Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord

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1 Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord
Activités bactériennes et Flux de carbone POC : Bruno Charrière DOC: Richard Sempéré, Raymond Lafont Lipides : Madeleine Goutx, Catherine Guigue, Audrey Haezebrouck Production Bactérienne : France Van Wambeke, Geneviève Mevel Azote, Phosphore : Mireille Pujo-Pay . PIS et Pièges Lionel et Michel (Insu) Matthieu Roy-Barman (Legos) Olivier Radakovitch (cerege) Nathalie Leblond (LOV/Villefranche)

2 migrations verticales
Représentation schématique du rôle des bactéries et du flux particulaire dans la minéralisation et l’exportation de carbone Couche de mélange R CO2 CO2 CO2 CO2 MINERALISATION BIOLOGIQUE DANS LA COUCHE DE MÉLANGE R R R DOC Bacté- ries Flagellés Microzoopl. Macrozoopl. grazing grazing grazing R CO2 R CO2 R CO2 ADVECTION SEDIMENTAT° Thermocline Grandes particules et pelotes fécales advection Petites particules et pelotes fécales advection rheology m/J m/J EE grazing CO2 CO2 DÉGRADATION DES PARTICULES Agrégats et pelotes fécales R Bactéries libres DOC Zooplancton mésopélagique Uptake DOC CO2 grazing Uptake Bactéries attachées Mésopélagique Pelotes fécales et migrations verticales TRANSPORT VERTICAL Agrégats et pelotes fécales R = re minéralisation Sédimentation rapide

3 Objectifs dans la couche 0 - 400 m
DÉCOMPOSITION ET MINÉRALISATION DES PARTICULES Taux de dégradation du carbone organique particulaire et de ses composantes biochimiques production de c-bactérien, respiration de CO2, rendement de croissance Expériences de biodégradation FLUX PARTICULAIRE : Quantification du C total exporté identification de sources, processus et/ou vecteur du flux, vitesses de chute par analyse de traceurs lipidiques Pièges à sédiment dérivants

4 Expérience de biodégradation des particules de taille > 60 µm par la communauté bactérienne naturelle Eau de mer (200 et 400 m) Particules > 60µm 6 PIS 1- Préparation des batches 2- Arrêt (T0 à 10 jours) 3 – Analyses chimiques MOD/MOP (0,7 µm) DOC/POC Ld/Lp (lipides) AAd/AAp (protéines) MCHOd/MCHOp (Sucres) 4 –Analyses microbiologiques Récolte et concentration dans e.d.m. stérile F i l t r a t i o n N u c l é p o r e . 2 m E a u d e m e r Particules concentrées s t é r i l e ( s a n s b a c t e r i e s n i p r e d a t e u r s ) b a t c h d e d i l u t i o n Incubation des batches à l ’obscurité , à température in situ D i s t r i b u t i o n d e s a l i q u o t s T7 Ctrl 500 ml T T 1 T 2 T 3 T 4 T 5 T 5 T 6 T 7 H g C l 2

5 BB (cells. L) ou PB (ng C / L / h)
Expérience de biodégradation des particules Schéma théorique et constantes mesurées Biomasse bactérienne 2 4 6 8 10 12 Temps d ’incubation (jours) Concentrations en C - MO (µM) BB (cells. L) ou PB (ng C / L / h) MO max MO min MO labile dMO/dt = - KMO K est le taux de dégradation J-1 (lnMOt-lnMOt0/t-t0) = K Temps de résidence = 1/K (jours) Rdt croissance = C-bactérien produit dCOT

6 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 1 - Leg 2 tourbillon anti- cyclonique NE tourbillon cyclonique front Site 2 Site 3 Site 4 K (j-1) Lp>Ld Lp<Ld Lp>>Ld 200 m TOC - (-) - 0,13 0,05 POC - (-) - 0,18 0,04 DOC - (-) - 0,18 -0,01 TOC - 0,03 - 0,06 400 m POC 0,15 - 0,08 DOC - 0,01 - 0,05 Lp=Ld Lp<Ld Lp<<Ld

7 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 1 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique NE tourbillon cyclonique front Site 2 Site 3 Site 4 K (j-1) Lp>Ld Lp<Ld Lp>>Ld 200 m C-Lipides totaux - 0,31 (0,97) - 0,06 (0,72) - 0,11 (0,30) C-Lip particules - 0,36 (0,93) + 0,25 (0,42) - 0,23 (0,85) C-Lip dissous - 0,19 (0,27) - 0,45 (0,93) + 0,08 (0,06) C-Lipides totaux - 0,03 (0,01) - 0,47 (0,94) - 0,47 (0,80) 400 m C-Lip particules - 0,02 (0,01) - 0,33 (0,80) - 0,10 (0,51) C-Lip dissous - 0,04 (0,02) - 0,56 (0,87) - 0,95 (0,77) Lp=Ld Lp<Ld Lp<<Ld

8 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 2 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 K (J-1) 200 m TOC 0,00 - 0,03 0,03 -0,03 0,02 - 0,05 - 0,02 - 0,03 nd 0,06 POC - 0,06 0,09 DOC 0,02 0,02 0,02 0,02 400 m TOC nd nd POC - 0,01 nd 0,06 DOC 0,02 0,02 0,02

9 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 2 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 K (J-1) 200 m C-LT - 0,09 (0,55) - 0,19 (0,83) 0,04 (0,02) - 0,11 (0,60) - 0,07 (0,58) - 0,13 (0,48) - 0,19 (0,44) - 0,11 (0,19) 0,01 (0,29) - 0,12 (0,83) - 0,07 (0,56) - 0,17 (0,60) - 0,04 (0,04) - 0,14 (0,85) C-Lp - 0,07 (0,19) - 0,26 (0,95) C-Ld - 0,19 (0,30) -0,05 (0,12) 400 m C-LT - 0,03 (0,15) - 0,01 (0,01) C-Lp - 0,12 (0,51) - 0,08 (0,30) C-Ld 0,05 (0,26) 0,09 (0,07)

10 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 3 -Leg 2 (à faire!) tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 K (J-1) 200 m TOC - 0,03 - 0,07 - 0,01 - 0,04 - 0,13 - 0,05 - 0,02 - 0,09 0,07 POC - 0,13 - 0,20 400* m TOC nd - 0,04 POC - 0,02 - 0,03

11 Résultats : Expérience de biodégradation des particules
POMME 3 -Leg 2 tourbillon anti- cyclonique Sud tourbillon cyclonique tourbillon anti-cyclonique NE seuil Site 1 Site 2 Site 3 Site 4 K (J-1) 200 m C-LT - 0,03 (0,32) - 0,07 (0,37) 0,00 (0,00) - 0,01 (0,05) - 0,04 (0,12) - 0,13 (0,84) - 0,05 (0,17) - 0,15 (0,78) - 0,02 (0,13) - 0,05 (0,30) 0,03 (0,07) - 0,09 (0,61) 0,07 (0,24) C-Lp - 0,13 (0,78) - 0,20 (0,55) C-Ld - 0,03 (0,05) 0,26 (0,62) 400 m C-LT nd - 0,04 (0,03) C-Lp - 0,02 (0,99) - 0,03 (0,02) C-Ld nd - 0,09 (0,32)

12 Échantillonnage de la colonne d ’eau et du flux particulaire
POMME - LEG2 4 SITES Matière dissoute, en suspension, 120 éch. 5 m 8 PROFONDEURS 30 m 200 m Contenu des pièges. PPS5 200 m Pas de 7 heures (48h) Variations du flux à méso échelle Variations saisonnières 400 m PPS5

13 MASS 40 80 120 S1 S2 S3 S4 200 m mg m-2 d -1 400 m

14 200 m CT 5 10 15 20 S1 S2 S3 S4 400 m mg CT m-2 d -1

15 AZOTE S1 S2 S3 S4 200 m 1 2 3 4 mg N m-2 d -1 400 m

16 POMME 1: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m
µg C.m - 2 .h 1 site 1 site 2 site 3 site 4 µg C.m - 2 .h 1 site 1 site 2 site 3 site 4

17 POMME 2: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m
C-LT m 200 µg C.m - 2 .h 1 150 100 50 site 1 200m-1 site 1 200m-4 site 1 site 2 200m-2 site 2 site 3 200m-1 site 3 200m-4 site 3 site 4 200m-1 site 4 200m-4 site 4 200m-7 site 4 C-LT m 120 100 µg C.m - 2 .h 1 80 60 20 site 1 site 2 site 3 site 4

18 Flux de lipides totaux à 200 et 400 m (µg C- Lip m-2 j-1) Pomme 1
1000 2000 3000 4000 S1 S2 S3 S4 200 m 400 m Pomme 1 Pomme 2 Pomme 3

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20 LTp/POC 200 m 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 400 m 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

21 Chromatogramme d’un extrait lipidique marin analysé au Iatroscan
Séparation de 14 classes Lipides totaux Traceurs de sources et de dégradation Haptophycées Zooplancton Diatomées Bactéries Goutx et al Org. Geochem. Gérin et Goutx, 1994 J. Planar. Chrom. Husain et al a, b, Lett. Appl. Microbiol. Striby et al J. Chrom. Gordillo et al. 1998, J. Appl.. Phycol Gordillo et al. 2001, J. Plant Physiol.

22 Flux de lipides chloroplastiques
à 200 et 400 m (µg C- CHLip m-2 j-1) 400 m 500 1000 1500 S1 S2 S3 S4 200 m

23 Pomme1, 2, 3 : Flux de stérols à 200 et 400 m
(µg C-Lip m-2 j-1) 1000 2000 3000 4000 S1 S2 S3 S4 200 m 400 m

24 Pomme1, 2, 3 : Flux de cires à 200 et 400 m
(µg C-Lip m-2 j-1) 100 200 300 400 S1 S2 S3 S4 200 m 400 m

25 Pomme 1, 2, 3 : Indice de lyse à 200 et 400 m
1 2 3 4 5 6 S1 S2 S3 S4 200 m 400 m

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