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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