The influence of phytoplankton biomass on the spatial distribution of carbon dioxide in surface sea water of a coastal area of the Gulf of Cádiz (southwestern Spain)

Abstract

[EN] The spatial variability in carbon dioxide in surface waters of a coastal area of the Gulf of Cádiz (southwestern Spain) was examined in situ under spring bloom conditions. The influence of phytoplankton biomass and physicochemical variables on the CO2 concentration was studied. According to the relationship observed between chlorophyll a and pCO2, phytoplankton biomass was the main factor responsible for variations in carbon dioxide. The distribution of organic matter in the form of dissolved organic carbon and transparent exopolymer particles also reflected changes in phytoplankton abundance, since high levels of both variables were associated with high chlorophyll concentrations and low levels of free CO2. The involvement of the enzyme carbonic anhydrase in the process of inorganic carbon uptake by the phytoplankton community was also investigated through the effect of the inhibitors dextran-bound sulfonamide and ethoxyzolamide on primary production rates. Ethoxyzolamide substantially inhibited carbon fixation, causing decreases of 40% 60% in the maximum photosynthetic rates; whereas the membrane impermeable inhibitor dextran-bound sulfonamide affected primary production, depending on the diversity of the phytoplankton species composition. Calculations of CO2 fluxes indicated that the sampled coastal sector of the Gulf of Cádiz behaved as a net sink for atmospheric CO2 at the time of analysis, with an average CO2 absorption of 0.41 mmol·m2·d1.

[FR] Les auteurs ont examiné la variabilité spatiale du bioxyde de carbone, dans les eaux de surface d’une région côtière du golfe de Cadiz (sud-ouest de l’Espagne), sous des conditions de prolifération printanière. Ils ont étudié plus précisément l’influence de la biomasse du phytoplancton et des variables physico-chimiques mesurées à cet endroit, sur les concentrations en CO2 . Selon la relation observée entre la chlorophylle a et le pCO2, on constate que la biomasse du phytoplancton est le principal facteur responsable de la variation du bioxyde de carbone. La distribution de la matière organique, sous forme de carbone organique dissout et de particules exopolymères transparentes, reflète également les changements dans l’abondance du phytoplancton; en effet, on observe des degrés élevés de ces deux variables en association avec les plus fortes concentrations en chlorophylle et la faible abondance de CO2 libre. Les auteurs ont également examiné l’implication de l’enzyme anhydrase carbonique dans le processus d’absorption du carbone inorganique par la communauté de phytoplancton, via l’effet inhibiteur du sulfonamide lié aux dextrans et de l’éthoxyzolamide sur les taux de productivité primaire. L’éthoxyzolamide inhibe fortement la fixation du carbone, entraînant une diminution de 40% à 60% des taux maximums de photosynthèse, alors que l’inhibiteur du sulfonamide lié aux dextrans, imperméable aux membranes, affecte la productivité primaire selon la diversité des espèces du phytoplancton. Un calcul des flux de CO2 indique que le secteur côtier échantillonné du golfe de Cadiz se comportait comme un puit net de CO2 atmosphérique au moment de l‘analyse, avec une moyenne d’absorption du CO2 de –0.41 mmolm–2 jour–1.