Taxon-specific phytoplankton growth, nutrient utilization and light limitation in the oligotrophic Gulf of Mexico
Taxon-specific phytoplankton growth, nutrient utilization and light limitation in the oligotrophic Gulf of Mexico
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墨西哥湾贫营养区特定浮游植物的生长、养分利用和光限制
DOI：
10.1093/plankt/fbab028
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发表时间：
2021
影响因子：
2.1
通讯作者：
Stukel, Michael R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yingling, Natalia;Kelly, Thomas B;Shropshire, Taylor A;Landry, Michael R;Selph, Karen E;Knapp, Angela N;Kranz, Sven A;Stukel, Michael R
海洋的高度分层、贫营养区域主要是表层海洋氮有限，深层叶绿素最大值（DCM）光有限。因此，确定不同浮游植物类群的光和氮的共同限制模式是至关重要的了解整个真光层海洋初级生产力。在墨西哥湾的两次深水巡航中，我们测量了整个水柱的初级生产力（H13CO3−），硝酸盐吸收（15NO3−）和铵吸收（15NH4+）。从混合层到DCM，初级生产力随深度的增加而下降，平均值为27.1 mmol C m−2d−1。由NO3−支持的生长分数始终较低，上透光区值范围为0.01至0.14，下透光区值范围为0.03至0.44。硝酸盐的吸收表现出强烈的昼夜模式（最大值在白天），而铵的吸收表现出没有昼夜变化。参数化分类特定的浮游植物营养和光的利用，我们使用了数据同化方法（贝叶斯马尔可夫链蒙特卡罗），包括初级生产力，营养吸收和分类特定的增长率测量。从这个分析得出的参数定义不同的生态位浮游植物类群（原绿球藻，聚球藻，硅藻，甲藻和prymnesiophytes），并可能是有用的限制贫营养开放的海洋系统的生物地球化学模型。
The highly stratified, oligotrophic regions of the oceans are predominantly nitrogen limited in the surface ocean and light limited at the deep chlorophyll maximum (DCM). Hence, determining light and nitrogen co-limitation patterns for diverse phytoplankton taxa is crucial to understanding marine primary production throughout the euphotic zone. During two cruises in the deep-water Gulf of Mexico, we measured primary productivity (H13CO3−), nitrate uptake (15NO3−) and ammonium uptake (15NH4+) throughout the water column. Primary productivity declined with depth from the mixed layer to the DCM, averaging 27.1 mmol C m−2d−1. The fraction of growth supported by NO3−was consistently low, with upper euphotic zone values ranging from 0.01 to 0.14 and lower euphotic zone values ranging from 0.03 to 0.44. Nitrate uptake showed strong diel patterns (maximum during the day), whereas ammonium uptake exhibited no diel variability. To parameterize taxon-specific phytoplankton nutrient and light utilization, we used a data assimilation approach (Bayesian Markov Chain Monte Carlo) including primary productivity, nutrient uptake and taxon-specific growth rate measurements. Parameters derived from this analysis define distinct niches for five phytoplankton taxa (Prochlorococcus,Synechococcus, diatoms, dinoflagellates and prymnesiophytes) and may be useful for constraining biogeochemical models of oligotrophic open-ocean systems.
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