Sept.
5012
1610
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
• Contribución alta a PP y BM algas en oligotrofia
• Estructura (i.e. distrib. en tipos) es función de
temperatura y grado trófico.
• por tanto: Indicadores del grado trófico
• también estimamos su contenido en pigmento
por célula:
• Indicadores de la estabilidad de la columna
de agua
Agawin et al. 2000. L&O 45: 591
Red fluorescence
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
Synechococcus
Orange fluorescence
Prochlorococcus
Red fluorescence
90° light scatter (SSC, RALS)
Red fluorescence
detección por
citometría de
flujo
Picoeukaryotes
2-5 µm ?
Ex. Micromonas
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
Syn
Proc
Peuk
T , stn. #4
Syn
Proc
Peuk
PN, cast#108
0
0
20
20
20
40
40
40
60
60
60
80
Depth
0
Depth
Depth
Syn
Proc
Peuk
una estación de cada situación
80
80
100
100
100
120
120
120
140
10
100
1000
104
105
Picophytoplankton abundance (ml-1)
106
140
10
100
1000
104
105
Picophytoplankton abundance (ml-1)
106
PS, cast #152
140
10
100
1000
104
105
Picophytoplankton abundance (ml-1)
• Presencia de Prochlorococcus en otoño
• aprox. 2 veces más picoeucariotas en primavera
• Menor estratificación en el Norte
• Más Synechococcus en el Sur
106
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
todos los datos
Prochlorococcus
T
0
Depth (m)
50
100
150
200
1000
104
105
Synechococcus abundance (ml-1)
Sólo en otoño, máximo profundo a 50-70 metros
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
todos los datos
Synechococcus
T
PN
0
50
50
50
100
100
100
150
150
150
200
200
200
Depth (m)
0
1000
104
105
Synechococcus abundance (ml-1)
1000
4
10
5
10
Synechococcus abundance (ml-1)
PS
0
1000
4
10
Synechococcus abundance (ml-1)
• Menor estratificación en profundidad en T
• Descenso con Z en PN
5
10
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
todos los datos
Picoeucariotas
T
Depth (m)
0
PN
0
50
50
50
100
100
100
150
150
150
200
200
200
100
1000
Synechococcus abundance (ml-1)
10 4
100
1000
Synechococcus abundance (ml-1)
PS
0
10 4
100
1000
Synechococcus abundance (ml-1)
• Máximo profundo en T
• Más en P, pocas diferencias entre PN y PS
10 4
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
T
Synechococcus
Prochlorococcus
Picoeukaryotes
Contenido relativo de pigmento
= estratificación
T , stn #4
0
20
mezclado
40
Depth
60
80
100
120
140
0.1
1
10
Relative Red pigment content
100
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
Synechococcus
Prochlorococcus
Picoeukaryotes
PN, Stn. #108
0
0
20
20
40
40
60
60
Depth
Depth
Synechococcus
Prochlorococcus
Picoeukaryotes
80
100
120
120
140
1
10
Relative Red pigment content
100
PS, Stn #152
80
100
0.1
Contenido relativo de pigmento
= estratificación
140
0.01
0.1
1
10
Relative Red pigment content
• Synechococcus en PN, menor estrat que en PS
100
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
FL3 Syn
Synechococcus
Contenido relativo de pigmento
= estratificación
TODOS los puntos
FL3 Proc
Data 18
0
0
20
20
40
40
60
60
Depth (m)
Depth (m)
Data 18
80
80
100
100
120
120
140
140
0
5
10
15
20
25
Relative pigment content (Synechococcus)
• Azul, P
Prochlorococcus
Naranja, T
0
0.5
1
1.5
Relative pigment content (Synechococcus)
2
a1. Picofitoplancton (fito < ~3 µm)
Contenido relativo de pigmento
= estratificación
TODOS los puntos
FL3 Syn
Synechococcus
Data 18
0
Blue, PN
20
Purple, PS
Depth (m)
40
60
80
100
120
140
0
0.5
1
1.5
Relative pigment content (Synechococcus)
2
a1. Bacterias (~heterotróficas)
0
20
40
% HNA
60
Una estación de cada situación
% HNA
80
100
20
40
60
80
100
20
40
60
80
100
All BT
20
%HNA
Depth
40
60
80
100
120
PN, stn #125
T, stn #3
140 2 10 5
4 10 5
6 10 5 8 10 5
1 10 6 1.2 10 6 1.4 10 6 1.6 10 6 1.8 10 6 2 10 5 4 10 5
6 10 5 8 10 5
1 106 1.2 106 1.4 10 6 1.6 10 6 1.8 10 6 2 10 5 4 10 5 6 10 5 8 105
PS, stn #133
1 106 1.2 10 6 1.4 10 6 1.6 106 1.8 106
Bacterial abundance (ml-1)
• T, + estratificado
• PN más bacterias que en PS, y más activas.
• OJO ! sólo en estaciones 133 a 143 (no en 144-155)
a1. Bacterias (~heterotróficas)
Todos los puntos
0
Depth (m)
50
100
150
T
200
10 5
10 6
PS
PN
10 7
105
106
107
105
Bacteria (ml-1)
• Patrón distinto en T y PN
• PS ? una situación no homogénea
106
107
a1. Bacterias (~heterotróficas)
Todos los puntos
Depth (m)
0
50
100
150
T
200
30
40
50
60
70
80
90
PS
PN
100 30
40
50
60
70
80
90
100 30
40
% HNA bacteria
ídem:
• Patrón distinto en T y PN
• PS ? una situación no homogénea
50
60
70
80
90
100
• Parte A
a.2 Grado de actividad bacteriana (sondas fisiológicas)
Además del %HNA (% de bacterias con alto contenido en ácidos
nucleicos), y que puede indicar el grado de actividad de las
bacterias, también medimos las células CTC+ (células que tienen
un sistema de transporte electrónico MUY activo: que respiran
mucho).
A cada célula, además, se le puede asociar un valor (relativo) de
respiración: el conjunto de estos valores es una estima de
Respiración Bacteriana (funcionó en Impresión…)
Situaciones:
T (tardor)
PN (primavera, Norte)
PS (primavera, Sur)
Sept.
5012
1610
a2. Grado de actividad de las bacterias
Todos los puntos
0
Depth (m)
50
100
150
T
PN
PS
200
0
2 104
4 104
6 104
8 104
1 105
1.2 105 1.4 105
CTC+ bacteria (ml-1)
0
2 104
4 104
6 104
8 104
1 105
“Respiration”
• Céls muy activas, PS ~ T > PN
• estima de respiración bacteriana, PS >> PN > T
1.2 105
• Parte B
B.1 Estimas de producción bacteriana
Medición con leucina tritiada. Estima de BP con
factores de conversión de otras campañas en el
Mediterráneo.
Respiración bacteriana, estima con muestra filtrada
y descenso de oxígeno en 48 h. Hay pocos puntos
Extrapolación a otras muestras mediante regresión
Demanda bacteriana de C
Eficiencia de crecimiento
DBC = BP + BR
BGE = BP/ DBC
no se presenta aquí
b1. Producción heterotrófica bacteriana
Una estación por
situación
Growth rate (d-1)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
PB
20
P/B
Depth
40
60
80
100
120
T, stn#4
PN, stn 102
PS, stn 143
140
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0
Bacterial production (µgC l-1 d-1)
• Total production, PN > T ~ PS
• Cell growth, PN >> T PS
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
b1. Producción heterotrófica bacteriana
T
0
Variabilidad en
todos los datos
PN
PS
Depth (m)
50
100
150
200
0.1
1
10
0.1
1
10
0.1
1
Bacterial production (µgC l-1 d-1)
• Total production, PN > PS, T muy variable
10
b1. Producción heterotrófica bacteriana
T
0
Variabilidad en
todos los datos
PN
PS
Depth (m)
50
100
150
200
0.01
0.1
1
10
0.01
0.1
1
10
Bacterial growth rate (d-1)
• Bacterial growth, PN >> PS > T
0.01
0.1
1
10
b3. Microensayos de limitación de la actividad bacteriana
Adiciones de nutrientes (C como glucosa, N como
amonio, P como fosfato) en pozillos con muestra y
medición de la actividad bacteriana a las 24 h.
*
Eflubio 3 (09/2004), stn#2, 35 m
*
1000
Ej. Limitación
primaria por P, y
secundaria por C
Bacterial activity (pmol Leucine L
-1
-1
h )
Se hicieron 13 en
Efl 3 a ≠ Z
*
100
10
K
N
P
C
Treatment (additions)
CP
CPN
b3. Microensayos de limitación de la actividad bacteriana
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
st.
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
5m
20 m
35 m
50 m
68 m
100 m
5m
50 m
70 m
200 m
500 m
1000 m
Primary limitation
P
P
P
C-P
P
C
P
C-P-N
P
C-P
C
P
Secondary limitation
N- C
C
C
C
P
C
C
P
C
• Efl 3: limitación mayoritaria por P, con mucha
colimitación con C
• P en superfície, C en máximo CHL y en mesopelágico
Conclusiones ?
• Hay diferencias entre las tres situaciones en
estructura de la comunidad de picofitoplancton
• … que reflejan entre otras cosas el grado de
estratificación
• Las bacterias también muestran diferencias
entre zonas, con más actividad no necesariamente
donde hay más células
• Zona PS parece no ser muy homogénea (o los datos
tienen problemas)
• Más producción en PN, más respiración en PS
• Limitación por P (y C) en Efl 3