GERBAM — Deuxième Colloque International de Bactériologie marine — CNRS, Brest, 1-5 octobre 1984
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 415-425
48
POLYCHAETE TUBE WALLS AS ZONATED MICROHABITATS FOR
MARINE BACTERIA
W.T. REICHARDT
Institut fur Meereskunde an der Universität Kiel, D-2300 KlEL (FRG)
ABSTRACT - The predominantly anoxic, sulfide-rich sandy sediment of a shallow lagoon at Kiel Fjord was
densely inhabited by the polychaete worm Nereis diversicolor (280 cm 3 m" 2 of biomass volume). Burrow walls
which contrasted by their brown coloration of at least 1.5 mm thickness with the bulk of the reduced black
sediment, made up for 6 % of the total volume of the 10 cm cores investigated. Only the uppermost mm of the
internal surface layer contained detectable O2. As a result of the build up of internal redox gradients, CO2 dark
fixation was activated in the burrow walls (by a factor of approximately 2). Contribution of epi- or endozoic
activities associated with Nereis diversicolor to this kind of “perizoic” activation in the walls was negligible. Due
to the relatively limited internal surface area produced by bioturbation, chemoautotrophic CO2 fixation in
burrow walls may not be very effective on a more global scale. On the other hand, reduced marine sediment
devoid of a burrowing infauna showed considerable CO2 dark fixation only at the oxidized sediment-water
interface. Furthermore, assays of ribulose-biphosphate carboxylase activities and viable counts of potentially
chemoautotrophic bacteria in different parts of the lagoon sediment suggested that burrow walls as the sites of
maximal CO2 fixation rates would not qualify as microbial barriers. This view of polychaete burrow walls as
open enrichment systems for bacteria with key roles in the cycle of carbon was confirmed by additional
determinations of heterotrophic (Fe 3+ , and SO4 2 ’ reducing, proteolytic, chitinolytic, and agarolytic) bacteria.
Key words : CO dark fixation, thiosulfate, detritus, decomposition, sediment, bioturbation.
RÉSUMÉ - Le sédiment sableux riche en sulfures et à dominante anoxique d’une lagune peu profonde du fjord de
Kiel, héberge une population dense d’un ver polychète : Nereis diversicolor (280 cm 3 m' 2 en biomasse volume).
Les parois des tubes qui contrastent par leur coloration brune d’au moins 1,5 mm d’épaisseur avec la masse de
sédiment noir réduit, constituent jusqu’à 6 % du volume total des carottes de 10 cm. La présence d’C>2 n’est
décelée que dans les tous premiers millimètres de la couche de surface interne. L’accroissement de la fixation de
CO2 (par un facteur de 2 environ) dans les parois des tubes est le résultat de l’augmentation du gradient rédox
interne. La contribution des activités épi ou endozoïques associées à Nereis diversicolor dans ce genre d’activation «périzoïque» au niveau des parois est négligeable. La fixation chimioautotrophique de CO2 dans les parois
des tubes n’est pas vraiment importante à l’échelle plus générale, si la surface, limitée, touchée par la bioturbation est prise en référence. D’un autre côté, le sédiment réduit dépourvu d’une endofaune montre une forte
fixation de CO2 à l’obscurité seulement au niveau de l’interface oxydée eau-sédiment. De plus, les dosages de
l’activité de la ribulose biphosphate carboxylase et les numérations des bactéries viables et potentiellement
chimiotrophes dans les sédiments de la lagune suggèrent que les parois des tubes, comme sites des taux de
fixation maximale de CO2, ne constituent pas une barrière pour les bactéries. Cette hypothèse des parois des
tubes de polychètes, comme système d’enrichissement ouvert aux bactéries jouant un rôle clé dans le cycle du
carbone, est confirmé par des études supplémentaires sur les bactéries hétérotrophes (réduisant Fe 3+ et SO4
2 ,
protéolytiques, chitinolytiques et agarolytiques).
Mots clés : fixation de CO2 à l’obscurité, thiosulfate, détritus, décomposition, sédiment, bioturbation.
INTRODUCTION
Bacteriological assays aiming at the zonation of different physiological groups in marine
415
IFREMER, Actes de Colloques, 3, 1986, pp. 415-425
48
POLYCHAETE TUBE WALLS AS ZONATED MICROHABITATS FOR
MARINE BACTERIA
W.T. REICHARDT
Institut fur Meereskunde an der Universität Kiel, D-2300 KlEL (FRG)
ABSTRACT - The predominantly anoxic, sulfide-rich sandy sediment of a shallow lagoon at Kiel Fjord was
densely inhabited by the polychaete worm Nereis diversicolor (280 cm 3 m" 2 of biomass volume). Burrow walls
which contrasted by their brown coloration of at least 1.5 mm thickness with the bulk of the reduced black
sediment, made up for 6 % of the total volume of the 10 cm cores investigated. Only the uppermost mm of the
internal surface layer contained detectable O2. As a result of the build up of internal redox gradients, CO2 dark
fixation was activated in the burrow walls (by a factor of approximately 2). Contribution of epi- or endozoic
activities associated with Nereis diversicolor to this kind of “perizoic” activation in the walls was negligible. Due
to the relatively limited internal surface area produced by bioturbation, chemoautotrophic CO2 fixation in
burrow walls may not be very effective on a more global scale. On the other hand, reduced marine sediment
devoid of a burrowing infauna showed considerable CO2 dark fixation only at the oxidized sediment-water
interface. Furthermore, assays of ribulose-biphosphate carboxylase activities and viable counts of potentially
chemoautotrophic bacteria in different parts of the lagoon sediment suggested that burrow walls as the sites of
maximal CO2 fixation rates would not qualify as microbial barriers. This view of polychaete burrow walls as
open enrichment systems for bacteria with key roles in the cycle of carbon was confirmed by additional
determinations of heterotrophic (Fe 3+ , and SO4 2 ’ reducing, proteolytic, chitinolytic, and agarolytic) bacteria.
Key words : CO dark fixation, thiosulfate, detritus, decomposition, sediment, bioturbation.
RÉSUMÉ - Le sédiment sableux riche en sulfures et à dominante anoxique d’une lagune peu profonde du fjord de
Kiel, héberge une population dense d’un ver polychète : Nereis diversicolor (280 cm 3 m' 2 en biomasse volume).
Les parois des tubes qui contrastent par leur coloration brune d’au moins 1,5 mm d’épaisseur avec la masse de
sédiment noir réduit, constituent jusqu’à 6 % du volume total des carottes de 10 cm. La présence d’C>2 n’est
décelée que dans les tous premiers millimètres de la couche de surface interne. L’accroissement de la fixation de
CO2 (par un facteur de 2 environ) dans les parois des tubes est le résultat de l’augmentation du gradient rédox
interne. La contribution des activités épi ou endozoïques associées à Nereis diversicolor dans ce genre d’activation «périzoïque» au niveau des parois est négligeable. La fixation chimioautotrophique de CO2 dans les parois
des tubes n’est pas vraiment importante à l’échelle plus générale, si la surface, limitée, touchée par la bioturbation est prise en référence. D’un autre côté, le sédiment réduit dépourvu d’une endofaune montre une forte
fixation de CO2 à l’obscurité seulement au niveau de l’interface oxydée eau-sédiment. De plus, les dosages de
l’activité de la ribulose biphosphate carboxylase et les numérations des bactéries viables et potentiellement
chimiotrophes dans les sédiments de la lagune suggèrent que les parois des tubes, comme sites des taux de
fixation maximale de CO2, ne constituent pas une barrière pour les bactéries. Cette hypothèse des parois des
tubes de polychètes, comme système d’enrichissement ouvert aux bactéries jouant un rôle clé dans le cycle du
carbone, est confirmé par des études supplémentaires sur les bactéries hétérotrophes (réduisant Fe 3+ et SO4
2 ,
protéolytiques, chitinolytiques et agarolytiques).
Mots clés : fixation de CO2 à l’obscurité, thiosulfate, détritus, décomposition, sédiment, bioturbation.
INTRODUCTION
Bacteriological assays aiming at the zonation of different physiological groups in marine
415