Modélisation de la mixotrophie chez les protistes planctoniques: développement et application dans un écosystème côtier eutrophisé

La mixotrophie (la combinaison de la phototrophie et de l’hétérotrophie chez un même organisme) est une stratégie nutritive très courante chez les protistes planctoniques et son importance pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques a récemment été mise en évidence. La plupart des modèles biogéochimiques décrivant les écosystèmes aquatiques sont cependant encore basés sur le paradigme traditionnel d’une séparation stricte entre les protistes phototrophes (le phytoplancton) et les protistes hétérotrophes (le nano/microzooplancton).Dans la première partie, la thèse de doctorat propose deux modèles mathématiques mécanistiques permettant de décrire l’ensemble des stratégies nutritives déployées par les protistes planctoniques et pouvant être implémentés dans les modèles biogéochimiques. Le premier modèle décrit la capacité des protistes phototrophes à utiliser le phosphore organique dissous (DOP) lorsqu’ils sont limités en phosphate. Le second modèle décrit la mixotrophie stricte (phototrophie + phagotrophie) et permet de représenter les grands types de mixotrophies observés dans les milieux aquatiques: la mixotrophie constitutive et la mixotrophie non-constitutive.Dans la seconde partie du travail, les modèles mécanistiques sont implémentés dans le modèle MIRO (Lancelot et al. 2005) décrivant l’écosystème planctonique de la Baie Sud de la Mer du Nord, avec l’objectif d’étudier le rôle de la mixotrophie sur le fonctionnement d’un écosystème côtier eutrophisé.Les résultats montrent que lorsque les apports en nutriments par les rivières (Seine et Escaut) sont élevés et enrichis en N par rapport au P, le DOP devient une source importante en P pour les protistes phototrophes (surtout pour les colonies de l’espèce nuisible Phaeocystis) ;ne pas en tenir compte mènerait à une sous-estimation de la production primaire (jusqu’à 32%), de la sédimentation (jusqu’à 20%), de la reminéralisation en ammonium (jusqu’à 13%), des émissions de diméthylsulfure (DMS ;jusqu’à 97%), et de la capacité de l’écosystème à absorber le CO2 atmosphérique (avec, certaines années, un changement du rôle de l’écosystème, passant de source à puits de CO2). La production secondaire n’est, par contre, pas affectée par le DOP. Les mixotrophies constitutive et non-constitutive ont en général peu d’impact sur la production primaire, la production secondaire, la sédimentation, et la reminéralisation dans l’écosystème étudié. L’effet de la mixotrophie non-constitutive dépend cependant de la lumière disponible ;les printemps/été caractérisés par des intensités lumineuses élevées, la mixotrophie non-constitutive induit une augmentation de tous les processus étudiés, en particulier la production secondaire (jusqu’à 23%).Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologiqueinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

How phosphorus limitation can control climate-active gas sources and sinks

Since the 1950's, anthropogenic activities have increased nutrient river loads to European coastal areas. Subsequent implementation of nutrient reduction policies have led to considerably reduction of phosphorus (P) loads from the mid-1980's, while nitrogen (N) loads were maintained, inducing a P limitation of phytoplankton growth in many eutrophied coastal areas such as the Southern Bight f the North Sea (SBNS). When dissolved inorganic phosphorus (DIP) is limiting, most phytoplankton organisms are able to indirectly acquire P from dissolved organic P (DOP). We investigate the impact of DOP use on phytoplankton production and atmospheric fluxes of CO2 and dimethylsulfide (DMS) in the SBNS from 1951 to 2007 using an extended version of the RMIRO-BIOGAS model. This model includes a description of the ability of phytoplankton organisms to use DOP as a source of P. Results show that primary production can increase up to 30% due to DOP uptake under limiting DIP conditions. Consequently, simulated DMS emissions also increase proportionally while CO2 emissions to the atmosphere decrease, relative to the reference simulation without DOP uptak

How phosphorus limitation can control climatic gas emission

info:eu-repo/semantics/nonPublishe

Modelling five decade of climatic gases (dimethylsulfide and carbon dioxide) in the Southern Bight of the North Sea

info:eu-repo/semantics/nonPublishe

Modelling alkaline phosphatase activity in microalgae under orthophosphate limitation: the case ofPhaeocystis globosa

Many phytoplankton exploit phosphorus (P) from organic sources when dissolved inorganic P (DIP) is depleted. This process is, however, rarely considered in ecological and biogeochemical models. We present a mechanistic model describing explicitly the ability of phytoplankton to use dissolved organic P (DOP) when DIP is limiting, by synthesizing alkaline phosphatase (AP) that releases DIP from DOP. This model, applicable to any phytoplankton species expressing AP, is here specifically developed for the colony-forming Phaeocystis globosa. It describes the main processes related to P metabolism, including DIP transport, intracellular accumulation and assimilation. Model behaviour is explored in DIP-limiting batch-type conditions for different DOP ranging between 0 and 1.5 mmol P m-3. Simulations show that the DOP-derived DIP increases the maximum biomass reached and extends the period of net growth. The magnitude of the enhanced biomass production is controlled by the DOP initially present as well as the released DOP, the latter being recycled by lysis of P. globosa cells. We also present a simplified model version derived from the mechanistic model, which involves fewer state variables and parameters. The latter is directly usable in both variable (quota-type) and fixed stoichiometry descriptions of phytoplankton growth.SCOPUS: ar.jinfo:eu-repo/semantics/publishe