Temporal variation of phytoplankton in the northeastern shelf of mediterranean sea: Composition, pigment signature and production

Abstract

Bu çalışmada, Kuzeydoğu Akdeniz kıyı sularındaki fitoplankton kompozisyonu ve biyokütlesinin dağılımı mikroskop ve iz-pigmentlerin yüksek performanslı sıvı kromatografisi ölçüm tekniği kullanılarak Aralık 2001-2003 döneminde iki istasyonda araştırılmıştır. Açık suda bulunan istasyon 200m derinliğinde olup kıta sahanlığında yer almaktadır. Diğer istasyon ise 20 m derinlikte ve kıyı bölgede konumlanmıştır.Bölgenin hidroğrafik yapısı, kış aylarında açık istasyonda görülen su kolonu karışımı ile yaz ve sonbahar aylarında meydana gelen sıcaklık tabakalaşması olarak ortaya çıkmaktadır. Kıyıda yer alan istasyon ise kış ve bahar dönemlerinde debisi artan Lamas Nehri etkisi altındadır.Bölgede, fitoplanktonun bolluğu ve biyokütlesi kıyı istasyonda açık istasyona göre daha fazladır. Bütün örnekleme dönemi boyunca, kıyı ve derin istasyonda baskın diatom genusları, Skeletonema, Chaetoceros, Rhizosolenia ve Nitzschia olduğu ve kokkolitlerden ise Emiliania huxleyi' nin baskın olduğu gözlenmiştir. Gymnodinium ve Gyrodinium genelde açık istasyonda gözlenen dinoflagellat genuslarından olmasına karşın, Ceratium and Peridinium kıyı istasyonda öne çıkan dinoflagellat genuslarındandır.Çalışma dönemi boyunca, klorofil-a derişimleri derin istasyon için ortalama 0.13 μg/l (ölçüm aralığı: 0.01-1.19 μg/l), kıyı istasyon için ise ortalama 0.71 μg/l (ölçüm aralığı: 0.03-8.0 μg/l) olarak hesaplanmıştır. Yüksek derişimler, her iki istasyonun yüzeyinde ve kış mevsiminde gözlenmiştir. Derin istasyonun 200 m lik su kolonunda, genel olarak düşük derişimler hesaplanmasının yanı sıra, yaz dönemlerinde oligotrofik denizlerin genel karakteristiği olan derin klorofil maksimum bölgede 100 metre civarında ve zayıf bir şekilde kendini göstermiştir.Fitoplankton gruplarını temsil eden iz-pigmentler; diatomlar-fucoxanthin, dinoflagellatlar-peridinin, kokkolitler- 19'hexonoyloxyfucoxanthin ve küçük kamçılılar-klorofil-b olarak belirlenmiştir. Tüm bu fitoplankton grupları ve iz-pigmentleri çalışılan iki istasyonda da gözlenmiş olup iz-pigmentlerin su kolonundaki dağılımı klorofil-a ile benzer bir yapı sergilemektedir. İz-pigmentleri, ait oldukları fitoplankton gruplarının biyokütleleri ile istatistiksel olarak güçlü bir ilişki sergilemişlerdir (p<0.005-0.0001). Fitoplankton gruplarının klorofil-a ya olan katkıları, CHEMTAX analiz yöntemiyle saptanmış olup kıyı istasyonda, diatom ve dinoflagellatların, açık istasyonda ise mavi-yeşil alglerin ve diatomların katkısının fazla olduğu belirlenmiştir.Açık istasyonun yüzeyinde, birincil üretim değerleri 1.5 ve 9.5 mgCm-3d-1 arasında değişken olup ortalama 6.0±3.1 mgCm-3d-1 olarak kaydedilmiştir. Kıyıdaki istasyonda ise birincil üretim değerleri 14 mgCm-3d-1 ve 425 mgCm-3d-1 aralığında olup ortalama 180±176 mgCm-3d-1 olarak belirlenmiştir. Yıllık üretim açık sular için 110 gCm-2yr-1 olarak tahmin edilmiştir.

In this study, the distributions of phytoplanktonic community composition and biomass in the NE Mediterranean coastal waters were described, using two different analytical techniques namely microscopy and HPLC of photosynthetic pigments. Monthly cruises during December 2001 – December 2003 period were conducted at two stations. Offshore station was located at 200 m on the continental shelf and the shallow station was 20 m depth, situated on the nearshore zone.The seasonal hydrological regime of the deep station varies from winter mixing to strong thermal stratification in summer and autumn.. Shallow station is apparently influenced by the Lamas river having greater discharges during the winter-spring period.Total phytoplankton abundance and biomass were generally higher at the shallow station compared to the deep station during sampling period. Diatoms and coccolithophores were the major phytoplankton groups at both stations. Skeletonema, Chaetoceros, Rhizosolenia and Nitzschia were the dominant diatom genera in waters of both stations. Emiliania huxleyi was the cosmopolite specie which was recorded in both stations during all sampling periods. Whilst Gymnodinium and Gyrodinium were mainly observed in deep station Ceratium and Peridinium were the predominant dinoflagellate genera in the shallow station.Average chl-a concentrations for the study period were 0.13 μg/l (range 0.01-1.19 μg/l) for the deep and 0.71 μg/l (range 0.03-8.0 μg/l) for the shallow station . The highest surface values occured in winter period. Moreover, the vertical pattern of chlorophyll-a in winter showed a general decreasing trend from surface to the base of the euphotic zone. Chlorophyll-a concentrations were low in the water column of the deep station and aweak deep chlorophyll maximum was observed around 100 m depth during summer of 2002 and 2003.Major marker pigments were related to appropriate phytoplankton classes as follows: fucoxanthin-diatoms, peridinin-dinoflagellates, hexanoyloxyfucoxanthin-coccolithophores, chlorophyll-b-microflagellates. Vertical distribution of marker pigments followed the general pattern of chlorophyll-a in the water column. Highly significant relationship (p<0.005-0.0001) exists between phytoplankton biomass and their marker pigments. Relative contributions of the major phytoplankton groups to the total chlorophyll a were estimated by the CHEMTAX analyses. Microscopy and chemotaxonomy gave similar results for phytoplankton characterization, showing with mixed phytoplankton community and reflecting major contributions of diatoms and dinoflagellates in shallow zone water. Pigment data also indicate that mainly of cyanobacteria and diatoms were the major constituents of total biomass in deep station. The maximum contribution of diatoms to the chl-a biomass appeared in winter and spring.Primary productivity was measured at seasonal basis. Data from the surface layer showed that primary production varied slightly between 1.5 and 9.5 mgCm-3d-1, with an average of 6.0±3.1 mgCm-3d-1 in deep station. Primary production in the shallow station surface layer was much higher than the deep station, ranging from 14 mgCm-3d-1 to 425 mgCm-3d-1 with an average of 180±176 mgCm-3d-1. The annual production was estimated as 110 gCm-2y-1 for offshoe zone.