The coupling of carbon and iron cycles in the Southern Ocean through microbial metabolism

• Main Author: Debeljak, Pavla
• Other Authors: Laboratoire d'Océanographie Microbienne (LOMIC), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire océanologique de Banyuls (OOB), Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sorbonne Université, Ingrid Obernosterer, Gerhard Herndl
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2019
• Subjects: Omics; Gene expression; Southern Ocean; Microbial oceanography; Microbial communities; Sequences; Iron; Carbon; Expression génétique; Océan austral; Océanographie microbienne; Communautés microbiennes; Séquençage; Fer; Carbone; [SDU.STU.OC]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Oceanography; [SDV.MP]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology; [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology
• Online Access: https://theses.hal.science/tel-03386691; https://theses.hal.science/tel-03386691/document; https://theses.hal.science/tel-03386691/file/DEBELJAK_Pavla_2019.pdf

The Southern Ocean is known as a High Nutrient Low Chlorophyll (HNLC) region where major nutrients are present at high concentrations, but phytoplankton biomass remains low. This paradoxical situation is due to iron (Fe) limitation of phytoplankton growth. The increase in phytoplankton biomass in response to Fe input and the consequently higher uptake of carbon dioxide (CO2) were demonstrated in several artificial fertilization experiments and in naturally fertilized regions of the Southern Ocean. However, the impact of Fe on marine prokaryotes, key players in the marine carbon cycle, remains poorly understood. In addition to Fe, concentrations of dissolved organic carbon (DOC) are low in surface waters of the Southern Ocean, leading to a double constraint of microbial heterotrophic activity and growth. To better understand the role of different prokaryotic taxa in the Fe- and C-cycles, several aspects were considered in the present thesis. The results presented in this thesis provide novel insights on the link between diverse microbial taxa and their role in the Fe- and C-cycling in the Southern Ocean. L'océan Austral est caractérisé par l’acronyme anglais (HNLC) signifiant qu’il contient des concentrations en nutriments élevées, mais que la biomasse phytoplanctonique y est faible. Cette situation paradoxale est due à la limitation du phytoplancton par le fer (Fe). L'augmentation de la biomasse phytoplanctonique en réponse à l'apport de Fe et, par conséquent, une plus grande absorption de dioxyde de carbone (CO2), a été démontrée dans plusieurs expériences de fertilisation artificielle et dans des régions naturellement fertilisées de l'océan Austral. Cependant, l'impact de Fe sur les procaryotes marins, acteurs clés du cycle du carbone marin, reste mal compris. En plus du Fe, les concentrations de carbone organique dissous (COD) sont faibles dans les eaux de surface de l'océan Austral, ce qui entraîne une double limitation pour l’activité et de la croissance des procaryotes hétérotrophes. Pour mieux ...