Biogeosciences Plankton in the open Mediterranean Sea: a review



Yüklə 0,96 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə14/37
tarix06.05.2018
ölçüsü0,96 Mb.
#42203
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   37

1558

I. Siokou-Frangou et al.: Mediterranean plankton



Table 3. Site, sampling data depths and variables measured and source of the studies considered in this review. S: surface, INT: integrated

data, chl a: chl a concentration, BA: bacterial abundance, VA: Viral abundance, BP: bacterial production, VBR: ratio of viral abundance

respect to bacterial abundance, VBM: viral mortality on bacteria, n: number of data.

Location


Date

Depth


n

Variables

References

(m)


WMS

NW MS


June 1995

5–200 (S, INT)

42

chl a, BA, VA, VBM, VBR



Guixa-Boixereu et al. (1999b)

NW MS


June 1999

5–200 (S, INT)

10

BA, VA, VBM, VBR



Weinbauer et al. (2003)

Alboran Sea

October and November 2004

1–200 (S, INT)

6

BA, VA, BP, VBR



Magagnini et al. (2007)

W MS


October and November 2004

1–200 (S, INT)

16

BA, VA, BP, VBR



Magagnini et al. (2007)

Tyrrhenian Sea

October and November 2004

1–200 (S, INT)

11

BA, VA, BP, VBR



Magagnini et al. (2007)

Straits of Sicily

October and November 2004

1–200 (S, INT)

15

BA, VA, BP, VBR



Magagnini et al. (2007)

EMS


Adriatic Sea

May 91–November 1992

0,5 (S)

chl a, BA, VA, VBR



Weinbauer et al. (2003)

January–February 2001

1–1200 (S)

6

BA, VA, BP, VBR



Corinaldesi et al. (2003)

April–May 2003

(S)

BA, VA, BP, VBR



Bongiorni et al. (2005)

Ionian Sea

October and November 2004

1–200 (S, INT)

19

BA, VA, BP, VBR



Magagnini et al. (2007)

4.1

Viruses

The net effect of viruses with regard to the pelagic food web

is the transformation of particulate organic matter (the host)

into more viruses, and returning biomass into the pools of

dissolved and colloidal organic matter – “the viral shunt”.

Studies on viruses in the open MS are scarce, even less than

in other marine regions. To date, most Mediterranean work

has addressed viral control on bacterial biomass rather than

the characterization of the viral community. The studies have

revealed viral abundance in the surface waters which vary

between 0.08±0.01×10

7

and 1.6±4.8×10



7

viruses ml

1

,



while lower values occur in deeper waters (Fig. 12, Table 3).

In the MS as in other marine areas, viral abundance in-

creases from oligotrophic to more eutrophic waters. Existing

data (Table 3) also suggest that, while viral abundance cor-

relates with chl a concentration (n=46, r=0.409, p<0.05),

a tighter relationship exists between viral and bacterial abun-

dance (n=46, r=0.549, p<0.01) implying that bacteria are

more probable virus hosts than phytoplankton cells. Con-

sidering the data set for bacterial abundances and bacterial

production (BP), we found that viral abundance were re-

lated to both variables (n=24, r=0.520, p<0.05 and n=24,

r=

0.421, p<0.05, respectively). The low correlation be-



tween viral and bacterial abundance partly reflects the fact

that the virus to bacteria abundance ratio (VBR) in the upper

200 m layer of the MS varies between 5 and 50 (Fig. 12).

The wide range of this ratio suggests that viruses may be

associated to different types of host organisms, and/or that

viral concentrations vary over short times, causing different

sampling events to reflect different phases of infection and

release from host cells.

Comparing the WMS and EMS, viral and bacterial abun-

dance appears to be more tightly coupled in the west than

in the east (Fig. 13 and Table 4). However, these trends

Fig. 12. Average surface viral and bacterial abundance from the dif-

ferent Mediterranean sites (A), average integrated values (1–200 m),

that were normalized in each case dividing them by the maximal

considered depth (B). Bars are SD of the mean. NWM: NW-MS,

ALB: Alboran, WM: WMS, THY: Tyrrhenian, SICH: Straits of

Sicily, ADR: Adriatic, ION: Ionian (B).

have to be taken cautiously, because the number of samples

from the EMS is relatively limited, and differences between

slopes are not statistically significant (t -student, t

value


=

2.3;


p=

0.17). Viral infection accounts for less than 20% of bac-

terial mortality in the Catalan Sea thus being definitely less

important than mortality due to grazing by protists (Guixa-

Boixereu et al., 1999a,b). However, virus-induced mortal-

ity can occasionally prevail over grazing by heterotrophic

Biogeosciences, 7, 1543–1586, 2010

www.biogeosciences.net/7/1543/2010/




I. Siokou-Frangou et al.: Mediterranean plankton

1559


Fig. 13. Relationship between bacterial and viral abundance (log

transformed), taken at depths between 5 and 200 m, for WMS and

EMS waters.

nanoflagellates, for example at higher bacterial abundance in

coastal waters (Weinbauer and Peduzzi, 1994; Boras et al.,

2009). In a gradient from eutrophic to oligotrophic waters

in the Adriatic Sea, viral production was higher in eutrophic

areas and viral decay rates were not balanced by viral pro-

duction rates over short time scales (Bongiorni et al., 2005).

Alonso et al. (2002) characterized 26 bacteriophages of

the viral community found in the Alboran Sea. Most of them

belonged to two of the three tailed families of the order Cau-

dovirales; phages were grouped in 11 classes on the basis

of protein patterns and their size ranged between 30 nm and

>

100 nm. Different morphotypes of bacteria hosted viruses



of different sizes. Thus, virus between 30 and 60 nm mainly

infected rods (74%) and spirillae bacteria (100%), while

viruses between 60 to 110 nm were mostly found inside cocci

(65.5%).


4.2

Bacteria

The first study in the open MS examined the ultra-

oligotrophic waters of the Levantine Sea (Zohary and

Robarts, 1992) revealing that bacterial abundance, at

3×10

8

cells l



1

, was clustered around the lower threshold of



the world ocean value (Cho and Azam, 1990). In the MS,

while bacterial concentations are quite stable and bacterial

production is low (Table 5) there are important variability

aspects to consider: (i) the west-east gradient of decreasing

bacterial production (Christaki et al., 2001; Van Wambeke

et al., 2000, 2002), and (ii) the enhanced metabolic activities

and production related to specific hydrologic discontinuities,

such as currents, eddies and frontal areas (Fern´andez et al.,

1994; Moran et al., 2001; Van Wambeke et al., 2004; Zer-

voudaki et al., 2007). Interestingly, the slopes of log-log lin-

ear regressions for bacterial biomass and bacterial production

obtained for the WMS and EMS (Fig. 14a) are not signif-

icantly different (t

value


= −

0.22; p=0.85) with both slopes

being smaller than 0.4, thus suggesting top-down control on

bacteria (Billen et al., 1990; Ducklow, 1992).



Table 4. Number (n) of data used to find out the relationships be-

tween different variables in the Western Mediterranean (WMS) and

the Eastern Mediterranean (EMS). BA: bacterial abundance; BP:

Bacterial production; VA: viral abundance; PP: primary production;

HNF: heterotrophic nanoflagellates abundance; Cil: ciliate abun-

dances; Chl: chl a concentration.

Variables

WMS


EMS

Source


(n)

(n)


BA-VA

42

0



Guixa-Boixereu et al. (1999a)

38

19



Magagnini et al. (2007)

0

6



Weinbauer et al. (2003),

Corinaldesi et al. (2003)

Bongiorni et al. (2005)

10

0



Weinbauer et al. (2003)

BA-BP


0

174


Christaki et al. (2003)

8

0



Vaqu´e et al. (2001)

0

13



Robarts et al. (1996)

13

18



Van Wambeke et al. (2002)

26

50



Christaki et al. (2001)

0

91



Van Wambeke et al. (2000)

BP-PP


48

29

Turley et al. (2000)



22

24

Christaki et al. (2002)



26

0

Pedr´os-Ali´o et al. (1999)



HNF-BA

12

0



Christaki et al. (1996),

Christaki et al. (1998)

36

45

Christaki et al. (2001)



8

0

Vaqu´e et al. (2001)



0

48

Siokou-Frangou et al. (2002)



Cil-Chl

20

42



Pitta et al. (2001)

8

0



Vaqu´e et al. (2001)

79

0



Dolan and Marras´e (1995)

Following the general pattern of increasing oligotrophy

eastward, bacterial production is several times lower in

the eastern than in the western basin (Turley et al., 2000;

Van Wambeke et al., 2000, 2002). However, the relation-

ship between bacterial production and primary production is

quite similar in the EMS and WMS. Expanding on the data

set from Turley et al. (2000) (Table 4), plots of log BP and log

primary production (PP) for the WMS and the EMS display

similar positive slopes (t

value

= −


0.22; p=0.87) (Fig. 14b).

This significant positive relationship between BP and PP sug-

gests that primary production is an important source of DOC

fuelling bacterioplankton.

A crucial factor that might limit bacterial production in the

MS is the availability of inorganic nutrients, especially phos-

phorus. Nutrient control on bacterial production, as well as

on bacterial adaptations to cope with the oligotrophy of the

open MS, has been experimentally approached in a number

of studies. During a Lagrangian experiment, phosphate ad-

dition to ultra-oligotrophic surface waters of the Levantine

Sea caused an unexpected ecosystem response: a decline in

www.biogeosciences.net/7/1543/2010/

Biogeosciences, 7, 1543–1586, 2010




Yüklə 0,96 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   37




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©www.genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə