Published August 22, 2016
| Version v1
Publication
Open
Ocean acidification decreases plankton respiration: evidence from a mesocosm experiment
Creators
- 1. University of Helsinki
- 2. Finnish Environment Institute
- 3. GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
- 4. University of Portsmouth
- 5. Escuela Superior Politecnica del Litoral
- 6. Southern Cross University
Description
Abstract. Anthropogenic carbon dioxide (CO2) emissions are reducing the pH in the world's oceans. The plankton community is a key component driving biogeochemical fluxes, and the effect of increased CO2 on plankton is critical for understanding the ramifications of ocean acidification on global carbon fluxes. We determined the plankton community composition and measured primary production, respiration rates and carbon export (defined here as carbon sinking out of a shallow, coastal area) during an ocean acidification experiment. Mesocosms ( ∼ 55 m3) were set up in the Baltic Sea with a gradient of CO2 levels initially ranging from ambient ( ∼ 240 µatm), used as control, to high CO2 (up to ∼ 1330 µatm). The phytoplankton community was dominated by dinoflagellates, diatoms, cyanobacteria and chlorophytes, and the zooplankton community by protozoans, heterotrophic dinoflagellates and cladocerans. The plankton community composition was relatively homogenous between treatments. Community respiration rates were lower at high CO2 levels. The carbon-normalized respiration was approximately 40 % lower in the high-CO2 environment compared with the controls during the latter phase of the experiment. We did not, however, detect any effect of increased CO2 on primary production. This could be due to measurement uncertainty, as the measured total particular carbon (TPC) and combined results presented in this special issue suggest that the reduced respiration rate translated into higher net carbon fixation. The percent carbon derived from microscopy counts (both phyto- and zooplankton), of the measured total particular carbon (TPC), decreased from ∼ 26 % at t0 to ∼ 8 % at t31, probably driven by a shift towards smaller plankton (< 4 µm) not enumerated by microscopy. Our results suggest that reduced respiration leads to increased net carbon fixation at high CO2. However, the increased primary production did not translate into increased carbon export, and consequently did not work as a negative feedback mechanism for increasing atmospheric CO2 concentration.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الملخص: تعمل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون البشرية المنشأ (CO2) على تقليل درجة الحموضة في محيطات العالم. يعد مجتمع العوالق مكونًا رئيسيًا يقود التدفقات الكيميائية الحيوية، وتأثير زيادة ثاني أكسيد الكربون على العوالق أمر بالغ الأهمية لفهم تداعيات تحمض المحيطات على تدفقات الكربون العالمية. حددنا تكوين مجتمع العوالق وقمنا بقياس الإنتاج الأولي ومعدلات التنفس وتصدير الكربون (المحدد هنا على أنه غرق الكربون من منطقة ساحلية ضحلة) أثناء تجربة تحمض المحيطات. تم إنشاء Mesocosms (55 متر مكعب) في بحر البلطيق مع تدرج مستويات ثاني أكسيد الكربون التي تتراوح في البداية من المحيط (240 ميكرومتر)، وتستخدم كعنصر تحكم، إلى ثاني أكسيد الكربون العالي (حتى 1330 ميكرومتر). كان مجتمع العوالق النباتية تهيمن عليه السوطيات الثنائية والدياتومات والبكتيريا الزرقاء والكلوروفات، وكان مجتمع العوالق الحيوانية تهيمن عليه السوطيات الأولية والسوطيات الثنائية غير المتجانسة والكلدوكيرات. كان تكوين مجتمع العوالق متجانسًا نسبيًا بين العلاجات. كانت معدلات التنفس في المجتمع أقل عند مستويات عالية من ثاني أكسيد الكربون. كان التنفس المعادِل للكربون أقل بنسبة 40 ٪ تقريبًا في بيئة ثاني أكسيد الكربون المرتفعة مقارنة بالضوابط خلال المرحلة الأخيرة من التجربة. ومع ذلك، لم نكتشف أي تأثير لزيادة ثاني أكسيد الكربون على الإنتاج الأولي. قد يكون هذا بسبب عدم اليقين في القياس، حيث يشير إجمالي الكربون الخاص المقاس (TPC) والنتائج المجمعة المقدمة في هذه المشكلة الخاصة إلى أن انخفاض معدل التنفس يترجم إلى تثبيت صافٍ أعلى للكربون. انخفضت النسبة المئوية للكربون المشتق من أعداد الفحص المجهري (كل من العوالق النباتية والحيوانية)، من إجمالي الكربون الخاص المقاس (TPC)، من 26 ٪ عند t0 إلى 8 ٪ عند t31، ربما مدفوعًا بالتحول نحو العوالق الأصغر (< 4 ميكرومتر) التي لم يتم تعدادها بواسطة الفحص المجهري. تشير نتائجنا إلى أن انخفاض التنفس يؤدي إلى زيادة صافي تثبيت الكربون عند ارتفاع ثاني أكسيد الكربون. ومع ذلك، فإن زيادة الإنتاج الأولي لم تترجم إلى زيادة تصدير الكربون، وبالتالي لم تعمل كآلية تغذية راجعة سلبية لزيادة تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.Translated Description (French)
Résumé. Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) réduisent le pH dans les océans du monde. La communauté planctonique est un élément clé des flux biogéochimiques, et l'effet de l'augmentation du CO2 sur le plancton est essentiel pour comprendre les ramifications de l'acidification des océans sur les flux de carbone mondiaux. Nous avons déterminé la composition de la communauté planctonique et mesuré la production primaire, les taux de respiration et l'exportation de carbone (définie ici comme l'absorption de carbone d'une zone côtière peu profonde) au cours d'une expérience d'acidification des océans. Des mésocosmes ( ∼ 55 m3) ont été mis en place dans la mer Baltique avec un gradient de niveaux de CO2 allant initialement de l'ambiant ( ∼ 240 µatm), utilisé comme contrôle, à un CO2 élevé (jusqu'à ∼ 1330 µatm). La communauté phytoplanctonique était dominée par les dinoflagellés, les diatomées, les cyanobactéries et les chlorophytes, et la communauté zooplanctonique par les protozoaires, les dinoflagellés hétérotrophes et les cladocères. La composition de la communauté planctonique est relativement homogène entre les traitements. Les taux de respiration de la communauté étaient plus faibles à des niveaux élevés de CO2. La respiration normalisée au carbone était environ 40 % plus faible dans l'environnement riche en CO2 par rapport aux témoins au cours de la dernière phase de l'expérience. Nous n'avons cependant détecté aucun effet de l'augmentation du CO2 sur la production primaire. Cela pourrait être dû à l'incertitude de mesure, car le carbone total particulier (TPC) mesuré et les résultats combinés présentés dans ce numéro spécial suggèrent que le taux de respiration réduit s'est traduit par une fixation nette du carbone plus élevée. Le pourcentage de carbone dérivé des comptages microscopiques (phyto- et zooplancton) du carbone particulier total (TPC) mesuré a diminué d'environ 26 % à t0 à environ 8 % à t31, probablement en raison d'un déplacement vers le plancton plus petit (< 4 µm) non dénombré par microscopie. Nos résultats suggèrent qu'une respiration réduite entraîne une augmentation de la fixation nette du carbone à des niveaux élevés de CO2. Cependant, l'augmentation de la production primaire ne s'est pas traduite par une augmentation des exportations de carbone et, par conséquent, n'a pas fonctionné comme un mécanisme de rétroaction négative pour augmenter la concentration de CO2 atmosphérique.Translated Description (Spanish)
Resumen. Las emisiones antropogénicas de dióxido de carbono (CO2) están reduciendo el pH en los océanos del mundo. La comunidad del plancton es un componente clave que impulsa los flujos biogeoquímicos, y el efecto del aumento de CO2 en el plancton es fundamental para comprender las ramificaciones de la acidificación de los océanos en los flujos globales de carbono. Determinamos la composición de la comunidad de plancton y medimos la producción primaria, las tasas de respiración y la exportación de carbono (definida aquí como el carbono que se hunde en una zona costera poco profunda) durante un experimento de acidificación de los océanos. Los mesocosmos ( ~ 55 m3) se establecieron en el Mar Báltico con un gradiente de niveles de CO2 que inicialmente variaban de ambiente ( ~ 240 µatm), utilizado como control, a alto CO2 (hasta ~ 1330 µatm). La comunidad del fitoplancton estaba dominada por dinoflagelados, diatomeas, cianobacterias y clorofitas, y la comunidad del zooplancton por protozoos, dinoflagelados heterótrofos y cladóceros. La composición de la comunidad de plancton fue relativamente homogénea entre los tratamientos. Las tasas de respiración de la comunidad fueron más bajas con niveles altos de CO2. La respiración normalizada por carbono fue aproximadamente un 40 % menor en el entorno de alto CO2 en comparación con los controles durante la última fase del experimento. Sin embargo, no detectamos ningún efecto del aumento de CO2 en la producción primaria. Esto podría deberse a la incertidumbre de la medición, ya que el carbono total particular (TPC) medido y los resultados combinados presentados en este número especial sugieren que la tasa de respiración reducida se tradujo en una mayor fijación neta de carbono. El porcentaje de carbono derivado de los recuentos de microscopía (tanto fito- como zooplancton), del carbono particular total medido (TPC), disminuyó de ∼ 26 % en t0 a ∼ 8 % en t31, probablemente impulsado por un cambio hacia un plancton más pequeño (< 4 µm) no enumerado por microscopía. Nuestros resultados sugieren que la respiración reducida conduce a una mayor fijación neta de carbono con un alto nivel de CO2. Sin embargo, el aumento de la producción primaria no se tradujo en un aumento de la exportación de carbono y, en consecuencia, no funcionó como un mecanismo de retroalimentación negativa para aumentar la concentración de CO2 en la atmósfera.Files
bg-13-4707-2016.pdf.pdf
Files
(227.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:23f7191efe8b216c96ba95cf50ee6387
|
227.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحمض المحيطات يقلل من تنفس العوالق: دليل من تجربة الكون المتوسط
- Translated title (French)
- L'acidification des océans diminue la respiration du plancton : preuve d'une expérience de mésocosme
- Translated title (Spanish)
- La acidificación de los océanos disminuye la respiración del plancton: evidencia de un experimento de mesocosmo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2302752641
- DOI
- 10.5194/bg-13-4707-2016
References
- https://openalex.org/W1132166020
- https://openalex.org/W1489297152
- https://openalex.org/W1609151816
- https://openalex.org/W1652686173
- https://openalex.org/W1826798079
- https://openalex.org/W1848845400
- https://openalex.org/W1926894831
- https://openalex.org/W1994825673
- https://openalex.org/W1997248755
- https://openalex.org/W1998764367
- https://openalex.org/W2009163215
- https://openalex.org/W2010569271
- https://openalex.org/W2011217536
- https://openalex.org/W2021169633
- https://openalex.org/W2023159838
- https://openalex.org/W2027747974
- https://openalex.org/W2035545217
- https://openalex.org/W2043611758
- https://openalex.org/W2046429348
- https://openalex.org/W2057034929
- https://openalex.org/W2057261132
- https://openalex.org/W2060656261
- https://openalex.org/W2065078375
- https://openalex.org/W2066347962
- https://openalex.org/W2074600948
- https://openalex.org/W2084549990
- https://openalex.org/W2085464429
- https://openalex.org/W2085975923
- https://openalex.org/W2086428082
- https://openalex.org/W2087519469
- https://openalex.org/W2090089529
- https://openalex.org/W2097806368
- https://openalex.org/W2113793068
- https://openalex.org/W2116212064
- https://openalex.org/W2124882766
- https://openalex.org/W2127506972
- https://openalex.org/W2129641755
- https://openalex.org/W2129825385
- https://openalex.org/W2131334765
- https://openalex.org/W2133866431
- https://openalex.org/W2137442207
- https://openalex.org/W2141567578
- https://openalex.org/W2143182887
- https://openalex.org/W2144404706
- https://openalex.org/W2144678637
- https://openalex.org/W2146145945
- https://openalex.org/W2146781112
- https://openalex.org/W2149412702
- https://openalex.org/W2149524052
- https://openalex.org/W2161241075
- https://openalex.org/W2164465882
- https://openalex.org/W2168369714
- https://openalex.org/W2170540572
- https://openalex.org/W2170563701
- https://openalex.org/W2174398172
- https://openalex.org/W2176893869
- https://openalex.org/W2177473807
- https://openalex.org/W2195568113
- https://openalex.org/W2294896398
- https://openalex.org/W2309317802
- https://openalex.org/W2533634899
- https://openalex.org/W2576799115
- https://openalex.org/W2606247199
- https://openalex.org/W3099689842
- https://openalex.org/W3105117577
- https://openalex.org/W4238605098
- https://openalex.org/W4240102721
- https://openalex.org/W4240543389
- https://openalex.org/W4242104236
- https://openalex.org/W4245001014
- https://openalex.org/W642637748