Contrasted Saharan dust events in LNLC environments: impact on nutrient dynamics and primary production

International audience The response of the phytoplanktonic community (primary production and algal biomass) to contrasted Sa-haran dust events (wet and dry deposition) was studied in the framework of the DUNE ("a DUst experiment in a low-Nutrient, low-chlorophyll Ecosystem") project. We si...

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Bibliographic Details
Published in:Biogeosciences
Main Authors: Ridame, Céline, Dekaezemacker, J., Guieu, Cécile, Bonnet, Sophie, L'Helguen, Stéphane, Malien, F.
Other Authors: Biogéochimie-Traceurs-Paléoclimat (BTP), Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN), Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)), 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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut méditerranéen d'océanologie (MIO), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Max Planck Institute for Marine Microbiology, Max-Planck-Gesellschaft, Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV), Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR), ANR-07-BLAN-0126,DUNE,a DUst experiment in a low Nutrient, low chlorophyll Ecosystem(2007)
Format: Article in Journal/Newspaper
Language:English
Published: HAL CCSD 2014
Subjects:
ACL
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topic ACL
ATMOSPHERIC DEPOSITION
TIME-SERIES STATION
LOW-CHLOROPHYLL ECOSYSTEM
IRON FERTILIZATION
SOUTHERN-OCEAN
CLIMATE-CHANGE
EASTERN MEDITERRANEAN SEA
MESOCOSM EXPERIMENT
SURFACE WATERS
CHEMICAL-COMPOSITION
[SDV]Life Sciences [q-bio]
[PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph]
[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
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[SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
description International audience The response of the phytoplanktonic community (primary production and algal biomass) to contrasted Sa-haran dust events (wet and dry deposition) was studied in the framework of the DUNE ("a DUst experiment in a low-Nutrient, low-chlorophyll Ecosystem") project. We simu-lated realistic dust deposition events (10 g m −2) into large mesocosms (52 m 3). Three distinct dust addition experiments were conducted in June 2008 (DUNE-1-P: simulation of a wet deposition; DUNE-1-Q: simulation of a dry deposition) and 2010 (DUNE-2-R1 and DUNE-2-R2: simulation of two successive wet depositions) in the northwestern oligotrophic Mediterranean Sea. No changes in primary production (PP) and chlorophyll a concentrations (Chl a) were observed after a dry deposition event, while a wet deposition event resulted in a rapid (24 h after dust addition), strong (up to 2.4-fold) and long (at least a week in duration) increase in PP and Chl a. We show that, in addition to being a source of dis-solved inorganic phosphorus (DIP), simulated wet deposition events were also a significant source of nitrate (NO − 3) (net in-creases up to +9.8 µM NO − 3 at 0.1 m in depth) to the nutrient-depleted surface waters, due to cloud processes and mixing with anthropogenic species such as HNO 3 . The dry deposi-tion event was shown to be a negligible source of NO − 3 . By transiently increasing DIP and NO − 3 concentrations in N–P starved surface waters, wet deposition of Saharan dust was able to relieve the potential N or NP co-limitation of the phy-toplanktonic activity. Due to the higher input of NO − 3 relative to DIP, and taking into account the stimulation of the bio-logical activity, a wet deposition event resulted in a strong increase in the NO − 3 /DIP ratio, from initially less than 6, to over 150 at the end of the DUNE-2-R1 experiment, suggest-ing a switch from an initial N or NP co-limitation towards a severe P limitation. We also show that the contribution of new production to PP strongly increased after wet dust ...
author2 Biogéochimie-Traceurs-Paléoclimat (BTP)
Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN)
Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636))
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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut méditerranéen d'océanologie (MIO)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Max Planck Institute for Marine Microbiology
Max-Planck-Gesellschaft
Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV)
Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR)
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author Ridame, Céline
Dekaezemacker, J.
Guieu, Cécile
Bonnet, Sophie
L'Helguen, Stéphane
Malien, F.
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EISSN: 1726-4189
Biogeosciences
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Biogeosciences, 2014, 11 (17), pp.4783-4800. ⟨10.5194/bg-11-4783-2014⟩
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Biogéochimie-Traceurs-Paléoclimat (BTP) Laboratoire d'Océanographie et du Climat : Expérimentations et Approches Numériques (LOCEAN) Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pierre-Simon-Laplace (IPSL (FR_636)) 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)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Muséum national d'Histoire naturelle (MNHN)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-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)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-École polytechnique (X)-Centre National d'Études Spatiales Toulouse (CNES)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Institut méditerranéen d'océanologie (MIO) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Aix Marseille Université (AMU)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Toulon (UTLN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Max Planck Institute for Marine Microbiology Max-Planck-Gesellschaft Laboratoire d'océanographie de Villefranche (LOV) Observatoire océanologique de Villefranche-sur-mer (OOVM) Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Laboratoire des Sciences de l'Environnement Marin (LEMAR) (LEMAR) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER)-Université de Brest (UBO)-Institut Universitaire Européen de la Mer (IUEM) Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Brest (UBO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) Leibniz-Institut für Meereswissenschaften (IFM-GEOMAR) ANR-07-BLAN-0126,DUNE,a DUst experiment in a low Nutrient, low chlorophyll Ecosystem(2007) 2014-09-01 https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924 https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924/document https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924/file/bg-11-4783-2014.pdf https://doi.org/10.5194/bg-11-4783-2014 en eng HAL CCSD European Geosciences Union info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.5194/bg-11-4783-2014 hal-01078924 https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924 https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924/document https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924/file/bg-11-4783-2014.pdf doi:10.5194/bg-11-4783-2014 IRD: fdi:010062557 info:eu-repo/semantics/OpenAccess ISSN: 1726-4170 EISSN: 1726-4189 Biogeosciences https://hal.univ-brest.fr/hal-01078924 Biogeosciences, 2014, 11 (17), pp.4783-4800. ⟨10.5194/bg-11-4783-2014⟩ ACL ATMOSPHERIC DEPOSITION TIME-SERIES STATION LOW-CHLOROPHYLL ECOSYSTEM IRON FERTILIZATION SOUTHERN-OCEAN CLIMATE-CHANGE EASTERN MEDITERRANEAN SEA MESOCOSM EXPERIMENT SURFACE WATERS CHEMICAL-COMPOSITION [SDV]Life Sciences [q-bio] [PHYS.PHYS.PHYS-GEO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Geophysics [physics.geo-ph] [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology info:eu-repo/semantics/article Journal articles 2014 ftsorbonneuniv https://doi.org/10.5194/bg-11-4783-2014 2024-04-25T04:18:36Z International audience The response of the phytoplanktonic community (primary production and algal biomass) to contrasted Sa-haran dust events (wet and dry deposition) was studied in the framework of the DUNE ("a DUst experiment in a low-Nutrient, low-chlorophyll Ecosystem") project. We simu-lated realistic dust deposition events (10 g m −2) into large mesocosms (52 m 3). Three distinct dust addition experiments were conducted in June 2008 (DUNE-1-P: simulation of a wet deposition; DUNE-1-Q: simulation of a dry deposition) and 2010 (DUNE-2-R1 and DUNE-2-R2: simulation of two successive wet depositions) in the northwestern oligotrophic Mediterranean Sea. No changes in primary production (PP) and chlorophyll a concentrations (Chl a) were observed after a dry deposition event, while a wet deposition event resulted in a rapid (24 h after dust addition), strong (up to 2.4-fold) and long (at least a week in duration) increase in PP and Chl a. We show that, in addition to being a source of dis-solved inorganic phosphorus (DIP), simulated wet deposition events were also a significant source of nitrate (NO − 3) (net in-creases up to +9.8 µM NO − 3 at 0.1 m in depth) to the nutrient-depleted surface waters, due to cloud processes and mixing with anthropogenic species such as HNO 3 . The dry deposi-tion event was shown to be a negligible source of NO − 3 . By transiently increasing DIP and NO − 3 concentrations in N–P starved surface waters, wet deposition of Saharan dust was able to relieve the potential N or NP co-limitation of the phy-toplanktonic activity. Due to the higher input of NO − 3 relative to DIP, and taking into account the stimulation of the bio-logical activity, a wet deposition event resulted in a strong increase in the NO − 3 /DIP ratio, from initially less than 6, to over 150 at the end of the DUNE-2-R1 experiment, suggest-ing a switch from an initial N or NP co-limitation towards a severe P limitation. 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