Latitudinal distribution and activity of prokaryotic picoplankton populations in the North Atlantic Ocean

• Main Author: Eibenberger, Franziska Maria
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: (:none) 2013
• Subjects: North Atlantic
• Online Access: https://dx.doi.org/10.25365/thesis.27961; https://othes.univie.ac.at/27961/

Prokaryotic picoplankton drive the main biogeochemical cycles in the ocean, but the specific distribution and activity of their members remain largely enigmatic. In order to determine the changes in picoplankton composition and activity from the base of the euphotic zone to the ocean’s interior, we determined the distribution of major bacterial and archaeal groups along a transect across the North Atlantic spanning over three major oceanic provinces. Whole water column depth profiles were analyzed using catalyzed reporter deposition fluorescence in situ hybridization (CARD-FISH) to determine the abundance and CARD-FISH combined with microautoradiography (Micro-CARD-FISH) to determine the activity of individual prokaryotes. Generally, Bacteria dominated the picoplankton community and peaked in the center of the NASR in all water masses with relative abundances between 12-59%. The relative abundance of Crenarchaeota was higher in the NADR (2-27%) whereas in the NATR Euryarchaeota contributed between 15-31%. SAR11 was the most prominent bacterioplankton member with relative abundances of 11-31%, SAR202 ranged between 5-23% and SAR324 contributed only between 2-15%. On average, the cell-specific activity of Bacteria and Crenarchaeota was highest in the near surface layer (Bacteria 109 amol C cell-1 d-1, Crenarchaeota 48 amol C cell-1 d-1) decreasing by up to three orders of magnitude towards the ocean’s interior (Bacteria 12.1-0.1 amol C cell-1 d-1, Crenarchaeota 3.7-0.05 amol C cell-1 d-1). Overall, our single cell data suggest that the abundance of the major prokaryotic groups and their cell-specific activity is similar among the individual deep-water masses and the oceanic provinces. : Das prokaryotische Picoplankton beeinflusst maßgeblich die biogeochemischen Prozesse der Weltmeere, jedoch ist die Zusammensetzung dieser Lebensgemeinschaften sowie deren Verbreitung und Aktivitätsmuster weitestgehend unbekannt. Um einen besseren Einblick in die Diversität und Struktur des heterotrophen Picoplanktons zu bekommen, wurden im Rahmen dieser Arbeit die sechs abundantesten Bakterien- und Archaeen-Gruppen entlang eines Transekts über drei ozeanische Provinzen im Nordatlantik untersucht. Die gesamte Wassersäule bis in eine Tiefe von durchschnittlich 4000 m wurde beprobt und die relative Abundanz mittels Catalyzed Reporter Deposition Fluorescence in situ Hybridization (CARD-FISH) ermittelt, sowie die relative Aktivität mittels Mikroautoradiographie (Micro-CARD-FISH) erhoben. Generell dominierten Bakterien die Picoplanktongemeinschaft mit relativen Abundanzen zwischen 12-59%. Crenarchaeota waren zusammenfassend abundanter in der ozeanischen Provinz NADR (13-23%), im Gegensatz zu Euryarchaeota die einen Verbreitungsschwerpunkt in der ozeanischen Provinz NATR (15-31%) aufwiesen. Das Cluster SAR11 bildete die prozentuell häufigste bakterielle Gruppe mit relativen Abundanzen zwischen 11-31%, das bakterielle Cluster SAR202 stellte einen Anteil zwischen 5-23% und die Gruppe SAR324 stellte zwischen 2-15% der Picoplanktongemeinschaft dar. Die zellspezifische Aktivität von Bakterien und Crenarchaeota zeigte durchschnittlich die höchste relative Produktion in den Oberflächenschichten bei 100m (Bakterien 109 amol C cell-1 d-1, Crenarchaeota 48 amol C cell-1 d-1) und nahm gegen die Tiefe um bis zu drei Größenordnungen ab (Bakterien 12,1-0,1 amol C cell-1 d-1, Crenarchaeota 3,7-0,05 amol C cell-1 d-1). Generell konnten keine eindeutigen Zonierungen nach Wassermassen beziehungsweise nach ozeanischen Provinzen für die relative Verbreitung der einzelnen Picoplanktongruppen oder für die Aktivitätsmuster von Bakterien und Crenarchaeota ermittelt werden.