Biogochimie de la matire organique en Atlantique Nord
Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord Activités bactériennes et Flux de carbone POC : Bruno Charrière . PIS et Pièges DOC: Richard Sempéré, Raymond Lafont Lionel et Michel (Insu) Lipides : Madeleine Goutx, Catherine Guigue, Audrey Haezebrouck Matthieu Roy-Barman (Legos) Production Bactérienne : France Van Wambeke, Olivier Radakovitch (cerege) Geneviève Mevel Nathalie Leblond Azote, Phosphore : Mireille Pujo-Pay (LOV/Villefranche)
DOC R CO 2 Bactéries R CO 2 Flagellés CO 2 R R Microzoopl. grazing. Macrozoopl. grazing C grazing O 2 CO 2 Bactéries libres Uptake DOC CO 2 50 - 300 m/J EE m/ J Agrégats et pelotes fécales DOC Uptake TRANSPORT VERTICAL Agrégats et pelotes fécales R = re minéralisation Sédimentation rapide advection gr az CO 2 ing R Zooplancton grazing mésopélagique Mésopélagique Bactéries attachées 2 200 CO Grandes particules et pelotes fécales rheology Petites particules advection et pelotes fécales 5 - DÉGRADATION DES PARTICULES R ADVECTION SEDIMENTAT° R R m Pel ig ot ra es tio f ns éca v le er s tic et al es CO 2 MINERALISATION BIOLOGIQUE DANS LA COUCHE DE MÉLANGE Couche de mélange Thermocline Représentation schématique du rôle des bactéries et du flux particulaire dans la minéralisation et l’exportation de carbone
Objectifs dans la couche 0 - 400 m • DÉCOMPOSITION ET MINÉRALISATION DES PARTICULES • Taux de dégradation du carbone organique particulaire et de ses composantes biochimiques • production de c-bactérien, respiration de CO 2, rendement de croissance Expériences de biodégradation • FLUX PARTICULAIRE : • Quantification du C total exporté • identification de sources, processus et/ou vecteur du flux, vitesses de chute par analyse de traceurs lipidiques Pièges à sédiment dérivants
Expérience de biodégradation des particules de taille > 60 µm par la communauté bactérienne naturelle Eau de mer (200 et 400 m) Particules > 60µm 6 PIS 1 - Préparation des batches 2 - Arrêt (T 0 à 10 jours) Récolte et concentration dans e. d. m. stérile Filtration Nuclépore 0. 2 µm Eau de mer stérile (sans bacteries ni predateurs) Particules concentrées 4 –Analyses microbiologiques batch de dilution Incubation des batches à l ’obscurité , à température in situ Distribution des aliquots 500 ml T 0 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 3 – Analyses chimiques MOD/MOP (0, 7 µm) DOC/POC Ld/Lp (lipides) AAd/AAp (protéines) MCHOd/MCHOp (Sucres) T 5 T 6 T 7 Ctrl Hg. Cl 2
Expérience de biodégradation des particules Schéma théorique et constantes mesurées Biomasse bactérienne BB (cells. L) ou PB (ng C / L / h) MO labile Concentrations en C - MO (µM) MO max MO min 0 2 4 6 8 10 Temps d ’incubation (jours) 12 d. MO/dt = - KMO K est le taux de dégradation J-1 (ln. MOt-ln. MOt 0/t-t 0) = K Temps de résidence = 1/K (jours) Rdt croissance = C-bactérien produit d. COT
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 1 - Leg 2 front tourbillon cyclonique Site 2 Site 3 Lp>Ld Lp<Ld K (j-1) 200 m 400 m TOC POC DOC - (-) TOC - - 0, 13 - 0, 18 0, 03 0, 15 - 0, 01 POC DOC Lp=Ld Lp<Ld tourbillon anticyclonique NE Site 4 Lp>>Ld 0, 05 0, 04 -0, 01 - 0, 06 - 0, 08 - 0, 05 Lp<<Ld
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 1 -Leg 2 front tourbillon cyclonique Site 2 Site 3 Lp>Ld Lp<Ld K (j-1) tourbillon anticyclonique NE Site 4 Lp>>Ld 200 m C-Lipides totaux - 0, 31 (0, 97) - 0, 36 (0, 93) - 0, 19 (0, 27) - 0, 06 (0, 72) + 0, 25 (0, 42) - 0, 45 (0, 93) - 0, 11 (0, 30) - 0, 23 (0, 85) + 0, 08 (0, 06) C-Lipides totaux - 0, 03 (0, 01) - 0, 02 (0, 01) - 0, 04 (0, 02) - 0, 47 (0, 94) - 0, 33 (0, 80) - 0, 56 (0, 87) - 0, 47 (0, 80) - 0, 10 (0, 51) - 0, 95 (0, 77) C-Lip particules C-Lip dissous 400 m C-Lip particules C-Lip dissous Lp=Ld Lp<<Ld
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 2 -Leg 2 tourbillon anticyclonique Sud K (J-1) TOC POC DOC Site 1 tourbillon cyclonique seuil Site 2 Site 3 tourbillon anticyclonique NE Site 4 200 m 0, 00 - 0, 03 0, 02 0, 03 -0, 03 0, 06 0, 02 - 0, 05 0, 02 nd - 0, 06 0, 02 - 0, 03 0, 02 400 m nd - 0, 01 0, 02 0, 06 0, 09 0, 02 nd nd 0, 02
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 2 -Leg 2 tourbillon anticyclonique Sud K (J-1) C-LT C-Lp C-Ld Site 1 tourbillon cyclonique seuil Site 2 tourbillon anticyclonique NE Site 3 Site 4 - 0, 04 (0, 04) - 0, 07 (0, 19) - 0, 19 (0, 30) - 0, 14 (0, 85) - 0, 26 (0, 95) -0, 05 (0, 12) 200 m - 0, 09 (0, 55) - 0, 19 (0, 83) 0, 04 (0, 02) - 0, 11 (0, 60) - 0, 07 (0, 58) - 0, 13 (0, 48) - 0, 19 (0, 44) - 0, 11 (0, 19) 0, 01 (0, 29) 400 m - 0, 12 (0, 83) - 0, 07 (0, 56) - 0, 17 (0, 60) - 0, 03 (0, 15) - 0, 12 (0, 51) 0, 05 (0, 26) - 0, 01 (0, 01) - 0, 08 (0, 30) 0, 09 (0, 07)
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 3 -Leg 2 (à faire!) tourbillon anticyclonique Sud K (J-1) TOC POC Site 1 tourbillon cyclonique Site 2 seuil Site 3 tourbillon anticyclonique NE Site 4 200 m - 0, 03 - 0, 07 - 0, 01 - 0, 04 - 0, 13 - 0, 05 - 0, 02 - 0, 05 - 0, 09 - 0, 13 0, 07 - 0, 20 nd - 0, 02 - 0, 04 - 0, 03 400* m
Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 3 -Leg 2 tourbillon anticyclonique Sud K (J-1) C-LT C-Lp C-Ld Site 1 - 0, 03 (0, 32) - 0, 07 (0, 37) 0, 00 (0, 00) - 0, 01 (0, 05) - 0, 04 (0, 12) 0, 00 (0, 00) tourbillon cyclonique seuil Site 2 tourbillon anticyclonique NE Site 3 Site 4 - 0, 09 (0, 61) - 0, 13 (0, 78) - 0, 03 (0, 05) 0, 07 (0, 24) - 0, 20 (0, 55) 0, 26 (0, 62) 200 m - 0, 13 (0, 84) - 0, 05 (0, 17) - 0, 15 (0, 78) 400 m - 0, 02 (0, 13) - 0, 05 (0, 30) 0, 03 (0, 07) nd - 0, 02 (0, 99) nd - 0, 04 (0, 03) - 0, 03 (0, 02) - 0, 09 (0, 32)
Échantillonnage de la colonne d ’eau et du flux particulaire POMME - LEG 2 4 SITES 120 éch. Matière dissoute, en suspension, 5 m 8 PROFONDEURS 30 m 200 m Contenu des pièges. Pas de 7 heures (48 h) PPS 5 200 m • Variations du flux à méso échelle • Variations saisonnières PPS 5 400 m
MASS 120 mg m-2 d -1 200 m 80 40 0 120 S 1 S 2 S 3 S 4 mg m-2 d -1 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3 S 4 400 m 80 40 0 S 1 S 2 S 3 S 4
200 m 20 CT mg CT m-2 d -1 15 10 5 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 1 20 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3 S 4 400 m mg CT m-2 d -1 15 10 5 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3
AZOTE 4 200 m mg N m-2 d -1 3 2 1 0 S 1 4 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3 S 4 mg N m-2 d -1 3 400 m 2 1 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 S 3
µg C. m. h -2 -1 POMME 1: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m site 2 site 3 site 4 µg C. m. h -2 -1 site 1
POMME 2: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m C-LT - 200 m µg C. m. h -2 -1 200 150 100 50 site 4 C-LT - 400 m µg C. m. h -2 -1 120 100 80 60 20 site 1 site 2 site 3 site 4 200 m-7 site 4 200 m-4 site 3 site 4 200 m-1 site 3 200 m-4 site 2 site 3 200 m-1 site 2 200 m-2 site 1 200 m-4 site 1 200 m-1 0 site 4
Flux de lipides totaux à 200 et 400 m (µg C- Lip m-2 j-1) Pomme 2 Pomme 1 Pomme 3 4000 200 m 3000 2000 1000 0 4000 S 1 S 2 S 3 S 4 S 1 S 2 3000 S 3 S 4 400 m 2000 1000 0 S 1 S 2 S 3 S 4
LTp/POC 200 m 0, 25 0, 20 0, 15 0, 10 0, 05 0, 00 S 1 S 2 S 3 S 4 400 m 0, 25 0, 20 0, 15 0, 10 0, 05 0, 00 S 1 S 2 S 3 S 4
Haptophycées Zooplancton Chromatogramme d’un extrait lipidique Diatomées marin analysé au Iatroscan Séparation de 14 classes Bactéries Lipides totaux Traceurs de sources et de dégradation Goutx et al. 1990 Org. Geochem. Gérin et Goutx, 1994 J. Planar. Chrom. Husain et al. 1997 a, b, Lett. Appl. Microbiol. Striby et al. 1999 J. Chrom. Gordillo et al. 1998, J. Appl. . Phycol Gordillo et al. 2001, J. Plant Physiol.
Flux de lipides chloroplastiques à 200 et 400 m (µg C- CHLip m-2 j-1) 1500 200 m 1000 500 0 S 1 S 2 S 3 S 4 1500 400 m 1000 500 0 S 1 S 2 S 3 S 4
Pomme 1, 2, 3 : Flux de stérols à 200 et 400 m (µg C-Lip m-2 j-1) 4000 200 m 3000 2000 1000 0 S 1 S 2 S 3 S 4 400 m 4000 3000 2000 1000 0 S 1 S 2 S 3 S 4
Pomme 1, 2, 3 : Flux de cires à 200 et 400 m (µg C-Lip m-2 j-1) 400 200 m 300 200 100 0 S 1 S 2 S 3 S 4 400 m 300 200 100 0 S 1 S 2 S 3 S 4
Pomme 1, 2, 3 : Indice de lyse à 200 et 400 m 6 5 200 m 4 3 2 1 0 6 S 1 S 2 S 3 S 4 5 400 m 4 3 2 1 0 S 1 S 2 S 3 S 4
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