Océanographie Chimique II

Igp1206

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Niveau: Elementaire
29/04/11 Océanographie Chimique II 1 LIMNOLOGIE ETOCÉANOGRAPHIEComposition élémentaire de Prochlorococcuset Synechococcus marins: Implication pour lastoechiométrie écologique de la mer GRANGIS ElodieOPCB

• potentielles implications écologiquesvi


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• ubiquiste dans lazone euphotique des oceans tropicaux

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Extrait

GRANGIS Elodie OPCB  

LIMNOLOGIE ET OCÉANOGRAPHIE

Composition élémentaire de Prochlorococcus et Synechococcus marins: Implication pour la stoechiométrie écologique de la mer

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PLAN I. Abstract II. Introduction III. Matériel & Méthodes IV. Résultats V. Discussion 1. Stoechiométrie des nutriments 2. Carbone cellulaire et volume cellulaire 3. Potentielles implications écologiques VI. Annexes

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I. Abstract

• La composition élémentaire des cyanobactéries marines est un important déterminant de la stoechiométrie écologique dans les biomes marins de basse la t itude.

• Les auteurs ont analysé le carbone (C), l’ azote (N) et le phosphore (P) cellulaires contenus dans Prochlorococcus (MED4) et Synechococcus (WH8103 et WH8012) sous des conditions d’ excès d’éléments nutritifs et de manque de P .

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• Les 3 souches ont un rapport C:P et N:P plus élevé que le rapport de Redfield dans les 2 types de conditions.

• Ces résultats suggèrent que Prochlorococcus et Synechococcus peuvent avoir des besoins en P relativement faibles.

• Et donc, les particules de matière organique qu'elles produisent serait différentes du rapport de Redfield(106C : 16N : 1P).

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II. Introduction

• Prochlorococcus est un petit procaryote photosynthétique , ubiquiste dans la zone euphotique des oceans tropicaux et subtropicaux (40°S-40°N).

• Abondance dans les eaux chaudes de surface: > 10 5 cellules.ml -1 .

• Surface - 200 m dans la colonne d’eau. • Ces caractéristiques !   Prochlorococcus = phototrophe oxygénique dominant dans les océans.

• Rappel: Photosynthèse oxygénique = synthèse par des cellules végétales chlorophyliennes en présence de lumière, de composés organiques à partir de CO 2 et H 2 0, avec une production d’O 2 . Conversion d’énergie lumineuse en énergie chimique.

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• Synechococcus a des concentrations d’un ordre de grandeur inférieur à celle de Prochlorococcus.

• Leur plus grande taille moyenne de cellule les rend à peu près égale en terme de biomasse photosynthétique globale.

• les cellules synechococcus sont limitées à la partie supérieure à 100 m de profondeur dans la colonne d’eau, mais ont une distribution latitudinale plus large.

• Pas limitées aux eaux océaniques chaudes, elles peuvent être rencontrées   à des T° aussi basses que 2°C.

MED 4 < WH801 2 < WH8103 29/04/11 Océanographie Chimique II

Fig 1: Morphologie et taille des cellules en condition d’excès de nutriments.

Les 3 souches de cette étude ont des cellules à morphologie sphérique mais varient en taille. 6

• Les besoins nutritionnels du phytoplancton (qui fournit le C fixé par photosynthèse pour les niveaux trophiques supérieurs = production primaire nette), ont joué un rôle central en dictant la composition élémentaire de l’eau de mer au fil de l’évolution et en influençant la disponiblité de l’N, du P et des autres éléments nutritifs potentiellement limitant dans les océans.

• Le plancton eucaryote marin est généralement conforme au rapport de Redfield.

• Dans certaines régions, profondeurs et saisons, le rapport moyen C:N:P de la POM varie considérablement.

Cette variation locale et temporelle peut être liée à la composition et à la structure du réseau trophique .

Remarques:

! Malgré les similitudes morphologiques et les étroites relations phylogénétiques, la pigmentation est très différente dans les 3 souches.

! Seulement Synechococcus WH8103 présente une mobilité natatoire.

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• Réseaux trophiques océaniques, dominés par les micro algues et les bactéries hétérotrophiques .

• Les réponses physiologiques entraînant des changements dans le rapport cellulaire C:N:P des micro organismes impliquent des changement dans le contenu cellulaire de biopolymères quantitativement importants , tels que:

- les protéines

- les acides nucléiques

- les glucides

les lipides -

- le polyphosphate

• Des études antérieures ont montré que le rapport cellulaire C:N:P des bactéries et du phytoplancton variait entre les différents organismes, mais aussi que la composition élémentaire de chaque espèce pouvait varier en fonction des contraintes environnementales.

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Objectif de cette étude:

" Parce que la biomasse collective de Prochlorococcus et de Synechococcus est souvent une fraction importante de la biomasse totale dans les écosystèmes oligotrophes ( " 50% à la station ALOHA), il serait utile de comprendre les limites de leur rapport C:N:P en essayant d’interpréter la dynamique de ces rapports dans les écosystèmes où ces organismes dominent.

" Obtenir des estimations fiables de la teneur cellulaire en C, N et P dans Prochlorococcuc et les 2 souches de Synechococcus, pour aider à évaluer et modéliser leur rôle dans les flux de C et d’autres nutriments dans les réseaux trophiques océaniques.

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III. Matériel & Méthodes • Toutes les cultures ont été maintenues à 22°C à lumière constante à 30-40 µ mol quanta m -2 .s -1 .

• Des lots de culture ont été placées dans des tubes en verre borosilicaté (50 ml) contenant:

-25 ml d’ eau de mer  d es Sargasses filtrée

-Ajout d’une solution de NH 4 Cl #  [ 800 µ mol.L -1  ] -Ajout de NaH 2 PO 4 à 50 ou 1 µ mol.L -1   # rapport N:P de 16 ou 800, respectivement.

-Ajout de solution trace de métal

• 18 réplicats de culture pour chaque combinaison milieu (P suffisant, P limité) - organismes (MED 4, WH8012, WH8103)

La fluorescence de la chlorophylle de chaque cultur e a été suivie • quotidiennement à l’a i de d’un fluorimètre Turner UA 10 .

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Les cultures où le P était suffisant ont été • récoltées au milieu de la phase de croissance exponentielle (7-9 jours).

• Les cultures où P était limitant ont été récoltées   pendant la phase de croissance stationnaire (12- 14 jours).

• 9 réplicats de cultures ont été collectés sur des    filtres Whatman GF/F pour l’analyse des particules de C et d’N, et 6 autres pour l’analyse des particules de P.

Fig 2: Courbes de croissance basée sur la fluorecence de la chlorophylle in vivo.

#  ! milieu où P est suffisant

$  ! milieu où P est limitant

Symboles noirs indiquent la fluorescence des cultures utilisées pour les analyses CNP (4-12 jours).

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