Microzooplankton in marine foodwebs : top-down effects, bloom control and grazing at ocean basin scale

Abstract

El océano produce el 25% de la producción primaria global, captando carbono inorgánico de la atmosfera que es recirculado y/o hundido hacia las zonas profundas a través de los organismos. Entre el 60 y el 70 % de la producción primaria en el océano es consumida por el microzooplancton, organismos comprendidos entre 20 a 200 m, que a su vez son responsables de la mayor remineralización de la materia orgánica en la capa fótica. Los copépodos son los mayores consumidores de microzooplancton, siendo éstos últimos los organismos clave entre el mesozooplancton y el fitoplancton. El conocimiento actual de los factores físicos, químicos y biológicos que influyen en el microzooplancton, así como su papel en la re-estructuración de la comunidad planctónica son poco conocidos. En este trabajo se ha estudiado la forma en que el microzooplancton estructura la comunidad planctónica a través de los efectos top-down, el control del Bloom en zonas templadas y a través de distintos escenarios físicos a escala de cuenca océanica. Nuestros resultados han mostrado como como la abundancia de mesozooplancton modificó la comunidad de microzooplancton, creando un efecto en cascada, liberando a picoeucariotas, Synechococcus, Prochlorococcus y diatomeas de la presión de pastaje. Este resultado respalda las hipótesis formuladas por estudios previos, sugiriendo que el crecimiento paralelo de mesozooplancton y fitoplancton en el océano es el resultado de un control top-down del mesozooplancton sobre el microzooplancton. En este trabajo también se ha estudiado el desarrollo de un bloom primaveral en una zona templada. Este evento anual, junto a las condiciones físicas y químicas, cambió drásticamente la comunidad fitoplanctónica, promoviendo también cambios en la comunidad del microzooplancton. Los resultados obtenidos en el fiordo de Roskilde (Dinamarca) durante el bloom primaveral mostraron un cambio en la comunidad de ciliados desde organismos mixotróficos a heterotróficos a medida que avanzó el bloom y se agotaron los nutrientes. Esta variación en los ciliados conllevó un cambio en el fitoplancton, sugiriendo que estos organismos promovieron fluctuaciones rápidas en la comunidad de fitoplancton. Finalmente, los resultados obtenidos en el océano Atlántico tropical y subtropical mostraron que el microzooplancton dominó en el océano oligotrófico, mientras que en las zonas productivas se encontraron biomasas parecidas de micro- y mesozooplancton. El estudio también mostró un cambio de dinoflagelados en zonas oligotróficas a ciliados en sistemas productivos, implicando patrones diarios de pastaje más difusos cuando los ciliados dominaron la comunidad. Sin embargo, tanto en aguas oligotróficas como en productivas, el microzooplancton fue el principal consumidor de la producción primaria. Estos resultados proporcionan resultados novedosos sobre la dinámica del plancton que influyen en el escenario productivo del océano.

The ocean produces ca. 25% of the global primary production, capturing inorganic carbon from the atmosphere which is recirculated and/or sunk into the deep zones. Between 60 and 70% of primary production in the ocean is consumed by microzooplanktonic organisms ranging from 20 to 200 m, which in turn are responsible for an important portion of the remineralized organic matter in the photic layer. Copepods are the major consumers of microzooplankton, the latter being key organisms between mesozooplankton and phytoplankton. Current knowledge about physical, chemical, and biological factors influencing microzooplankton, as well as their role as shapers of the planktonic community are still poorly studied. In the present work, we studied the way microzooplankton structure the planktonic community through top-down effects, bloom control, and through different physical scenarios at ocean basin scale. Our results showed how abundance of mesozooplankton modified the microzooplankton community, causing a cascade effect and releasing autotrophic picoeukaryotes, Synechococcus, Prochlorococcus and diatoms from grazing pressure. This result supports the hypotheses formulated by previous studies, suggesting that parallel increases in mesozooplankton and phytoplankton in the ocean are a consequence of a top-down control of mesozooplankton upon microzooplankton. We also studied the development of a spring bloom in a temperate area. This annual event drastically changed the phytoplankton community along with physical and chemical conditions, also promoting changes in the microzooplanktonic community. Results obtained in Roskilde fjord (Denmark) during the spring bloom showed a change in the ciliate community from mixotrophy to heterotrophy as bloom aged and nutrients became depleted. This variation in ciliates led to a change in phytoplankton, suggesting that these organisms promoted a rather fast switch in the phytoplankton community. Finally, results obtained in tropical and subtropical Atlantic ocean showed the dominance of microzooplankton in the oligotrophic ocean, while in productive waters similar biomasses of micro- and mesozooplankton were found. The study also showed a change from dinoflagellates in oligotrophic areas to ciliates in productive systems, implying more diffusive daily grazing patterns when ciliates dominated the community. However, in both oligotrophic and productive waters microzooplankton was the main consumer of primary production. These results provides novel results on plankton dynamics influencing the productive scenario in the ocean.