SEASONAL VARIABILITY AND PIGMENT DYNAMIC OF PHYTOPLANKTON POPULATIONS IN NORTH ATLANTIC (BAY OF BISCAY)
DYNAMIQUE SAISONNIERE ET VARIABILITE PIGMENTAIRE DES POPULATIONS PHYTOPLANCTONIQUES DANS L'ATLANTIQUE NORD (GOLFE DE GASCOGNE)
Résumé
Phytoplankton dynamics on the French Atlantic continental shelf (PCAF) have been studied by pigment analysis using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) and a data analysis protocol following the chemotaxonomic approach using the CHEMTAX software.
The study shows the good agreement between the results of pigment analysis and the results of phytoplankton countings for diatoms, prymnesiophyceans, cryptophyceans, and cyanobacteria. The limits of the ecological interpretation of pigment analysis results is acceptable with the major exception of dinoflagellates; this probably results from heterotrophy and endosymbiosis which are common features of the group and thus microscopic countings remains the best method for dinoflagellate evaluation. For picophytoplanktonic classes, flow cytometry also remains the reference method.
The combined use of size fractionation and pigment analysis was found to be a good analytical approach in ecological studies; this can be improved by the exhaustive study and knowledge of the main algal classes. The microscopic analysis of the dominant species helps in identifying unusual situations like the Gymnodinium chlorophorum bloom observed in June 1999. Classical analytical approaches including microscopic countings and flow cytometry should always be used in conjunction with HPLC pigment analysis.
The phytoplankton cycle of the PCAF is described. On the PCAF combined actions of winds, rain, and irradiance control the position of river plumes and their ability to export off shore their physical (temperature) as well as chemical (salinity, nutrient concentrations) properties. Nutrients can rapidly be exhausted by the end of winter when favourable conditions are settled and a species succession starts precociously. The succession is closely controlled by the physical environment which results in large interannual variability, especially in winter and spring.
Diatoms are present all year round on the PCAF but their dominance is at its maximum in winter and spring. A spatial segregation between diatoms on the inner PCAF and prymnesiophyceans on the outer PCAF is evidenced in winter, spring, and early summer. The end of summer is characterized by a large dominance of cyanobacteria (probably Synechococcus spp.) which develop in conditions of low nutrients and water stratification; after a sharp transition period in late summer-early fall cyanobacteria represent half of the phytoplankton biomass.
Une étude de la dynamique phytoplanctonique sur le plateau continental Atlantique français (PCAF) a été réalisée par l'identification pigmentaire en chromatographie liquide haute performance (HPLC) et un traitement des données par l’approche chémotaxonomique utilisant notamment le logiciel CHEMTAX.
Cette étude a permis d'évaluer la bonne concordance entre les résultats issus de la méthode pigmentaire et ceux provenant des comptages microscopiques pour les diatomées, les prymnésiophycées, les cryptophycées et les cyanobactéries. L'incertitude dans l'interprétation écologique des résultats de la méthode pigmentaire est tout à fait acceptable à l'exception du groupe des dinoflagellés compte tenu de l'importance de l'hétérotrophie et vraisemblablement de l'endosymbiose chez ces organismes ; les comptages microscopiques restent donc la meilleure méthode pour les dinoflagellés. Pour les classes picophytoplanctoniques, la cytométrie de flux reste aussi la méthode de référence.
L'utilisation conjointe des fractionnements par classes de taille et de la méthode pigmentaire constitue une bonne approche analytique sur le plan écologique ; elle peut toutefois être améliorée par la connaissance exhaustive des principales classes algales présentes. Une analyse microscopique des espèces dominantes peut aussi permettre la mise en évidence de situations particulières comme le bloom de Gymnodinium chlorophorum de juin 1999. Il est donc souhaitable d'utiliser d'autres approches analytiques telles que les comptages et la cytométrie conjointement à la méthode pigmentaire par HPLC.
Le cycle phytoplanctonique du PCAF a pu être décrit au cours de cette étude. Sur le PCAF, les effets conjoints des vents, de la pluviosité et de l'ensoleillement déterminent la position des panaches fluviaux et leur capacité à exporter loin des côtes leurs propriétés physiques (température) et chimiques (sels nutritifs et salinité). Le stock de nutriments est rapidement épuisé dès l’hiver si les conditions sont favorables et une succession d’espèces se met en place précocement. Celle-ci est étroitement contrôlée par l'environnement physique et présente de ce fait une forte variabilité annuelle, en particulier en hiver et au printemps.
Les diatomées sont présentes toute l’année dans les eaux du PCAF mais leur dominance est maximale en hiver et au printemps. La sectorisation diatomées-prymnésiophycées dans le sens côte-large a été mise en évidence en hiver, printemps et en début d’été. La fin de l’été est caractérisée par la forte dominance des cyanophycées (Synechococcus spp. probablement) qui se développent à de très basses concentrations en nutriments et en conditions de forte stratification de la masse d’eau. Cette situation s'établit après une période de transition entre l’été et l’automne avec un changement brutal des populations phytoplanctoniques à l'issue duquel les cyanophycées peuvent alors représenter la moitié de la biomasse algale.