Water-column remineralization in the Indian sector of the Southern Ocean during early spring

Abstract

The vertical distribution of remineralization assessed through the respiratory activity of the electron transport system (ETS) in microbial communities (<200 μm) was studied from surface to 1000 m depth, at seven stations along a latitudinal gradient extending from the Polar Front region (49°S) to the ice edge (59°S) at 62°E, during October 1995. A net imbalance between primary production and water-column remineralization occurred in the area of influence of the Polar Front (from 49°S to 53°S), while near the ice edge both processes were in approximate equilibrium. In the Polar Front region, community respiration in the mixed layer (15–35 mmol C m−2 day−1) exceeded primary production (10–11 mmol C m−2 day−1), while remineralization in the 200–1000 m, although variable (2–9 mmol C m−2 day−1), was considerably higher than export production (<1 mmol C m−2 day−1) measured with drifting sediment traps during the same study. This imbalance can be explained by advection of organic matter from the Crozet Plateau where phytoplankton blooms are produced year round, presumably enhanced by iron enrichment. The surface transport would be secured by strong current jets created by fragmentation of the Antarctic Circumpolar Current at the Southwest Indian Ridge. Relatively high respiration rates found below 500 m support also the occurrence of a deep transport of organic matter. Our results suggest that dissolved organic carbon might be the main source of organic matter advected to the region during the period of study. The average value of export production of organic carbon calculated from ETS activity and extrapolated to an annual basis (∼1.5 mol C m−2 yr−1), represents about 25% of recent estimates of annual gross primary production in the Southern Ocean.

La distribution verticale de la reminéralisation, déterminée à partir de l’activité respiratoire du système transporteur d’électrons dans les communautés microbiennes (<200 μm), a été étudiée de la surface jusqu’à 1000 m de profondeur, à 7 stations de longitude 62°E, entre la région du Front Polaire (49°S) et la limite des glaces (59°S), en octobre 1995. Une différence nette entre la production primaire et la reminéralisation dans la colonne d’eau a été observée dans la zone sous influence du Front Polaire (de 49°S à 53°S), alors que les deux processus étaient d’amplitude voisine prés de la limite des glaces. Dans la région du Front Polaire, la respiration communautaire dans la couche mélangée (15–35 mmol C m−2 j−1) était plus élevée que la production primaire (10–11 mmol C m−2 j−1), alors que la reminéralisation dans la couche 200–1000 m, bien que variable (2–9 mmol C m−2 j−1), dépassait largement la production exportée (<1 mmol C m−2 j−1) déterminée à l’aide d’un piège à particules pendant la même période. Ce déséquilibre peut s’expliquer par l’advection de matière organique à partir du plateau de Crozet où des efflorescences de phytoplancton se produisent tout au long de l’année, stimulées probablement par une enrichissement en fer. Ce transport de surface serait assuré par des veines de courant fort résultant de la fragmentation du courant circumpolaire antarctique, au sud ouest de la dorsale indienne. Les vitesses de respiration relativement élevées observées en dessous de 500 m confortent la présence d’un transport profond de matiére organique. Nos résultats suggérent que le carbone organique dissous devrait être la source principale de matiére organique advectée dans la région durant la période d’étude. La valeur moyenne de production de carbone organique exportée, calculée à partir des activités respiratoires et extrapolée sur une période de un an (∼1.5 mol C m−2 y−1), représente environ 25% des estimations récentes de production primaire brute annuelle dans l’océan Austral.