Experimental assessment of the sensitivity of an estuarine phytoplankton fall bloom to acidification and warming
Creators
- 1. Université Laval
- 2. Fisheries and Oceans Canada
- 3. McGill University
- 4. Université du Québec à Rimouski
- 5. National University of Tierra del Fuego
- 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Abstract. We investigated the combined effect of ocean acidification and warming on the dynamics of the phytoplankton fall bloom in the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE), Canada. Twelve 2600 L mesocosms were set to initially cover a wide range of pHT (pH on the total proton scale) from 8.0 to 7.2 corresponding to a range of pCO2 from 440 to 2900 µatm, and two temperatures (in situ and +5 ∘C). The 13-day experiment captured the development and decline of a nanophytoplankton bloom dominated by the chain-forming diatom Skeletonema costatum. During the development phase of the bloom, increasing pCO2 influenced neither the magnitude nor the net growth rate of the nanophytoplankton bloom, whereas increasing the temperature by 5 ∘C stimulated the chlorophyll a (Chl a) growth rate and maximal particulate primary production (PP) by 76 % and 63 %, respectively. During the declining phase of the bloom, warming accelerated the loss of diatom cells, paralleled by a gradual decrease in the abundance of photosynthetic picoeukaryotes and a bloom of picocyanobacteria. Increasing pCO2 and warming did not influence the abundance of picoeukaryotes, while picocyanobacteria abundance was reduced by the increase in pCO2 when combined with warming in the latter phase of the experiment. Over the full duration of the experiment, the time-integrated net primary production was not significantly affected by the pCO2 treatments or warming. Overall, our results suggest that warming, rather than acidification, is more likely to alter phytoplankton autumnal bloom development in the LSLE in the decades to come. Future studies examining a broader gradient of temperatures should be conducted over a larger seasonal window in order to better constrain the potential effect of warming on the development of blooms in the LSLE and its impact on the fate of primary production.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الملخص. لقد حققنا في التأثير المشترك لتحمض المحيطات والاحترار على ديناميكيات ازدهار سقوط العوالق النباتية في مصب سانت لورانس السفلي (LSLE)، كندا. تم تعيين اثني عشر متوسطات 2600 لتر لتغطية مجموعة واسعة من درجة الحموضة (الرقم الهيدروجيني على مقياس البروتون الكلي) من 8.0 إلى 7.2 المقابلة لمجموعة من ثاني أكسيد الكربون من 440 إلى 2900 ميكرومتر، ودرجتي حرارة (في الموقع و +5 درجةمئوية). التقطت التجربة التي استمرت 13 يومًا تطور وانحدار ازدهار العوالق النانوية التي تهيمن عليها المشطورة المكونة للسلسلة Skeletonema costatum. خلال مرحلة تطور الإزهار، لم تؤثر زيادة pCO2 على حجم أو صافي معدل نمو إزهار العوالق النانوية، في حين أن زيادة درجة الحرارة بمقدار 5 درجات مئوية حفزت معدل نمو الكلوروفيل a (Chl a) والحد الأقصى لإنتاج الجسيمات الأولية (PP) بنسبة 76 ٪ و 63 ٪ على التوالي. خلال المرحلة المتناقصة من الإزهار، أدى الاحترار إلى تسريع فقدان خلايا الدياتوم، بالتوازي مع انخفاض تدريجي في وفرة بيكويوتات التمثيل الضوئي وازدهار البكتيريا البيكوسيانية. لم تؤثر زيادة pCO2 والاحترار على وفرة بيكو كوريوت، في حين انخفضت وفرة البيكو زرقاء بسبب الزيادة في pCO2 عندما اقترنت بالاحترار في المرحلة الأخيرة من التجربة. على مدار المدة الكاملة للتجربة، لم يتأثر صافي الإنتاج الأولي المتكامل مع الوقت بشكل كبير بمعالجات ثاني أكسيد الكربون أو الاحترار. بشكل عام، تشير نتائجنا إلى أن الاحترار، بدلاً من التحمض، من المرجح أن يغير تطور ازدهار العوالق النباتية الخريفية في LSLE في العقود القادمة. يجب إجراء دراسات مستقبلية تدرس تدرجًا أوسع لدرجات الحرارة على نافذة موسمية أكبر من أجل تقييد التأثير المحتمل للاحترار بشكل أفضل على تطور الإزهار في LSLE وتأثيره على مصير الإنتاج الأولي.Translated Description (French)
Résumé. Nous avons étudié l'effet combiné de l'acidification et du réchauffement des océans sur la dynamique de la floraison automnale du phytoplancton dans l'estuaire du Bas-Saint-Laurent (LSLE), au Canada. Douze mésocosmes de 2600 L ont été définis pour couvrir initialement une large plage de pHT (pH sur l'échelle totale des protons) de 8,0 à 7,2 correspondant à une plage de pCO2 de 440 à 2900 µatm, et deux températures (in situ et +5 ∘C). L'expérience de 13 jours a permis de capturer le développement et le déclin d'une floraison de nanophytoplancton dominée par la diatomée formant une chaîne Skeletonema costatum. Au cours de la phase de développement de la floraison, l'augmentation du pCO2 n'a influencé ni l'ampleur ni le taux de croissance net de la floraison du nanophytoplancton, tandis qu'une augmentation de la température de 5 °C a stimulé le taux de croissance de la chlorophylle a (Chl a) et la production primaire maximale de particules (PP) de 76 % et 63 %, respectivement. Au cours de la phase de déclin de la floraison, le réchauffement a accéléré la perte de cellules diatomiques, parallèlement à une diminution progressive de l'abondance des picoeucaryotes photosynthétiques et à une floraison de picocyanobactéries. L'augmentation du pCO2 et le réchauffement n'ont pas influencé l'abondance des picoeucaryotes, tandis que l'abondance des picocyanobactéries a été réduite par l'augmentation du pCO2 lorsqu'elle a été combinée au réchauffement dans la dernière phase de l'expérience. Pendant toute la durée de l'expérience, la production primaire nette intégrée dans le temps n'a pas été significativement affectée par les traitements au pCO2 ou le réchauffement. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que le réchauffement, plutôt que l'acidification, est plus susceptible de modifier le développement de la floraison automnale du phytoplancton dans le LSLE dans les décennies à venir. Les études futures examinant un gradient de températures plus large devraient être menées sur une plus grande fenêtre saisonnière afin de mieux limiter l'effet potentiel du réchauffement sur le développement des proliférations dans le LSLE et son impact sur le sort de la production primaire.Translated Description (Spanish)
Resumen. Investigamos el efecto combinado de la acidificación y el calentamiento de los océanos en la dinámica de la floración de la caída del fitoplancton en el Estuario Inferior de San Lorenzo (LSLE), Canadá. Doce mesocosmos de 2600 L se establecieron para cubrir inicialmente un amplio rango de pHT (pH en la escala de protones totales) de 8.0 a 7.2 correspondiente a un rango de pCO2 de 440 a 2900 µatm, y dos temperaturas (in situ y +5 °C). El experimento de 13 días capturó el desarrollo y la disminución de una floración de nanofitoplancton dominada por la diatomea formadora de cadenas Skeletonema costatum. Durante la fase de desarrollo de la floración, el aumento de la pCO2 no influyó ni en la magnitud ni en la tasa de crecimiento neto de la floración de nanofitoplancton, mientras que el aumento de la temperatura en 5 °C estimuló la tasa de crecimiento de la clorofila a (Chla) y la producción primaria máxima de partículas (PP) en un 76 % y 63 %, respectivamente. Durante la fase de declive de la floración, el calentamiento aceleró la pérdida de células de diatomeas, paralelamente a una disminución gradual en la abundancia de picoeucariotas fotosintéticos y una floración de picocianobacterias. El aumento de la pCO2 y el calentamiento no influyeron en la abundancia de picoeucariotas, mientras que la abundancia de picocianobacterias se redujo por el aumento de la pCO2 cuando se combinó con el calentamiento en la última fase del experimento. Durante toda la duración del experimento, la producción primaria neta integrada en el tiempo no se vio afectada significativamente por los tratamientos con pCO2 o el calentamiento. En general, nuestros resultados sugieren que es más probable que el calentamiento, en lugar de la acidificación, altere el desarrollo de la floración otoñal del fitoplancton en la LSLE en las próximas décadas. Los estudios futuros que examinen un gradiente más amplio de temperaturas deben realizarse en una ventana estacional más grande para limitar mejor el efecto potencial del calentamiento en el desarrollo de floraciones en el LSLE y su impacto en el destino de la producción primaria.Files
bg-15-4883-2018.pdf.pdf
Files
(1.5 MB)
Name | Size | Download all |
---|---|---|
md5:4aad9730791544d739fca59a5c883fb5
|
1.5 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التقييم التجريبي لحساسية سقوط العوالق النباتية في مصبات الأنهار تتفتح أمام التحمض والاحترار
- Translated title (French)
- Évaluation expérimentale de la sensibilité d'une floraison automnale de phytoplancton estuarien à l'acidification et au réchauffement
- Translated title (Spanish)
- Evaluación experimental de la sensibilidad de una floración de caída de fitoplancton estuarino a la acidificación y el calentamiento
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2787037899
- DOI
- 10.5194/bg-15-4883-2018
References
- https://openalex.org/W1605207684
- https://openalex.org/W1608826479
- https://openalex.org/W1614085279
- https://openalex.org/W1837888764
- https://openalex.org/W1923276080
- https://openalex.org/W1964467541
- https://openalex.org/W1964848578
- https://openalex.org/W1971945883
- https://openalex.org/W1975417785
- https://openalex.org/W1978886837
- https://openalex.org/W1986778459
- https://openalex.org/W1988270554
- https://openalex.org/W1990132739
- https://openalex.org/W1994072608
- https://openalex.org/W2001906942
- https://openalex.org/W2003991828
- https://openalex.org/W2004808014
- https://openalex.org/W2014780222
- https://openalex.org/W2015698632
- https://openalex.org/W2021978116
- https://openalex.org/W2033009635
- https://openalex.org/W2034859477
- https://openalex.org/W2035591882
- https://openalex.org/W2038561967
- https://openalex.org/W2049051125
- https://openalex.org/W2052533555
- https://openalex.org/W2052743829
- https://openalex.org/W2052839099
- https://openalex.org/W2055707458
- https://openalex.org/W2056571674
- https://openalex.org/W2057344075
- https://openalex.org/W2064095263
- https://openalex.org/W2065731998
- https://openalex.org/W2066203342
- https://openalex.org/W2067626588
- https://openalex.org/W2081395300
- https://openalex.org/W208642426
- https://openalex.org/W2087693359
- https://openalex.org/W2090161544
- https://openalex.org/W2095807316
- https://openalex.org/W2096062920
- https://openalex.org/W2098230346
- https://openalex.org/W2103551041
- https://openalex.org/W2103746138
- https://openalex.org/W2113793068
- https://openalex.org/W2117315531
- https://openalex.org/W2119275848
- https://openalex.org/W2124365924
- https://openalex.org/W2126302259
- https://openalex.org/W2129450594
- https://openalex.org/W2129626599
- https://openalex.org/W2132285656
- https://openalex.org/W2132344282
- https://openalex.org/W2141644443
- https://openalex.org/W2143402417
- https://openalex.org/W2148382694
- https://openalex.org/W2149524052
- https://openalex.org/W2149980752
- https://openalex.org/W2151535284
- https://openalex.org/W2154418952
- https://openalex.org/W2158111446
- https://openalex.org/W2158544131
- https://openalex.org/W2161241075
- https://openalex.org/W2164564672
- https://openalex.org/W2165192518
- https://openalex.org/W2168369714
- https://openalex.org/W2169866448
- https://openalex.org/W2173001546
- https://openalex.org/W2218253000
- https://openalex.org/W2221480844
- https://openalex.org/W2317013069
- https://openalex.org/W2325349087
- https://openalex.org/W2328637845
- https://openalex.org/W2329166396
- https://openalex.org/W2330177800
- https://openalex.org/W2330324445
- https://openalex.org/W2335474896
- https://openalex.org/W2338134677
- https://openalex.org/W2342341785
- https://openalex.org/W2495723071
- https://openalex.org/W2518514746
- https://openalex.org/W2560454723
- https://openalex.org/W2573723292
- https://openalex.org/W2593455863
- https://openalex.org/W2594822641
- https://openalex.org/W2596084667
- https://openalex.org/W2754160252
- https://openalex.org/W2915309988
- https://openalex.org/W4213327538
- https://openalex.org/W642637748