Published May 27, 2020
| Version v1
Publication
Open
Microbial plankton configuration in the epipelagic realm from the Beagle Channel to the Burdwood Bank, a Marine Protected Area in Sub-Antarctic waters
Creators
- 1. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 2. Centro Científico Tecnológico - Bahía Blanca
- 3. Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung
- 4. Universidad Nacional del Sur
Description
Marine microbial plankton hold high structural and functional diversity, however, high-resolution data are lacking in a large part of the Global Ocean, such as in subpolar areas of the SW Atlantic. The Burdwood Bank (BB) is a submerged plateau (average depth 100 m) that constitutes the westernmost segment of the North Scotia Ridge (54°–55°S; 56°–62°W). The BB hosts rich benthic biodiversity in low chlorophyll waters of the southern Patagonian Shelf, Argentina, declared Namuncurá Marine Protected Area (NMPA) in 2013. So far, the pelagic microorganisms above the bank have not been described. During austral summer 2016, we assessed the microbial plankton (0.2–200 μm cell size) biomass and their taxonomical and functional diversity along a longitudinal transect (54.2–55.3°S, 58–68°W) from the Beagle Channel (BC) to the BB, characterized by contrasting hydrography. Results displayed a marked zonation in the composition and structure of the microbial communities. The biomass of phytoplankton >5 μm was 28 times higher in the BC, attributed mainly to large diatom blooms, than in oceanic waters above the BB, where the small coccolithophore Emiliania huxleyi and flagellates <10 μm dominated. In turn, the biomass of microheterotrophs above the BB doubled the biomass in the BC due to large ciliates. Notably, toxic phytoplankton species and their phycotoxins were detected, in particular high abundance of Dinophysis acuminata and pectenotoxins above the bank, highlighting their presence in open subpolar regions. Picophytoplankton (<2 μm), including Synechococcus and picoeukaryotes, were remarkably important above the BB, both at surface and deep waters (up to 150 m). Their biomass surpassed by 5 times that of phytoplankton > 5 μm, emphasizing the importance of small-sized phytoplankton in low chlorophyll waters. The homogeneous water column and high retention above the bank seem to favor the development of abundant picophytoplankton and microzooplankton communities. Overall, our findings unfold the plankton configuration in the Southern Patagonian Shelf, ascribed as a sink for anthropogenic CO2, and highlight the diverse ecological traits that microorganisms develop to adjust their yield to changing conditions.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تحمل العوالق الميكروبية البحرية تنوعًا هيكليًا ووظيفيًا عاليًا، ومع ذلك، هناك نقص في البيانات عالية الدقة في جزء كبير من المحيط العالمي، كما هو الحال في المناطق تحت القطبية في جنوب غرب المحيط الأطلسي. ضفة بوردوود (BB) عبارة عن هضبة مغمورة (متوسط العمق 100 متر) تشكل الجزء الغربي من قمة شمال سكوتيا (54°–55°S ؛ 56°–62°W). يستضيف BB التنوع البيولوجي القاعي الغني في المياه منخفضة الكلوروفيل في الجرف الباتاجوني الجنوبي، الأرجنتين، أعلنت منطقة نامونكورا البحرية المحمية (NMPA) في عام 2013. حتى الآن، لم يتم وصف الكائنات الحية الدقيقة السطحية فوق الضفة. خلال صيف أستراليا 2016، قمنا بتقييم الكتلة الحيوية للعوالق الميكروبية (حجم الخلية 0.2-200 ميكرومتر) وتنوعها التصنيفي والوظيفي على طول مقطع طولي (54.2–55.3درجةجنوبًا، 58–68درجةغربًا) من قناة بيجل (BC) إلى BB، والتي تتميز بالهيدروغرافيا المتناقضة. أظهرت النتائج تقسيمًا ملحوظًا في تكوين وهيكل المجتمعات الميكروبية. كانت الكتلة الحيوية للعوالق النباتية أكبر من 5 ميكرومتر أعلى 28 مرة في كولومبيا البريطانية، ويعزى ذلك أساسًا إلى ازدهار الدياتوم الكبير، مقارنة بالمياه المحيطية فوق BB، حيث سيطر حامض الكوكاكولا الصغير Emiliania huxleyi والسوط <10 ميكرومتر. في المقابل، ضاعفت الكتلة الحيوية للمواد الغذائية الغيرية الدقيقة فوق BB الكتلة الحيوية في BC بسبب الهدب الكبير. والجدير بالذكر أنه تم الكشف عن أنواع العوالق النباتية السامة وسمومها الفطرية، ولا سيما الوفرة العالية من Dinophysis acuminata والسموم البكتينية فوق الضفة، مما يسلط الضوء على وجودها في المناطق المفتوحة تحت القطبية. كانت العوالق الصغيرة (<2 ميكرومتر)، بما في ذلك المكورات القزحية والبيكويوت، مهمة بشكل ملحوظ فوق BB، سواء في المياه السطحية والعميقة (حتى 150 مترًا). وتجاوزت كتلتها الحيوية 5 أضعاف كتلة العوالق النباتية > 5 ميكرومتر، مما يؤكد على أهمية العوالق النباتية صغيرة الحجم في المياه منخفضة الكلوروفيل. يبدو أن عمود الماء المتجانس والاحتباس العالي فوق الضفة يفضلان تطوير مجتمعات العوالق الفطرية والعوالق الدقيقة الوفيرة. بشكل عام، تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن تكوين العوالق في الجرف الباتاجوني الجنوبي، والذي يُنسب إلى بالوعة لثاني أكسيد الكربون البشري المنشأ، وتسلط الضوء على السمات البيئية المتنوعة التي تطورها الكائنات الحية الدقيقة لضبط محصولها مع الظروف المتغيرة.Translated Description (French)
Le plancton microbien marin présente une grande diversité structurelle et fonctionnelle, mais les données à haute résolution font défaut dans une grande partie de l'océan mondial, comme dans les zones subpolaires de l'Atlantique Sud-Ouest. Le banc de Burdwood (BB) est un plateau submergé (profondeur moyenne de 100 m) qui constitue le segment le plus à l'ouest de la dorsale North Scotia (54°–55°S ; 56°–62°O). Le BB abrite une riche biodiversité benthique dans les eaux à faible chlorophylle du plateau sud de la Patagonie, en Argentine, déclarée zone de protection marine de Namuncurá (NMPA) en 2013. Jusqu'à présent, les micro-organismes pélagiques au-dessus du banc n'ont pas été décrits. Au cours de l'été 2016 austral, nous avons évalué la biomasse de plancton microbien (taille des cellules 0,2-200 μm) et leur diversité taxonomique et fonctionnelle le long d'un transect longitudinal (54,2-55,3 °S, 58–68°O) du canal Beagle (BC) au BB, caractérisé par une hydrographie contrastée. Les résultats ont montré une zonation marquée dans la composition et la structure des communautés microbiennes. La biomasse du phytoplancton >5 μm était 28 fois plus élevée en C.-B., attribuée principalement aux grandes efflorescences de diatomées, que dans les eaux océaniques au-dessus de la BB, où dominaient le petit coccolithophore Emiliania huxleyi et les flagellés <10 μm. À son tour, la biomasse des microhétérotrophes au-dessus de la BB a doublé la biomasse dans la C.-B. en raison des grands ciliés. Notamment, des espèces de phytoplancton toxiques et leurs phycotoxines ont été détectées, en particulier une forte abondance de Dinophysis acuminata et de pecténotoxines au-dessus de la banque, mettant en évidence leur présence dans les régions subpolaires ouvertes. Le picophytoplancton (<2 μm), y compris le Synechococcus et les picoeucaryotes, était remarquablement important au-dessus du BB, à la fois en eau de surface et en eau profonde (jusqu'à 150 m). Leur biomasse a dépassé de 5 fois celle du phytoplancton > 5 μm, soulignant l'importance du phytoplancton de petite taille dans les eaux à faible chlorophylle. La colonne d'eau homogène et la rétention élevée au-dessus de la berge semblent favoriser le développement de communautés abondantes de picophytoplancton et de microzooplancton. Dans l'ensemble, nos résultats dévoilent la configuration du plancton dans le plateau sud de la Patagonie, attribué comme puits de CO2 anthropique, et mettent en évidence les divers traits écologiques que les micro-organismes développent pour ajuster leur rendement aux conditions changeantes.Translated Description (Spanish)
El plancton microbiano marino tiene una alta diversidad estructural y funcional, sin embargo, faltan datos de alta resolución en gran parte del Océano Global, como en las áreas subpolares del Atlántico Sudoccidental. El Burdwood Bank (BB) es una meseta sumergida (profundidad media 100 m) que constituye el segmento más occidental de la arista de Escocia del Norte (54°–55°S; 56°–62°O). El BB alberga una rica biodiversidad bentónica en aguas de baja clorofila de la plataforma patagónica sur, Argentina, declarada Área Marina Protegida de Namuncurá (NMPA) en 2013. Hasta el momento, no se han descrito los microorganismos pelágicos por encima del banco. Durante el verano austral 2016, evaluamos la biomasa de plancton microbiano (0.2–200 μm de tamaño celular) y su diversidad taxonómica y funcional a lo largo de un transecto longitudinal (54.2-55.3 °S, 58–68°W) desde el Canal Beagle (BC) hasta el BB, caracterizado por una hidrografía contrastante. Los resultados mostraron una zonificación marcada en la composición y estructura de las comunidades microbianas. La biomasa de fitoplancton >5 μm fue 28 veces mayor en el BC, atribuida principalmente a grandes floraciones de diatomeas, que en aguas oceánicas por encima del BB, donde dominaron el pequeño cocolitóforo Emiliania huxleyi y flagelados <10 μm. A su vez, la biomasa de microheterótrofos por encima del BB duplicó la biomasa en el BC debido a los grandes ciliados. En particular, se detectaron especies tóxicas de fitoplancton y sus ficotoxinas, en particular una alta abundancia de Dinophysis acuminata y pectenotoxinas por encima del banco, destacando su presencia en regiones subpolares abiertas. El picofitoplancton (<2 μm), incluidos Synechococcus y picoeucariotas, fue notablemente importante por encima del BB, tanto en aguas superficiales como profundas (hasta 150 m). Su biomasa superó en 5 veces la del fitoplancton > 5 μm, destacando la importancia del fitoplancton de pequeño tamaño en aguas bajas en clorofila. La columna de agua homogénea y la alta retención por encima del banco parecen favorecer el desarrollo de abundantes comunidades de picofitoplancton y microzooplancton. En general, nuestros hallazgos despliegan la configuración del plancton en la Plataforma Patagónica Sur, atribuida como sumidero de CO2 antropogénico, y destacan los diversos rasgos ecológicos que desarrollan los microorganismos para ajustar su rendimiento a las condiciones cambiantes.Files
journal.pone.0233156&type=printable.pdf
Files
(4.7 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:94ff2f3a66420273cc61765c5fa3f59a
|
4.7 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكوين العوالق الميكروبية في المملكة البحرية من قناة بيجل إلى بنك بوردوود، وهي منطقة بحرية محمية في مياه شبه القارة القطبية الجنوبية
- Translated title (French)
- Configuration microbienne du plancton dans le royaume épipélagique du canal Beagle au banc de Burdwood, une aire marine protégée dans les eaux subantarctiques
- Translated title (Spanish)
- Configuración microbiana de plancton en el reino epipelágico desde el canal de Beagle hasta el Burdwood Bank, un área marina protegida en aguas subantárticas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3029621432
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0233156
References
- https://openalex.org/W118589961
- https://openalex.org/W1486479717
- https://openalex.org/W1504217198
- https://openalex.org/W156621819
- https://openalex.org/W1582133589
- https://openalex.org/W1943944416
- https://openalex.org/W1974010481
- https://openalex.org/W1979957360
- https://openalex.org/W1984156791
- https://openalex.org/W1986088177
- https://openalex.org/W2012145354
- https://openalex.org/W2012528181
- https://openalex.org/W2023042176
- https://openalex.org/W2023475777
- https://openalex.org/W2035044466
- https://openalex.org/W2042783637
- https://openalex.org/W2051870815
- https://openalex.org/W2062913120
- https://openalex.org/W2069327439
- https://openalex.org/W2079027290
- https://openalex.org/W2081931157
- https://openalex.org/W2085281986
- https://openalex.org/W2090049345
- https://openalex.org/W2099030414
- https://openalex.org/W2100572878
- https://openalex.org/W2101270983
- https://openalex.org/W2101739758
- https://openalex.org/W2104503361
- https://openalex.org/W2109629252
- https://openalex.org/W2111946278
- https://openalex.org/W2114628556
- https://openalex.org/W2117656543
- https://openalex.org/W2121205465
- https://openalex.org/W2129499489
- https://openalex.org/W2136978676
- https://openalex.org/W2142289369
- https://openalex.org/W2143182887
- https://openalex.org/W2145649717
- https://openalex.org/W2147345950
- https://openalex.org/W2155283244
- https://openalex.org/W2156709416
- https://openalex.org/W2159141410
- https://openalex.org/W2164689991
- https://openalex.org/W2182077758
- https://openalex.org/W2270456711
- https://openalex.org/W2310134610
- https://openalex.org/W2408598519
- https://openalex.org/W2605606317
- https://openalex.org/W2624603405
- https://openalex.org/W2735646621
- https://openalex.org/W2772581529
- https://openalex.org/W2772709534
- https://openalex.org/W2784599849
- https://openalex.org/W2787553371
- https://openalex.org/W2789878374
- https://openalex.org/W2792120408
- https://openalex.org/W2807865573
- https://openalex.org/W2810396277
- https://openalex.org/W2810826331
- https://openalex.org/W2883485522
- https://openalex.org/W2883589002
- https://openalex.org/W2883603717
- https://openalex.org/W2887683277
- https://openalex.org/W2901554885
- https://openalex.org/W2904685131
- https://openalex.org/W2912318001
- https://openalex.org/W2913141326
- https://openalex.org/W2921579884
- https://openalex.org/W2934209964
- https://openalex.org/W2937131561
- https://openalex.org/W2945044439
- https://openalex.org/W2945440481
- https://openalex.org/W2946264039
- https://openalex.org/W2950098879
- https://openalex.org/W2952368552
- https://openalex.org/W2972051068
- https://openalex.org/W3002965862
- https://openalex.org/W4302324906