Published September 17, 2020 | Version v1
Publication Open

The influence of Arctic Fe and Atlantic fixed N on summertime primary production in Fram Strait, North Greenland Sea

Creators

  • 1. GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
  • 2. Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
  • 3. Universiti Malaysia Terengganu

Description

Abstract Climate change has led to a ~ 40% reduction in summer Arctic sea-ice cover extent since the 1970s. Resultant increases in light availability may enhance phytoplankton production. Direct evidence for factors currently constraining summertime phytoplankton growth in the Arctic region is however lacking. GEOTRACES cruise GN05 conducted a Fram Strait transect from Svalbard to the NE Greenland Shelf in summer 2016, sampling for bioessential trace metals (Fe, Co, Zn, Mn) and macronutrients (N, Si, P) at ~ 79°N. Five bioassay experiments were conducted to establish phytoplankton responses to additions of Fe, N, Fe + N and volcanic dust. Ambient nutrient concentrations suggested N and Fe were deficient in surface seawater relative to typical phytoplankton requirements. A west-to-east trend in the relative deficiency of N and Fe was apparent, with N becoming more deficient towards Greenland and Fe more deficient towards Svalbard. This aligned with phytoplankton responses in bioassay experiments, which showed greatest chlorophyll-a increases in + N treatment near Greenland and + N + Fe near Svalbard. Collectively these results suggest primary N limitation of phytoplankton growth throughout the study region, with conditions potentially approaching secondary Fe limitation in the eastern Fram Strait. We suggest that the supply of Atlantic-derived N and Arctic-derived Fe exerts a strong control on summertime nutrient stoichiometry and resultant limitation patterns across the Fram Strait region.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

أدى تغير المناخ إلى انخفاض بنسبة 40 ٪ تقريبًا في مدى الغطاء الجليدي البحري القطبي الشمالي الصيفي منذ السبعينيات. قد تؤدي الزيادات الناتجة في توافر الضوء إلى تعزيز إنتاج العوالق النباتية. ومع ذلك، لا توجد أدلة مباشرة على العوامل التي تعيق حاليًا نمو العوالق النباتية في فصل الصيف في منطقة القطب الشمالي. أجرت GEOTRACES CRUISE GN05 مقطعًا لمضيق الإطار من سفالبارد إلى رف جرينلاند الشمالي الشرقي في صيف عام 2016، وأخذت عينات من المعادن النزرة الحيوية (Fe، Co، Zn، Mn) والمغذيات الكبيرة (N، Si، P) عند ~ 79درجةشمالًا. أجريت خمس تجارب للمقايسة الحيوية لإنشاء استجابات للعوالق النباتية لإضافات الحديد والنيكل والحديد + النيتروجين والغبار البركاني. اقترحت تركيزات المغذيات المحيطة أن N و Fe كانا ناقصين في مياه البحر السطحية مقارنة بمتطلبات العوالق النباتية النموذجية. كان الاتجاه من الغرب إلى الشرق في النقص النسبي في N و Fe واضحًا، حيث أصبح N أكثر نقصًا تجاه جرينلاند و Fe أكثر نقصًا تجاه سفالبارد. يتماشى هذا مع استجابات العوالق النباتية في تجارب الفحص الحيوي، والتي أظهرت أكبر قدر من الكلوروفيل - زيادة في علاج + N بالقرب من جرينلاند و + N + Fe بالقرب من سفالبارد. تشير هذه النتائج مجتمعة إلى الحد الأولي من نمو العوالق النباتية في جميع أنحاء منطقة الدراسة، مع احتمال أن تقترب الظروف من الحد الثانوي من الحديد في مضيق فرام الشرقي. نقترح أن إمدادات N المشتقة من المحيط الأطلسي و Fe المشتقة من القطب الشمالي تمارس سيطرة قوية على قياس تكافئ المغذيات في فصل الصيف وأنماط التقييد الناتجة عبر منطقة مضيق فرام.

Translated Description (French)

Résumé Le changement climatique a entraîné une réduction d'environ 40 % de l'étendue de la couverture de glace de mer arctique en été depuis les années 1970. Les augmentations résultantes de la disponibilité de la lumière peuvent augmenter la production de phytoplancton. Les preuves directes des facteurs qui limitent actuellement la croissance du phytoplancton en été dans la région arctique font toutefois défaut. GEOTRACES Cruise GN05 a effectué un transect du détroit de Fram du Svalbard au plateau continental du Nord-Est du Groenland à l'été 2016, en prélevant des échantillons de métaux traces bioessentiels (Fe, Co, Zn, Mn) et de macronutriments (N, Si, P) à ~ 79°N. Cinq essais biologiques ont été menés pour établir les réponses du phytoplancton aux ajouts de Fe, N, Fe + N et de poussière volcanique. Les concentrations ambiantes de nutriments suggéraient que l'azote et le fer étaient déficients en eau de mer de surface par rapport aux besoins typiques en phytoplancton. Une tendance d'ouest en est dans la carence relative en N et Fe était apparente, avec N devenant plus déficitaire vers le Groenland et Fe plus déficitaire vers le Svalbard. Cela correspondait aux réponses du phytoplancton dans les expériences de bioessais, qui ont montré les plus fortes augmentations de la chlorophylle-a dans le traitement + N près du Groenland et + N + Fe près du Svalbard. Collectivement, ces résultats suggèrent une limitation primaire en azote de la croissance du phytoplancton dans toute la région d'étude, avec des conditions potentiellement proches d'une limitation secondaire en fer dans le détroit de Fram Est. Nous suggérons que l'approvisionnement en N dérivé de l'Atlantique et en Fe dérivé de l'Arctique exerce un fort contrôle sur la stœchiométrie des nutriments en été et les modèles de limitation qui en résultent dans la région du détroit de Fram.

Translated Description (Spanish)

Resumen El cambio climático ha llevado a una reducción de ~ 40% en la extensión de la cubierta de hielo marino del Ártico en verano desde la década de 1970. Los aumentos resultantes en la disponibilidad de luz pueden mejorar la producción de fitoplancton. Sin embargo, faltan pruebas directas de los factores que actualmente limitan el crecimiento del fitoplancton en verano en la región ártica. GEOTRACES Cruise GN05 realizó un transecto del estrecho de Fram desde Svalbard hasta la plataforma NE de Groenlandia en el verano de 2016, tomando muestras de metales traza bioesenciales (Fe, Co, Zn, Mn) y macronutrientes (N, Si, P) a ~ 79°N. Se realizaron cinco experimentos de bioensayo para establecer las respuestas del fitoplancton a las adiciones de Fe, N, Fe + N y polvo volcánico. Las concentraciones de nutrientes ambientales sugirieron que el N y el Fe eran deficientes en el agua de mar superficial en relación con los requisitos típicos de fitoplancton. Una tendencia de oeste a este en la deficiencia relativa de N y Fe fue evidente, con N cada vez más deficiente hacia Groenlandia y Fe más deficiente hacia Svalbard. Esto se alineó con las respuestas del fitoplancton en los experimentos de bioensayo, que mostraron los mayores aumentos de clorofila-a en el tratamiento + N cerca de Groenlandia y + N + Fe cerca de Svalbard. En conjunto, estos resultados sugieren una limitación primaria de N del crecimiento del fitoplancton en toda la región de estudio, con condiciones que potencialmente se acercan a la limitación secundaria de Fe en el este del estrecho de Fram. Sugerimos que el suministro de N derivado del Atlántico y Fe derivado del Ártico ejerce un fuerte control sobre la estequiometría de nutrientes en verano y los patrones de limitación resultantes en toda la región del Estrecho de Fram.

Files

s41598-020-72100-9.pdf.pdf

Files (6.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:d77ceaa4091caf55d1be9fd505216c2a
6.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير الحديد في القطب الشمالي والمحيط الأطلسي ثابت N على الإنتاج الأولي في الصيف في مضيق فرام، بحر شمال غرينلاند
Translated title (French)
L'influence du Fe arctique et de l'azote fixe de l'Atlantique sur la production primaire estivale dans le détroit de Fram, au nord de la mer du Groenland
Translated title (Spanish)
La influencia del Fe ártico y el N fijo del Atlántico en la producción primaria de verano en el estrecho de Fram, en el norte del mar de Groenlandia

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3087501640
DOI
10.1038/s41598-020-72100-9

Is supplement to
https://openalex.org/W833057087 (Other)
https://openalex.org/W574831747 (Other)
https://openalex.org/W4234267279 (Other)
https://openalex.org/W3135586184 (Other)
https://openalex.org/W3033827224 (Other)
https://openalex.org/W2965462308 (Other)
https://openalex.org/W2490540435 (Other)
https://openalex.org/W248639405 (Other)
https://openalex.org/W2067980922 (Other)
https://openalex.org/W2063753488 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Malaysia

References

  • https://openalex.org/W1204060949
  • https://openalex.org/W1572543759
  • https://openalex.org/W1736382717
  • https://openalex.org/W1858088451
  • https://openalex.org/W1860322032
  • https://openalex.org/W1924710996
  • https://openalex.org/W1943471202
  • https://openalex.org/W1971255151
  • https://openalex.org/W1976365567
  • https://openalex.org/W1979147998
  • https://openalex.org/W1987259969
  • https://openalex.org/W1988178310
  • https://openalex.org/W1990538052
  • https://openalex.org/W1992777289
  • https://openalex.org/W1992799148
  • https://openalex.org/W1994255848
  • https://openalex.org/W1995192238
  • https://openalex.org/W1996922872
  • https://openalex.org/W2012909297
  • https://openalex.org/W2017799314
  • https://openalex.org/W2019678504
  • https://openalex.org/W2025572324
  • https://openalex.org/W2029110889
  • https://openalex.org/W2036677156
  • https://openalex.org/W2041373162
  • https://openalex.org/W2054374402
  • https://openalex.org/W2069197937
  • https://openalex.org/W2072062414
  • https://openalex.org/W2072831564
  • https://openalex.org/W2075713260
  • https://openalex.org/W2079493774
  • https://openalex.org/W2085373510
  • https://openalex.org/W2090970809
  • https://openalex.org/W2092355346
  • https://openalex.org/W2100725474
  • https://openalex.org/W2112412743
  • https://openalex.org/W2113444120
  • https://openalex.org/W2114488603
  • https://openalex.org/W2130814388
  • https://openalex.org/W2133832062
  • https://openalex.org/W2136823633
  • https://openalex.org/W2138714259
  • https://openalex.org/W2141846372
  • https://openalex.org/W2152334065
  • https://openalex.org/W2155148583
  • https://openalex.org/W2163582683
  • https://openalex.org/W2164909987
  • https://openalex.org/W2165452524
  • https://openalex.org/W2171272472
  • https://openalex.org/W2175115291
  • https://openalex.org/W2195238570
  • https://openalex.org/W2239313876
  • https://openalex.org/W2303113536
  • https://openalex.org/W2342719599
  • https://openalex.org/W2346569261
  • https://openalex.org/W2411564281
  • https://openalex.org/W2417221625
  • https://openalex.org/W2472219129
  • https://openalex.org/W247692222
  • https://openalex.org/W2518151687
  • https://openalex.org/W2538582747
  • https://openalex.org/W2563374371
  • https://openalex.org/W2613027697
  • https://openalex.org/W2739736097
  • https://openalex.org/W2765342445
  • https://openalex.org/W2765604662
  • https://openalex.org/W2766090940
  • https://openalex.org/W2782394885
  • https://openalex.org/W2783842007
  • https://openalex.org/W2794493990
  • https://openalex.org/W2796246020
  • https://openalex.org/W2802708284
  • https://openalex.org/W2805597826
  • https://openalex.org/W2809645014
  • https://openalex.org/W2885496993
  • https://openalex.org/W2891558531
  • https://openalex.org/W2901957944
  • https://openalex.org/W2903736885
  • https://openalex.org/W2904424124
  • https://openalex.org/W2907319223
  • https://openalex.org/W2911929065
  • https://openalex.org/W2969500833
  • https://openalex.org/W2979714560
  • https://openalex.org/W3000913222
  • https://openalex.org/W3009604618
  • https://openalex.org/W3011240117
  • https://openalex.org/W3012074281
  • https://openalex.org/W3014092172
  • https://openalex.org/W3015388872
  • https://openalex.org/W3023807420
  • https://openalex.org/W3041928728
  • https://openalex.org/W3082564596
  • https://openalex.org/W35928967
  • https://openalex.org/W4245576411
  • https://openalex.org/W9961937