Published March 21, 2019
| Version v1
Publication
Open
Contrasting effects of acidification and warming on dimethylsulfide concentrations during a temperate estuarine fall bloom mesocosm experiment
Creators
- 1. Fisheries and Oceans Canada
- 2. McGill University
- 3. Université du Québec à Rimouski
- 4. National University of Tierra del Fuego
- 5. Ocean University of China
Description
Abstract. The effects of ocean acidification and warming on the concentrations of dimethylsulfoniopropionate (DMSP) and dimethylsulfide (DMS) were investigated during a mesocosm experiment in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE) in the fall of 2014. Twelve mesocosms covering a range of pHT (pH on the total hydrogen ion concentration scale) from 8.0 to 7.2, corresponding to a range of CO2 partial pressures (pCO2) from 440 to 2900 µatm, at two temperatures (in situ and +5 ∘C; 10 and 15 ∘C) were monitored during 13 days. All mesocosms were characterized by the rapid development of a diatom bloom dominated by Skeletonema costatum, followed by its decline upon the exhaustion of nitrate and silicic acid. Neither the acidification nor the warming resulted in a significant impact on the abundance of bacteria over the experiment. However, warming the water by 5 ∘C resulted in a significant increase in the average bacterial production (BP) in all 15 ∘C mesocosms as compared to 10 ∘C, with no detectable effect of pCO2 on BP. Variations in total DMSP (DMSPt = particulate + dissolved DMSP) concentrations tracked the development of the bloom, although the rise in DMSPt persisted for a few days after the peaks in chlorophyll a. Average concentrations of DMSPt were not affected by acidification or warming. Initially low concentrations of DMS (<1 nmol L−1) increased to reach peak values ranging from 30 to 130 nmol L−1 towards the end of the experiment. Increasing the pCO2 reduced the averaged DMS concentrations by 66 % and 69 % at 10 and 15 ∘C, respectively, over the duration of the experiment. On the other hand, a 5 ∘C warming increased DMS concentrations by an average of 240 % as compared to in situ temperature, resulting in a positive offset of the adverse pCO2 impact. Significant positive correlations found between bacterial production and concentrations of DMS throughout our experiment point towards temperature-associated enhancement of bacterial DMSP metabolism as a likely driver of the mitigating effect of warming on the negative impact of acidification on the net production of DMS in the LSLE and potentially the global ocean.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الخلاصة: تم التحقيق في آثار تحمض المحيطات والاحترار على تركيزات ثنائي ميثيل سلفونيو بروبيونات (DMSP) وثنائي ميثيل سلفيد (DMS) خلال تجربة MESOCOSM في مصب سانت لورانس السفلي (LSLE) في خريف عام 2014. تمت مراقبة اثني عشر متوسطا تغطي مجموعة من الأس الهيدروجيني (الأس الهيدروجيني على مقياس تركيز أيون الهيدروجين الكلي) من 8.0 إلى 7.2، وهو ما يتوافق مع مجموعة من الضغوط الجزئية لثاني أكسيد الكربون (pCO2) من 440 إلى 2900 ميكرومتر، عند درجتي حرارة (في الموقع و +5 درجةمئوية ؛ 10 و 15 درجةمئوية) خلال 13 يومًا. تميزت جميع المتوسطات بالتطور السريع لزهرة الدياتوم التي تهيمن عليها Skeletonema costatum، يليها انخفاضها عند استنفاد النترات وحمض السيليسيك. لم يؤد التحمض ولا الاحترار إلى تأثير كبير على وفرة البكتيريا خلال التجربة. ومع ذلك، أدى ارتفاع درجة حرارة الماء بمقدار 5 درجات مئوية إلى زيادة كبيرة في متوسط الإنتاج البكتيري (BP) في جميع متوسطات 15 درجةمئوية مقارنة بـ 10 درجات مئوية، مع عدم وجود تأثير يمكن اكتشافه لثاني أكسيد الكربون على ضغط الدم. تتبعت الاختلافات في إجمالي تركيزات DMSP (DMSPt = الجسيمات + DMSP المذاب) تطور الإزهار، على الرغم من أن الارتفاع في DMSPt استمر لبضعة أيام بعد الذروة في الكلوروفيل أ. لم يتأثر متوسط تركيزات DMSPt بالتحمض أو الاحترار. في البداية، زادت التركيزات المنخفضة من DMS (<1 نانومول L-1) للوصول إلى قيم الذروة التي تتراوح من 30 إلى 130 نانومول L-1 في نهاية التجربة. أدت زيادة pCO2 إلى تقليل متوسط تركيزات DMS بنسبة 66 ٪ و 69 ٪ عند 10 و 15 درجةمئوية، على التوالي، خلال مدة التجربة. من ناحية أخرى، أدى الاحترار بمقدار 5 درجات مئوية إلى زيادة تركيزات DMS بمعدل 240 ٪ مقارنة بدرجة الحرارة في الموقع، مما أدى إلى تعويض إيجابي عن التأثير السلبي لثاني أكسيد الكربون. تشير الارتباطات الإيجابية المهمة الموجودة بين الإنتاج البكتيري وتركيزات DMS في جميع أنحاء تجربتنا إلى تعزيز استقلاب DMSP البكتيري المرتبط بدرجة الحرارة كمحرك محتمل للتأثير المخفف للاحترار على التأثير السلبي للتحمض على صافي إنتاج DMS في LSLE وربما المحيط العالمي.Translated Description (French)
Résumé. Les effets de l'acidification et du réchauffement des océans sur les concentrations de diméthylsulfoniopropionate (DMSP) et de diméthylsulfure (DMS) ont été étudiés lors d'une expérience de mésocosme dans l'estuaire du Bas-Saint-Laurent (LSLE) à l'automne 2014. Douze mésocosmes couvrant une plage de pHT (pH sur l'échelle de concentration totale en ions hydrogène) de 8,0 à 7,2, correspondant à une plage de pressions partielles de CO2 (pCO2) de 440 à 2900 µatm, à deux températures (in situ et +5 ∘C ; 10 et 15 ∘C) ont été surveillés pendant 13 jours. Tous les mésocosmes ont été caractérisés par le développement rapide d'une floraison de diatomées dominée par Skeletonema costatum, suivie de son déclin lors de l'épuisement du nitrate et de l'acide silicique. Ni l'acidification ni le réchauffement n'ont eu d'impact significatif sur l'abondance des bactéries au cours de l'expérience. Cependant, le réchauffement de l'eau de 5 ∘C a entraîné une augmentation significative de la production bactérienne moyenne (BP) dans tous les mésocosmes de 15 ∘C par rapport à 10 ∘C, sans effet détectable de pCO2 sur la BP. Les variations des concentrations totales de DMSP (DMSPt = particules + DMSP dissous) ont suivi le développement de la floraison, bien que l'augmentation du DMSPt ait persisté pendant quelques jours après les pics de chlorophylle a. Les concentrations moyennes de DMSPt n'ont pas été affectées par l'acidification ou le réchauffement. Initialement, de faibles concentrations de DMS (<1 nmol L−1) ont augmenté pour atteindre des valeurs maximales allant de 30 à 130 nmol L−1 vers la fin de l'expérience. L'augmentation du pCO2 a réduit les concentrations moyennes de DMS de 66 % et 69 % à 10 et 15 ∘C, respectivement, pendant la durée de l'expérience. D'autre part, un réchauffement de 5 °C a augmenté les concentrations de DMS de 240 % en moyenne par rapport à la température in situ, ce qui a entraîné une compensation positive de l'impact négatif du pCO2. Des corrélations positives significatives trouvées entre la production bactérienne et les concentrations de DMS tout au long de notre expérience indiquent que l'amélioration du métabolisme du DMSP bactérien associée à la température est un facteur probable de l'effet atténuant du réchauffement sur l'impact négatif de l'acidification sur la production nette de DMS dans le LSLE et potentiellement dans l'océan mondial.Translated Description (Spanish)
Resumen. Los efectos de la acidificación y el calentamiento de los océanos sobre las concentraciones de dimetilsulfoniopropionato (DMSP) y dimetilsulfuro (DMS) se investigaron durante un experimento de mesocosmo en el Estuario del Bajo San Lorenzo (LSLE) en el otoño de 2014. Se monitorearon doce mesocosmos que cubren un rango de pHT (pH en la escala de concentración de iones de hidrógeno total) de 8.0 a 7.2, correspondiente a un rango de presiones parciales de CO2 (pCO2) de 440 a 2900 µatm, a dos temperaturas (in situ y +5 °C; 10 y 15 °C) durante 13 días. Todos los mesocosmos se caracterizaron por el rápido desarrollo de una floración de diatomeas dominada por Skeletonema costatum, seguida de su declive al agotarse el nitrato y el ácido silícico. Ni la acidificación ni el calentamiento tuvieron un impacto significativo en la abundancia de bacterias durante el experimento. Sin embargo, el calentamiento del agua en 5 °C dio como resultado un aumento significativo en la producción bacteriana promedio (BP) en todos los mesocosmos de 15 °C en comparación con 10 °C, sin efecto detectable de pCO2 en la BP. Las variaciones en las concentraciones totales de DMSP (DMSPt = partículas + DMSP disuelto) rastrearon el desarrollo de la floración, aunque el aumento de DMSPt persistió durante unos días después de los picos en la clorofila a. Las concentraciones medias de DMSPt no se vieron afectadas por la acidificación o el calentamiento. Inicialmente, las concentraciones bajas de DMS (<1 nmol L−1) aumentaron hasta alcanzar valores máximos que oscilaban entre 30 y 130 nmol L−1 hacia el final del experimento. El aumento de la pCO2 redujo las concentraciones medias de DMS en un 66% y 69 % a 10 y 15 °C, respectivamente, durante la duración del experimento. Por otro lado, un calentamiento de 5 °C aumentó las concentraciones de DMS en un promedio del 240 % en comparación con la temperatura in situ, lo que resultó en una compensación positiva del impacto adverso de la pCO2. Las correlaciones positivas significativas encontradas entre la producción bacteriana y las concentraciones de DMS a lo largo de nuestro experimento apuntan hacia la mejora asociada a la temperatura del metabolismo bacteriano de DMSP como un posible impulsor del efecto mitigador del calentamiento sobre el impacto negativo de la acidificación en la producción neta de DMS en el LSLE y potencialmente en el océano global.Files
bg-16-1167-2019.pdf.pdf
Files
(4.0 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:a33afc666ca9a4bdfd579559dd4dbec6
|
4.0 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التأثيرات المتناقضة للتحمض والاحترار على تركيزات ثنائي ميثيل كبريتيد خلال تجربة إزهار مصب النهر المعتدل في الكون المتوسط
- Translated title (French)
- Effets contrastés de l'acidification et du réchauffement sur les concentrations de diméthylsulfure au cours d'une expérience de mésocosme de floraison d'automne dans les estuaires tempérés
- Translated title (Spanish)
- Efectos contrastantes de la acidificación y el calentamiento en las concentraciones de sulfuro de dimetilo durante un experimento de mesocosmo de floración de otoño en estuarios templados
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2888639342
- DOI
- 10.5194/bg-16-1167-2019
References
- https://openalex.org/W1527401178
- https://openalex.org/W1542124503
- https://openalex.org/W1551657140
- https://openalex.org/W1579738126
- https://openalex.org/W1608826479
- https://openalex.org/W1769617340
- https://openalex.org/W1923276080
- https://openalex.org/W1924182601
- https://openalex.org/W1949255328
- https://openalex.org/W1967815663
- https://openalex.org/W1969298331
- https://openalex.org/W1972747475
- https://openalex.org/W1973773148
- https://openalex.org/W1975969653
- https://openalex.org/W1978614767
- https://openalex.org/W1981829153
- https://openalex.org/W1982254235
- https://openalex.org/W1986695161
- https://openalex.org/W1986778459
- https://openalex.org/W1988270554
- https://openalex.org/W1989154891
- https://openalex.org/W1993795153
- https://openalex.org/W2000314097
- https://openalex.org/W2003991828
- https://openalex.org/W2006295470
- https://openalex.org/W2008396805
- https://openalex.org/W2008936617
- https://openalex.org/W2014780222
- https://openalex.org/W2016320807
- https://openalex.org/W2022312157
- https://openalex.org/W2025081245
- https://openalex.org/W2026132196
- https://openalex.org/W2027653001
- https://openalex.org/W2037338337
- https://openalex.org/W2038684113
- https://openalex.org/W2039630924
- https://openalex.org/W2041228111
- https://openalex.org/W2041731317
- https://openalex.org/W2041910381
- https://openalex.org/W2045782936
- https://openalex.org/W2050931388
- https://openalex.org/W2051012696
- https://openalex.org/W2052370856
- https://openalex.org/W2052533555
- https://openalex.org/W2052743829
- https://openalex.org/W2052839099
- https://openalex.org/W2055707458
- https://openalex.org/W2056571674
- https://openalex.org/W2056994341
- https://openalex.org/W2057414349
- https://openalex.org/W2061799177
- https://openalex.org/W2063112819
- https://openalex.org/W2065731998
- https://openalex.org/W2071512373
- https://openalex.org/W2076630885
- https://openalex.org/W2081395300
- https://openalex.org/W2088721001
- https://openalex.org/W2091308631
- https://openalex.org/W2092953210
- https://openalex.org/W2094096389
- https://openalex.org/W2098921391
- https://openalex.org/W2100575191
- https://openalex.org/W2105296937
- https://openalex.org/W2105524614
- https://openalex.org/W2110922394
- https://openalex.org/W2114891925
- https://openalex.org/W2115828874
- https://openalex.org/W2124749655
- https://openalex.org/W2128418472
- https://openalex.org/W2128422145
- https://openalex.org/W2129464755
- https://openalex.org/W2129499489
- https://openalex.org/W2130328592
- https://openalex.org/W2134464139
- https://openalex.org/W2135605529
- https://openalex.org/W2137744012
- https://openalex.org/W2138459933
- https://openalex.org/W2143509933
- https://openalex.org/W2145115049
- https://openalex.org/W2145760163
- https://openalex.org/W2145810185
- https://openalex.org/W2146781112
- https://openalex.org/W2147993818
- https://openalex.org/W2148382694
- https://openalex.org/W2149614647
- https://openalex.org/W2149761878
- https://openalex.org/W2149932227
- https://openalex.org/W2153745071
- https://openalex.org/W2157203601
- https://openalex.org/W2158111446
- https://openalex.org/W2159672259
- https://openalex.org/W2161020016
- https://openalex.org/W2161454991
- https://openalex.org/W2163210913
- https://openalex.org/W2167557542
- https://openalex.org/W2170879894
- https://openalex.org/W2173001546
- https://openalex.org/W2320688559
- https://openalex.org/W2329166396
- https://openalex.org/W2333869141
- https://openalex.org/W2342341785
- https://openalex.org/W2471692557
- https://openalex.org/W2495723071
- https://openalex.org/W2560454723
- https://openalex.org/W2588479819
- https://openalex.org/W2615359002
- https://openalex.org/W2747372125
- https://openalex.org/W2754160252
- https://openalex.org/W2787037899
- https://openalex.org/W2789796316
- https://openalex.org/W2915309988
- https://openalex.org/W2948266111
- https://openalex.org/W4213327538
- https://openalex.org/W4250345653