Phytoplankton variability and community structure in relation to hydrographic features in the NE Aegean frontal area (NE Mediterranean Sea)

Lagaria, Anna; Mandalakis, Manolis; Mara, Paraskevi; Frangoulis, Constantin; Karatsolis, Boris Theofanis; Pitta, Paraskevi; Triantaphyllou, Maria; Tsiola, Anastasia; Psarra, Stella

doi:10.1016/j.csr.2016.07.014

Cited by 27 publications

(13 citation statements)

References 61 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…This highlights the fact that C:Chla ratio, a parameter often requested in modeling studies and used as a constant (Tsiaras et al, in review), varies in function of both carbon biomass and cellular chlorophyll as well as in function of community composition. Nevertheless, the estimated range of C:Chla in our study is in accordance with values reported from surface oligotrophic waters in the Aegean Sea (Lagaria et al, 2016), the Sargasso Sea (Malone et al, 1993), and the Atlantic Ocean (Marañón, 2005).…”

Section: The Effect Of Dust Additions On Physiological Characteristicsupporting

confidence: 79%

“…The filter extracts were analyzed using an Agilent 1260 Infinity Binary Pump HPLC system (Agilent Technologies) equipped with a Poroshell 120 column (EC-C18, 150 × 3 mm, 2.7 µm particles; Agilent Technologies). A detailed description of the applied chromatographic conditions is provided in Lagaria et al (2016). The abbreviations of detected pigments and calculated sums of pigments are presented in Table 1.…”

Section: Phytoplankton Pigmentsmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Phytoplankton Response to Saharan Dust Depositions in the Eastern Mediterranean Sea: A Mesocosm Study

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

Section: The Effect Of Dust Additions On Physiological Characteristicsupporting

confidence: 79%

Section: Phytoplankton Pigmentsmentioning

confidence: 99%

Phytoplankton Response to Saharan Dust Depositions in the Eastern Mediterranean Sea: A Mesocosm Study

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

“…F. profunda is a deep dweller and needs a water column of >100 m to thrive in the deep layers. Coastal areas, for example, the oligotrophic Aegean Sea in the NE Mediterranean, where the abundance of coccolithophores relative to total microscopic counts presented 27% in early spring (Lagaria et al, 2017), is bearing F. profunda during the more stratified summer months (max 6.3%; Dimiza et al, 2015) but only where the water column exceeds >100 m (Dimiza et al, 2015). The shallowing of the nutricline stimulates a higher upper photic coccolithophore production than the lower photic F. profunda (Molfino & McIntyre, 1990), and the lower F. profunda percentage corresponds to a high primary productivity in water column (Beaufort et al, 1997).…”

Section: Implications For Paleoceanography and Future Climatementioning

confidence: 99%

Two Production Stages of Coccolithophores in Winter as Revealed by Sediment Traps in the Northern South China Sea

et al. 2019

View full text Add to dashboard Cite

Coccolithophores, originating in the Late Triassic, are one of the most successful marine calcifying algae living in modern oceans. Coccoliths are the calcareous fossil remnants left in marine sediments after coccolithophores die. These calcite scales record the conditions of the surface ocean (e.g., primary productivity, seawater temperature, and carbonate chemistry) and are expected to be a promising subject in paleoceanographic and paleoclimatic studies. Hence, a comprehensive understanding of the ecology and phenology of living coccolithophores, as well as their interactions with other plankton groups, is needed to develop better constraints on their uses in paleoenvironmental studies. Here we show modern coccolithophore production through the coccolith fluxes from sediment traps at a ~500‐m water depth from 2013 to 2015 in the northern South China Sea. In addition to the expected seasonality of the coccolithophore production that occurs during winter seasons due to the strong water mixing induced by monsoon winds, a two‐stage mode for the coccolithophore production is also recognized in relatively “coastal” waters. The first stage includes the production of Gephyrocapsa oceanica in December, when the macronutrient inventory is built, and the second stage describes the growth of Emiliania huxleyi in late February with the depletion of silicate nutrients. This two‐stage mode originates from subtle differences in the nutrient assimilation ability between the two species. In addition, coccolithophore production is significantly influenced by the decadal oceanic events (i.e., El Niño) in the northern South China Sea.

show abstract

“…The filters were immediately placed in liquid nitrogen and stored at −80°C until analysis in the laboratory. The complete analysis description and the applied chromatographic conditions are provided in Lagaria et al (2017a). Pigment data were further processed with the CHEMTAX software (Mackey et al, 1996) in order to calculate the relative contributions of the different functional phytoplankton groups to the total phytoplankton assemblage (in chlorophyll units).…”

Section: Chlorophyll a Phytoplankton Accessory Pigments And Chemtax Analysismentioning

confidence: 99%

“…The data presented here are from the 2 selected depths (5 m, 75 m) where PNF and HNF grazing experiments were performed. Details on the method can be found in (Lagaria et al, 2017a). Size classes selected here conformed to the generally established microbial size classes (Sieburth et al, 1978) as representative of the functional groups of pico-, snano-and lnano+micro-phytoplankton.…”

Section: Primary Productionmentioning

confidence: 99%

Metabolic processes and ecological adaptations of phytoplankton in oligotrophic environments

Λιβανού¹

View full text Add to dashboard Cite

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή διερευνώνται δύο πτυχές της οικοφυσιολογίας του φυτοπλαγκτού, οι οποίες είναι ιδιαίτερα σημαντικές στα ολιγοτροφικά υδάτινα οικοσυστήματα. Η πρώτη σχετίζεται με το μηχανισμό της απέκκρισης διαλυτού οργανικού υλικού από τα φωτοσυνθετικά κύτταρα σε μεταβαλλόμενες συνθήκες διαθεσιμότητας θρεπτικών. H δεύτερη αφορά τη μικτοτροφία στα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά, δηλαδή το συνδυασμό αυτοτροφίας μέσω της φωτοσύνθεσης (φωτοτροφία) και ετεροτροφίας μέσω της φαγοκυττάρωσης βακτηρίων (φαγοτροφία). Τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης προκύπτουν από το συνδυασμό θεωρητικών και πειραματικών προσεγγίσεων. Με σκοπό τη διερεύνηση και κατανόηση της διαδικασίας της απέκκρισης διαλυτού οργανικού υλικού από τα φωτοσυνθετικά κύτταρα σε συνθήκες υψηλής και χαμηλής διαθεσιμότητας θρεπτικών αναπτύχθηκε ένα μαθηματικό μοντέλο βασισμένο στη θεωρία Δυναμικού Ενεργειακού Ισοζυγίου (Dynamic Energy Budget, DEB). Στα πλαίσια της θεωρίας DEB προκύπτουν δύο εναλλακτικά μονοπάτια απέκκρισης οργανικού υλικού. Το πρώτο σχετίζεται με την αύξηση και τη λύση των κυττάρων και το δεύτερο με την απόρριψη υποστρωμάτων λόγω στοιχειομετρικών περιορισμών. Τα δύο αυτά μονοπάτια αντιστοιχούν στους δύο θεωρητικούς μηχανισμούς απέκκρισης οργανικού υλικού, οι οποίοι είναι η παθητική διάχυση και η ενεργός απέκκριση. Η σχετική συνεισφορά των δύο μηχανισμών στην απέκκριση του οργανικού υλικού από τα φωτοσυνθετικά κύτταρα εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα των θρεπτικών και επηρεάζει ποιοτικά το παραγόμενο διαλυτό οργανικό υλικό, σε ότι αφορά τη στοιχειακή και μοριακή σύσταση αλλά και το μοριακό βάρος. Οι ιδιότητες αυτές με τη σειρά τους μπορεί να έχουν σημαντικές επιπτώσεις στη βιοδιαθεσιμότητα του παραγόμενου διαλυτού οργανικού υλικού για τα βακτήρια. Εστιάζοντας στη μικτοτροφία στα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά, αναπτύχθηκε ένα πλαίσιο μοντελοποίησης για τις διαφορετικές στρατηγικές θρέψης των μικτότροφων φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών. Τα μοντέλα που προέκυψαν περιγράφουν, για πρώτη φορά, τη λειτουργική ποικιλότητα της ομάδας των φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών, λαμβάνοντας υπόψη την δυναμική αλληλεπίδραση μεταξύ φωτοτροφίας και φαγοτροφίας σε τέσσερις διαφορετικούς τύπους μικτότροφων φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών. Οι προσομοιώσεις του μοντέλου υποδεικνύουν ότι η διαθεσιμότητα των φυσικών πόρων (φως, συγκέντρωση διαλυμένων ανόργανων θρεπτικών και βακτηρίων) επιδρά με διαφορετικό τρόπο στις δυναμικές των ρυθμών αύξησης των επιμέρους τύπων φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών. Παράλληλα, με βάση τις προσομοιώσεις του μοντέλου, η σύγκριση των ρυθμών παραγωγής οργανικού άνθρακα και κατανάλωσης βακτηρίων για τους τέσσερις τύπους φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών δείχνει ότι ο λειτουργικός τους ρόλος ως παραγωγοί ή καταναλωτές εξαρτάται από τον τύπο μικτοτροφίας και μπορεί να ποικίλει ως συνάρτηση των περιβαλλοντικών συνθηκών που επικρατούν την εκάστοτε χρονική στιγμή. Επίσης, στην παρούσα διατριβή, παρουσιάζεται, μια εμπεριστατωμένη μελέτη της μικτοτροφίας στα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά στην υπερ-ολιγοτροφική και ιδιαίτερα φτωχή σε φώσφορο ανατολική Μεσόγειο θάλασσα. Η μελέτη αυτή περιλάμβανε πειράματα θήρευσης βακτηρίων από τα νανομαστιγωτά στο πεδίο αλλά και σε εργαστηριακές βιοδοκιμές. Όσον αφορά τα πειράματα πεδίου, καταγράφηκε η αφθονία και η επίδραση της θήρευσης των φωτοσυνθετικών και ετερότροφων νανομαστιγωτών στους πληθυσμούς του προκαρυωτικού πικοπλαγκτού (Synechococcus και ετερότροφα βακτήρια). Τα πειράματα έλαβαν χώρα τον Απρίλιο 2016 σε τέσσερις σταθμούς στη βορειοδυτική Λεβαντινή θάλασσα και σε δύο επιλεγμένα βάθη, τα οποία ήταν αντιπροσωπευτικά για το επιφανειακό και βαθύτερο (βαθυμέγιστο χλωροφύλλης) στρώμα της εύφωτης ζώνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ετερότροφα νανομαστιγωτά ήταν οι κυρίαρχοι θηρευτές του προκαρυωτικού πικοπλαγκτού στο επιφανειακό στρώμα, ενώ τα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά ήταν οι κυρίαρχοι θηρευτές του προκαρυωτικού πικοπλαγκτού στο βαθύτερο στρώμα της εύφωτης ζώνης. Παρατηρήθηκε επίσης αρνητική συσχέτιση μεταξύ της συγκέντρωσης φωσφορικών αλάτων και του ρυθμού θήρευσης των φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών. Τα επακόλουθα πειράματα μικρόκοσμων πραγματοποιήθηκαν με δείγμα νερού από το Κρητικό πέλαγος, εξαιρετικά φτωχό σε θρεπτικά, κατά την περίοδο της ύστερης στρωμάτωσης της υδάτινης στήλης. Τα πειράματα μικρόκοσμων είχαν σκοπό να διερευνήσουν την απόκριση του ρυθμού θήρευσης των ετερότροφων και φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών στην αύξηση της διαθεσιμότητας του ανόργανου φωσφόρου. Επιβεβαιώνοντας τις ενδείξεις από τα πειράματα πεδίου, ο ρυθμός θήρευσης των φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών επί των ετερότροφων βακτηρίων μειώθηκε σημαντικά στους μικρόκοσμους όπου πραγματοποιήθηκε προσθήκη φωσφόρου, ενώ για τα ετερότροφα νανομαστιγωτά ο ρυθμός αυτός δεν επηρεάστηκε από την αύξηση της διαθεσιμότητας του φωσφόρου. Τα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά ήταν οι κυρίαρχοι θηρευτές των βακτηρίων στους μικρόκοσμους όπου δεν πραγματοποιήθηκε προσθήκη φωσφόρου (μάρτυρες). Αντίθετα, στους μικρόκοσμους όπου πραγματοποιήθηκε προσθήκη φωσφόρου η συνεισφορά των φωτοσυνθετικών και ετερότροφων νανομαστιγωτών στη συνολική θήρευση επί των βακτηρίων ήταν παρόμοια. Τα αποτελέσματα των πειραματικών δοκιμών αναδεικνύουν το σημαντικό ρόλο των φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών ως καταναλωτών των βακτηρίων στην ανατολική Μεσόγειο, ο οποίος φαίνεται να εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του φωσφόρου. Τα αποτελέσματα της θεωρητικής και πειραματικής μελέτης συνδυάζονται σε ένα θεωρητικό μοντέλο που προσομοιάζει ένα απλοποιημένο τροφικό πλέγμα. Η θεωρητική αυτή ανάλυση έχει σκοπό την περαιτέρω ποιοτική διερεύνηση της επίδρασης της διαθεσιμότητας του φωσφόρου στις τροφικές αλληλεπιδράσεις και φυσιολογικές διεργασίες των ετερότροφων βακτηρίων και των ετερότροφων και φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών στην ανατολική Μεσόγειο. Οι προσομοιώσεις του μοντέλου υποδεικνύουν εναλλακτικά μονοπάτια μεταφοράς φωσφόρου διαμέσου του μικροβιακού τροφικού πλέγματος σε περιόδους υψηλής και χαμηλής διαθεσιμότητας φωσφόρου. Τα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά κατέχουν σημαντικό ρόλο στη μεταφορά του φωσφόρου μέσω του μονοπατιού που ορίζεται ως «by-pass» από τους Thingstad et al. (2005) [Thingstad et al., 2005. Science, 309:1068-1071] σε συνθήκες περιορισμένης διαθεσιμότητας φωσφόρου ενώ ο σχετικός ρόλος των ετερότροφων νανομαστιγωτών ενισχύεται σε συνθήκες υψηλής διαθεσιμότητας φωσφόρου. Οι πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ φωτοσυνθετικών νανομαστιγωτών και ετερότροφων βακτηρίων στην ανατολική Μεσόγειο θάλασσα θα μπορούσαν να περιγραφούν εννοιολογικά ως ένας εναλλακτικός μικροβιακός βρόχος, ως προς το καθιερωμένο παράδειγμα που αναφέρεται στα ετερότροφα βακτήρια και τη θήρευση τους από τα ετερότροφα νανομαστιγωτά. Στον εναλλακτικό αυτό μικροβιακό βρόχο, τα φωτοσυνθετικά νανομαστιγωτά έχουν το λειτουργικό ρόλο των πρωτογενών παραγωγών διαλυτού οργανικού υλικού, κυρίως μέσω του μηχανισμού της ενεργούς απέκκρισης, ενώ ταυτόχρονα μοιράζονται με τα ετερότροφα νανομαστιγωτά το ρόλο των καταναλωτών των βακτηρίων μέσω της μικτοτροφίας. Η λειτουργία αυτού του εναλλακτικού μικροβιακού βρόχου στην υπερ-ολιγοτροφική Μεσόγειο θάλασσα εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα του φωσφόρου. Τα αποτελέσματα της διδακτορικής αυτής διατριβής αναδεικνύουν τη σημασία της ευέλικτης φυσιολογίας των φωτοσυνθετικών μονοκύτταρων οργανισμών για τη λειτουργία των ολιγοτροφικών οικοσυστημάτων καθώς και την ανάγκη να λαμβάνεται υπόψη η προσαρμοστική αυτή συμπεριφορά στα βιογεωοχημικά μοντέλα έτσι ώστε να προβλεφθεί η απόκριση των ολιγοτροφικών οικοσυστημάτων στις περιβαλλοντικές αλλαγές.

show abstract

Phytoplankton variability and community structure in relation to hydrographic features in the NE Aegean frontal area (NE Mediterranean Sea)

Cited by 27 publications

References 61 publications

Phytoplankton Response to Saharan Dust Depositions in the Eastern Mediterranean Sea: A Mesocosm Study

Phytoplankton Response to Saharan Dust Depositions in the Eastern Mediterranean Sea: A Mesocosm Study

Two Production Stages of Coccolithophores in Winter as Revealed by Sediment Traps in the Northern South China Sea

Metabolic processes and ecological adaptations of phytoplankton in oligotrophic environments

Contact Info

Product

Resources

About