Ocean acidification enhances primary productivity and nocturnal carbonate dissolution in intertidal rock pools

International audience Human CO2 emissions are modifying ocean carbonate chemistry, causing ocean acidification and likely already impacting marine ecosystems. In particular, there is concern that coastal, benthic calcifying organisms will be negatively affected by ocean acidification, a hypothesis...

Full description

Bibliographic Details
Published in:Biogeosciences
Main Authors: Dorey, Narimane, Martin, Sophie, Kwiatkowski, Lester
Other Authors: Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL), Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff = Roscoff Marine Station (SBR), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D ), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité), CHANEL research chair: Understanding the Linkages between the Ocean, the Carbon Cycle, and Marine Ecosystems under Climate Change
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2023
Subjects:
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Dorey, Narimane
Martin, Sophie
Kwiatkowski, Lester
Ocean acidification enhances primary productivity and nocturnal carbonate dissolution in intertidal rock pools
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description International audience Human CO2 emissions are modifying ocean carbonate chemistry, causing ocean acidification and likely already impacting marine ecosystems. In particular, there is concern that coastal, benthic calcifying organisms will be negatively affected by ocean acidification, a hypothesis largely supported by laboratory studies. The inter-relationships between carbonate chemistry and marine calcifying communities in situ are complex, and natural mesocosms such as tidal pools can provide useful community-level insights. In this study, we manipulated the carbonate chemistry of intertidal pools to investigate the influence of future ocean acidification on net community production (NCP) and calcification (NCC) at emersion. Adding CO2 at the start of the tidal emersion to simulate future acidification (+1500 µatm pCO2, target pH 7.5) modified net production and calcification rates in the pools. By day, pools were fertilized by the increased CO2 (+20 % increase in NCP, from 10 to 12 mmol O2 m−2 h−1), while there was no measurable impact on NCC. During the night, pools experienced net community dissolution (NCC < 0), even under present-day conditions, when waters were supersaturated with regard to aragonite. Adding CO2 to the pools increased nocturnal dissolution rates by 40 % (from −0.7 to −1.0 mmol CaCO3 m−2 h−1) with no consistent impact on nocturnal community respiration. Our results suggest that ocean acidification is likely to alter temperate intertidal community metabolism on sub-daily timescales, enhancing both diurnal community production and nocturnal calcium carbonate dissolution.
author2 Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)
Adaptation et diversité en milieu marin (ADMM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Station biologique de Roscoff = Roscoff Marine Station (SBR)
Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nucleus for European Modeling of the Ocean (NEMO R&D )
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université Paris Sciences et Lettres (PSL)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Institut Polytechnique de Paris (IP Paris)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
CHANEL research chair: Understanding the Linkages between the Ocean, the Carbon Cycle, and Marine Ecosystems under Climate Change
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author Dorey, Narimane
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In particular, there is concern that coastal, benthic calcifying organisms will be negatively affected by ocean acidification, a hypothesis largely supported by laboratory studies. The inter-relationships between carbonate chemistry and marine calcifying communities in situ are complex, and natural mesocosms such as tidal pools can provide useful community-level insights. In this study, we manipulated the carbonate chemistry of intertidal pools to investigate the influence of future ocean acidification on net community production (NCP) and calcification (NCC) at emersion. Adding CO2 at the start of the tidal emersion to simulate future acidification (+1500 µatm pCO2, target pH 7.5) modified net production and calcification rates in the pools. By day, pools were fertilized by the increased CO2 (+20 % increase in NCP, from 10 to 12 mmol O2 m−2 h−1), while there was no measurable impact on NCC. During the night, pools experienced net community dissolution (NCC < 0), even under present-day conditions, when waters were supersaturated with regard to aragonite. Adding CO2 to the pools increased nocturnal dissolution rates by 40 % (from −0.7 to −1.0 mmol CaCO3 m−2 h−1) with no consistent impact on nocturnal community respiration. Our results suggest that ocean acidification is likely to alter temperate intertidal community metabolism on sub-daily timescales, enhancing both diurnal community production and nocturnal calcium carbonate dissolution. Article in Journal/Newspaper Ocean acidification École des Ponts ParisTech: HAL Biogeosciences 20 20 4289 4306