Published June 14, 2018 | Version v1
Publication Open

Contrasting seasonal responses in dinitrogen fixation between shallow and deep-water colonies of the model coral Stylophora pistillata in the northern Red Sea

Creators

  • 1. Leibniz Centre for Tropical Marine Research
  • 2. Scientific Centre of Monaco
  • 3. Stazione Zoologica Anton Dohrn
  • 4. GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel
  • 5. University of Jordan
  • 6. University of Bremen

Description

Tropical corals are often associated with dinitrogen (N2)-fixing bacteria (diazotrophs), and seasonal changes in key environmental parameters, such as dissolved inorganic nitrogen (DIN) availability and seawater temperature, are known to affect N2 fixation in coral-microbial holobionts. Despite, then, such potential for seasonal and depth-related changes in N2 fixation in reef corals, such variation has not yet been investigated. Therefore, this study quantified seasonal (winter vs. summer) N2 fixation rates associated with the reef-building coral Stylophora pistillata collected from depths of 5, 10 and 20 m in the northern Gulf of Aqaba (Red Sea). Findings revealed that corals from all depths exhibited the highest N2 fixation rates during the oligotrophic summer season, when up to 11% of their photo-metabolic nitrogen demand (CPND) could be met by N2 fixation. While N2 fixation remained seasonally stable for deep corals (20 m), it significantly decreased for the shallow corals (5 and 10 m) during the DIN-enriched winter season, accounting for less than 2% of the corals' CPND. This contrasting seasonal response in N2 fixation across corals of different depths could be driven by 1) release rates of coral-derived organic matter, 2) the community composition of the associated diazotrophs, and/or 3) nutrient acquisition by the Symbiodinium community.

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

Translated Description (Arabic)

غالبًا ما ترتبط الشعاب المرجانية الاستوائية بالبكتيريا المثبتة للنيتروجين (N2)، ومن المعروف أن التغيرات الموسمية في المعايير البيئية الرئيسية، مثل توافر النيتروجين غير العضوي المذاب (DIN) ودرجة حرارة مياه البحر، تؤثر على تثبيت N2 في هولوبيونات المرجان والميكروبات. على الرغم من هذه الإمكانية للتغيرات الموسمية والمتعلقة بالعمق في تثبيت N2 في الشعاب المرجانية، لم يتم التحقيق في هذا الاختلاف بعد. لذلك، حددت هذه الدراسة معدلات تثبيت N2 الموسمية (الشتاء مقابل الصيف) المرتبطة ببناء الشعاب المرجانية Stylophora pistillata التي تم جمعها من أعماق 5 و 10 و 20 متر في شمال خليج العقبة (البحر الأحمر). كشفت النتائج أن الشعاب المرجانية من جميع الأعماق أظهرت أعلى معدلات تثبيت N2 خلال موسم الصيف قليل التغذية، عندما يمكن تلبية ما يصل إلى 11 ٪ من طلب النيتروجين الأيضي الضوئي (CPND) عن طريق تثبيت N2. في حين ظل تثبيت N2 مستقرًا موسميًا للشعاب المرجانية العميقة (20 مترًا)، إلا أنه انخفض بشكل كبير بالنسبة للشعاب المرجانية الضحلة (5 و 10 أمتار) خلال موسم الشتاء الغني بـ DIN، وهو ما يمثل أقل من 2 ٪ من CPND للشعاب المرجانية. يمكن أن تكون هذه الاستجابة الموسمية المتناقضة في تثبيت N2 عبر الشعاب المرجانية ذات الأعماق المختلفة مدفوعة بـ 1) معدلات إطلاق المواد العضوية المشتقة من الشعاب المرجانية، 2) تكوين المجتمع من الديازوتروفس المرتبطة بها، و/أو 3) اكتساب المغذيات من قبل مجتمع Symbiodinium.

Translated Description (French)

Les coraux tropicaux sont souvent associés à des bactéries fixatrices de diazote (diazotrophes), et les changements saisonniers des principaux paramètres environnementaux, tels que la disponibilité de l'azote inorganique dissous (DIN) et la température de l'eau de mer, sont connus pour affecter la fixation de N2 dans les holobiontes microbiens coralliens. Malgré, alors, un tel potentiel de changements saisonniers et liés à la profondeur dans la fixation de N2 chez les coraux de récif, une telle variation n'a pas encore été étudiée. Par conséquent, cette étude a quantifié les taux de fixation saisonniers (hiver vs été) de N2 associés au corail bâtisseur de récifs Stylophora pistillata collecté à des profondeurs de 5, 10 et 20 m dans le nord du golfe d'Aqaba (mer Rouge). Les résultats ont révélé que les coraux de toutes les profondeurs présentaient les taux de fixation de N2 les plus élevés pendant la saison estivale oligotrophe, lorsque jusqu'à 11 % de leur demande photo-métabolique en azote (CPND) pouvait être satisfaite par la fixation de N2. Alors que la fixation de N2 est restée saisonnièrement stable pour les coraux profonds (20 m), elle a considérablement diminué pour les coraux peu profonds (5 et 10 m) pendant la saison hivernale enrichie en DIN, représentant moins de 2% de la CPND des coraux. Cette réponse saisonnière contrastée dans la fixation de N2 à travers les coraux de différentes profondeurs pourrait être motivée par 1) les taux de libération de matière organique dérivée du corail, 2) la composition de la communauté des diazotrophes associés et/ou 3) l'acquisition de nutriments par la communauté Symbiodinium.

Translated Description (Spanish)

Los corales tropicales a menudo se asocian con bacterias fijadoras de dinitrógeno (N2) (diazótrofos), y se sabe que los cambios estacionales en los parámetros ambientales clave, como la disponibilidad de nitrógeno inorgánico disuelto (DIN) y la temperatura del agua de mar, afectan la fijación de N2 en los holobiontes microbianos de coral. A pesar, entonces, de tal potencial para cambios estacionales y relacionados con la profundidad en la fijación de N2 en los corales de arrecife, tal variación aún no se ha investigado. Por lo tanto, este estudio cuantificó las tasas de fijación estacional (invierno vs. verano) de N2 asociadas con el coral formador de arrecifes Stylophora pistillata recolectado a profundidades de 5, 10 y 20 m en el norte del Golfo de Aqaba (Mar Rojo). Los hallazgos revelaron que los corales de todas las profundidades exhibieron las tasas más altas de fijación de N2 durante la temporada oligotrófica de verano, cuando hasta el 11% de su demanda de nitrógeno fotometabólico (CPND) podría satisfacerse mediante la fijación de N2. Si bien la fijación de N2 se mantuvo estacionalmente estable para los corales profundos (20 m), disminuyó significativamente para los corales poco profundos (5 y 10 m) durante la temporada de invierno enriquecida con DIN, representando menos del 2% del CPND de los corales. Esta respuesta estacional contrastante en la fijación de N2 en corales de diferentes profundidades podría ser impulsada por 1) las tasas de liberación de materia orgánica derivada de coral, 2) la composición de la comunidad de los diazótrofos asociados y/o 3) la adquisición de nutrientes por parte de la comunidad de Symbiodinium.

Files

journal.pone.0199022&type=printable.pdf

Files (1.1 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
md5:51d7eeea15819571cbb2b300055657b4
1.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
استجابات موسمية متباينة في تثبيت ثنائي النيتروجين بين مستعمرات المياه الضحلة والعميقة لنموذج مدقة ستيلوفورا المرجانية في شمال البحر الأحمر
Translated title (French)
Réponses saisonnières contrastées dans la fixation du diazote entre les colonies d'eau peu profonde et profonde du corail modèle Stylophora pistillata dans le nord de la mer Rouge
Translated title (Spanish)
Respuestas estacionales contrastantes en la fijación de dinitrógeno entre colonias de aguas poco profundas y profundas del coral modelo Stylophora pistillata en el norte del Mar Rojo

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2808672680
DOI
10.1371/journal.pone.0199022

Is supplement to
https://openalex.org/W4240853545 (Other)
https://openalex.org/W4223925598 (Other)
https://openalex.org/W3002011563 (Other)
https://openalex.org/W2754446214 (Other)
https://openalex.org/W2617285952 (Other)
https://openalex.org/W2346722038 (Other)
https://openalex.org/W2111230978 (Other)
https://openalex.org/W2061049719 (Other)
https://openalex.org/W2034187198 (Other)
https://openalex.org/W2015688240 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Jordan

References

  • https://openalex.org/W1518594725
  • https://openalex.org/W1626765792
  • https://openalex.org/W169254197
  • https://openalex.org/W1879976203
  • https://openalex.org/W1942175674
  • https://openalex.org/W1968026621
  • https://openalex.org/W1968535178
  • https://openalex.org/W1970493326
  • https://openalex.org/W1974653926
  • https://openalex.org/W1982171960
  • https://openalex.org/W1984682151
  • https://openalex.org/W1987171815
  • https://openalex.org/W1989427473
  • https://openalex.org/W1997790883
  • https://openalex.org/W2002781548
  • https://openalex.org/W2003435746
  • https://openalex.org/W2016109166
  • https://openalex.org/W2020275406
  • https://openalex.org/W2021150762
  • https://openalex.org/W2024806593
  • https://openalex.org/W2025830984
  • https://openalex.org/W2025936981
  • https://openalex.org/W2029628094
  • https://openalex.org/W2037693220
  • https://openalex.org/W2040565150
  • https://openalex.org/W2047810750
  • https://openalex.org/W2062308315
  • https://openalex.org/W2064446577
  • https://openalex.org/W2066992661
  • https://openalex.org/W2069200950
  • https://openalex.org/W2072609255
  • https://openalex.org/W2080596409
  • https://openalex.org/W2084835631
  • https://openalex.org/W2094400183
  • https://openalex.org/W2101493583
  • https://openalex.org/W2108755430
  • https://openalex.org/W2113366518
  • https://openalex.org/W2121950168
  • https://openalex.org/W2132246946
  • https://openalex.org/W2140037485
  • https://openalex.org/W2152142587
  • https://openalex.org/W2162572258
  • https://openalex.org/W2163068113
  • https://openalex.org/W2165520535
  • https://openalex.org/W2173725642
  • https://openalex.org/W2299019769
  • https://openalex.org/W2335154603
  • https://openalex.org/W2397445184
  • https://openalex.org/W2471963156
  • https://openalex.org/W2491622712
  • https://openalex.org/W2568052529
  • https://openalex.org/W2573748564
  • https://openalex.org/W2606636537
  • https://openalex.org/W2773505781
  • https://openalex.org/W416962383
  • https://openalex.org/W4242702784
  • https://openalex.org/W4249742157
  • https://openalex.org/W51733214
  • https://openalex.org/W614527849