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Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord

Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord. Activités bactériennes et Flux de carbone. POC : Bruno Charrière DOC: Richard Sempéré, Raymond Lafont Lipides : Madeleine Goutx, Catherine Guigue, Audrey Haezebrouck Production Bactérienne : France Van Wambeke, Geneviève Mevel

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Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord

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Presentation Transcript

  1. Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord Activités bactériennes et Flux de carbone POC : Bruno Charrière DOC: Richard Sempéré, Raymond Lafont Lipides : Madeleine Goutx, Catherine Guigue, Audrey Haezebrouck Production Bactérienne : France Van Wambeke, Geneviève Mevel Azote, Phosphore : Mireille Pujo-Pay . PIS et Pièges Lionel et Michel (Insu) Matthieu Roy-Barman (Legos) Olivier Radakovitch (cerege) Nathalie Leblond (LOV/Villefranche)

  2. CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 CO2 R R R R Représentation schématique du rôle des bactéries et du flux particulaire dans la minéralisation et l’exportation de carbone Couche de mélange MINERALISATION BIOLOGIQUE DANS LA COUCHE DE MÉLANGE R R R DOC Bacté- ries Flagellés Microzoopl. Macrozoopl. grazing grazing grazing Thermocline ADVECTION SEDIMENTAT° Grandes particules et pelotes fécales advection Petites particules et pelotes fécales rheology advection 50 - 300 m/J EE grazing 5 - 200 m/J CO2 DÉGRADATION DES PARTICULES Agrégats et pelotes fécales R Bactéries libres DOC Zooplancton mésopélagique DOC Uptake grazing CO2 Uptake Mésopélagique Bactéries attachées Pelotes fécales et migrations verticales Agrégats et pelotes fécales TRANSPORT VERTICAL R = re minéralisation Sédimentation rapide

  3. 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 CO2, 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

  4. 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 (T0 à 10 jours) 3 – Analyses chimiques MOD/MOP (0,7 µm) DOC/POC Ld/Lp (lipides) AAd/AAp (protéines) MCHOd/MCHOp (Sucres) 4 –Analyses microbiologiques Récolte et concentration dans e.d.m. stérile F i l t r a t i o n N u c l é p o r e 0 . 2 µ m E a u d e m e r Particules concentrées s t é r i l e ( s a n s b a c t e r i e s n i p r e d a t e u r s ) b a t c h d e d i l u t i o n Incubation des batches à l ’obscurité , à température insitu D i s t r i b u t i o n d e s a l i q u o t s T7 Ctrl 500 ml T 7 T 0 T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 5 T 6 H g C l 2

  5. Biomasse bactérienne MO max Concentrations en C - MO (µM) MO labile BB (cells. L) ou PB (ng C / L / h) MO min 0 2 4 6 8 10 12 Temps d ’incubation (jours) Expérience de biodégradation des particulesSchéma théorique et constantes mesurées dMO/dt = - KMO K est le taux de dégradation J-1 (lnMOt-lnMOt0/t-t0) = K Temps de résidence = 1/K (jours) Rdt croissance = C-bactérien produit dCOT

  6. Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 1 - Leg 2 tourbillon anti- cyclonique NE tourbillon cyclonique front Site 2 Site 3 Site 4 K (j-1) Lp>>Ld Lp>Ld Lp<Ld 200 m TOC - (-) - 0,13 0,05 POC - (-) - 0,18 0,04 DOC - (-) - 0,18 -0,01 TOC - 0,03 - 0,06 400 m POC 0,15 - 0,08 DOC - 0,01 - 0,05 Lp<<Ld Lp<Ld Lp=Ld

  7. Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 1 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique NE tourbillon cyclonique front Site 2 Site 3 Site 4 K (j-1) Lp>>Ld Lp>Ld Lp<Ld C-Lipides totaux - 0,31 (0,97) - 0,06 (0,72) - 0,11 (0,30) 200 m C-Lip particules - 0,36 (0,93) + 0,25 (0,42) - 0,23 (0,85) C-Lip dissous - 0,19 (0,27) - 0,45 (0,93) + 0,08 (0,06) C-Lipides totaux - 0,03 (0,01) - 0,47 (0,94) - 0,47 (0,80) 400 m C-Lip particules - 0,02 (0,01) - 0,33 (0,80) - 0,10 (0,51) C-Lip dissous - 0,04 (0,02) - 0,56 (0,87) - 0,95 (0,77) Lp<<Ld Lp<Ld Lp=Ld

  8. 0,00 0,02 - 0,05 - 0,03 - 0,02 0,03 - 0,03 -0,03 Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 2 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 2 Site 3 Site 4 Site 1 K (J-1) 200 m TOC nd 0,06 POC - 0,06 0,09 0,02 0,02 0,02 DOC 0,02 400 m TOC nd nd POC - 0,01 nd 0,06 0,02 0,02 0,02 DOC

  9. - 0,09 (0,55) - 0,19 (0,44) - 0,19 (0,83) - 0,11 (0,19) 0,04 (0,02) 0,01 (0,29) - 0,11 (0,60) - 0,12 (0,83) - 0,07 (0,56) - 0,07 (0,58) - 0,13 (0,48) - 0,17 (0,60) Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 2 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 2 Site 3 Site 4 Site 1 K (J-1) 200 m C-LT - 0,04 (0,04) - 0,14 (0,85) C-Lp - 0,07 (0,19) - 0,26 (0,95) C-Ld - 0,19 (0,30) -0,05 (0,12) 400 m C-LT - 0,03 (0,15) - 0,01 (0,01) C-Lp - 0,12 (0,51) - 0,08 (0,30) C-Ld 0,05 (0,26) 0,09 (0,07)

  10. - 0,03 - 0,13 - 0,07 - 0,05 - 0,01 - 0,02 - 0,04 - 0,05 Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 3 -Leg 2 (à faire!) tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 2 Site 1 Site 3 Site 4 K (J-1) 200 m TOC - 0,09 0,07 POC - 0,13 - 0,20 400* m TOC nd - 0,04 POC - 0,02 - 0,03

  11. - 0,03 (0,32) - 0,13 (0,84) - 0,07 (0,37) - 0,05 (0,17) 0,00 (0,00) - 0,15 (0,78) - 0,01 (0,05) - 0,02 (0,13) - 0,05 (0,30) - 0,04 (0,12) 0,00 (0,00) 0,03 (0,07) Résultats : Expérience de biodégradation des particules POMME 3 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 2 Site 3 Site 4 Site 1 K (J-1) 200 m C-LT - 0,09 (0,61) 0,07 (0,24) C-Lp - 0,13 (0,78) - 0,20 (0,55) C-Ld - 0,03 (0,05) 0,26 (0,62) 400 m C-LT nd - 0,04 (0,03) C-Lp - 0,02 (0,99) - 0,03 (0,02) C-Ld nd - 0,09 (0,32)

  12. PPS5 PPS5 • Variations du flux à méso échelle • Variations saisonnières Échantillonnage de la colonne d ’eau et du flux particulaire POMME - LEG2 4 SITES Matière dissoute, en suspension, 120 éch. 5 m 8 PROFONDEURS 30 m 200 m Contenu des pièges. 200 m Pas de 7 heures (48h) 400 m

  13. 200 m 120 mg m-2 d -1 80 40 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 120 mg m-2 d -1 400 m 80 40 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 MASS

  14. 200 m CT 20 mg CT m-2 d -1 15 10 5 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 20 400 m mg CT m-2 d -1 15 10 5 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

  15. 200 m 4 mg N m-2 d -1 3 2 1 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 4 mg N m-2 d -1 3 400 m 2 1 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 AZOTE

  16. site 2 site 2 site 3 site 3 site 4 site 4 site 1 site 1 1 1 - - .h .h 2 2 - - µg C.m µg C.m POMME 1: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m

  17. site 2 site 3 site 4 site 1 1 1 - - .h .h 2 2 - - µg C.m µg C.m POMME 2: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m C-LT - 200 m 200 150 100 50 0 site 1 site 1 200m-1 site 1 200m-4 site 2 200m-2 site 3 200m-1 site 3 200m-4 site 4 200m-1 site 4 200m-4 site 4 200m-7 site 2 site 3 site 4 C-LT - 400 m 120 100 80 60 20

  18. Flux de lipides totaux à 200 et 400 m(µg C- Lip m-2 j-1) 4000 200 m 3000 2000 1000 0 4000 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 3000 400 m 2000 1000 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 Pomme 2 Pomme 1 Pomme 3

  19. LTp/POC 200 m 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 400 m 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

  20. Chromatogramme d’un extrait lipidique marin analysé au Iatroscan Séparation de 14 classes Lipides totaux Traceurs de sources et de dégradation Haptophycées Zooplancton Diatomées Bactéries 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.

  21. 1500 200 m 1000 500 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 1500 400 m 1000 500 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 Flux de lipides chloroplastiques à 200 et 400 m(µg C- CHLip m-2 j-1)

  22. Pomme1, 2, 3 : Flux de stérols à 200 et 400 m (µg C-Lip m-2 j-1) 4000 200 m 3000 2000 1000 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 400 m 4000 3000 2000 1000 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

  23. Pomme1, 2, 3 : Flux de cires à 200 et 400 m (µg C-Lip m-2 j-1) 400 200 m 300 200 100 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 400 400 m 300 200 100 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

  24. Pomme 1, 2, 3 : Indice de lyse à 200 et 400 m 6 5 200 m 4 3 2 1 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 6 5 400 m 4 3 2 1 0 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

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