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Influence des substances exopolymériques et des microorganismes hétérotrophes sur le cycle du carbone de la glace de mer, sur le plateau du Mackenzie, dans l'Arctique canadien

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Riedel, Andrea Joyce (2006). Influence des substances exopolymériques et des microorganismes hétérotrophes sur le cycle du carbone de la glace de mer, sur le plateau du Mackenzie, dans l'Arctique canadien. Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 159 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Le cyle microbien du carbone a été décrit pour la glace de mer nouvelle et la glace de
mer de première année, sur le plateau du Mackenzie. Plus spéficiquement, cette recherche a
porté sur la dynamique saisonnière du carbone organique dissous (DOC), le broutage sur
les bactéries par les microorganismes hétérotrophes, ainsi que le rôle des substances
exopolymériques (EPS) sur les interactions microbiennes et l'établissement des
communautés dans la glace de mer. En effet, une meilleure compréhension des interactions
microbiennes dans la glace de mer annuelle est essentielle afin d' identifier les réponses
potentielles du cycle du carbone à un changement des conditions de glace dans l'océan
Arctique. En mettant l'emphase sur les processus hétérotrophes et la dynamique des EPS,
cette étude a permis d' approfondir nos connaissances sur ces deux composantes méconnues
du réseau microbien dans la glace de mer, sur le plateau continental de l'océan Arctique.
Cette étude a permis de mettre en évidence l'établissement rapide des assemblages de
la glace de mer, ainsi que, pour la première fois, la présence de EPS dans la glace de mer
nouvelle formée dans l'Arctique. La glace de mer nouvellement formée comprenait une
communauté hétérotrophe active, si bien que la régénération par les hétérotrophes
contribuait, en moyenne, à 67 % des concentrations en NH4 mesureés dans la glace. Les
résultats de cette étude montrent aussi la présence d' une communauté hétérotrophe active
dans la glace de mer annuelle. En effet, pendant la période de floraison des algues de glace,
sous couvert the neige épais, la contribution en carbone expliquée par les bactéries
correspondait, en moyenne, à 50 % de la biomasse en carbone dans la glace en excluant les
diatomées. Les protistes hétérotrophes constituaient une source importante de mortalité
bactérienne dans la glace de mer annuelle puisque le broutage par les hétérétrophes sur les
bactéries constituait, en moyenne, 31 % dol de la biomasse bactérienne. Toutefois, nos
résultats ont montré que le broutage par les hétérotrophes sur les bactéries n ' était pas
suffisant pour satisfaire les besoins en carbone des protistes hétérotrophes >5 Ilm pendant
la période de floraison des algues de glace.
L'étude saisonnière des EPS a démontré de façon concluante que ces substances
constituent une fraction importante du carbone dans la glace de mer, avec une contribution
atteignant 72 % du carbone organique particulaire retrouvé à la base de la glace, pendant la
période de fonte. Toutefois, ces fortes concentrations en EPS n'auraient pas favorisé
l' aggrégation des algues dans la glace. Le DOC constituait aussi une composante
importante du carbone organique total dans la glace. Sa concentration est similaire à cell e
des algues de glace, en période de fin de floraison. Nos résultats indiquent que les EPS sont
des sources potentielles de carbone pour les protistes hétérotrophes dans la glace, et ce,
particulièrement en période de floraison des algues de glace lorsque les fortes
concentrations en EPS pourraient inhiber le broutage sur les bactéries. Cette étude montre
que les EPS et le DOC constituent des composantes importantes du réseau microbien dans
la glace de mer annuelle du plateau continental arctique, et sont donc partie intégrante du
cycle du carbone de J' océan Arctique. -- ABSTRACT : Microbial carbon cycling was described in newly fonned and first-year sea ice on the
Mackenzie shelf. This research specifically investigated the seasonal dynamics of dissolved
organic carbon (DOC), bacterivory by heterotrophic microorganisms, and the role of
exopolymeric substances (EPS) in sea-ice microbial interactions and in the establishment of
sea ice communities. An understanding of microbial interactions in first-year sea ice is
essential for identifying potential responses of the Arctic Ocean carbon cycle to changing
sea-ice conditions. By focusing on heterotrophic pro cesses and EPS dynamics, this study
addressed two relatively unknown components of sea-ice microbial food webs on the
continental shelves of the Arctic Ocean.
This study provided detailed evidence of the rapid establishment of sea-ice
assemblages and is the first study to reveal the presence of EPS in newly fonned sea ice on
Arctic shelves. The newly fonned sea ice contained an active heterotrophic community
such that heterotrophic regeneration contributed, on average, 67% of sea-ice NH4
concentrations. The results of this study also show the presence of an active heterotrophic
community in first-year sea ice with bacteria accounting for, on average, 50% of
non-diatom biomass under high snow coyer, prior to the sea-ice al gal bloom. Heterotrophic
protists were a significant source of bacterial mortality in first-year sea ice, with
heterotrophic bacterivory averaging 31 % d-I of bacteria standing stocks. However,
heterotrophic bacterivory was not sufficient to meet the carbon requirements of >5 !lm
heterotrophic protists in the sea ice during the sea-ice algal bloom period.
The seasonal assessment of EPS provided conclusive evidence of their significant
contribution to sea-ice carbon, contributing up to 72% of the particulate organic carbon in
bottom sea-ice during the melt period. However, the high sea-ice EPS concentrations did
not appear to favor the aggregation of algae within the sea ice. Sea-ice DOC was also a
significant contributor to total sea-ice organic carbon, with concentrations similar to those
of sea-ice algal carbon after the ice-algal bloom period. Our results indicate that sea-ice
EPS is a potential carbon sources for sea-ice heterotrophic protists, especially during the
sea-ice algal bloom when high EPS concentrations may inhibit bacterivory. Exopolymeric
substances and DOC were identified as important contributors to microbial food webs in
first-year sea ice of Arctic shelves and are thus integral components of the Arctic Ocean
carbon cycle.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Michel, Christine et Gosselin, Michel
Information complémentaire : Thèse présentée à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de doctorat en océanographie. Publié aussi en version papier.
Mots-clés : Cycle Microbien Carbone Organique Dissous Glace Mer Arctique Canada Influence Substance ComposÉ ExopolymÉrique Microorganisme HÉtÉrotrophe
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 04 févr. 2011 20:53
Dernière modification : 04 févr. 2011 20:55
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/149

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