Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord Activités bactériennes et Flux de carbone POC : Bruno Charrière DOC: Richard Sempéré, Raymond Lafont

Biogéochimie de la matière organique en Atlantique Nord

M M

La

b o ra to ire d e M ic ro b io lo g ie M a rine

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)

CO2CO2CO2

Représentation schématique du rôle des bactéries Représentation schématique du rôle des bactéries et du flux particulaire dans la minéralisation et et du flux particulaire dans la minéralisation et

l’exportation de carbonel’exportation de carbone

Grandes particuleset

pelotes fécalesPetites particuleset pelotes fécales

Agrégats et pelotes fécales

Zooplancton mésopélagique

Bactéries libres DOC Agrégats etpelotes fécalesDOC

DOC Bacté-ries Flagellés Microzoopl. Macrozoopl.

Bactéries attachées

ADVECTIONSEDIMENTAT°

DÉGRADATION DES PARTICULES

TRANSPORTVERTICAL

Co

uch

e d

e mélan

ge

Th

ermo

cline

Méso

pélag

iqu

e

advection

advection

MINERALISATION BIOLOGIQUE DANS LA COUCHE DE MÉLANGE

Pelote

s fé

cale

s et

mig

ratio

ns ve

rtica

les

Sédimentationrapide

EE

grazing

R R RR

CO2

CO2

RUptake

CO2

UptakeCO2

50 - 300 m/J5 - 200 m/J

grazing

grazing

R

CO2

R

CO

2

R

CO2

rheology

grazing grazing

R = re minéralisation

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

Expérience de biodégradation Expérience de biodégradation des particules de taille > 60 µm par la communauté des particules de taille > 60 µm par la communauté

bactérienne naturellebactérienne naturelle

1- Préparation des batches

2- Arrêt (T0 à 10 jours)

3 – Analyses chimiquesMOD/MOP (0,7 µm)DOC/POCLd/Lp (lipides)AAd/AAp (protéines)MCHOd/MCHOp (Sucres)

4 –Analyses microbiologiques

Incubation des batches à l ’obscurité , à température in situ

HgCl2

Eau de merstérile

(sans bacteries ni predateurs)

Récolte et concentration

dans e.d.m. stérile

Filtration Nuclépore

0.2 µm

batch de

dilution

T0T7CtrlT1 T2 T3 T4 T5 T5 T 6 T7

Distribution des aliquots

Eau de mer (200 et 400 m)

Particules > 60µm6 PIS

Particules concentrées

500 ml

Expérience de biodégradation des particulesExpérience de biodégradation des particules

Schéma théorique et constantes mesurées

Biomasse bactérienne

0 2 4 6 8 10 12

Temps d ’incubation (jours)

Co

nce

ntr

atio

ns

en C

- M

O (

µM

)

BB

(cells. L) o

u P

B (n

g 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

Résultats : Expérience de biodégradation des particulesRésultats : Expérience de biodégradation des particulesPOMME 1 - Leg 2POMME 1 - Leg 2

front

Site 2 Site 3 Site 4

K (j-1)

200 m TOC - (-) - 0,13 0,05POC - (-) - 0,18 0,04DOC - (-) - 0,18 -0,01

400 mTOC - 0,03 - 0,06POC 0,15 - 0,08DOC - 0,01 - 0,05

tourbillon anti-cyclonique NE

tourbillon cyclonique

Lp>Ld Lp>>LdLp<Ld

Lp<<LdLp<LdLp=Ld

Résultats : Expérience de biodégradation des particulesRésultats : Expérience de biodégradation des particulesPOMME 1 -Leg 2POMME 1 -Leg 2

front

Site 2 Site 3 Site 4

K (j-1)

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)

400 mC-Lipides totaux - 0,03 (0,01) - 0,47 (0,94) - 0,47 (0,80)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>>LdLp<Ld

Lp<<LdLp<LdLp=Ld




Site 2 Site 3 Site 4K (J-1)

200 mTOC nd 0,06POC - 0,06 0,09

400 mTOC nd ndPOC - 0,01 nd

0,02- 0,05

- 0,02- 0,03

Site 1

0,00- 0,03

0,03-0,03

seuiltourbillon anti-cyclonique Sud

DOC

DOC

0,02

0,06

0,02 0,02 0,02

0,02 0,02 0,02





200 mC-LT - 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 mC-LT - 0,03 (0,15) - 0,01 (0,01)C-Lp - 0,12 (0,51) - 0,08 (0,30)C-Ld

- 0,19 (0,44)- 0,11 (0,19) 0,01 (0,29)

- 0,12 (0,83)- 0,07 (0,56)- 0,17 (0,60) 0,05 (0,26) 0,09 (0,07)

Site 1

- 0,09 (0,55)- 0,19 (0,83) 0,04 (0,02)

- 0,11 (0,60)- 0,07 (0,58)- 0,13 (0,48)


Résultats : Expérience de biodégradation des particulesRésultats : Expérience de biodégradation des particulesPOMME 3 -Leg 2 POMME 3 -Leg 2 (à faire!)(à faire!)




200 mTOC - 0,09 0,07POC - 0,13 - 0,20

400* mTOC nd - 0,04POC - 0,02 - 0,03

- 0,13- 0,05

- 0,02- 0,05

Site 1

- 0,03- 0,07

- 0,01- 0,04






200 mC-LT - 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 mC-LT nd - 0,04 (0,03)C-Lp - 0,02 (0,99) - 0,03 (0,02)C-Ld

- 0,13 (0,84)- 0,05 (0,17)- 0,15 (0,78)

- 0,02 (0,13)- 0,05 (0,30) 0,03 (0,07) nd - 0,09 (0,32)

Site 1

- 0,03 (0,32)- 0,07 (0,37) 0,00 (0,00)

- 0,01 (0,05)- 0,04 (0,12) 0,00 (0,00)


Échantillonnage de la colonne d ’eau Échantillonnage de la colonne d ’eau et du flux particulaireet du flux particulaire

POMME - LEG2 POMME - LEG2

5 m

30 m

200 m

200 mPPS5

4 SITES

Matière dissoute, en suspension,

•Variations du flux à méso échelle

•Variations saisonnières

120 éch.

PPS5

Pas de 7 heures (48h)

Contenu des pièges.

400 m

8 PROFONDEURS

0

40

80

120

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 mmg mmg m-2-2 d d --11

0

40

80

120

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 mmg mmg m-2-2 d d -1-1

MASS

200 m

0

5

10

15

20

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

0

5

10

15

20

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

mg CT mmg CT m-2-2 d d -1-1

mg CT mmg CT m-2-2 d d -1-1

CT

0S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

1

2

3

4mg N mmg N m-2-2 d d -1-1

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S40

1

2

3

4

400 m

mg N mmg N m-2-2 d d -1-1

AZOTE

POMME 1: Flux de carbone lipidiquePOMME 1: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m à 200 et 400 m

µg

C.m

-2.h-1

C-LT (200 m)

0,00

20,00

40,00

60,00

P1

P1

P1

site

2

site

2 P1

P1

site

4

site

4

C-LT (400 m)

0,0

20,0

40,0

60,0

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

P1

site

4

site

4

site

4

site 1 site 2 site 3 site 4


µg

C.m

-2.h-1

POMME 2: Flux de carbone lipidiquePOMME 2: Flux de carbone lipidique à 200 et 400 m à 200 et 400 m

C-LT - 200 m

0

50

100

150

200

site

1 2

00m

-1

site

1 2

00m

-4

site

2 2

00m

-2

site

3 2

00m

-1

site

3 2

00m

-4

site

4 2

00m

-1

site

4 2

00m

-4

site

4 2

00m

-7



C-LT - 400 m

100

120

20

60

80

µg

C.m

-2.h-1

µg

C.m

-2.h-

1

Pomme 1 Pomme 2 Pomme 3

0

1000

2000

3000

4000

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0

1000

2000

3000

4000

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

Flux de lipides totauxFlux de lipides totaux à 200 et 400 mà 200 et 400 m (µg C- Lip m(µg C- Lip m-2-2 j j-1-1))

POC mg m2d-1

y = 0,1371x - 0,0203

R2 = 0,7931

0,000,501,001,502,002,503,003,50

0 5 10 15 20 25

TL

p m

g m

2d

-1

PON mg m2d-1

y = 0,7755x + 0,0778

R2 = 0,8363

0,000,501,001,502,002,503,003,50

0 1 2 3 4

TL

p m

g m

2d

-1

POC mg m2d-1

y = 0,0386x + 0,0518

R2 = 0,671

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 5 10 15 20 25

CH

LIp

mg

m2d

-1

PON mg m2d-1

y = 0,2178x + 0,08

R2 = 0,7027

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 1 2 3 4

CH

LIp

mg

m2d

-1

POC mg m2d-1

y = 0,1816x - 0,3356

R2 = 0,6089

0

1

2

3

4

0 5 10 15 20 25

ST

p m

g m

2d

-1

PON mg m2d-1

y = 1,0096x - 0,1903

R2 = 0,6198

00,5

11,5

22,5

33,5

4

0 1 2 3 4

ST

p m

g m

2d

-1

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

LTp/POC

Chromatogramme d’un extrait lipidique marin analysé au Iatroscan

Séparation de 14 classes

Lipides totaux

Traceurs de sources

et de

dégradation

500

1000

1500

2000

2500

3000

HC W

SE

TG

AG

LA

LC

ST P

IG

MG

DG

DG

DG

PC

Ori

gin

e

PG

/DP

GP

E

RÉ

PO

NS

E D

IF (

µV

)

TEM PS D E B A LAYA G E D U D IF (m in)

0.0

0

0.1

0

0.0

8

0.0

8

0.0

8

0.3

0

0.2

2

0.3

5

0.4

0

0.5

0

Diatomées

Bactéries

HaptophycéesZooplancton

Goutx et al. 1990 Org. Geochem.

Gérin et Goutx, 1994 J. Planar. Chrom.

Husain et al. 1997 a, b, Lett. Appl. Microbiol.

Striby et al. 1999 J. Chrom.

Gordillo et al. 1998, J. Appl.. Phycol

Gordillo et al. 2001, J. Plant Physiol.

Flux de lipides chloroplastiquesFlux de lipides chloroplastiques à 200 et 400 mà 200 et 400 m (µg C- CHLip m(µg C- CHLip m-2-2 j j-1-1))

400 m

0

500

1000

1500

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0

500

1000

1500

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

0

1000

2000

3000

4000

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0

1000

2000

3000

4000

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

Pomme1, 2, 3 : Flux de stérols à 200 et 400 mPomme1, 2, 3 : Flux de stérols à 200 et 400 m(µg C-Lip m-2 j-1)

Pomme1, 2, 3 : Flux de cires à 200 et 400 mPomme1, 2, 3 : Flux de cires à 200 et 400 m(µg C-Lip m-2 j-1)

0

100

200

300

400

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0

100

200

300

400

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

Pomme 1, 2, 3 : Indice de lysePomme 1, 2, 3 : Indice de lyseà 200 et 400 mà 200 et 400 m

0

1

2

3

4

5

6

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

200 m

0

1

2

3

4

5

6

S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4 S1 S2 S3 S4

400 m

Documents

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