Published April 25, 2024 | Version v1
Publication Open

Sources and pathways of carbon and nitrogen of macrophytes and sediments using stable isotopes in Al-Kharrar Lagoon, eastern Red Sea coast, Saudi Arabia

Creators

  • 1. King Abdulaziz University
  • 2. Mansoura University

Description

Elemental ratios (δ 13 C, δ 15 N and C/N) and carbon and nitrogen concentrations in macrophytes, sediments and sponges of the hypersaline Al-Kharrar Lagoon (KL), central eastern Red Sea coast, were measured to distinguish their sources, pathways and see how they have been influenced by biogeochemical processes and terrestrial inputs. The mangroves and halophytes showed the most depleted δ 13 C values of –27.07±0.2 ‰ and –28.34±0.4 ‰, respectively, indicating their preferential 12 C uptake, similar to C3-photosynthetic plants, except for the halophytes Atriplex sp. and Suaeda vermiculata which showed δ 13 C of –14.31±0.6 ‰, similar to C4-plants. Macroalgae were divided into A and B groups based on their δ 13 C values. The δ 13 C of macroalgae A averaged –15.41±0.4 ‰, whereas macroalgae B and seagrasses showed values of –7.41±0.8 ‰ and –7.98 ‰, suggesting uptake of HCO 3 – as a source for CO 2 during photosynthesis. The δ 13 C of sponges was –10.7±0.3 ‰, suggesting that macroalgae and seagrasses are their main favoured diets. Substrates of all these taxa showed δ 13 C of –15.52±0.8 ‰, suggesting the KL is at present a macroalgae-dominated lagoon. The δ 15 N in taxa/sediments averaged 1.68 ‰, suggesting that atmospheric N 2 -fixation is the main source of nitrogen in/around the lagoon. The heaviest δ 15 N (10.58 ‰) in halophytes growing in algal mats and sabkha is possibly due to denitrification and ammonia evaporation. The macrophytes in the KL showed high C %, N %, and C/N ratios, but this is not indicated in their substrates due possibly to a rapid turnover of dense, hypersaline waters carrying most of the detached organic materials out into the Red Sea. The δ 13 C allowed separation of subaerial from aquatic macrophytes, a proxy that could be used when interpreting paleo-sea level or paleoclimatic changes from the coastal marine sediments.

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

Translated Description (Arabic)

تم قياس النسب الأولية (δ 13 C و δ 15 N و C/N) وتركيزات الكربون والنيتروجين في النباتات الكبيرة والرواسب والإسفنج في بحيرة الخرار شديدة الملوحة (KL)، وسط شرق ساحل البحر الأحمر، لتمييز مصادرها ومساراتها ومعرفة كيف تأثرت بالعمليات الكيميائية الحيوية والمدخلات الأرضية. أظهرت أشجار المانغروف والنباتات الملحية أكثر قيم δ 13 درجة مئوية استنفادًا وهي -27.07 ±0.2 ‰ و -28.34 ±0.4 ‰، على التوالي، مما يشير إلى امتصاصها التفضيلي 12 درجة مئوية، على غرار نباتات C3 - photosynthetic، باستثناء النباتات الملحية Atriplex sp. و Suaeda vermiculata التي أظهرت δ 13 درجة مئوية من –14.31±0.6 ‰، على غرار نباتات C4. تم تقسيم الطحالب الكبيرة إلى مجموعات A و B بناءً على قيم δ 13 C. بلغ متوسط δ 13 درجة مئوية من الطحالب الكبيرة A -15.41 ±0.4 ‰، في حين أظهرت الطحالب الكبيرة B والأعشاب البحرية قيمًا –7.41±0.8 ‰ و –7.98 ‰، مما يشير إلى امتصاص HCO 3 – كمصدر لثاني أكسيد الكربون 2 أثناء عملية التمثيل الضوئي. كان δ 13 درجة مئوية من الإسفنج –10.7±0.3 درجة مئوية، مما يشير إلى أن الطحالب الكبيرة والأعشاب البحرية هي وجباتهم الغذائية المفضلة الرئيسية. أظهرت ركائز كل هذه الأصناف δ 13 C من -15.52 ±0.8 ‰، مما يشير إلى أن KL هي في الوقت الحاضر بحيرة تهيمن عليها الطحالب الكبيرة. بلغ متوسط δ 15 N في الأصناف/الرواسب 1.68 ‰، مما يشير إلى أن تثبيت N 2 في الغلاف الجوي هو المصدر الرئيسي للنيتروجين في/حول البحيرة. من المحتمل أن يكون أثقل δ 15 N (10.58 ‰) في النباتات الملحية التي تنمو في حصائر الطحالب والسبخة بسبب إزالة النتروجين وتبخر الأمونيا. أظهرت النباتات الكبيرة في كوالالمبور نسب C ٪ و N ٪ و C/N عالية، ولكن لم يتم الإشارة إلى ذلك في ركائزها بسبب الدوران السريع للمياه الكثيفة شديدة الملوحة التي تحمل معظم المواد العضوية المنفصلة إلى البحر الأحمر. سمح δ 13 C بفصل النباتات تحت الهوائية عن النباتات المائية الكبيرة، وهو بديل يمكن استخدامه عند تفسير مستوى سطح البحر القديم أو التغيرات المناخية القديمة من الرواسب البحرية الساحلية.

Translated Description (French)

Les rapports élémentaires (δ 13 C, δ 15 N et C/N) et les concentrations de carbone et d'azote dans les macrophytes, les sédiments et les éponges de la lagune hypersaline d'Al-Kharrar (KL), au centre-est de la côte de la mer Rouge, ont été mesurés pour distinguer leurs sources, leurs voies et voir comment ils ont été influencés par les processus biogéochimiques et les apports terrestres. Les mangroves et les halophytes ont montré les valeurs de δ 13 C les plus appauvries de -27,07 ±0,2 ‰ et -28,34 ±0,4 ‰, respectivement, indiquant leur absorption préférentielle de 12 C, similaire aux plantes photosynthétiques en C3, à l'exception des halophytes Atriplex sp. et Suaeda vermiculata qui ont montré δ 13 C de -14,31 ±0,6 ‰, similaire aux plantes en C4. Les macroalgues ont été divisées en groupes A et B en fonction de leurs valeurs de δ 13 C. Le δ 13 C des macroalgues A était en moyenne de -15,41±0,4 ‰, tandis que les macroalgues B et les herbiers marins présentaient des valeurs de -7,41±0,8 ‰ et -7,98 ‰, suggérant l'absorption de HCO 3 – comme source de CO 2 pendant la photosynthèse. Le δ 13 C des éponges était de -10,7±0,3 ‰, ce qui suggère que les macroalgues et les herbiers marins sont leurs principaux régimes préférés. Les substrats de tous ces taxons ont montré δ 13 C de -15,52 ±0,8 ‰, ce qui suggère que le KL est actuellement un lagon dominé par les macroalgues. Le δ 15 N dans les taxons/sédiments était en moyenne de 1,68 ‰, ce qui suggère que la fixation atmosphérique de N 2 est la principale source d'azote dans/autour du lagon. Le δ 15 N (10,58 ‰) le plus lourd dans les halophytes poussant dans les tapis d'algues et les sabkha est peut-être dû à la dénitrification et à l'évaporation de l'ammoniac. Les macrophytes du KL présentaient des rapports C %, N % et C/N élevés, mais cela n'est pas indiqué dans leurs substrats en raison peut-être d'un renouvellement rapide des eaux denses et hypersalines transportant la plupart des matières organiques détachées dans la mer Rouge. Le δ 13 C a permis de séparer les macrophytes subaériens des macrophytes aquatiques, un proxy qui pourrait être utilisé pour interpréter le niveau paléo-mer ou les changements paléoclimatiques des sédiments marins côtiers.

Translated Description (Spanish)

Se midieron las proporciones elementales (δ 13 C, δ 15 N y C/N) y las concentraciones de carbono y nitrógeno en macrófitos, sedimentos y esponjas de la laguna hipersalina Al-Kharrar (KL), costa central oriental del Mar Rojo, para distinguir sus fuentes, vías y ver cómo han sido influenciadas por procesos biogeoquímicos y aportes terrestres. Los manglares y halófitos mostraron los valores de δ 13 C más agotados de -27.07 ±0.2 ‰ y -28.34 ±0.4 ‰, respectivamente, lo que indica su captación preferencial de 12 C, similar a las plantas fotosintéticas C3, a excepción de los halófitos Atriplex sp. y Suaeda vermiculata que mostraron δ 13 C de –14.31±0.6 ‰, similar a las plantas C4. Las macroalgas se dividieron en grupos A y B en función de sus valores δ 13 C. El δ 13 C de las macroalgas A promedió -15.41 ±0.4 ‰, mientras que las macroalgas B y los pastos marinos mostraron valores de –7.41±0.8 ‰ y –7.98 ‰, lo que sugiere la absorción de HCO 3 – como fuente de CO 2 durante la fotosíntesis. El δ 13 C de las esponjas fue de -10,7±0,3 ‰, lo que sugiere que las macroalgas y los pastos marinos son sus principales dietas favorecidas. Los sustratos de todos estos taxones mostraron δ 13 C de -15.52 ±0.8 ‰, lo que sugiere que el KL es en la actualidad una laguna dominada por macroalgas. El δ 15 N en taxones/sedimentos promedió 1,68 ‰, lo que sugiere que la fijación atmosférica de N 2 es la principal fuente de nitrógeno en/alrededor de la laguna. El δ 15 N (10,58 ‰) más pesado en halófitos que crecen en esteras de algas y sabkha se debe posiblemente a la desnitrificación y la evaporación de amoníaco. Los macrófitos en el KL mostraron altas proporciones de C %, N % y C/N, pero esto no se indica en sus sustratos debido posiblemente a una rápida rotación de aguas densas e hipersalinas que transportan la mayoría de los materiales orgánicos desprendidos al Mar Rojo. El δ 13 C permitió la separación de los macrófitos subaéreos de los acuáticos, un indicador que podría usarse al interpretar el nivel paleo-marino o los cambios paleoclimáticos de los sedimentos marinos costeros.

Files

journal.pone.0299562&type=printable.pdf

Files (2.1 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
md5:787e00b223c94017b396099afbf9b37a
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
مصادر ومسارات الكربون والنيتروجين للنباتات الكبيرة والرواسب باستخدام نظائر مستقرة في بحيرة الخرار، شرق ساحل البحر الأحمر، المملكة العربية السعودية
Translated title (French)
Sources et voies de carbone et d'azote des macrophytes et des sédiments à l'aide d'isotopes stables dans la lagune d'Al-Kharrar, côte orientale de la mer Rouge, Arabie saoudite
Translated title (Spanish)
Fuentes y vías de carbono y nitrógeno de macrófitos y sedimentos utilizando isótopos estables en la laguna de Al-Kharrar, costa oriental del Mar Rojo, Arabia Saudita

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4395467685
DOI
10.1371/journal.pone.0299562

Is supplement to
https://openalex.org/W4388203848 (Other)
https://openalex.org/W4367184167 (Other)
https://openalex.org/W4245729730 (Other)
https://openalex.org/W3192941986 (Other)
https://openalex.org/W3142168399 (Other)
https://openalex.org/W2981297165 (Other)
https://openalex.org/W2792892385 (Other)
https://openalex.org/W2364626585 (Other)
https://openalex.org/W2304601110 (Other)
https://openalex.org/W2205096935 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W15867505
  • https://openalex.org/W1970079778
  • https://openalex.org/W1973117645
  • https://openalex.org/W1974703792
  • https://openalex.org/W1983309079
  • https://openalex.org/W1983440080
  • https://openalex.org/W1985215973
  • https://openalex.org/W2008207225
  • https://openalex.org/W2013428409
  • https://openalex.org/W2022734638
  • https://openalex.org/W2033685943
  • https://openalex.org/W2047253840
  • https://openalex.org/W2063987912
  • https://openalex.org/W2064002604
  • https://openalex.org/W2088787170
  • https://openalex.org/W2100711932
  • https://openalex.org/W2102741880
  • https://openalex.org/W2110898070
  • https://openalex.org/W2118954323
  • https://openalex.org/W2131186703
  • https://openalex.org/W2139159883
  • https://openalex.org/W2141899433
  • https://openalex.org/W2153422274
  • https://openalex.org/W2155357761
  • https://openalex.org/W2185760280
  • https://openalex.org/W2345723082
  • https://openalex.org/W2551328953
  • https://openalex.org/W2609848683
  • https://openalex.org/W2625598210
  • https://openalex.org/W2736167121
  • https://openalex.org/W2747359402
  • https://openalex.org/W2785603021
  • https://openalex.org/W2888152177
  • https://openalex.org/W2889146470
  • https://openalex.org/W2907358823
  • https://openalex.org/W2947793270
  • https://openalex.org/W2955210988
  • https://openalex.org/W3161755654
  • https://openalex.org/W3164740349
  • https://openalex.org/W4243004263
  • https://openalex.org/W620492482