Riisgaard, Karen

Dyreplankton bestående af éncellede organismer (protozooplankton, Figur 1) er nogle af de vigtigste græssere af havets mikroskopiske planktonalger (fytoplanktonet), men mange spørgsmål vedrørende deres betydning i havets fødekæder er ubesvarede. Dette gælder især protozooplanktonet i de nordligste farvande. I denne phd-afhandling er den økologiske betydning af protozooplankton blevet vurderet med særlig vægt på betydende faktorer for protozooplanktonets vækst, fødeindtag og samlede biomasse, herunder især temperatur, lagdeling af vandsøjlen, pH og prædation fra vandlopper. Ydermere er protozooplanktonets betydning for forårsopblomstringen i dag og i en forventet varmere fremtid blevet vurderet. De samlede studier er baseret på feltobservationer i kombination med eksperimenter foretaget i subarktiske og arktiske farvande (Figur 2). Nærværende phd-afhandling er baseret på 6 videnskabelige tidsskriftartikler (Paper I-VI) fordelt på disse 4 områder:1) I et arktisk område med åbent vand omgivet af is (North East Water Polynya) fordoblede heterotrofe dinoflagellater og ciliater deres vækstrater, når temperaturen blev øget fra -1.7 °C til 5 °C. Trods denne temperaturafhængighed blev de højeste biomasser af protozooplankton fundet i forbindelse med den højeste fødekoncentration: dvs. i israndszonerne, hvor temperaturen var under frysepunktet (Paper I).2) Farvandene mellem Island og Norge (subarctic-Atlantic) er karakteriseret ved at være stærkt opblandede i vintermånederne. I disse vande blev successionen og populations-dynamikkerne af autotrofe og heterotrofe mikrober undersøgt frem mod forårsopblomstringen. En nedgang i antallet af små fytoplanktonceller i forhold til de større kiselalger blev forklaret af et højt græsningstryk udøvet af protozooplanktonet. Microcosm-forsøg med fraktioneret vand understøttede denne hypotese, og peger herudover på at en stærkt opblandet vandsøjle kontrollerer protozooplanktonsamfundet inden forårsopblomstringen, hvilket kan være med til at inducere eller accelerere forårsopblomstringen (Paper II &amp; III).3) I den arktiske Diskobugt blev det dokumenteret, at pH steg fra 7.5 til 8.5 pga. CO2-optagelse i fytoplanktonet under forårsopblomstringen. Microcosm-forsøg demonstrerede, at de fleste protister var upåvirkede af de sæsonmæssige udsving i pH, selv under den massive forårsopblomstring. Teoretisk kan pH dog spille en rolle for protozooplanktonet, hvis pH stiger til mere end 8.5, som f.eks. kan være tilfældet i havis eller i israndszoner (Paper IV).4) I en subarktisk fjord (Godthåbsfjord) indikerede feltobservationer at successionen af protozooplankton blev reguleret at græsning fra vandlopper gennem det meste af den produktive sæson, og at protozooplanktonet udgør en vigtig fødekilde for vandlopperne. Herudover blev det påvist, at protozooplankton &gt; 20 µm er vigtige græssere på fytoplankton og græsser &gt;100 % af den daglige primærproduktion og at protozooplanktont betydning som græssere steg over en gradient fra åbent hav til de inderste dele af fjorden (Paper V &amp; VI).Overordnet kan konkluderes, at protozooplanktonet bidrager væsentligt til planktonbiomassen på de fire undersøgte arktiske- og sub-arktiske lokaliteter. Desuden er der tendens til øgede koncentrationer af protozoolankton i de øverste vandlag i områder med temperatur- og saltholdigheds-springlag. Resultaterne antyder, at forventede fremtidige højere havtemperaturer vil øge den økologiske betydning af protozooplanktonet. En øget springlagsdannelse vil føre til en reduktion i størrelsen af planktonalgerne og dermed en øgning i koncentrationen af protozooplanktonet, som er specialiseret i at græsse netop små algeceller. Det vil medføre en forskydning i den relative økologiske betydning af det større meso-zooplankton (eksempelvis vandlopper), som ikke kan frafiltrere og æde de helt små planktonalger.Protozooplankton are the major grazers on phytoplankton in the global ocean, but many questions related to their trophic role remain unanswered in particular for northern marine ecosystems. In the present thesis, protozooplankton communities were evaluated with special emphasis on factors, such as elevated temperature, water column stratification, pH and copepod predation, regulating their biomass, growth- and grazing rates. In addition, it was investigated what role protozooplankton have for the phytoplankton bloom dynamics at present and in a predicted warmer future. The studies were done through a combination of field observations and experiments conducted at four localities within the sub-Arctic and Arctic waters. The Ph.D. thesis is based on 6 scientific papers (Paper I-VI) dispersed on these four localities:1) In the high Arctic North East Water Polynya, heterotrophic dinoflagellates and ciliates doubled their growth rates when the temperature was increased from -1.7 to 5 °C. Despite this, most protozooplankton were found in association with the highest phytoplankton concentration: i.e. in the marginal ice zones where the temperature was below the freezing point (Paper I).2) In waters between Iceland and Norway, succession and population dynamics of autotrophic and heterotrophic microbes including protozooplankton were followed prior to the spring bloom in relation to deep ocean convection. A decrease in abundance of small sized phytoplankton relative to larger diatoms was explained by a strong top-down control by protozooplankton. The data further suggests that deep ocean convection control the protozooplankton community prior to the bloom, which may induce or accelerate the onset of the phytoplankton spring bloom (Paper II &amp; III).3) In the Arctic Disko Bay, pH was documented to increase from 7.5 to 8.5 due to CO2 uptake from phytoplankton as the bloom developed. Microcosm experiments demonstrated that most protists were unaffected by the seasonal changes in pH, even during the massive phytoplankton spring bloom (Paper IV).4) In a sub-Arctic fjord, field data indicated that the protozooplankton succession was regulated by copepod grazing during most of the productive season and that the protozooplankton provide an essential food source for the copepod populations. In addition the protozooplankton &gt;20 µm were significantly herbivores on the small sized phytoplankton grazing. The importance of protozooplankton as grazers increased over a transect going from open-ocean to the inner part of the fjord (Paper V &amp; VI).In conclusion, protozooplankton contributed significantly to the area-specific biomass at all investigated sub-Arctic and Arctic localities with a tendency towards high protozooplankton concentrations in the upper water column of stratified waters. Future climate changes are expected to increase water column stratification which will lead to reduced phytoplankton size and increase the importance of protozooplankton as grazers that are especially suited for consuming small cells. This will shift the relative importance of larger metazoan grazers (e.g. copepods) towards protozooplankton

Online Research Database In Technology

Trophic role of Protozooplankton in northern marine ecosystems

http://orbit.dtu.dk/ws/files/102745560/Publishers_version.pdf

Trophic role of Protozooplankton in northern marine ecosystems

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology