GEHRBAM — Deuxième Colloque International de Bactériologie marine — C N R S , B r e s t , 1 - 5 octobre
1984
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 375-383
43
ESTIMATES OF CARBON FLOW THROUGH BACTERIOPLANKTON
IN THE S. BENGUELA UPWELLING REGION BASED ON 3H-THYMIDINE
INCORPORATION AND PREDATOR-FREE INCUBATIONS
M.I. LUCAS*, S.J. PAINTING** and D.G. MUIR***
* Benguela Ecology Programme, Marine Biology Research Institute,
University of Cape Town, RONDEBOSCH, 7700 (SOUTH AFRICA)
** Benguela Ecology Programme, Sea Fisheries Research Institute,
Private Bag X2, ROGGEBAAI, 8012 (SOUTH AFRICA)
*** Benguela Ecology Programme, Department of Microbiology,
University of Cape Town, RONDEBOSCH, 7700 (SOUTH AFRICA)
ABSTRACT - Spatial and temporal estimates of bacterial numbers, biomass, activity and production were
measured in the S. Benguela upwelling system during the course of a phytoplankton bloom.
Bacterial numbers and biomass were highest in the euphotic zone and correlated closely with particulate carbon
in the water column rather than with chlorophyll a concentrations. Estimates of bacterial production based on
3 H-Thymidine incorporation and growth of bacteria in a predator-reduced environment (<3µm) showed that
results from the latter method agreed well with the lower estimate of production from the 3H-Thymidine
incorporation method, giving increased confidence in our estimate of production.
Bacterial carbon production was highest in the euphotic zone at the peak of a phytoplankton bloom and
amounted to 15 % of the total fixed carbon. Under these conditions, it was calculated that photosynthetic
exudates (ca. 30 % of primary production) could entirely meet bacterial carbon demands. As the bloom senesced
and decayed, bacterial production exceeded phytoplankton production by an order of magnitude. In such
circumstances, photosynthetic exudation was insufficient to meet bacterial carbon demands. However, at this
stage, detrital POC dominated the carbon biomass and this source of carbon was utilised by the bacteria. This
was also true in the aphotic zone below the pycnocline. Differential utilisation of photosynthetic exudates and
detrital POC by bacterioplankton during the course of a bloom might account for the varying significance
ascribed to exudates and POC as a source of carbon for bacterial production.
RÉSUMÉ - Des évaluations spatio-temporelles des numérations, biomasse, activité et production bactériennes
ont été effectuées durant un développement phytoplanctonique, dans le système d upwelling au sud Benguela,
au large de l’Afrique du Sud. Les plus fortes valeurs en dénombrement et biomasses bactériennes sont observées
dans la zone euphotique. Ces paramètres bactériens correspondent plus aux teneurs en carbone particulaire qu à
celles en chlorophylle-a. Des évaluations de la production bactérienne basées sur l’incorporation de la 3HThymidine et des études de la croissance des bactéries en milieu pauvre en prédateurs (préfiltration sur 3/J) ont
été également réalisées. Les résultats obtenus sur la croissance bactérienne correspondent à la plus faible
évaluation de la production et confirment donc l’estimation de celle-ci. La production de carbone bactérien est
maximale dans la zone euphotique en relation avec le pic de développement phytoplanctonique et correspond à
15 % du carbone total fixé. Dans ces conditions, il a été calculé que les exudats émis lors de la photosynthèse
(environ 30 % de la production primaire) sont suffisants pour répondre aux besoins en carbone des bactéries. A
la fin du bloom phytoplanctonique, la production bactérienne est supérieure d’un ordre de grandeur à celle du
phytoplancton dont les exudats deviennent insuffisants pour la demande bactérienne en carbone. Mais, à cette
période, le carbone organique particulaire (COP) est prédominant dans le carbone total et les bactéries peuvent
utiliser cette nouvelle source carbonée. Ceci est également vrai pour la zone aphotique en dessous de la
pycnocline. L’utilisation différentielle des exudats photosynthétiques ou du carbone organique détritique par le
bactério-plancton durant le développement phytoplanctonique pourrait expliquer les résultats variables obtenus sur le rôle respectif des exudats et du POC comme source de carbone pour les bactéries.
375
1984
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 375-383
43
ESTIMATES OF CARBON FLOW THROUGH BACTERIOPLANKTON
IN THE S. BENGUELA UPWELLING REGION BASED ON 3H-THYMIDINE
INCORPORATION AND PREDATOR-FREE INCUBATIONS
M.I. LUCAS*, S.J. PAINTING** and D.G. MUIR***
* Benguela Ecology Programme, Marine Biology Research Institute,
University of Cape Town, RONDEBOSCH, 7700 (SOUTH AFRICA)
** Benguela Ecology Programme, Sea Fisheries Research Institute,
Private Bag X2, ROGGEBAAI, 8012 (SOUTH AFRICA)
*** Benguela Ecology Programme, Department of Microbiology,
University of Cape Town, RONDEBOSCH, 7700 (SOUTH AFRICA)
ABSTRACT - Spatial and temporal estimates of bacterial numbers, biomass, activity and production were
measured in the S. Benguela upwelling system during the course of a phytoplankton bloom.
Bacterial numbers and biomass were highest in the euphotic zone and correlated closely with particulate carbon
in the water column rather than with chlorophyll a concentrations. Estimates of bacterial production based on
3 H-Thymidine incorporation and growth of bacteria in a predator-reduced environment (<3µm) showed that
results from the latter method agreed well with the lower estimate of production from the 3H-Thymidine
incorporation method, giving increased confidence in our estimate of production.
Bacterial carbon production was highest in the euphotic zone at the peak of a phytoplankton bloom and
amounted to 15 % of the total fixed carbon. Under these conditions, it was calculated that photosynthetic
exudates (ca. 30 % of primary production) could entirely meet bacterial carbon demands. As the bloom senesced
and decayed, bacterial production exceeded phytoplankton production by an order of magnitude. In such
circumstances, photosynthetic exudation was insufficient to meet bacterial carbon demands. However, at this
stage, detrital POC dominated the carbon biomass and this source of carbon was utilised by the bacteria. This
was also true in the aphotic zone below the pycnocline. Differential utilisation of photosynthetic exudates and
detrital POC by bacterioplankton during the course of a bloom might account for the varying significance
ascribed to exudates and POC as a source of carbon for bacterial production.
RÉSUMÉ - Des évaluations spatio-temporelles des numérations, biomasse, activité et production bactériennes
ont été effectuées durant un développement phytoplanctonique, dans le système d upwelling au sud Benguela,
au large de l’Afrique du Sud. Les plus fortes valeurs en dénombrement et biomasses bactériennes sont observées
dans la zone euphotique. Ces paramètres bactériens correspondent plus aux teneurs en carbone particulaire qu à
celles en chlorophylle-a. Des évaluations de la production bactérienne basées sur l’incorporation de la 3HThymidine et des études de la croissance des bactéries en milieu pauvre en prédateurs (préfiltration sur 3/J) ont
été également réalisées. Les résultats obtenus sur la croissance bactérienne correspondent à la plus faible
évaluation de la production et confirment donc l’estimation de celle-ci. La production de carbone bactérien est
maximale dans la zone euphotique en relation avec le pic de développement phytoplanctonique et correspond à
15 % du carbone total fixé. Dans ces conditions, il a été calculé que les exudats émis lors de la photosynthèse
(environ 30 % de la production primaire) sont suffisants pour répondre aux besoins en carbone des bactéries. A
la fin du bloom phytoplanctonique, la production bactérienne est supérieure d’un ordre de grandeur à celle du
phytoplancton dont les exudats deviennent insuffisants pour la demande bactérienne en carbone. Mais, à cette
période, le carbone organique particulaire (COP) est prédominant dans le carbone total et les bactéries peuvent
utiliser cette nouvelle source carbonée. Ceci est également vrai pour la zone aphotique en dessous de la
pycnocline. L’utilisation différentielle des exudats photosynthétiques ou du carbone organique détritique par le
bactério-plancton durant le développement phytoplanctonique pourrait expliquer les résultats variables obtenus sur le rôle respectif des exudats et du POC comme source de carbone pour les bactéries.
375